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科普知識
數(shù)據(jù)分類:
存儲器

鐵電存儲器的技術(shù)原理

發(fā)布日期:2022-10-09 點擊率:70

    鐵電存儲器(FRAM)產(chǎn)品將ROM的非易失性數(shù)據(jù)存儲特性和RAM的無限次讀寫、高速讀寫以及低功耗等優(yōu)勢結(jié)合在一起。FRAM產(chǎn)品包括各種接口和多種密度,像工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的串行和并行接口,工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的封裝類型,以及4Kbit、16Kbit、64Kbit、256Kbit和1Mbit等密度。
    鐵電存儲器(FRAM)能兼容RAM的一切功能,并且和ROM技術(shù)一樣,是一種非易失性的存儲器。鐵電存儲器在這兩類存儲類型間搭起了一座跨越溝壑的橋梁——一種非易失性的RAM。
    相對于其它類型的半導(dǎo)體技術(shù)而言,鐵電存儲器具有一些的特性。傳統(tǒng)的主流半導(dǎo)體存儲器可以分為兩類--易失性和非易失性。易失性的存儲器包括靜態(tài)存儲器SRAM和動態(tài)存儲器DRAM。SRAM和DRAM在掉電的時候均會失去保存的數(shù)據(jù)。RAM類型的存儲器易于使用、性能好,可是它們同樣會在掉電的情況下會失去所保存的數(shù)據(jù)。
    非易失性存儲器在掉電的情況下并不會丟失所存儲的數(shù)據(jù)。然而所有的主流的非易失性存儲器均源自于只讀存儲器(ROM)技術(shù)。正如你所猜想的一樣,被稱為只讀存儲器的東西肯定不容易進(jìn)行寫入操作,而事實上是根本不能寫入。所有由ROM技術(shù)研發(fā)出的存儲器則都具有寫入信息困難的特點。這些技術(shù)包括有EPROM(幾乎已經(jīng)廢止)、EEPROM和Flash。這些存儲器不僅寫入速度慢,而且只能有限次的擦寫,寫入時功耗大。
    鐵電存儲器能兼容RAM的一切功能,并且和ROM技術(shù)一樣,是一種非易失性的存儲器。鐵電存儲器在這兩類存儲類型間搭起了一座跨越溝壑的橋梁--一種非易失性的RAM。
    當(dāng)一個電場被加到鐵時,中心原子順著電場的方向在晶體里移動。當(dāng)原子移動時,它通過一個能量壁壘,從而引起電荷擊穿。內(nèi)部電路感應(yīng)到電荷擊穿并設(shè)置存儲器。移去電場后,中心原子保持不動,存儲器的狀態(tài)也得以保存。鐵電存儲器不需要定時更新,掉電后數(shù)據(jù)能夠繼續(xù)保存,速度快而且不容易寫壞。
    鐵電存儲器技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)的CMOS制造工藝相兼容。鐵電薄膜被放置于CMOS基層之上,并置于兩電極之間,使用金屬互連并鈍化后完成鐵電制造過程。
    Ramtron公司的鐵電存儲器技術(shù)到現(xiàn)在已經(jīng)相當(dāng)?shù)某墒臁3醯蔫F電存儲器采用兩晶體管/兩電容器(2T/2C)的結(jié)構(gòu),導(dǎo)致元件體積相對過大。近隨著鐵電材料和制造工藝的發(fā)展,在鐵電存儲器的每一單元內(nèi)都不再需要配置標(biāo)準(zhǔn)電容器。Ramtron新的單晶體管/單電容器結(jié)構(gòu)可以像DRAM一樣,使用單電容器為存儲器陣列的每一列提供參考。與現(xiàn)有的2T/2C結(jié)構(gòu)相比,它有效的把內(nèi)存單元所需要的面積減少一半。新的設(shè)計極大的提高了鐵電存儲器的效率,降低了鐵電存儲器產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。
    Ramtron公司同樣也通過轉(zhuǎn)向更小的技術(shù)節(jié)點來提高鐵電存儲器各單元的成本效率。近采用的0.35微米的制造工藝相對于前一代0.5微米的制造工藝,極大的降低了芯片的功耗,提高了單個晶元的利用率。
    所有這些令人振奮發(fā)展使鐵電存儲器在人們?nèi)粘I畹母鱾€領(lǐng)域廣為應(yīng)用。從辦公室復(fù)印機(jī)、高檔服務(wù)器到汽車安全氣囊和娛樂設(shè)施,鐵電存儲器不斷改進(jìn)性能在世界范圍內(nèi)得到廣泛的應(yīng)用。

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