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鐵電存儲(chǔ)器，鐵電存儲(chǔ)器的原理

來源：整理 時(shí)間：2023-08-24 19:22:20 編輯：智能門戶 手機(jī)版

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1，鐵電存儲(chǔ)器的原理

FRAM利用鐵電晶體的鐵電效應(yīng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，鐵電晶體的結(jié)構(gòu)如圖1所示。鐵電效應(yīng)是指在鐵電晶體上施加一定的電場(chǎng)時(shí)，晶體中心原子在電場(chǎng)的作用下運(yùn)動(dòng)，并達(dá)到一種穩(wěn)定狀態(tài)；當(dāng)電場(chǎng)從晶體移走后，中心原子會(huì)保持在原來的位置。這是由于晶體的中間層是一個(gè)高能階，中心原子在沒有獲得外部能量時(shí)不能越過高能階到達(dá)另一穩(wěn)定位置，因此FRAM保持?jǐn)?shù)據(jù)不需要電壓，也不需要像DRAM一樣周期性刷新。由于鐵電效應(yīng)是鐵電晶體所固有的一種偏振極化特性，與電磁作用無關(guān)，所以FRAM存儲(chǔ)器的內(nèi)容不會(huì)受到外界條件諸如磁場(chǎng)因素的影響，能夠同普通ROM存儲(chǔ)器一樣使用，具有非易失性的存儲(chǔ)特性。FRAM的特點(diǎn)是速度快，能夠像RAM一樣操作，讀寫功耗極低，不存在如E2PROM的最大寫入次數(shù)的問題。但受鐵電晶體特性制約，F(xiàn)RAM仍有最大訪問（讀）次數(shù)的限制。

鐵電存儲(chǔ)器的原理

2，什么是鐵電介質(zhì)存儲(chǔ)器

鐵電介質(zhì)存儲(chǔ)器包括FRAM和FeRAM兩種。 FRAM是下一代的非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)，運(yùn)行能耗低，在斷電后能長(zhǎng)期保存數(shù)據(jù)。它綜合了RAM高速讀寫和ROM長(zhǎng)期保存數(shù)據(jù)的特點(diǎn)。 這項(xiàng)技術(shù)利用了鐵電材料可保存信息的特點(diǎn)，使用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的CMOS半導(dǎo)體存儲(chǔ)器制造工藝來生產(chǎn)，直到近日才研發(fā)成功。但是，F(xiàn)RAM的壽命是有限的，而其讀取是破壞性的，就是說一旦進(jìn)行讀取，F(xiàn)RAM中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)就消失了。 MRAM
FM25C160是美國(guó)Ramtron公司生產(chǎn)的非易失性鐵電介質(zhì)讀寫存儲(chǔ)器。它具有高速讀寫，超低功耗和無限次寫入等特性。文中介紹了FM25C160的性能特點(diǎn)、管腳定義、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理。給出了AT89C51單片機(jī)與FM25C160的接口電路圖和對(duì)FM25C160的寫操作流程圖
http://baike.baidu.com/view/923780.htm?fr=ala0_1_1

什么是鐵電介質(zhì)存儲(chǔ)器

3，鐵電存儲(chǔ)器和eeprom的區(qū)別

鐵電存貯器（FRAM）快速擦寫和非易失性等特點(diǎn)，令系統(tǒng)工程師可以把現(xiàn)有設(shè)計(jì)中的SRAM和EEPROM器件整合到一個(gè)鐵電存貯器（FRAM）里，或者簡(jiǎn)單地作為SRAM擴(kuò)展?！　≡诙鄶?shù)情況下，系統(tǒng)使用多種存儲(chǔ)器類型，F(xiàn)RAM提供了只使用一個(gè)器件就能提供ROM,RAM和EEPROM功能的能力，節(jié)省了功耗，成本，空間，同時(shí)增加了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。　　最常見的例子就是在一個(gè)有外部串行EEPROM嵌入式系統(tǒng)中，F(xiàn)RAM能夠代替EEPROM,同時(shí)也為處理器提供了額外的SRAM功能?！　〉湫蛻?yīng)用：便攜式設(shè)備中的一體化存儲(chǔ)器，使用低端控制器的任何系統(tǒng)。
鐵電存貯器（FRAM）快速擦寫和非易失性等特點(diǎn)，令系統(tǒng)工程師可以把現(xiàn)有設(shè)計(jì)中的SRAM和EEPROM器件整合到一個(gè)鐵電存貯器（FRAM）里，或者簡(jiǎn)單地作為SRAM擴(kuò)展。在多數(shù)情況下，系統(tǒng)使用多種存儲(chǔ)器類型，F(xiàn)RAM提供了只使用一個(gè)器件就能提供ROM,RAM和EEPROM功能的能力，節(jié)省了功耗，成本，空間，同時(shí)增加了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。最常見的例子就是在一個(gè)有外部串行EEPROM嵌入式系統(tǒng)中，F(xiàn)RAM能夠代替EEPROM,同時(shí)也為處理器提供了額外的SRAM功能。典型應(yīng)用：便攜式設(shè)備中的一體化存儲(chǔ)器，使用低端控制器的任何系統(tǒng)。
fram與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)eeprom完全兼容；性能比eeprom更加突出；讀寫次數(shù)超過1萬億次（5v）、無限次（3.3v），寫速度快，沒有寫等待，按字節(jié)操作；操作更省電，寫入功耗僅為eeprom的1/20

