什么是鐵電存儲(chǔ)器？

鐵電存儲(chǔ)器（FeRAM）是一種可讀寫(xiě)的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器（RAM：隨機(jī)存取存儲(chǔ)器）。它通過(guò)施加電壓使鐵電電容器極化，并沿殘余極化存儲(chǔ)器的方向存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。

當(dāng)電源關(guān)閉時(shí)會(huì)丟失其內(nèi)容的存儲(chǔ)器稱(chēng)為易失性存儲(chǔ)器，而不會(huì)丟失其內(nèi)容的存儲(chǔ)器稱(chēng)為非易失性存儲(chǔ)器。 RAM的主要類(lèi)型是SRAM（統(tǒng)計(jì)RAM）和DRAM（動(dòng)態(tài)RAM），都是易失性存儲(chǔ)器，但鐵電存儲(chǔ)器是非易失性存儲(chǔ)器。

鐵電存儲(chǔ)器的應(yīng)用

鐵電存儲(chǔ)器是一種非易失性存儲(chǔ)器，具有高速運(yùn)行、低功耗、高重寫(xiě)次數(shù)的特點(diǎn)，非常適合實(shí)時(shí)頻繁重寫(xiě)數(shù)據(jù)的應(yīng)用。因此，作為獨(dú)立的存儲(chǔ)芯片，它被廣泛應(yīng)用于IC卡、射頻標(biāo)簽、電力和燃?xì)庵悄軆x表、行車(chē)記錄儀、醫(yī)療監(jiān)視器、POS、多功能設(shè)備計(jì)數(shù)器和工業(yè)機(jī)器人等領(lǐng)域。

此外，通過(guò)將鐵電存儲(chǔ)器納入微控制器中，與配備閃存或EEPROM的傳統(tǒng)產(chǎn)品相比，可以實(shí)現(xiàn)更快的操作和更低的功耗，因此也有望應(yīng)用于通用微控制器 。

鐵電存儲(chǔ)器原理

鐵電存儲(chǔ)器具有即使斷電也能保留數(shù)據(jù)的優(yōu)點(diǎn)，并且功耗低、寫(xiě)入速度快、保證數(shù)據(jù)重寫(xiě)次數(shù)高。 

1. 寫(xiě)入數(shù)據(jù)

寫(xiě)入數(shù)據(jù)時(shí)，字線置高，晶體管導(dǎo)通，驅(qū)動(dòng)位線和板線，使鐵電電容極化。如果位線電位是電源電壓(Vcc)并且板線電位是0V，則寫(xiě)入數(shù)據(jù)“1"，如果位線電位是0V并且板線電位是Vcc，則寫(xiě)入數(shù)據(jù)“0" "這樣寫(xiě)道。

2. 加載數(shù)據(jù)

讀取數(shù)據(jù)時(shí)，將位線設(shè)置為0V后，向字線施加等于Vcc加上晶體管閾值電壓的電壓，使晶體管導(dǎo)通，并將板線電位從0V升高到Vcc。當(dāng)數(shù)據(jù)“1"存儲(chǔ)在電容器中時(shí)，由于極化反轉(zhuǎn)而發(fā)生大量電荷轉(zhuǎn)移，并且位線電位顯著增加。

當(dāng)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)“0"時(shí)，不會(huì)發(fā)生極化反轉(zhuǎn)并且位線電位的變化很小。連接到位線的感測(cè)放大器感測(cè)該電勢(shì)差并讀取數(shù)據(jù)。

除了1T1C型之外，還有一種稱(chēng)為2T2C型的鐵電存儲(chǔ)器。 2T2C型具有使用兩個(gè)1T1C型存儲(chǔ)單元作為基本存儲(chǔ)單元的配置。通過(guò)將成對(duì)的鐵電電容器沿不同方向極化以增加讀出期間的電位差，可以提高存儲(chǔ)器讀出精度。

另外，在鐵電存儲(chǔ)器中，讀取數(shù)據(jù)“1"后，數(shù)據(jù)被破壞，電容器中的數(shù)據(jù)變?yōu)椤?"。因此，讀取數(shù)據(jù)后，需要將板線電位從Vcc變?yōu)?V，重新寫(xiě)入數(shù)據(jù)。

鐵電存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)

鐵電存儲(chǔ)器一般采用一個(gè)晶體管和一個(gè)電容器的組合作為其基本存儲(chǔ)單元。這種類(lèi)型的鐵電存儲(chǔ)器稱(chēng)為1T1C型，其結(jié)構(gòu)與DRAM類(lèi)似。

與DRAM不同的是，鐵電存儲(chǔ)器采用PZT（鋯鈦酸鉛）、SBT（鉭酸鍶鉍）等鐵電電容，而DRAM結(jié)構(gòu)中的字線和位線還需要板線。