低空经济与新型存储技术的融合迎来关键产业化节点。2026年3月,国内首套搭载磁性随机存储器(Magnetic Random Access Memory,MRAM)芯片的“天目山十三号”量产高载荷比升力翼多旋翼无人机在杭州圆满完成试飞。这款专为民生与应急场景打造的工业级无人机,其核心飞控系统搭载的是致真存储(北京)科技有限公司(以下简称致真存储)的基于自旋轨道矩的MRAM(Spin Orbit Torque-MRAM,SOT-MRAM)非易失性存储芯片(型号SO25H256KSAC)。此次试飞的成功不仅实现了国产SOT-MRAM芯片与工业级无人机智能控制技术的深度协同,更标志着这一新型存储技术在低空经济、工业控制两大核心领域的成功商用落地。在台积电等国际巨头持续加码MRAM研发的行业背景下,致真存储作为国内唯一可量产SOT-MRAM的企业,其技术落地印证了国产MRAM产业化正日趋成熟,发展潜力十足,也让这一兼具技术壁垒与稀缺性的赛道成为资本关注的焦点。
“天目山十三号”无人机
作为“后摩尔时代”最具潜力的通用型非易失存储方案之一,MRAM的技术突破与场景落地,正推动半导体存储产业的新一轮变革,而致真存储凭借在技术研发与产线布局的双重突破,也成为国产MRAM产业化的重要标杆。
一、MRAM是什么?“后摩尔时代”新型存储方案之一
随着人工智能、自动驾驶、物联网等新兴应用的爆发,传统由SRAM、DRAM、闪存构成的存储层级体系,正面临可扩展性受限、功耗过高、读写速度与非易失性难以兼顾的行业难题。为突破这一瓶颈,ReRAM、PCM、FeRAM、MRAM等新型存储器纷纷进入研发与验证阶段,其中MRAM因兼具高速、低功耗以及趋近于无限次擦写等高可靠核心优势,被认为是最具潜力的通用型非易失存储方案之一。
MRAM作为一种新型非易失性存储技术,基于电子自旋力矩写入信息,通过磁隧道结(MTJ)的磁电阻变化读出数据,从原理上突破了传统电荷存储技术的局限,这也让其天生具备相较传统存储更突出的性能优势。
从技术发展来看,MRAM已发展至第三代SOT-MRAM,相较于第一代Toggle-MRAM和第二代STT-MRAM,其利用具有强自旋轨道耦合作用的材料产生自旋轨道力矩,实现无外加磁场下磁隧道结内纳米磁体的磁化翻转,大大简化了Toggle-MRAM的器件复杂度,同时通过三端结构设计将读写电流路径完全分离,有效解决了STT-MRAM读写干扰、耐久性不足的痛点,实现了纳秒级写入、万亿次耐久,同时兼顾低功耗与高可靠性,成为工业级、车规级等高端存储场景的核心选择。
从性能来看,MRAM集多重优势于一体:利用电子的磁学属性进行信息存储,实现了掉电数据不丢失的非易失特性;高速读写满足实时数据记录需求;高耐擦写适配高频次不间断数据检测的存储场景;宽温域、抗辐射、低功耗则完美适配工业、航空航天、户外作业等复杂环境;是兼具“速度、可靠、适配性”的新一代存储解决方案。
二、MRAM产业化有多难?多维度壁垒下的硬核攻坚