鐵電存儲(chǔ)器和eeprom的區(qū)別

4，什么是鐵電存儲(chǔ)器

相對(duì)于其它類型的半導(dǎo)體技術(shù)而言，鐵電存儲(chǔ)器具有一些獨(dú)一無二的特性。傳統(tǒng)的主流半導(dǎo)體存儲(chǔ)器可以分為兩類--易失性和非易失性。易失性的存儲(chǔ)器包括靜態(tài)存儲(chǔ)器SRAM（static random access memory)和動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器DRAM （dynamic random access memory)。 SRAM和DRAM在掉電的時(shí)候均會(huì)失去保存的數(shù)據(jù)。 RAM 類型的存儲(chǔ)器易于使用、性能好，可是它們同樣會(huì)在掉電的情況下會(huì)失去所保存的數(shù)據(jù)。 非易失性存儲(chǔ)器在掉電的情況下并不會(huì)丟失所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。然而所有的主流的非易失性存儲(chǔ)器均源自于只讀存儲(chǔ)器（ROM）技術(shù)。 正如你所猜想的一樣，被稱為只讀存儲(chǔ)器的東西肯定不容易進(jìn)行寫入操作，而事實(shí)上是根本不能寫入。所有由ROM技術(shù)研發(fā)出的存儲(chǔ)器則都具有寫入信息困難的特點(diǎn)。這些技術(shù)包括有EPROM (幾乎已經(jīng)廢止）、EEPROM和Flash。 這些存儲(chǔ)器不僅寫入速度慢，而且只能有限次的擦寫，寫入時(shí)功耗大。鐵電存儲(chǔ)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(chǔ)器。鐵電存儲(chǔ)器在這兩類存儲(chǔ)類型間搭起了一座跨越溝壑的橋梁--一種非易失性的RAM。
鐵電存儲(chǔ)器有兩種基本工作模式[10]：一種是破壞性讀出（dro）；另一種是非破壞性讀出（ndro）。其中dro鐵電存儲(chǔ)器是利用鐵電薄膜的電容效應(yīng)，以鐵電薄膜電容取代常規(guī)的存儲(chǔ)電荷的電容；而ndro鐵電存儲(chǔ)器則是利用鐵電薄膜的極化特性，以鐵電薄膜取代常規(guī)mos場(chǎng)效應(yīng)管中的柵介質(zhì)層而構(gòu)成的mfs結(jié)構(gòu)鐵電場(chǎng)效應(yīng)晶體管作為存儲(chǔ)單元。鐵電隨機(jī)存儲(chǔ)器（fram）結(jié)構(gòu)類似于現(xiàn)有的半導(dǎo)體動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（dram），是把鐵電電容集成于現(xiàn)有的一種電路之上，其中開關(guān)型鐵電薄膜電容器是其信息存儲(chǔ)讀取的核心部件，如圖1.3所示[14]。它是通過鐵電薄膜電容器與si或gaas場(chǎng)效應(yīng)器件相結(jié)合，利用鐵電薄膜的極化反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的寫入與讀取。其中鐵電元件的±pr狀態(tài)分別代表二進(jìn)制數(shù)字系統(tǒng)中“1”和“0”，所以它是基于極化反轉(zhuǎn)的一種應(yīng)用[2]。但是，這種讀取信息是破壞性的，讀出后需重新寫入數(shù)據(jù)。所以fram在信息讀取過程中伴隨著大量擦除/重寫的操作。隨著鐵電存儲(chǔ)單元不斷地極化反轉(zhuǎn)，開關(guān)電容的pr和ec逐漸降低，以致開關(guān)電流與非開關(guān)電流的差別越來越小，“0”、“1”兩態(tài)也逐漸變得彼此接近以致難以區(qū)分。因此，dro的工作狀態(tài)是此類存儲(chǔ)器發(fā)生疲勞失效的根源所在。所以要求薄膜具有良好的抗疲勞性、大的介電常數(shù)。實(shí)用的fram器件應(yīng)至少能經(jīng)受住1012次開關(guān)循環(huán)，這正是目前制約fram性能進(jìn)一步提高的關(guān)鍵之一

