FRAM 铁电存贮器技术原理.doc

FRAM 铁电存贮器技术原理 美国Ramtron公司铁电存贮器（FRAM）的核心技术是铁电晶体材料．这一特殊材料使得铁电存贮产品同时拥有随机存取记忆体(RAM) 和非易失性存贮产品的特性． 铁电晶体材料的工作原理是: 当我们把电场加载到铁电晶体材料上，晶阵中的中心原子会沿着电场方向运动，到达稳定状态．晶阵中的每个自由浮动的中心原子只有两个稳定状态．一个我们拿来记亿逻辑中的０，另一个记亿１．中心原子能在常温，没有电场的情况下停留在此状态达一百年以上．铁电记忆体不需要定时刷新，能在断电情况下保存数据．  由于在整个物理过程中没有任何原子碰撞，铁电记忆体 (FRAM)拥有高速读写，超低功耗，和无限次写入等超级特性． 存贮器的基础知识 传统半导体记忆体有两大体系：易失性记忆体待(volatile memory), 和非易失性记忆体 (non-volatile memory). 易失性记忆体像SRAM和DRAM 在没有电源的情况下都不能保存数据．但这种存贮器拥有高性能，易用等优点． 非易失性记忆体像EPROM, EEPROM和 FLASH 能在断电后仍保存资料．但由于所有这些记忆体均起源自唯读存贮器 (ROM) 技术, 所以您不难想象得到它们都有不易写入的缺点．确切的来说，这些缺点包括写入缓慢，有限写入次数，写入时需要特大功耗等等． 我们可以做一个简单的比较：图一是16K比特铁电存贮器（FRAM）的性能和16K比特EEPROM的比较. FRAM第一个最明显的优点是FRAM可以跟随总线速度写入. 比较起EEPROM的最大不同的是FRAM在写入后无须任何等待时间.而EEPROM要等几毫秒 (mS) 才能写进下一笔资料. 铁电存贮器（FRAM)的第二大优点是近乎无限次写入.当EEPROM只能应付十万 (10的5次方) 至一百万次写入时, 新一代的铁电存贮器（FRAM) 已达到一亿个亿次 (10的16次方) 的写入寿命. 铁电存贮器（FRAM)的第三大优点是超低功耗. EEPROM的慢速和高电流写入令它需要高出FRAM 2,500倍的能量去写入每个字节 (见下图). 性能比较表（16K比特内存，总线速度400KHz)　 供应商型号待机电流写入电流　（１００ＫＨz)写入次数字节写入时间整个晶片写满时间RamtronFM24C1610uA150uA1e1372uS47mSAtmelAT24C1618uA3mA1e610mS1.3SSTST24C16300uA2mA1e610mS1.3SMicrochip24AA16100uA3mA1e610mS1.3SXicorX24C16150uA3mA1e610mS1.3S 铁电存贮器（FRAM）含盖RAM技术的优点，又同时拥有ROM技术的非易失性特点．铁电存贮器（FRAM）为业界提供了一个崭新的存贮器产品:　一个非易失性的RAM． FRAM铁电存贮器的应用 我们向来用EEPROM 来存储设置资料和启动程式，用SRAM 来暂存系统或运算变数．如果掉电后这些数据仍需保留的话，我们会通过加上后备电池的方法去实现．很久以来我们没有检验这种记忆体架构的合理性．铁电存贮器（FRAM）的出现为大家提供了一个简洁而高性能的一体化存贮技术． １．数据采集和记录 铁电存贮器（FRAM) 的出现使工程师可以运用非易失性的特点进行多次, 高速写入. 在这以前, 在只有EEPROM的情况下, 大量数据采集和记录对工程师来说是一件非常头疼的事. 数据采集包括记录和贮存数据. 更重要的是能在失去电源的情况下,不丢失任何资料. 在数据采集的过程中, 数据需要不断高速写入,对旧资料进行更新. EEPROM的写入寿命和速度往往不能满足要求. 典型应用包括: 仪表(电力表, 水表, 煤气表, 暖气表, 记程车表), 测量, 医疗仪表, 非接触式聪明卡(RFID), 门禁系统, 汽车记录仪(了解汽车事故的黑匣子)… ２．存储配置参数 以往在只有EEPROM的情况下, 由于写入次数限制, 工程师们只能在侦测到掉电的时候,才把更新了的配置参数及时地存进EEPROM里. 这种做法很明显地存在着可靠性的问题. 铁电存贮器（FRAM)的推出使工程师可以有更大的发挥空间去选择实时记录必威体育精装版的配置参数. 免去是否能在掉电时及时写入的忧虑. 典型应用包括: 电话里的电子电话簿, 影印机,打印机, 工业控制, 机顶盒 (Set-Top-Box), 网络设备, TFT 屏显, 游戏机,自动贩卖机…. ３．非易失性缓冲记忆 铁电存贮器（FRAM)无限次快速擦写令这种产品十分适合担当重要系统里的暂存记忆体.在一些重要系统里, 往往需要把资料从一个子系统非实时地传到另一个子系统