5月21日消息，東京大學研究團隊在自旋電子存儲領域取得進展，成功演示了一種基于反鐵磁材料錳錫（Mn?Sn）的非易失性磁切換器件。

該器件能夠在40皮秒（皮秒=萬億分之秒）內完成狀態翻轉，比DRAM的納秒級切換速度快約1000倍，且切換過程中溫度僅升高約8K，幾乎不產生額外熱量。

傳統超快存儲切換往往依賴瞬態高溫來打破材料狀態穩定性，此前多項皮秒級切換方案在運行時溫度會飆升數百開爾文。

而東京大學的方案采用自旋軌道轉矩（Spin-Orbit Torque）機制，將角動量直接傳遞到磁結構中實現狀態翻轉，無需極端溫升。

研究團隊在硅基底上制備了Mn?Sn/Ta多層結構，通過超短電脈沖在兩個穩定磁構型之間可靠切換，斷電后信息依然保留。

研究團隊還演示了一種更具前瞻性的應用，使用通信波段激光和光電二極管產生60皮秒的光電流脈沖，直接驅動磁狀態切換。

這意味著光信號可以不經電光轉換直接寫入存儲單元，與當前超大規模數據中心向光互連和硅光子技術演進的方向高度契合。

對AI基礎設施而言，這項技術的潛在意義在于解決算力集群的功耗和散熱瓶頸，當前GPU集群的功耗不僅來自計算本身，更大量消耗在緩存、內存、存儲和互連之間的數據搬運與刷新上。

DRAM需要每秒數千次刷新電荷以保持數據，即使系統空閑也在持續耗電發熱，如果自旋電子存儲技術未來能夠商用化，理論上可以消除內存刷新消耗、降低散熱需求、減少待機功耗，甚至模糊內存與存儲之間的界限。

不過，該技術目前仍處于實驗階段，當前器件為實驗室微型結構，距離可制造的存儲芯片仍有相當距離。

論文也指出，實現確定性切換仍需外部偏置磁場，這是商業化應用的一大實際障礙，制造可擴展性、耐久性驗證、成本競爭力以及與現有CMOS工藝的集成等問題均有待解決。