比較最後更新 2026年10月8日

MRAM與NAND快閃記憶體的差異(非揮發性記憶體比較)

MRAM與NAND快閃記憶體都是斷電後仍能保存資料的非揮發性記憶體,但儲存資料的物理原理根本不同。NAND將電荷儲存在浮閘或電荷捕捉層中來記錄資料,容量大、成本低,最適合作為儲存裝置。MRAM以磁穿隧接面(MTJ)的磁化方向記錄資料,具備高速、高耐久、可無限次抹寫的特性,在嵌入式記憶體與車用用途備受矚目。

Verdict結論

MRAM與NAND快閃記憶體最大的差異在於「儲存資料的物理原理」。MRAM以磁穿隧接面(MTJ)的磁化方向記錄資料,具備寫入1~10ns的高速性與實質上無限制(10¹²次以上)的抹寫耐久度,適合嵌入式記憶體與車用用途。NAND則以累積電荷記錄資料,寫入需100μs~數ms,TLC的耐久度約3,000~10,000次,但容量大、成本低,最適合作為儲存裝置。

主要差異

MRAM(STT-MRAM)與NAND快閃記憶體(TLC/QLC)依比較項目比較
比較項目MRAM(STT-MRAM)NAND快閃記憶體(TLC/QLC)
寫入速度~1~10ns(接近SRAM的高速)100μs~數ms(以頁為寫入單位)
讀取速度約10~30ns數十μs~數ms
抹寫耐久度實質上無限制(10¹²~10¹⁵次以上)TLC:約3,000~10,000次,QLC:約1,000次
功耗待機功耗低,寫入時需要脈衝電流需要高電壓寫入(約15~20V的程式化電壓)
資料保存期間10年以上(有支援−40~150℃的產品)TLC:5~10年(高溫及大量抹寫後會縮短)
抗輻射性高(磁化方向對輻射的耐受性強)低(浮閘會發生電荷流失)
單元位元密度低於NAND(不適合大容量儲存)TLC:3bit/cell、QLC:4bit/cell,高度積體化
主要用途車用微控制器(取代eFlash)、IoT、穿戴式裝置、工業設備SSD、智慧型手機儲存、資料中心
代表產品與廠商格羅方德22FDX eMRAM、三星eMRAM、Everspin三星、鎧俠、Western Digital、美光、SK海力士

eMRAM(嵌入式MRAM)在車用與IoT普及的原因

車用微控制器過去的主流做法是以快閃記憶體(eFlash)儲存程式碼,但在22nm以下的製程節點,eFlash已難以微縮。eMRAM容易整合至28nm~22nm FDSOI等製程節點,在高溫操作(超過150℃)、高抹寫耐久度與抗輻射性方面都優於eFlash。瑞薩RH850等新一代車用微控制器正逐步採用eMRAM。

NAND快閃記憶體短期內仍維持儲存主流的原因

MRAM在速度與耐久度上表現優異,但位元成本高於NAND,不適合大容量儲存。透過3D NAND(超過200層)持續提升容量、降低成本的NAND快閃記憶體,預計到2030年代仍將是SSD與資料中心儲存的主流。MRAM與NAND依用途明確區隔,彼此是互補而非競爭關係。

常見問題

MRAM何時會搭載於智慧型手機?
目前要大規模用於智慧型手機的主儲存仍有困難。由於位元成本高於NAND,不適合大容量儲存。不過eMRAM已有作為部分IoT穿戴式裝置及Arm Cortex-M系列微控制器嵌入式記憶體的採用實績。
SOT-MRAM與STT-MRAM有何不同?
STT-MRAM(Spin Transfer Torque,自旋轉移力矩)是讓寫入電流直接流經MTJ的方式,為目前的主流。SOT-MRAM(Spin-Orbit Torque,自旋軌道力矩)則將寫入與讀取的電流路徑分開,能以更高速、更低電流寫入,作為新一代技術正持續研究中。
MRAM可以直接替換一般的快閃記憶體嗎?
若是介面相容產品(NOR相容MRAM等),有時可以替換。但由於寫入協定與電壓不同,能否在不變更設計的情況下直接相容,需依產品個別確認。

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