正當全球記憶體市場面臨供不應求、價格大幅飆升的局面，加上人工智能（AI）運算的耗能問題日益受到各界關注，日本東京大學研究團隊近日宣布，成功開發出一種全新的非揮發性磁性開關零件。該零件能夠在僅40皮秒（picosecond）內完成狀態切換，並且具備極低的耗能，其發熱量亦遠遠低於以往許多超快開關技術，為解決AI硬體的發展瓶頸帶來了曙光。

外媒報道指出，東京大學的研究人員採用了名為「錳錫（$Mn_3Sn$）」的反鐵磁材料來製作該款零件，並證實透過超短電脈衝，就能可靠地切換其磁狀態，更可在斷電之後依然保留資訊，從而實現低耗能的高速記憶功能。與此同時，該團隊亦展示了利用電信波段的雷射與光電二極體所產生的超快光電流脈衝，來進行磁態切換。這意味着未來有望將光訊號直接轉換為寫入記憶體的電脈衝，為光互連與矽光子技術的發展鋪平道路。

這項研究背景源於現有的記憶體技術各自存在缺陷：DRAM主要依靠電容來儲存電荷，因此必須不斷進行刷新才能維持資料，即使在閒置狀態下亦會耗費大量電力；NAND快閃記憶體雖然能夠長期保存資料，但是其切換速度較慢且能耗高，並不適合作為高速的工作記憶體；而SRAM雖然切換速度極快，卻會佔用大量的晶片面積與功耗，難以進行大規模擴充。因此，業界一直追求研發出一種結合了SRAM的速度、DRAM的密度、快閃記憶體的非揮發性以及低功耗特點的「通用記憶體」。

報道進一步指出，東京大學團隊選擇從自旋電子學切入，利用$Mn_3Sn$這種反鐵磁材料的特性，其相鄰的磁矩會互相抵消，因而具備更快的切換速度、更強的抗磁干擾能力，且在縮小尺寸時不會產生明顯的雜散磁場等優勢。這項技術突破令零件能在40皮秒內完成切換，比典型的奈秒級記憶體快上千倍，同時亦能避免嚴重的發熱問題。未來若能成功走向商業化，可望大幅降低記憶體的刷新能耗、減少散熱需求並降低待機功耗，甚至能模糊記憶體與儲存之間的界線。

然而，目前該款零件仍處於實驗室的研發階段，尚未發展成可供量產的記憶體晶片，而且在切換過程中依然需要外部的偏置磁場，這對商用硬體而言構成了重大的限制。此外，製造方面的可擴展性、耐久性、成本競爭力以及與CMOS製程的整合等種種挑戰，目前仍有待研究團隊進一步克服。