铁电存储器和flash的区别 FRAM工作原理解析

FRAM（铁电随机存取存储器Ferroelectric RAM），也称为FeRAM。这种存储器采用铁电质膜用作电容器来存储数据。FRAM具有ROM（只读存储器）和RAM（随机存取器）的特点，在高速读写入、高读写耐久性、低功耗和防窜改方面具有优势。

FRAM与工业标准EEPROM完全兼容；性能比EEPROM更加突出；读写次数超过1万亿次（5V）、无限次（3.3V），写速度快，没有写等待，按字节操作；操作更省电，写入功耗仅为EEPROM的1/20。

铁电存储器和flash的区别

铁电存储器（FeRAM）和闪存（Flash）是两种常见的非易失性存储器类型，它们之间的区别如下：

1. 工作原理：铁电存储器使用铁电材料，在电场的作用下，能够在存储器单元中建立和改变稳定的电荷状态，从而实现数据的存储和读取。而闪存利用电荷累积和擦除来存储数据，通过改变介质中的电荷状态来实现数据的存储和读取。

2. 存取速度：铁电存储器通常具有更快的随机存取时间（Access Time），能够更快地执行读取和写入操作。而闪存的存取速度较慢，通常与铁电存储器相比较为迟钝。

3. 耐久性：闪存在擦写操作上有一定的次数限制，每个存储单元的擦写寿命有限，常见的闪存擦写次数约为10万到数百万次。而铁电存储器的擦写寿命通常比闪存更长，可以达到亿级的擦写次数。

4. 功耗：铁电存储器在读取和写入操作时，功耗较低，能够实现低功耗工作。而闪存在擦写和编程操作时，需要较高的电压和较大的功耗。

5. 密度和成本：闪存常见于大容量存储器中，能够提供更高的存储密度，并以较低的成本实现。相比之下，铁电存储器的存储密度相对较低，并且成本较高。

FeRAM使用了一层有铁电性的材料，取代原有的介电质，使得它也拥有非挥发性内存的功能。它以铁电物质为原材料，将微小的铁电晶体集成进电容内，通过施加电场，铁电晶体的电极在两个稳定的状态之间转换，实现数据的写入与读取。

下面的图表解释了PZT晶体结构，这种结构通常用作典型的铁电质材料。在点阵中具有锆和钛，作为两个稳定点。它们可以根据外部电场在两个点之间移动。一旦位置设定，即使在出现电场，它也将不会再有任何移动。顶部和底部的电极安排了一个电容器。那么，电容器划分了底部电极电压和极化，超越了磁滞回线。数据以“1”或“0”的形式存储。

PZT晶体结构和FRAM工作原理

当加置电场时就会产生极化。（锆/钛离子在晶体中向上或向下移动）

即使在不加置电场的情况下，也能保持电极。

两个稳定的状态以“0”或“1”的形式存储。

铁电存储器（FRAM）和其它存储器相比铁电存储器有什么不同吗？

答：如果要回答这个问题的话，简单了解一下存储器技术的背景资料很有必要。存储器的生产技术可以分为两类：易失性和非易失性。易失性存储器在断电后存储的数据会丢失，而非易失性存储器则不然。传统的易失性存储器包括SRAM（静态随机存储器）和DRAM（动态随机存储器）。他们都源自RAM技术-随机存取存储器技术。

RAM 的主要优点是容易使用且读写操作类似。但是传统RAM的主要缺点是其只能被用来做暂时性的存储。传统的非易性存储器技术均源自ROM技术，即只读存储器技术。经过各种技术的改进，工程师们创造出Flash和EEPROM存储器，这些改进的存储器开始能够进行写入操作了。但是这种基于ROM技术生产的存储器都有不易写入、写入需要特大功耗等缺点。

所以传统的基于ROM技术制造的存储器是不适应需要多次写入操作的应用领域的。而铁电存储器（FRAM）则是第一个非易失性的RAM存储器。它结合了SRAM和DRAM易写入的特性，又具有Flash和EEPROM得非易失性的特点。

审核编辑：黄飞