FRAM利用铁电晶体的铁电效应实现数据存储
FRAM即铁电存储器。FRAM利用铁电晶体的铁电效应实现数据存储。铁电效应是指在铁电晶体上施加一定的电场时,晶体中心原子在电场的作用下运动,并达到一种稳定状态;当电场从晶体移走后,中心原子会保持在原来的位置。这是由于晶体的中间层是一个高能阶,中心原子在没有获得外部能量时不能越过高能阶到达另一稳定位置,因此FRAM保持数据不需要电压,也不需要像DRAM一样周期性刷新。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,能够像RAM一样操作,读写功耗极低,不存在如E2PROM的最大写入次数的问题;但受铁电晶体特性制约,FRAM仍有最大访问(读)次数的限制。
从1999年截至2013年6月,富士通FRAM产品的累计交货量已经超过23亿片,其所制造的FRAM产品以非易失性、高速烧写、高读写耐久性1万亿次、随机存储以及低功耗等诸多优点在存储器产品中脱颖而出。如下列出几款常见FRAM:
I2C串行接口FRAM:
MB85RC16PNF-G-JNERE1 (16 bit)
MB85RC64PNF-G-JNERE1 (64k bit)
MB85RC256VPF-G-JNERE2 (256k bit)
SPI串行接口FRAM:
MB85RS16PNF-G-JNERE1 (16k bit)
MB85RS64PNF-G-JNERE1 (64k bit)
MB85RC1MT,是目前富士通半导体I2C串行接口产品中最高内存容量的产品,现已可为客户提供样品。全新MB85RC1MT可保证有10万亿次写入/擦除 (write/erase) 周期,适用于需要经常重复写入数据之应用,例如工厂自动化、测试仪器及工业设备所需之实时数据登录应用。产品主要目标市场有工业控制、医疗、测量仪表/仪器、汽车电子、娱乐产品、新能源以及工厂自动化等。现在富士通半导体同时拥有广泛的I2C与SPI串行接口产品系列,为客户提供最符合他们要求的非挥发性存储器产品。
FRAM是一种兼具非挥发性与随机存取功能的存储器,能在没有电源的情况下可储存及高速写入数据。
MB85RC1MT可在摄氏零下40度至85度的温度范围。以1.8V至3.6V工作电压运作,可支持3.4MHz 的“高速”操作模式,并可在与传统EEPROM相同的1MHz环境进行读写数据作业。MB85RC1MT保证有一万亿次写入/擦除周期,大幅超越传统EEPROM的写入/擦除周期次数,并可支持I2C接口及其他接口产品的实时数据登录等频繁的重复写入数据作业。
此外,对于一些需要使用I2C接口EEPROM应用场合,现在都可以由富士通半导体的新款FRAM产品取而代之,以实现高频率数据输入和高精度数据撷取(如图一),更能够降低数据写入的时功耗(如图二)。
图一:数据写入/擦除周期比较
图二:EEPROM和富士通半导体FRAM产品之数据写入作业功耗比较
MB85RC1MT的出现增加了富士通半导体的FRAM产品阵容:I2C 接口(支持4 Kb至1 Mb内存容量)和SPI接口(16 Kb至2 Mb内存容量)(如图三)。这些FRAM产品采用业界标准的8针脚SOP封装(如图四),因而可取代EEPROM或序列闪存(如图五),并适用于工厂自动化、测试仪器及工业设备等应用,更无须大幅修改电路版的设计。
图三:FRAM串口产品阵容(序列内存)
图四:SOP-8
图五:MB85RC1MT引脚图
通过上述的种种比较,FRAM于EEPROM相比,温度范围宽,速度快,功耗低,可读写次数高,性能更可靠。同时现在的FRAM也与传统EEPROM封装接口一致,可直接替代。
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