Ramtron国际公司F-RAM存储器详解

什么是F-RAM？

　　F-RAM：铁电随机存储器。相对于其它类型的半导体技术而言，铁电随机存储器（F-RAM）具有一些独一无二的特性。已经确定的半导体存储器可以分为两类：易失性和非易失性。易失性存储器包括静态随机存取存储器（SRAM）和动态随机存取存储器（DRAM）以及其他类型存储器。RAM类型存储器易于使用，高性能，但它们有着共同的弱点：在掉电的情况下会失去所保存的数据。

图1： PZT 晶体结构

　　F- RAM芯片包含一个锆钛酸铅［Pb（Zr，Ti）O3］的薄铁电薄膜，通常被称为PZT（图1）。PZT 中的Zr/Ti原子在电场中改变极性，从而产生一个二进制开关。与RAM器件不同，F-RAM在电源被关闭或中断时，由于PZT晶体保持极性能保留其数据记忆。这种独特的性质让F-RAM成为一个低功耗、非易失性存储器。

　　F-RAM、ROM都属于非易失性存储器，在掉电情况下数据不会丢失。新一代ROM，像EEPROM（可擦可编程只读存储器）和Flash存储器，可以被擦除，并多次重复编程，但它们需要高电压写入且写入速度非常慢。基于ROM技术的存储器读写周期有限（仅为1E5次），使它们不适合高耐性工业应用。

图 2： 写入速度比较

　　F-RAM比一般串口EEPROM器件有超过10，000倍的耐性，低于3，000倍的功耗和将近500倍的写入速度（图 2：在 25 MHz频率下，F-RAM 写入速度比EEPROM器件快488 倍。）。F-RAM结合了RAM和ROM的优势，与传统的非易失存储器相比，具有高速、低功耗、长寿命的特点。

F-RAM 的优势

　　F-RAM有三种不同的特性使其优于浮栅技术器件：快速写入；高耐久性；低功耗。

　　以下列举了F-RAM在一些行业应用领域中与其他存储器相比较的主要优势：

　　1.频繁掉电环境

　　任何非易失性存储器可以保留配置。可是，配置更改或电源失效情况随时可能发生，因此，更高写入耐性的F-RAM允许无任何限制的变更记录。任何时间系统状态改变，都将写入新的状态。这样可以在电源关闭可用的时间很短或立即失效时状态被写入存储器。

　　2.高噪声环境

　　在嘈杂的环境下向EEPROM写数据是很困难的。在剧烈的噪音或功率波动情况下，EEPROM的写入时间过长会出现漏洞（以毫秒衡量），在此期间写入可能被中断。错误的概率跟窗口的大小成正比。F-RAM的写入执行窗口少于200ns。

　　3.RFID系统

　　在非接触式存储器领域里，F-RAM提供一个理想的解决方案。低功耗访问在RFID系统中至关重要，因为，能源消耗是以距离成指数下降的。想要以最小的能耗读写标签数据就必须保持标签有足够近的距离。通过对射频发射机和接收机改进写入距离，降低运动的灵敏性（区域内的时间）以及降低射频（RF）功率需求，使需要写入的应用（i.e.借记卡，在生产工序中使用的标签）获得优势。

　　4.诊断和维护系统

　　在一个复杂的系统里，记录系统失效时的操作历史和系统状态是非常宝贵的。如果没有这些数据，能够准确的解决或执行需求指令是很困难的。由于F-RAM具备高耐久性的特点，可以生成一个理想的系统日志。从计算机工作站到工业过程控制不同的系统，都能从F-RAM中获益。