什么是鐵電存儲器？

更新時間：2024-09-10

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

當(dāng)電源關(guān)閉時會丟失其內(nèi)容的存儲器稱為易失性存儲器，而不會丟失其內(nèi)容的存儲器稱為非易失性存儲器。 RAM的主要類型是SRAM（統(tǒng)計RAM）和DRAM（動態(tài)RAM），都是易失性存儲器，但鐵電存儲器是非易失性存儲器。

鐵電存儲器的應(yīng)用

鐵電存儲器是一種非易失性存儲器，具有高速運行、低功耗、高重寫次數(shù)的特點，非常適合實時頻繁重寫數(shù)據(jù)的應(yīng)用。因此，作為獨立的存儲芯片，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、行車記錄儀、醫(yī)療監(jiān)視器、POS、多功能設(shè)備計數(shù)器和工業(yè)機器人等領(lǐng)域。

此外，通過將鐵電存儲器納入微控制器中，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。

鐵電存儲器原理

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

1. 寫入數(shù)據(jù)

寫入數(shù)據(jù)時，字線置高，晶體管導(dǎo)通，驅(qū)動位線和板線，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，則寫入數(shù)據(jù)“1"，如果位線電位是0V并且板線電位是Vcc，則寫入數(shù)據(jù)“0" "這樣寫道。

2. 加載數(shù)據(jù)

讀取數(shù)據(jù)時，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"存儲在電容器中時，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)存儲數(shù)據(jù)“0"時，不會發(fā)生極化反轉(zhuǎn)并且位線電位的變化很小。連接到位線的感測放大器感測該電勢差并讀取數(shù)據(jù)。

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

另外，在鐵電存儲器中，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，重新寫入數(shù)據(jù)。

鐵電存儲器的結(jié)構(gòu)

鐵電存儲器一般采用一個晶體管和一個電容器的組合作為其基本存儲單元。這種類型的鐵電存儲器稱為1T1C型，其結(jié)構(gòu)與DRAM類似。

與DRAM不同的是，鐵電存儲器采用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。

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