MRAM并非传统存储芯片的技术升级,而是融合了自旋电子学、磁学、材料学、微电子学等多学科的高端技术体系,尤其是SOT-MRAM,其研发与产业化需要攻克从材料、器件、工艺到集成的全链条技术难题,背后需要大量的资源汇聚、长期的技术积累,同时国内产业现状带来的代工体系空白,进一步抬高了行业门槛。这也是为何MRAM虽被视为下一代存储方向之一,却鲜有企业实现商业化落地的核心原因。其研发难点主要体现在四大维度:
1. 基础材料与微纳加工工艺:纳米级的精度考验
MRAM的核心器件磁隧道结其性能直接决定了芯片的读写速度、功耗与可靠性,而磁隧道结的制备是第一道技术难关。一方面,磁隧道结的超薄磁性多层膜,该工艺是当前半导体微纳工艺中涉及材料最多、结构最复杂、成膜质量与厚度精度要求最高的薄膜技术,国内在高端高纯靶材、磁控溅射设备的研发与产业化上积累相对薄弱;另一方面,磁隧道结的尺寸需达到亚百纳米级精度,对微纳加工工艺提出了极高要求,从薄膜沉积、光刻到刻蚀,每一个环节都需要精准控制,稍有偏差就会导致芯片性能大幅下降,这对于磁后道加工工艺提出严峻挑战,也构建了MRAM必须建设专用产线的极高资源壁垒。
2. 电路设计:兼顾多需求的系统级优化
MRAM的电路设计并非传统存储芯片的简单复刻,而是需要兼顾高速读写、低功耗、抗干扰、接口适配等多重需求。工业级MRAM芯片需要设计专用的读写电路,解决自旋信号的检测、放大与传输问题,同时规避读写过程中的信号串扰、磁干扰;还要根据下游应用场景,设计适配工业标准的接口(如本次“天目山十三号”搭载的SPI接口),完成与飞控、工控系统的协议适配;此外,还需通过电路设计实现芯片的低功耗控制,适配无人机、物联网终端等便携设备的供电需求。这一系列设计需要大量的电路仿真、流片验证与场景测试,对企业的设计能力与工程化经验提出极高要求。
3. 多学科融合:跨领域的技术团队与资源投入
MRAM的研发并非单一领域的技术攻关,而是需要科学研究、芯片设计、晶圆制造、应用开发等多领域的专业人才协同合作,组建跨学科的技术团队。同时,从材料优化、芯片设计到工艺制造,每一个环节都需要大量的资金投入,研发周期长、投入回报慢,对企业的资金实力与长期研发决心是巨大的考验。
4. 制造端瓶颈:国内无代工产线,需建设专用产线
这是国内MRAM产业化面临的最核心的现实挑战。MRAM的制造工艺并非传统的 CMOS工艺,而是硅工艺与磁工艺的深度融合,需要在晶圆制造过程中融入磁性材料沉积、磁隧道结构备、自旋轨道耦合材料制备等专属工艺。而国内传统晶圆代工厂的工艺布局均围绕传统逻辑、传统存储技术展开,无相关的磁工艺产线与技术储备,导致难以实现MRAM芯片的代工能力。
这意味着,国内企业要实现MRAM的产业化,第一步需要迈过的台阶就是建设专用产线,完成从芯片设计、工艺开发到晶圆制造、测试及应用的全链条布局。而专用产线不仅需要数十亿元级别的资金投入,还需要企业具备工艺整合、产线管理与良率提升的全流程能力,这一资金与技术的双重壁垒直接将多数企业挡在MRAM产业化的门外。
三、无人机存储的新旧更迭:SOT-MRAM凭什么颠覆传统方案?
