Ramtron國際公司F-RAM存儲器詳解

什么是F-RAM？

　　F-RAM：鐵電隨機存儲器。相對于其它類型的半導體技術(shù)而言，鐵電隨機存儲器（F-RAM）具有一些獨一無二的特性。已經(jīng)確定的半導體存儲器可以分為兩類：易失性和非易失性。易失性存儲器包括靜態(tài)隨機存取存儲器（SRAM）和動態(tài)隨機存取存儲器（DRAM）以及其他類型存儲器。RAM類型存儲器易于使用，高性能，但它們有著共同的弱點：在掉電的情況下會失去所保存的數(shù)據(jù)。

圖1： PZT 晶體結(jié)構(gòu)

　　F- RAM芯片包含一個鋯鈦酸鉛［Pb（Zr，Ti）O3］的薄鐵電薄膜，通常被稱為PZT（圖1）。PZT 中的Zr/Ti原子在電場中改變極性，從而產(chǎn)生一個二進制開關(guān)。與RAM器件不同，F(xiàn)-RAM在電源被關(guān)閉或中斷時，由于PZT晶體保持極性能保留其數(shù)據(jù)記憶。這種獨特的性質(zhì)讓F-RAM成為一個低功耗、非易失性存儲器。

　　F-RAM、ROM都屬于非易失性存儲器，在掉電情況下數(shù)據(jù)不會丟失。新一代ROM，像EEPROM（可擦可編程只讀存儲器）和Flash存儲器，可以被擦除，并多次重復編程，但它們需要高電壓寫入且寫入速度非常慢?；赗OM技術(shù)的存儲器讀寫周期有限（僅為1E5次），使它們不適合高耐性工業(yè)應(yīng)用。

圖 2： 寫入速度比較

　　F-RAM比一般串口EEPROM器件有超過10，000倍的耐性，低于3，000倍的功耗和將近500倍的寫入速度（圖 2：在 25 MHz頻率下，F(xiàn)-RAM 寫入速度比EEPROM器件快488 倍。）。F-RAM結(jié)合了RAM和ROM的優(yōu)勢，與傳統(tǒng)的非易失存儲器相比，具有高速、低功耗、長壽命的特點。

　　F-RAM有三種不同的特性使其優(yōu)于浮柵技術(shù)器件：快速寫入；高耐久性；低功耗。

　　以下列舉了F-RAM在一些行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域中與其他存儲器相比較的主要優(yōu)勢：

　　1.頻繁掉電環(huán)境

　　任何非易失性存儲器可以保留配置?？墒?，配置更改或電源失效情況隨時可能發(fā)生，因此，更高寫入耐性的F-RAM允許無任何限制的變更記錄。任何時間系統(tǒng)狀態(tài)改變，都將寫入新的狀態(tài)。這樣可以在電源關(guān)閉可用的時間很短或立即失效時狀態(tài)被寫入存儲器。

　　2.高噪聲環(huán)境

　　在嘈雜的環(huán)境下向EEPROM寫數(shù)據(jù)是很困難的。在劇烈的噪音或功率波動情況下，EEPROM的寫入時間過長會出現(xiàn)漏洞（以毫秒衡量），在此期間寫入可能被中斷。錯誤的概率跟窗口的大小成正比。F-RAM的寫入執(zhí)行窗口少于200ns。

　　3.RFID系統(tǒng)

　　在非接觸式存儲器領(lǐng)域里，F(xiàn)-RAM提供一個理想的解決方案。低功耗訪問在RFID系統(tǒng)中至關(guān)重要，因為，能源消耗是以距離成指數(shù)下降的。想要以最小的能耗讀寫標簽數(shù)據(jù)就必須保持標簽有足夠近的距離。通過對射頻發(fā)射機和接收機改進寫入距離，降低運動的靈敏性（區(qū)域內(nèi)的時間）以及降低射頻（RF）功率需求，使需要寫入的應(yīng)用（i.e.借記卡，在生產(chǎn)工序中使用的標簽）獲得優(yōu)勢。

　　4.診斷和維護系統(tǒng)

　　在一個復雜的系統(tǒng)里，記錄系統(tǒng)失效時的操作歷史和系統(tǒng)狀態(tài)是非常寶貴的。如果沒有這些數(shù)據(jù)，能夠準確的解決或執(zhí)行需求指令是很困難的。由于F-RAM具備高耐久性的特點，可以生成一個理想的系統(tǒng)日志。從計算機工作站到工業(yè)過程控制不同的系統(tǒng)，都能從F-RAM中獲益。