铁电存储器的原理与应用

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铁电存储器       


　　随着IT技术的快速发展，对非易失性存储器的需求越来越大，读写速度要求越来越快，功耗要求越来越小。现有的传统非易失性存储器，如EEPRM和FLSS，已经难以满足这些需求。与其他类型的半导体技术相比，铁电存储器具有更低的功耗、更快的读写能力和更强的REPRM存储功能，与ROM技术相同，是一种非易失性存储器。与传统的非易失性存储器相比，铁电存储器具有功耗低、读写速度快、辐照能力强等优点，因此受到广泛关注。

　　一、铁电存储器的定义

　　铁电存储器(FRAM，ferroelectric RAM)是一种随机存取存储器，它将动态随机存取存储器(DRAM)的快速读取和写入访问结合起来。由于铁电存储器不像动态随机存取存储器(DRAM)和静态随机存取存储器(SRAM)一样密集，它很可能不能取代这些技术。

　　二、铁电存储器的工作原理

　　FRAM利用铁电晶体的铁电效应实现数据存储。铁电效应是指在铁晶体上施加一定电场时，晶体中心原子在电场的作用下移动，达到稳定状态;当电场从晶体中移除时，中心原子将保持在原始位置。这是因为晶体的中间层是一个高能阶，当没有获得外部能量时，中心原子不能超过高能阶到达另一个稳定位置。因此，FRAM不需要电压来保持数据，也不需要像DRAM那样定期刷新。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，可以像RAM一样操作，读写功耗极低，不存在E2PROM等最大写作次数的问题。然而，受铁晶体特性的限制，FRAM的访问次数仍然最多。

　　三、铁电存储器应用

　　由于铁电存储器可以在非常低的电能需求下快速存储，因此有望广泛应用于消费者的小型设备中，如个人数字助理(PDA)、手机、电源表、智能卡和安全系统。铁电存储器(FRAM)比闪存快。在某些应用中，它也可能取代电能擦除只读存储器(EEPROM)和静态随机存取存储器(SRAM)，成为未来无线产品的关键元件。