铁电存储技术介绍

铁电存储技术介绍 待定

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铁电存储器(FRAM,ferroelectric RAM)是一种随机存取存储器,它将动态随机存取存储器(DRAM)的快速读取和写入访问与在电源关掉后保留数据能力结合起来。由于它能在非常低的电能需求下快速地存储,它有望在消费者的小型设备中得到广泛地应用,比如非接触式IC卡,智能手机,智能抄表,智能卡以及安全系统。铁电存储器(FRAM)的读写速度比闪存和EEPROM更快。在一些应用上,它可能替代电可擦除只读存储器(EEPROM)和静态随机存取存储器(SRAM),并成为未来的移动终端产品的关键元件。

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FRAM保存数据是由存储单元电容中铁电晶体的中心原子位置移动产生的感应电荷进行存储记录。直接对中心原子的位置进行检测是不能实现的,实际的读操作过程是:在存储单元电容上施加一已知电场,如果原来晶体的中心原子的位置与所施加的电场方向使中心原子要达到的位置相同,则中心原子不会移动;若相反,则中心原子将越过晶体中间层的高能阶到达另一位置,则在充电波形上就会出现一个尖峰,即产生原子移动的比没有产生移动的多了一个尖峰,把这个充电波形同参考位的充电波形进行比较,便可以判断检测的存储单元中的内容是“1”或“0”。

FRAM-1

FRAM与EEPROM: FRAM可以作为EEPROM的替代,除了和EEPROM一样的非易失性以外,FRAM的访问速度要快得多。而且读写电压也只有1.5V,远远小于EEPROM的15V,因此不需要给电路配置额外的电压泵。

FRAM与SRAM: 从速度,价格及使用方便来看SRAM优于FRAM,但是从整个设计来看,FRAM还有一定的优势。假设设计中需要大约3K字节的SRAM,还要几百个字节用来保存启动代码的EEPROM配置,非易失性的FRAM可以保存启动程序和配置信息,那么可以使用一片FRAM完成这个系统,使系统结构更加简单。

FRAM与DRAM: DRAM适用于那些密度和价格比速度更重要的场合。例如DRAM是图形显示存储器的最佳选择,有大量的像素需要存储,而恢复时间并不是很重要。如果不需要下次开机时保存上次内容,使用易失性的DRAM存储器就可以。DRAM的作用与成本是FRAM无法比拟的,事实证明,DRAM不是FRAM所能取代的。

FRAM与Flash: 现在最常用的程序存储器是Flash,它使用十分方便而且越来越便宜。程序存储器必须是非易失性的并且要相对低廉,且比较容易改写。但Flash和EEPROM一样,受限于读写时所需的高电压,而且Flash在写入数据前必须擦除之前已存储的旧数据。另外,Flash的可重复擦写次数受限于10万次,不适用于频繁读写的电路,而FRAM不需要类似的操作,即可完成随机存储,而且FRAM可重复擦写次数接近无限次。