工业级无人机作为低空经济的核心载体,其飞控系统的实时数据记录与故障追溯能力,是保障飞行安全的关键。此前,工业级无人机普遍采用EEPROM或NOR Flash存储方案,但二者的技术短板始终制约着无人机的安全运行与故障分析,而SOT-MRAM的出现,实现了无人机存储方案的革命性升级,二者的差异体现在全维度的性能与应用体验上。
传统存储方案的痛点极为显著:EEPROM写入速度以毫秒计,NOR Flash需按块擦写,受限于擦写延时,仅能记录故障发生前1~2秒的运行数据,关键的姿态、转速、链路等核心参数极易丢失,给事故溯源带来极大挑战;同时,传统的EEPROM、NOR Flash等存储芯片其擦写寿命仅约104~106次,难以适配无人机高频次的飞行数据记录;此外,在高低温、强振动等户外复杂环境下,传统存储芯片的数据留存能力弱,甚至会出现数据损坏。
而SOT-MRAM芯片则能从根本上解决这些痛点,为无人机打造全场景的安全屏障:纳秒级写入速度,无需擦除预处理即可完成数据写入,能实时捕获故障前微秒量级的核心参数,完整还原事故发生前的“黄金数据片段”,让故障分析从 “推测还原”升级为“精准复刻”;超高的耐擦写能力远超EEPROM的100万次极限,完美适配无人机长期、高频次的飞行数据记录需求;-40℃~125℃的宽温域适应能力与高可靠非易失性,即便在无人机坠毁、强辐射等极端场景下,仍能保障数据完整留存;更重要的是,芯片可在每一个控制周期实时同步飞控系统关键参数,无需等待擦写延时,有效提升了无人机的导航定位精度和动态响应速度,稳定支持垂直起降与固定翼巡航的多模式无缝切换,实现作业能力与安全性能的双重提升。
致真存储SOT-MRAM芯片
正如“天目山十三号”无人机的总师航御智控技术负责人所言,SOT-MRAM芯片如同高速摄像机一般,能精准锁定无人机故障瞬间的关键运行状态,高速的精准数据能直接定位故障诱因,大幅提升事故排查的效率与准确性。
四、不止于无人机:SOT-MRAM正打开百亿级工业应用空间
SOT-MRAM的技术特性决定了其并非单一场景的存储解决方案,而是能广泛适配低空经济、工业控制、汽车电子、人工智能、航空航天、物联网等多个高价值领域。随着技术的落地与产业化,SOT-MRAM正逐步打开百亿级的工业应用市场,成为新一代存储技术的核心增长点。
在低空经济领域,除工业级货运无人机外,SOT-MRAM还能适配巡检无人机、应急救援无人机、通航飞行器等各类载体,解决实时数据记录、故障追溯、极端环境适配的核心需求,为低空经济的规模化发展提供存储技术支撑。
在工业控制领域,其高速、高可靠、耐极端环境的特性,可作为工业机器人、智能巡检设备、特种装备的核心存储底座,实现生产过程的实时数据记录与设备状态监控,推动智能制造升级。
在汽车电子领域,尤其是自动驾驶方向,SOT-MRAM能满足车辆行驶、感知系统的高速数据记录需求,同时适配-40℃~125℃的车规宽温域,成为车规级存储的核心选择。
在AI与边缘计算领域,其高速、低功耗的特性可作为AI加速器的片上缓存,显著降低高频数据访问带来的能耗,同时支持边缘设备的快速启停而不丢失数据,完美适配物联网终端的需求。
在航空航天与国防领域,其抗辐射、耐极端环境的特性,可解决卫星、航天器、特种装备的高端存储需求,保障复杂环境下的数据安全。
可以说,SOT-MRAM的应用场景覆盖了新一代信息技术与高端制造的核心领域,其市场需求将随着各产业的升级持续攀升。
五、商业航天、空间数据中心、太空算力组网等新兴场景,催生MRAM增量市场
近年来,商业航天、太空数据中心、太空算力等新兴场景迎来大规模爆发,数据洪流的“天地循环”需求催生了对高可靠磁存储芯片的指数级增长,为MRAM行业打开了巨大的增量市场。