5，鐵電存儲(chǔ)器的讀寫操作

相對(duì)于其它類型的半導(dǎo)體技術(shù)而言，鐵電存儲(chǔ)器具有一些獨(dú)一無二的特性。傳統(tǒng)的主流半導(dǎo)體存儲(chǔ)器可以分為兩類--易失性和非易失性。易失性的存儲(chǔ)器包括靜態(tài)存儲(chǔ)器sram（static random access memory)和動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器dram （dynamic random access memory)。 sram和dram在掉電的時(shí)候均會(huì)失去保存的數(shù)據(jù)。 ram 類型的存儲(chǔ)器易于使用、性能好，可是它們同樣會(huì)在掉電的情況下會(huì)失去所保存的數(shù)據(jù)。非易失性存儲(chǔ)器在掉電的情況下并不會(huì)丟失所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。然而所有的主流的非易失性存儲(chǔ)器均源自于只讀存儲(chǔ)器（rom）技術(shù)。正如你所猜想的一樣，被稱為只讀存儲(chǔ)器的東西肯定不容易進(jìn)行寫入操作，而事實(shí)上是根本不能寫入。所有由rom技術(shù)研發(fā)出的存儲(chǔ)器則都具有寫入信息困難的特點(diǎn)。這些技術(shù)包括有eprom (幾乎已經(jīng)廢止）、eeprom和flash。 這些存儲(chǔ)器不僅寫入速度慢，而且只能有限次的擦寫，寫入時(shí)功耗大。鐵電存儲(chǔ)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(chǔ)器。鐵電存儲(chǔ)器在這兩類存儲(chǔ)類型間搭起了一座跨越溝壑的橋梁--一種非易失性的ram
FRAM保存數(shù)據(jù)不是通過電容上的電荷，而是由存儲(chǔ)單元電容中鐵電晶體的中心原子位置進(jìn)行記錄。直接對(duì)中心原子的位置進(jìn)行檢測(cè)是不能實(shí)現(xiàn)的，實(shí)際的讀操作過程是：在存儲(chǔ)單元電容上施加一已知電場(chǎng)（即對(duì)電容充電），如果原來晶體的中心原子的位置與所施加的電場(chǎng)方向使中心原子要達(dá)到的位置相同，則中心原子不會(huì)移動(dòng)；若相反，則中心原子將越過晶體中間層的高能階到達(dá)另一位置，則在充電波形上就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)尖峰，即產(chǎn)生原子移動(dòng)的比沒有產(chǎn)生移動(dòng)的多了一個(gè)尖峰，把這個(gè)充電波形同參考位（確定且已知）的充電波形進(jìn)行比較，便可以判斷檢測(cè)的存儲(chǔ)單元中的內(nèi)容是“1”或“0”。無論是2T2C還是1T1C的FRAM，對(duì)存儲(chǔ)單元進(jìn)行讀操作時(shí)，數(shù)據(jù)位狀態(tài)可能改變而參考位則不會(huì)改變（這是因?yàn)樽x操作施加的電場(chǎng)方向與原參考位中原子的位置相同）。由于讀操作可能導(dǎo)致存儲(chǔ)單元狀態(tài)的改變，需要電路自動(dòng)恢復(fù)其內(nèi)容，所以每個(gè)讀操作后面還伴隨一個(gè)"預(yù)充"（precharge）過程來對(duì)數(shù)據(jù)位恢復(fù)，而參考位則不用恢復(fù)。晶體原子狀態(tài)的切換時(shí)間小于1ns，讀操作的時(shí)間小于70ns，加上"預(yù)充"時(shí)間60ns，一個(gè)完整的讀操作時(shí)間約為130ns。寫操作和讀操作十分類似，只要施加所要方向的電場(chǎng)改變鐵電晶體的狀態(tài)就可以了，而無需進(jìn)行恢復(fù)。但是寫操作仍要保留一個(gè)"預(yù)充"時(shí)間，所以總的時(shí)間與讀操作相同。FRAM的寫操作與其它非易失性存儲(chǔ)器的寫操作相比，速度要快得多，而且功耗小。

