荣誉揭晓：经受时间检验的技术影响力
2026年6月29日，杜克大学普拉特工程学院（Pratt School of Engineering）发布公告，该校电气与计算机工程系（ECE）的双子星学者——John Cocke杰出教授陈怡然（Yiran Chen）与ECE系主任、Marie Foote Reel E'46杰出教授李海（Helen Li），荣获了由IEEE电子设计自动化委员会（CEDA）颁发的 A. Richard Newton 电子设计自动化技术影响奖（A. Richard Newton Technical Impact Award in Electronic Design Automation）。
该奖项由IEEE CEDA与ACM SIGDA联合设立，自2009年起每年颁发，旨在表彰在电子设计自动化领域做出杰出技术贡献的个人或团队。其评选标准有着近乎苛刻的时间跨度要求：被表彰的技术贡献，必须源自至少在颁奖前10年发表的学术论文。这一规则旨在过滤掉短期的技术热点，确保获奖成果确实经受住了时间的检验，并对工业界产生了深远且无法忽视的“技术影响力”。
获奖成果：开创性的3D堆叠MRAM架构
本次双子星学者的获奖，直接指向了他们在2008年第45届ACM/IEEE设计自动化会议（DAC）上发表的一篇开创性论文：《3D堆叠磁性随机存取存储器（MRAM）作为通用存储替代品的电路与微架构评估》（Circuit and microarchitecture evaluation of 3D stacking magnetic RAM (MRAM) as a universal memory replacement）。
在21世纪初，随着智能手机等移动设备的萌芽，半导体行业遭遇了严峻的“漏电与功耗墙”。传统的主流存储器（SRAM和DRAM）依靠电荷流转来维持数据，随着晶体管尺寸不断微型化，哪怕在设备待机时，电子也会不断流失，导致电池电量急剧消耗。
研究人员当时将目光投向了非易失性（断电不丢失数据）的磁性材料。但在当时，MRAM面临着两项致命的工业化瓶颈：
1. 速度劣势：自旋转移矩（STT）MRAM的单次数据访问速度明显慢于传统的SRAM。 2. 工艺不兼容：磁性材料与传统的CMOS逻辑电路混合制造工艺极其复杂，导致良品率低且成本高昂。
陈怡然、李海以及来自宾夕法尼亚州立大学的合作者在2008年的论文中打破了这一僵局。他们创新性地提出了3D堆叠架构——将MRAM存储层与传统的CMOS逻辑处理器分开制造，然后通过垂直堆叠技术进行连接。更重要的是，他们通过精密的微架构模型证明：尽管MRAM单次访问较慢，但由于其存储单元体积仅为SRAM的四分之一，在相同芯片面积下能够提供高出数倍的存储密度。只要通过合理的存储层级（Cache Hierarchy）设计，这种高密度优势能够完全弥补速度的不足。
学术回响与产业影响
这一研究以石激起千层浪。陈怡然教授在回忆当时的情景时表示：
“当时许多企业看到了这项工作，并邀请我们在国际半导体技术路线图（ITRS）委员会组织的研讨会上进行演示。我们向业界证明了MRAM技术有望在未来的十年内走向成熟，并完全有能力应用于商业微处理器中。”
事实印证了他们的预测。到2018年前后，台积电（TSMC）、格罗方德（GlobalFoundries）和三星（Samsung）等晶圆代工巨头相继实现了MRAM技术的商业化量产。如今，MRAM已隐隐成为片上非易失性存储的主导技术，广泛应用于各类数字设备中。
在当下的AI加速器设计中，MRAM凭借高密度、零待机功耗的特性，成为了存放庞大AI模型权重的核心片上存储技术。多家芯片厂商已将MRAM集成到AI微控制器中——例如瑞萨电子（Renesas）于2025年推出的RA8P1系列AI MCU，即搭载了1Mb嵌入式MRAM。同时，由于磁性存储天然具备极高的抗空间辐射能力，MRAM也成为了当前各大商业航天公司在轨计算与太空数据中心不二的底层选择。Everspin、Frontgrade等厂商已专门推出面向航天与国防应用的高可靠性MRAM产品线。
历史回望：世纪初希捷先进技术组的探索
这项如今在AI与航天领域大放异彩的技术，其萌芽却是在一家传统的机械硬盘制造巨头内部孵化的。
2000年代初期，陈怡然与李海从硅谷举家搬迁至明尼苏达州的布卢明顿，加入了工业巨头希捷科技（Seagate Technology）专门设立的 “先进技术组”（Advanced Technology Group）。李海曾回忆，在进入学术界之前，她先后在英特尔、高通和希捷三家半导体领军企业工作过。
