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铁电存储器的原理与应用

作者: 宇凡微 编辑: 单片机工程师 来源: 宇凡微 发布日期: 2022.10.09 浏览次数:
信息摘要:
随着IT技术的快速发展,对非易失性存储器的需求越来越大,读写速度要求越来越快,功耗要求越来越小。现有的传统非易失性存储器,如EEPRM和FL…

随着IT技术的快速发展,对非易失性存储器的需求越来越大,读写速度要求越来越快,功耗要求越来越小。现有的传统非易失性存储器,如EEPRM和FLSS,已经难以满足这些需求。与其他类型的半导体技术相比,铁电存储器具有更低的功耗、更快的读写能力和更强的REPRM存储功能,与ROM技术相同,是一种非易失性存储器。与传统的非易失性存储器相比,铁电存储器具有功耗低、读写速度快、辐照能力强等优点,因此受到广泛关注。

铁电存储器的原理

一、铁电存储器的定义

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结合起来。由于铁电存储器不像动态随机存取存储器(DRAM)和静态随机存取存储器(SRAM)一样密集,它很可能不能取代这些技术。

二、铁电存储器的工作原理

FRAM利用铁电晶体的铁电效应实现数据存储。铁电效应是指在铁晶体上施加一定电场时,晶体中心原子在电场的作用下移动,达到稳定状态;当电场从晶体中移除时,中心原子将保持在原始位置。这是因为晶体的中间层是一个高能阶,当没有获得外部能量时,中心原子不能超过高能阶到达另一个稳定位置。因此,FRAM不需要电压来保持数据,也不需要像DRAM那样定期刷新。由于铁电效应是铁电晶体所固有的一种偏振极化特性,与电磁作用无关,所以FRAM存储器的内容不会受到外界条件诸如磁场因素的影响,能够同普通ROM存储器一样使用,具有非易失性的存储特性。

FRAM的特点是速度快,可以像RAM一样操作,读写功耗极低,不存在E2PROM等最大写作次数的问题。然而,受铁晶体特性的限制,FRAM的访问次数仍然最多。

三、铁电存储器应用

由于铁电存储器可以在非常低的电能需求下快速存储,因此有望广泛应用于消费者的小型设备中,如个人数字助理(PDA)、手机、电源表、智能卡和安全系统。铁电存储器(FRAM)比闪存快。在某些应用中,它也可能取代电能擦除只读存储器(EEPROM)和静态随机存取存储器(SRAM),成为未来无线产品的关键元件。

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