完美的铁电存储器

完美的铁电存储器

一. Fujitsu铁电存储器(FRAM) 技术原理

日本Fujitsu公司是全球最大的铁电存储器(FRAM)供货商，至2010年12月31日，全球已经累计出货17亿颗铁电存储器！

Fujitsu公司铁电存储器(FRAM)的核心技术是铁晶体管材料，这一特殊材料使得铁电存储产品同时拥有随机存取内存(RAM) 和非挥发性存贮产品(ROM)的特性。

铁晶体管材料的工作原理是：当我们把电场加载到铁晶体管材料上，晶阵中的中心原子会沿着电场方向运动，到达稳定状态，晶阵中的每个自由浮动的中心原子只有两个稳定状态，一个我们拿来记忆逻辑中的０、另一个记亿１，中心原子能在常温，没有电场的情况下停留在此状态达一百年以上。铁电存储器不需要定时刷新，能在断电情况下保存资料。

二、Fujitsu铁电存储器(FRAM) 技术优点

传统半导体内存有两大体系：挥发性内存(Volatile Memory)，和非挥发性内存(Non-volatile Memory)。

挥发性内存如SRAM和DRAM 在没有电源的情况下都不能保存资料，但这种内存拥有高性能、易用等优点。

非挥发性内存像 EPROM、 EEPROM和 FLASH 能在断电后仍保存资料，但由于所有这些内存均起源自只读存储器 (ROM) 技术，所以您不难想象得到它们都有不易写入的缺点，

确切的来说，这些缺点包括写入缓慢、有限次写入次数、写入时需要特大功耗等等。

FRAM第一个最明显的优点是FRAM可跟随总线(Bus Speed)速度写入，若比较起 EEPROM/Flash的最大不同的是 FRAM在写入后无须任何等待时间(NoDelayTM Write)，而 EEPROM/Flash须要等 3~10毫秒 (mS) 才能写进下一笔资料。

铁电存储器(FRAM)的第二大优点是近乎无限次读写。当 EEPROM/Flash只能应付十万次 (10的5次方)至一百万次写入时，新一代的铁电存储器(FRAM)已达到一百亿个亿次(10的 10次方)的写入寿命。

铁电存储器(FRAM)的第三大优点是超低功耗。 EEPROM的慢速和高电流写入令它需要高出 FRAM 2,500倍的能量去写入每个字节。

三、 Fujitsu FRAM铁电存储器的应用

我们向来用EEPROM或者Flash 来存储设置资料和启动程序，用 SRAM 来暂存系统或运算变量．如果掉电后这些资料仍需保留的话，我们会通过加上后备电池的方法去实现．很久以来我们没有检验这种内存架构的合理性．铁电存储器(FRAM)的出现为大家提供了一个简洁而高性能的一体化存贮技术。

1. 数据采集和记录

铁电存储器(FRAM) 的出现使工程师可以运用非挥发性的特点进行多次高速写入。在这以前在只有 EEPROM和Flash的情况下，大量数据采集和记录对工程师来说是一件非常头疼的事。数据采集包括记录和贮存资料，更重要的是能在失去电源的情况下不丢失任何资料。在数据采集的过程中，资料需要不断高速写入，对旧资料进行更新，EEPROM和Flash的写入寿命和速度往往不能满足要求。

典型应用包括：数字式仪表(电力表、水表、煤气表、暖气表、车用仪表表)、量测仪器、非接触式智能卡(RF ID)、门禁保安系统、行驶记录仪(Black Box) 、医疗器材和卫星天线(Satellite Antenna)等…

２. 存储配置参数(Setting)

以往在只有EEPROM和Flash的情况下，由于写入次数限制，工程师们只能在侦测到掉电的时候，才把更新了的配置参数及时地存进 EEPROM和Flash里，这种做法很明显地存在着可靠性的问题。铁电存储器(FRAM)的推出使工程师可以有更大的发挥空间去选择实时记录最新的配置参数，免去是否能在掉电时及时写入的忧虑。

典型应用包括：电话里的电子电话簿、复印机、网络设备、工业用微控制器、游戏机、机顶盒 (Set-Top-Box)、TFT Panel /(Smart Panel)、自动贩卖机和打印机等…

３. 非挥发性缓冲记忆 (Buffer)

铁电存储器(FRAM)无限次快速读写令这种产品十分适合担当重要系统里的暂存内存。在一些重要系统里，往往需要把资料从一个子系统非实时地传到另一个子系统去，由于资料的重要性，缓冲区内的资料在掉电时不能丢失。以往，工程师

们只能通过 SRAM加后备电池的方法去实现.虽然知道这种方法隐藏着电池耗干、化学液体泄出等安全、可靠性等等问题。

铁电存储器(FRAM)的出现为业界提供了一个高可靠性，且低成本的解决方案。典型应用包括：自动提款机(ATM) 、RAID、商业结算系统(POS) 和 MFP等…

４. SRAM的取代和扩展

铁电存储器(FRAM)无限次快速读写和非挥发性的特点，令系统工程师可以把现在在线路板上分离的SRAM和 EEPROM组件整合到一个铁电存储器(FRAM)里，更可为整个系统节省功耗、成本与空间，并同时增加了整个系统的可靠性。.

典型应用包括：用铁电存储器(FRAM)加一个便宜的微控制芯片(Microcontroller)来取代一个较贵的 SRAM嵌入式单芯片和外围 EEPROM/Flash

四、 Fujitsu FRAM铁电存储器的接口方式

所有产品皆符合工业规格温度标准-40℃至 85.

℃，所提供产品有串行I2C和SPI 接口以及并行接口三种方式：

1. 串行接口：I2C接口配选最少的接脚; SPI (SPI Bus) 产品需要多一至两个

接脚，但均具有高速和通讯协议简单的优点。

2. 并行接口：与标准SRAM脚位兼容。并行FRAM对SRAM+Battery (后备电

池)的无奈设计方式，提供了一个最佳的解决方案。系统工程师不再需要担心电池干涸，和在系统里加上笨拙的机械装置。FRAM 的封装就像SRAM 一样有简单的 SMD表面黏着封装 (SOIC) 或插脚封装(DIP) --- 而您也该是时候把电池仍掉了！