铁电存储器原理及应用比较

存储器论文铁电存储器原理及应用比较摘要:介绍铁电存储器(FRAM)的一般要领和基本原理,详细分析其读写操作过程及时序。将FRAM与其它存储器进行比较,分析在不同场合中各自的优缺点。最后以FM1808为例说明并行FPGA与8051系列单片机的实际接口,着重分析与使用一般SRAM的不同之处。关键词:铁电存储器FRAM原理8051存储技术1背景铁电存储技术最在1921年提出,直到1993年美国Ramtron国际公司成功开发出第一个4Kb的铁电存储器FRAM产品,目前所有的FRAM产品均由Ramtron公司制造或授权。最近几年,FRAM又有新的发展,采用了0.35μm工艺,推出了3V产品,开发出“单管单容”存储单元的FRAM,最大密度可在256Kb。2FRAM原理FRAM利用铁电晶体的铁电效应实现数据存储,铁电晶体的结构如图1所示。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。2.1FRAM存储单元结构FRAM的存储单元主要由电容和场效应管构成,但这个电容不是一般的电容,在它的两个电极板中间沉淀了一层晶