6，鐵電存儲(chǔ)器有什么型號(hào)有什么容量的有沒有現(xiàn)成的驅(qū)動(dòng)什么封裝

剛有人介紹鐵電存儲(chǔ)器,有沒有誰用過的,介紹個(gè). 一、什么是鐵電存儲(chǔ)相對(duì)于其它類型的半導(dǎo)體技術(shù)而言，鐵電存儲(chǔ)器具有一些獨(dú)一無二的特性。傳統(tǒng)的
串行IIC接口：型號(hào) 容量 存儲(chǔ)格式 電壓 待機(jī)電流 讀寫頻率 擦寫次數(shù) 掉電數(shù)據(jù)保存 封裝MB85RC04V 4K bits 0.5K x 8 3.0 V - 5.5 V 5uA 1MHz 1萬億 10年(+85℃) SOP8MB85RC16 16K bits 2K x 8 2.7 V - 3.6 V 0.1uA 1MHz 1萬億 10年(+85℃) SOP8MB85RC16V 16Kbits 2K x 8 3.0 V - 5.5 V 5uA 1MHz 1萬億 10年(+85℃) SOP8MB85RC64 64K bits 8K x 8 2.7 V - 3.6 V 5uA 400kHz 1萬億 10年(+85℃) SOP8MB85RC64V 64K bits 8K x 8 3.0 V - 5.5 V 5uA 1MHz 1萬億 10年(+85℃) SOP8MB85RC128 128K bits 16K x 8 2.7 V - 3.6 V 5uA 400kHz 1萬億 10年(+85℃) SOP8MB85RC256V 256K bits 32K x 8 2.7 V - 5.5 V 5uA 400kHz 1萬億 10年(+85℃) SOP8串行SPI接口：型號(hào) 容量 存儲(chǔ)格式 電壓 待機(jī)電流 讀寫頻率 擦寫次數(shù) 掉電數(shù)據(jù)保存 封裝MB85RS16 16K bits 2K x 8 2.7 V - 3.6 V 5uA 20Mhz 1萬億 10年(+85℃) SOP8MB85RS64A 64K bits 8K x 8 3.0 V - 3.6 V 5uA 20Mhz 1百億 10年(+55℃) SOP8MB85RS64V 64K bits 8K x 8 3.0 V - 5.5 V 10uA 20Mhz 1百億 10年(+55℃) SOP8MB85RS128A 128K bits 16K x 8 3.0 V - 3.6 V 9uA 25Mhz 1百億 10年(+55℃) SOP8MB85RS256A 256K bits 32K x 8 3.0 V - 3.6 V 9uA 25Mhz 1百億 10年(+55℃) SOP8并行接口：型號(hào) 容量 存儲(chǔ)格式電壓 待機(jī)電流 訪問時(shí)間 擦寫次數(shù) 掉電數(shù)據(jù)保存 封裝MB85R256H 256k bits 32K x 8 2.7 V - 3.6 V 5uA 150ns 1百億 10年(+70℃) SOP/TSOPMB85R1001A 1M bits 128K x 8 3.0 V - 3.6 V 10uA 150ns 1百億 10年(+55℃) TSOP48 MB85R1002A 1M bits 64K x 16 3.0 V - 3.6 V 10uA 150ns 1百億 10年(+55℃) TSOP48MB85R4001A 4M bits 512K x 8 3.0 V - 3.6 V 50uA 150ns 1百億 10年(+55℃) TSOP48MB85R4002A 4M bits 256K x 16 3.0 V - 3.6 V 50uA 150ns 1百億 10年(+55℃) TSOP48
你好！鐵電芯片的型號(hào)多數(shù)以FM24xxxx,FM25xxxx,FM3xxxx為主，容量：串口最小的4K，最大的512K，并口最小的8K，最大的2M。只是單純的存儲(chǔ)，無驅(qū)動(dòng)部分，串口多為SOP-8封裝，并口多為貼片，管腳數(shù)不一。有任何問題可發(fā)郵件到我的Q郵箱 751424980@.com。僅代表個(gè)人觀點(diǎn)，不喜勿噴，謝謝。
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