铁电存储器的原理及应用

Ramtron推出首款2兆位串行F-RAM存储器FM25H20

类别：新品推荐发布时间：2008-4-17 阅读：879

Ramtron推出首款2兆位串行F-RAM存储器，采用8脚TDFN (5.0 x 6.0 mm) 封装。FM25H20采用先进的130纳米CMOS工艺生产，是高密度的非易失性F-RAM存储器，以低功耗操作，并备有高速串行外设接口(SPI)。该3V、2Mb串行F-RAM器件以最大的总线速度写入，具有几乎无限的耐用性，通过微型封装提供更大的数据采集能力，使系统设计人员能够在计量和打印机等高级应用中减少成本和板卡空间。

FM25H20是串行闪存的理想替代产品，用于要求低功耗和最小板卡空间的精密电子系统中，包括便携式医疗设备如助听器等，它们实际上是微型数据处理器，但受到空间有限及功耗低的限制。与闪存相比，F-RAM的优势包括大幅降低工作电流、写入速度更快、写入耐用性更比闪存高出多个数量级。

Ramtron 战略市场拓展经理Duncan Bennett 解释道：“对于那些需要在其新一代应用中提高数据采集能力，却不增加板卡空间的计量和打印机客户而言，这款2Mb 串行F-RAM 是自然的产品延伸。FM25H20以相同的小占位面积，为半兆位串行F-RAM 客户提供高达四倍的存储能力。除提升现有系统外，这种技术发展还推动F-RAM 进入多个需要低功耗存储器而空间严重受限的新兴市场，如便携式医疗设备。”

FM25H20是256K x 8位非易失性存储器，以高达40MHz的总线速度进行读写操作，具有几乎无限的耐用性、10年的数据保存能力，以及低工作电流。该器件设有工业标准SPI接口，优化了F-RAM的高速写入能力。FM25H20还备有软件和硬件写保护功能，能避免意外的写入与数据损坏。

该2Mb串行F-RAM以低功耗工作，在40MHz下读/写操作的耗电低于10mA，待机状态下耗电为80μA (典型值)，超低电流睡眠模式下耗电为3μA (典型值)。FM25H20与同等串行闪存器件接脚兼容，并且具备快速存取、高耐用性和低工作电流等特性，比较闪存更为优胜。该器件在整个工业温度范围内(-40℃至+85℃) 于2.7至3.6V电压下工作。

FM25H20以德州仪器|仪表公认的130纳米CMOS制造工艺为基础。在标准CMOS 130 n m逻辑工艺内嵌入非易失性F-RAM模块，仅使用了两个额外的掩模步骤。

供货

FM25H20现提供样品，并采用符合RoHs要求的8脚TDFN封装，与8脚SOIC封装器件占位面积兼容。

铁电存储器的原理及应用

摘要：本文主要介绍了铁电存储器FM20L08的原理及应用。该存储器不仅克服了EEPROM 和Flash存储器写入时间长、擦写次数少等缺点，而且增加了电压监控器和软件控制的写保护功能，1MB的存储容量足以替代静态随机存储器。介绍FM20L08的引脚功能和工作原理，并在此基础上给出基于FM20L08的高速数据存储系统的设计方案及与单片机的接口电路。关键词：铁电存储器；FM20L08；高速数据记录；应用

1 引言

在一些需要下位机单独工作的场合(如汽车行驶记录仪、高速存储测试设备等)，其数据的高速存储和掉电不丢失尤为重要。Ramtron公司推出的FM20L08型非易失性铁电存储器除具有其他铁电存储器的一般特点外，弥补了已有铁电存储器存储量小的缺点，其数据存储量达l MB，可完全替代标准异步静态随机存储器(SRAM)。

2 FM20L08的特点和引脚功能

FM20L08型非易失性铁电存储器的存储容量为128 Kx8位，可无限次擦写，掉电后数据可保存10年，工作电压为3 V，最大功耗电流为22 mA，采用32引脚TSOP型封装。图1示出FM20L08的引脚排列，表l示出FM20L08的主要引脚功能。

FM20L08内存分为8个页面，每个页面可分为16 Kx8 bit，由地址总线的低3位选择不同的页面。新增加的页面操作模式的操作速率为33 MHz。FM20L08增加了软件控制写保护功能，存储序列按地址排成8个区域，每个区域都能通过软件单独设置写保护，不需要其他硬件或改变引脚排列。

FM20L08新增内部电压监控器驱动LVL(Low Voltage Lockout)信号，用于监控电源的供电情况。当电源电压下降到临界值以下时，LVL输出低电压信号，显示电路处于写保护状态。LVL信号处于低电平时，存储器可以自动阻止无意读写和防止存储页面数据的破坏。

3 FM20L08工作原理

3.1 页面操作模式

FM20L08给用户提供快速访问任意页面的操作，而且对页面的访问不需要CE信号有效。对于页面模式读操作，只要数据位连在总线上，通过地址总线低3位选择不同页面，便可读取存储器上的数据。对于页面模式写操作，需要第1个写脉冲定义第一次写操作。当CE为低电平时，写脉冲连同1个新的地址进行页面模式写操作。图2示出页面模式读操作时序。图3示出页面模式写操作时序。

3.2 电压监控器

FM20L08内部的电压监控器不断检测电源电压，当VDD低于临界指示电压VTP时，LVL输出低电平信号，存储器处于受保护状态，阻止电源电压太低和无意干扰信号访问存储器。这并不代表LVL信号可以用于系统复位，因为系统主机可能在低于电路特殊电压时进行写操作。LVL引脚用于存储器是否闭锁的状态指示。电源电压超过门限电压VTP时要经历延时tPULV后LVL才变高电平，在这个时间段里存储器可以被访问。

3,3 软件写保护

存储器128 Kx8位的地址空间有8个区域，每个区域的地址空间为16 Kx8位。每个区域独立进行软件写保护，而且是非易失性的。写保护由8位数据组成，具体分区如表2所示。首先在规定地址置入数据，写保护区域标志位为高电平；其后在另一规定地址置入数据，写保护区域标志位为低电平；再在规定地址写入任意数据并返回普通模式。对区域O、l、4的写保护过程如表3所示。