当时的希捷敏锐地察觉到，传统的磁记录技术在机械硬盘上的密度正逼近物理极限，为了寻找下一代存储技术，公司投入了巨大的资金和研发力量去探索MRAM作为“通用存储器”取代DRAM和SRAM的可能性。正是在希捷这个高度工业化的研发平台支持下，两位学者得以洞察到产业界在材料、工艺和架构上的真实痛点，并最终孕育出了2008年的那篇获奖论文。
时代背景：群雄逐鹿的MRAM上半场
在陈怡然和李海进行研究的同时期，全球半导体产业正处于一场关于下一代存储器主导权的激烈遭遇战中。除了希捷之外，多个阵营也在同步研发MRAM技术：
• IBM与英飞凌（Infineon）联盟：作为最早投入MRAM研究的先行者之一，IBM在2000年代初便展示了高容量的MRAM全功能芯片原型，专注于将其作为企业级服务器的高速缓存。 • 摩托罗拉（Motorola）/ 飞思卡尔（Freescale）：该团队在MRAM的商业化道路上走得最早，并在2006年成功推出了市面上第一款商用的4Mb独立MRAM芯片（其MRAM业务后于2008年独立为如今的行业龙头Everspin Technologies）。 • 索尼与东芝等日本财团：他们则更看重MRAM在消费电子（如摄像机、游戏机）中取代低功耗SRAM的潜力。
在这个群雄逐鹿的背景下，杜克大学团队的贡献在于从微架构和3D集成工艺的维度，为这些在实验室里挣扎的物理芯片绘制了一条清晰的、可产业化的商业落地路线图。
战略分野：希捷的两次关键抉择
既然希捷在MRAM的早期研究中占据了先机，为什么今天我们在市面上看不到打着希捷商标的MRAM内存芯片？这源于希捷在面临自身行业周期与技术路径分叉时所做出的两次关键商业抉择。
第一次抉择：约2010年前后，战略重心从MRAM芯片转向硬盘核心技术
早在2010年前后，希捷便已做出战略调整，逐步减少对独立MRAM芯片研发的投入。希捷的本质是一家大容量数据仓储公司，而非芯片代工厂或内存提供商。随着存储行业进入深水区，希捷意识到独立MRAM芯片的量产需要极其庞大的半导体晶圆厂投资，这与公司的核心商业模式不符。不过，希捷并没有完全“抛弃”这项研究——MRAM底层物理机制（如磁性薄膜、磁隧道结等）的研究成果，被希捷内化并改良成了现代高端机械硬盘（HDD）中读写磁头的核心技术。
第二次抉择：2019年，核心专利的战略剥离
2019年8月，希捷做出了另一项重大的资产重组：与MRAM行业的龙头企业Everspin全面签署了知识产权交叉许可与转让协议。根据协议，希捷将其在早期（包括陈怡然、李海供职期间）积累的大量MRAM核心专利技术转让并授权给了Everspin；作为交换，Everspin向希捷授权了隧道磁阻（TMR）相关的专利技术，用于希捷硬盘读写磁头的持续改进。Everspin方面表示，这项协议涉及的专利涵盖美国、日本、中国和韩国等多个国家多年研发的成果。Everspin业务发展副总裁Angelo Ugge对此评价道：“知识产权是半导体和存储行业的命脉……这项协议清楚地表明，我们的专利组合正在为Everspin以及像希捷这样的存储行业领导者带来重大价值。”
第三条路：押注热辅助磁记录（HAMR）技术
放弃了内存芯片的争夺后，希捷将全部的研发布局和资金押注到了与其核心利益更相关的超大容量机械存储赛道上。
当前，希捷的核心科技成果是围绕其 Mozaic 3+（魔彩盒3+）平台 展开的热辅助磁记录技术（HAMR）。为了在云数据中心有限的空间内提供突破性的单盘容量，希捷通过在磁头上集成微型激光二极管，在纳秒级时间内将盘片磁晶粒加热至临界点以进行高密度写入。Mozaic 3+平台实现了每盘片超过3TB的面密度，使单盘容量达到30TB。希捷高级工程总监Stephanie Hernandez透露，30TB、40TB以及即将到来的100TB级硬盘正在逐步推进。希捷CEO Dave Mosley表示：“希捷是世界上唯一具备达到每盘片3TB面密度能力、且5TB已在规划中的硬盘制造商。随着AI应用对原始数据集提出更高要求，越来越多的公司需要存储所有能获取的数据，面密度比以往任何时候都更加重要。”截至2025年，Mozaic硬盘的出货量已超过100万台。依靠这条差异化的技术路线，希捷成功捍卫了其在大型云数据中心和海量冷数据存储领域的统治地位。