商业航天的规模化发展是核心驱动力。火箭回收技术成熟和卫星量产化降低了太空部署成本,卫星星座、商业遥感、太空旅游等应用快速落地,卫星数量激增带来海量数据存储需求。卫星在轨期间需实时采集、处理和缓存数据,而经过地面站的时间有限,需高可靠,尤其是抗辐照的存储芯片作为数据缓存池,确保数据准确下行。MRAM成为了不二之选,其天然的抗辐射特性完美匹配卫星的严苛工作环境,成为星载存储的首选。
太空数据中心和太空算力的兴起进一步放大需求。随着太空探索和太空经济的发展,“存储即服务”的太空数据中心概念逐步落地,需在近地轨道部署大容量、高可靠存储阵列,作为数据中继和缓存节点,为遥感数据、深空探测数据提供安全存储服务。同时,在轨智能处理需求推动“星上大脑”建设,AI推理芯片需搭配高速高可靠存储芯片实现实时数据处理,减少无效数据下行,这对存储芯片的性能和可靠性提出更高要求。SOT-MRAM在受辐照干扰的情况下依然可以稳定高速的进行数据存储及读取,或将成为构建太空数据中心的基石。
天地一体化数据存储备份需求也在快速增长。将关键数据加密,并利用MRAM稳定存储于太空轨道航天器,可实现物理隔离的绝对安全,满足金融、基因、文明备份等领域的极致安全需求。随着发射成本下降,这一应用场景有望从概念走向现实。
六、致真存储:新一代MRAM“设计+制造”一体化标杆,国内唯一
“天目山十三号”无人机的成功试飞,背后是致真存储在MRAM领域多年的技术攻坚与产业化布局。目前致真存储已实现SOT-MRAM的技术突破与商用落地,更凭借自建产线的布局,成为国产MRAM领域稀缺的“设计+制造”一体化标的,在存储芯片国产化替代的浪潮中,引发了资本的高度关注。
从技术研发来看,致真存储聚焦第三代SOT-MRAM技术,成功突破了强自旋轨道耦合材料制备、高热稳定性磁性膜堆研究、磁隧道结高精度刻蚀、CMOS工艺集成等核心技术瓶颈,其推出的SO25H256KSAC芯片,实现了纳秒级写入、高速数据记录、宽温域适应等工业级核心性能,技术水平处于国际领先地位。此次在无人机场景的成功落地,更是完成了从实验室技术到实际应用的关键验证。
从产线布局来看,面对国内MRAM代工体系空白的现状,致真存储果断启动产线建设,其在青岛投资数十亿元落地的产线是国内首条具备量产能力的新一代磁存储后道专用微纳加工线。该产线实现了CMOS工艺与磁学工艺的深度融合,使得MRAM芯片从设计到制造的全链条自主可控。项目达产后将实现月产400万颗高端芯片,年产值可达数十亿元,为国产MRAM的规模化、产业化奠定了制造基础,也让致真存储成为国内少数具备MRAM全流程制造能力的企业。
致真存储磁存储制造项目落地青岛——青岛海存微电子有限公司
从资本价值来看,当前全球半导体存储芯片市场迎来新一轮爆发,国内存储芯片的国产化替代需求愈发迫切,政策层面也明确支持MRAM等新型存储技术的研发与产业化,为赛道发展提供了强劲支撑。但从国内存储产业现状来看,“设计公司多、制造公司少”是显著特征:国内多数存储企业聚焦于芯片设计环节,依赖海外或国内传统晶圆厂代工,而在MRAM这类高端新型存储领域,由于代工产线的缺失,具备自主制造能力的企业更是凤毛麟角。
致真存储的核心价值,正体现在其“技术突破+场景落地+制造自主”的全链条布局:不仅实现了SOT-MRAM的技术突破与低空经济、工业控制领域的商用落地,更通过自有产线解决了国产MRAM的制造瓶颈,成为国产MRAM领域稀缺的“设计+制造”垂直整合制造企业。此次“天目山十三号”无人机的成功试飞,进一步验证了其MRAM技术的商用价值与产业化能力,也让资本看到了国产新型存储制造标的的投资价值。
在存储芯片国产化替代与新一代存储技术迭代的双重浪潮下,MRAM作为未来高端存储的核心方向,市场前景广阔。而致真存储凭借技术、产线、场景的多重优势,成为国产MRAM产业化的标杆企业,其成功不仅为国产存储芯片在高端工业领域的替代提供了核心解决方案,也为资本布局新型存储赛道提供了优质项目。随着低空经济、智能制造等下游产业的快速发展,致真存储有望加速MRAM技术的规模化产业化,推动国产新型存储产业迈入新的发展阶段。