Fujitsu

Энергонезависимая память будущего Fujitsu FRAM

№ 4’2014
PDF версия
Свойства сегнетоэлектрической памяти FRAM уникальны: она сочетает в себе преимущества традиционных энергонезависимых ячеек и быстродействующих ячеек оперативной памяти. С экономической точки зрения это весьма перспективная технология.

Сегнетоэлектрическая память FRAM, обеспечивая одновременно энергонезависимость и произвольный доступ, превосходит по характеристикам Flash и E2PROM (табл. 1). Дополнительные особенности, такие как низкое потребление и высокая износоустойчивость, позволяют использовать память FRAM для записи и хранения данных в устройствах промышленного и медицинского назначения.

Таблица 1. Сравнение FRAM с памятью другого типа

Память

FRAM

EEPROM

Flash

SRAM

Тип

Энергонезависимая

Энергонезависимая

Энергонезависимая

Энергозависимая

Метод записи

Перезапись

Стирание байта, запись

Стирание сектора, запись

Перезапись

Цикл записи

150 нс

3 мс

1 с

55 нс

Количество циклов перезаписи

1013

106

106

Бесконечно

 

Технология FRAM

В отличие от традиционных микросхем энергонезависимой памяти Flash и E2PROM, содержимое ячейки FRAM хранится не в заряде на затворе. Информация, «лог. 0» или «лог. 1», содержится в поляризации сегнетоэлектрика — цирконат-титаната свинца PZT (Pb(ZrTi)O3). Тонкая пленка сегнетоэлектрика располагается между двумя электродами, как в конденсаторе.

Ячейка памяти FRAM имеет такую же структуру, что и DRAM (состоит из транзистора и конденсатора), а отличается тем, что конденсатор содержит ферроэлектрический диэлектрик. Поскольку накопления большого заряда не происходит, отпадает необходимость использовать повышающие преобразователи напряжения. Таким образом, FRAM потребляет меньше энергии, чем Flash или E2PROM.

Особенности и преимущества FRAM

Содержимое ячейки сегнетоэлектрической памяти сохраняется при отсутствии питания. Соответственно, не требуется использовать батареи резервного питания, как в случае SRAM. Уменьшаются размер платы, расход материалов и стоимость обслуживания, а также энергопотребление конечного устройства.

Поскольку FRAM работает на основе произвольного доступа, процесс записи, в отличие от энергонезависимой памяти других типов, производится без задержки. Время доступа для чтения и записи составляет десятки или сотни нс, как и в ОЗУ. В случае резкой потери питания FRAM успеет завершить запись до полного отключения системы, сохранив целостность данных.

Сегнетоэлектрическая память долговечна, выдерживает до 1013 циклов перезаписи (для сравнения, максимальное количество циклов перезаписи для ячеек Flash и E2PROM составляет от 100 тыс. до 1 млн). Срок службы FRAM практически неограничен. Благодаря всем этим особенностям ячейки FRAM можно использовать для записи данных в режиме реального времени.

Во многих приложениях FRAM используется одновременно вместо SRAM и E2PROM, что упрощает архитектуру системы. И наконец, память FRAM обладает высокой стойкостью к радиоактивному излучению α-, β- и γ-частиц, что позволяет использовать ее в системах медицинского и аэрокосмического назначения, а также в оборудовании для пищевой промышленности, где излучение применяется для дезинфекции.

 

FRAM от компании Fujitsu

Компании Fujitsu первой удалось успешно внедрить технологию FRAM в массовые продукты: с 1999 года ею выпущено уже более 2,3 млрд микросхем памяти (рисунок, табл. 2.).

Производственная линейка FRAM Fujitsu

Рисунок. Производственная линейка FRAM Fujitsu

Таблица 2. FRAM сочетает в себе достоинства Flash/E2PROM и SRAM/DRAM

SRAM, DRAM

Flash, E2PROM

Fujitsu FRAM

Быстрый неограниченный произвольный доступ

Медленный доступ к блокам ПЗУ

Быстрый неограниченный произвольный доступ

Энергозависимая. Требуется питание

Энергонезависимая

Энергонезависимая

Особенности:

  • Высокая скорость записи. Вместо стирания производится перезапись.
  • Высокая износоустойчивость: выдерживает до 1013  циклов чтения/записи.
  • Низкое энергопотребление.
  • Безопасна для окружающей среды: не требует батареи резервного питания.
  • Стойкость к радиационному воздействию.

Области применения:

  • запись данных;
  • хранение значений параметров;
  • резервная память;
  • запись данных в режиме реального времени.

Сегменты рынка:

  • учет ресурсов;
  • автоматизация производства;
  • управление движением;
  • контрольно-измерительное оборудование;
  • офисная техника;
  • медицинское оборудование.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *