鐵電存儲(chǔ)器和flash的區(qū)別 FRAM工作原理解析

FRAM（鐵電隨機(jī)存取存儲(chǔ)器Ferroelectric RAM），也稱為FeRAM。這種存儲(chǔ)器采用鐵電質(zhì)膜用作電容器來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。FRAM具有ROM（只讀存儲(chǔ)器）和RAM（隨機(jī)存取器）的特點(diǎn)，在高速讀寫(xiě)入、高讀寫(xiě)耐久性、低功耗和防竄改方面具有優(yōu)勢(shì)。

FRAM與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)EEPROM完全兼容；性能比EEPROM更加突出；讀寫(xiě)次數(shù)超過(guò)1萬(wàn)億次（5V）、無(wú)限次（3.3V），寫(xiě)速度快，沒(méi)有寫(xiě)等待，按字節(jié)操作；操作更省電，寫(xiě)入功耗僅為EEPROM的1/20。

鐵電存儲(chǔ)器和flash的區(qū)別

鐵電存儲(chǔ)器（FeRAM）和閃存（Flash）是兩種常見(jiàn)的非易失性存儲(chǔ)器類型，它們之間的區(qū)別如下：

1. 工作原理：鐵電存儲(chǔ)器使用鐵電材料，在電場(chǎng)的作用下，能夠在存儲(chǔ)器單元中建立和改變穩(wěn)定的電荷狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和讀取。而閃存利用電荷累積和擦除來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，通過(guò)改變介質(zhì)中的電荷狀態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和讀取。

2. 存取速度：鐵電存儲(chǔ)器通常具有更快的隨機(jī)存取時(shí)間（Access Time），能夠更快地執(zhí)行讀取和寫(xiě)入操作。而閃存的存取速度較慢，通常與鐵電存儲(chǔ)器相比較為遲鈍。

3. 耐久性：閃存在擦寫(xiě)操作上有一定的次數(shù)限制，每個(gè)存儲(chǔ)單元的擦寫(xiě)壽命有限，常見(jiàn)的閃存擦寫(xiě)次數(shù)約為10萬(wàn)到數(shù)百萬(wàn)次。而鐵電存儲(chǔ)器的擦寫(xiě)壽命通常比閃存更長(zhǎng)，可以達(dá)到億級(jí)的擦寫(xiě)次數(shù)。

4. 功耗：鐵電存儲(chǔ)器在讀取和寫(xiě)入操作時(shí)，功耗較低，能夠?qū)崿F(xiàn)低功耗工作。而閃存在擦寫(xiě)和編程操作時(shí)，需要較高的電壓和較大的功耗。

5. 密度和成本：閃存常見(jiàn)于大容量存儲(chǔ)器中，能夠提供更高的存儲(chǔ)密度，并以較低的成本實(shí)現(xiàn)。相比之下，鐵電存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)密度相對(duì)較低，并且成本較高。

FeRAM使用了一層有鐵電性的材料，取代原有的介電質(zhì)，使得它也擁有非揮發(fā)性內(nèi)存的功能。它以鐵電物質(zhì)為原材料，將微小的鐵電晶體集成進(jìn)電容內(nèi)，通過(guò)施加電場(chǎng)，鐵電晶體的電極在兩個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的寫(xiě)入與讀取。

下面的圖表解釋了PZT晶體結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)通常用作典型的鐵電質(zhì)材料。在點(diǎn)陣中具有鋯和鈦，作為兩個(gè)穩(wěn)定點(diǎn)。它們可以根據(jù)外部電場(chǎng)在兩個(gè)點(diǎn)之間移動(dòng)。一旦位置設(shè)定，即使在出現(xiàn)電場(chǎng)，它也將不會(huì)再有任何移動(dòng)。頂部和底部的電極安排了一個(gè)電容器。那么，電容器劃分了底部電極電壓和極化，超越了磁滯回線。數(shù)據(jù)以“1”或“0”的形式存儲(chǔ)。

PZT晶體結(jié)構(gòu)和FRAM工作原理

當(dāng)加置電場(chǎng)時(shí)就會(huì)產(chǎn)生極化。（鋯/鈦離子在晶體中向上或向下移動(dòng)）

即使在不加置電場(chǎng)的情況下，也能保持電極。

兩個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)以“0”或“1”的形式存儲(chǔ)。

鐵電存儲(chǔ)器（FRAM）和其它存儲(chǔ)器相比鐵電存儲(chǔ)器有什么不同嗎？

答：如果要回答這個(gè)問(wèn)題的話，簡(jiǎn)單了解一下存儲(chǔ)器技術(shù)的背景資料很有必要。存儲(chǔ)器的生產(chǎn)技術(shù)可以分為兩類：易失性和非易失性。易失性存儲(chǔ)器在斷電后存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)會(huì)丟失，而非易失性存儲(chǔ)器則不然。傳統(tǒng)的易失性存儲(chǔ)器包括SRAM（靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器）和DRAM（動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器）。他們都源自RAM技術(shù)-隨機(jī)存取存儲(chǔ)器技術(shù)。

RAM 的主要優(yōu)點(diǎn)是容易使用且讀寫(xiě)操作類似。但是傳統(tǒng)RAM的主要缺點(diǎn)是其只能被用來(lái)做暫時(shí)性的存儲(chǔ)。傳統(tǒng)的非易性存儲(chǔ)器技術(shù)均源自ROM技術(shù)，即只讀存儲(chǔ)器技術(shù)。經(jīng)過(guò)各種技術(shù)的改進(jìn)，工程師們創(chuàng)造出Flash和EEPROM存儲(chǔ)器，這些改進(jìn)的存儲(chǔ)器開(kāi)始能夠進(jìn)行寫(xiě)入操作了。但是這種基于ROM技術(shù)生產(chǎn)的存儲(chǔ)器都有不易寫(xiě)入、寫(xiě)入需要特大功耗等缺點(diǎn)。

所以傳統(tǒng)的基于ROM技術(shù)制造的存儲(chǔ)器是不適應(yīng)需要多次寫(xiě)入操作的應(yīng)用領(lǐng)域的。而鐵電存儲(chǔ)器（FRAM）則是第一個(gè)非易失性的RAM存儲(chǔ)器。它結(jié)合了SRAM和DRAM易寫(xiě)入的特性，又具有Flash和EEPROM得非易失性的特點(diǎn)。

審核編輯：黃飛