FeRAM

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
FeRAM de 256k biți

FeRAM sau Ferroelectric RAM (sau FRAM sau F-RAM ) este un tip de memorie nevolatilă . În construcție este similară cu memoria DRAM , utilizată ca memorie principală în majoritatea computerelor de astăzi, dar folosește un strat de material feroelectric pentru a atinge proprietatea de non-volatilitate. Deși piața memoriei non-volatile este dominată de tehnologia Flash , FeRAM oferă numeroase avantaje față de Flash: consum redus de energie, viteză de scriere mai mare și un număr mai mare de cicluri de scriere / ștergere (peste 10 16 pentru 3 dispozitive)., 3 V).

Descriere

Memoriile DRAM constau dintr-o rețea de condensatori mici împreună cu circuitele asociate necesare pentru funcționare și acces la date. Fiecare element de stocare, o celulă , constă dintr-un condensator și un tranzistor, așa-numitul dispozitiv "1T-1C". Celulele DRAM se scalează direct cu mărimea procesului de fabricație utilizat. De exemplu, cu procesul de 90 nm utilizat în 2007 de majoritatea producătorilor de memorie pentru a crea DRAM-uri DDR2, dimensiunea celulei este de 0,22 µm², incluzând capacități, tranzistoare, conexiuni și un anumit „spațiu izolant” între diferitele părți, se pare că 35% din utilizarea este tipică, lăsând 65% din spațiul irosit.

Densitate

Primul factor de cost al unui sistem de stocare este densitatea componentelor utilizate. Componente mai mici și mai mici înseamnă că mai multe celule pot fi conținute într-un singur cip și acest lucru permite ca multe să fie produse dintr-o singură placă de siliciu; aceste îmbunătățiri afectează semnificativ costul componentei.

Reducerea limitei de scară de fabricație este un punct important de comparație, în general tehnologia care vă permite să scalați dimensiunea celulei la dimensiunea mai mică va fi cea mai economică pe bit. FeRAM-urile și DRAM-urile sunt similare constructiv și, în general, pot fi construite pe linii de producție similare, de dimensiuni comparabile. În ambele cazuri, limita inferioară pare să fie definită de cantitatea de sarcină necesară pentru a putea stimula amplificatoarele de sens. Pentru DRAM-uri, aceasta pare a fi o problemă la aproximativ 55 nm, moment în care încărcarea stocată în capacitatea celulei este prea mică pentru a menține o încărcare suficient de mare pentru a fi detectată. Nu este clar dacă FeRAM-urile pot scala la aceeași dimensiune, deoarece densitatea de încărcare a stratului PZT poate să nu fie aceeași cu plăcile metalice ale unui condensator normal.

Acestea fiind spuse, singurele dispozitive comerciale FeRAM până în prezent par să fi fost produse cu procese de fabricație vechi, la 350 nm. Sunt în derulare experimente cu procese de 180 nm și 130 nm. Modelele timpurii au necesitat două celule FeRAM pe bit, ceea ce a dus la densități foarte mici, dar această limită a fost depășită.

Consum

Principalul avantaj al amintirilor FeRAM față de DRAM vine din ceea ce se întâmplă între ciclurile de citire și scriere. În DRAM-uri, sarcina depusă pe plăcile metalice este dispersată prin stratul izolant și tranzistorul de control și, în scurt timp, dispare. Pentru ca o memorie DRAM să păstreze datele pentru un timp suficient, fiecare celulă trebuie citită și rescrisă periodic ( reîmprospătare ). Fiecare celulă trebuie actualizată de mai multe ori pe secundă (aproximativ la fiecare 65 ms [1] ) și acest lucru necesită o alimentare continuă de energie.

Pe de altă parte, amintirile de tip FeRAM necesită alimentare doar atunci când citesc sau scriu o celulă. Cea mai mare parte a puterii utilizate în DRAM-uri este utilizată pentru reîmprospătare și, prin urmare, pare rezonabil să presupunem că puterea absorbită de un FeRAM poate fi cu până la 99% mai mică decât cea a unui DRAM.

Viteză

Viteza DRAM-urilor este limitată de viteza cu care curentul stocat în celule poate fi extras (pentru citire) sau stocat (pentru scriere). În general, acest lucru ajunge să fie definit de puterea tranzistoarelor de control, de capacitatea liniilor de transport curente către celule și de căldura pe care o generează consumul sistemului.

FeRAM se bazează pe mișcarea mecanică a atomilor care reacționează la un câmp de forță extern, mișcare extrem de rapidă, al cărei timp de decantare este de aproximativ 1 ns. În teorie, acest lucru înseamnă că FeRAM-urile pot fi mult mai rapide decât DRAM-urile. Cu toate acestea, deoarece energia trebuie transferată în celulă pentru citire și scriere, întârzierile electrice și de comutare vor fi foarte similare cu cele ale DRAM-urilor. Nu pare rezonabil să presupunem că FeRAM-urile pot necesita o încărcare mai mică decât DRAM-urile, deoarece DRAM-urile folosesc „încărcarea” minimă necesară pentru a stoca în mod fiabil informații. Acestea fiind spuse, există o întârziere în scriere, deoarece sarcina trebuie să curgă prin tranzistorul de control, care limitează curentul.

Comparativ cu amintirile Flash, avantajele sunt mai evidente. Având în vedere că operațiile de citire sunt comparabile din punct de vedere al performanței, pompa de încărcare necesară pentru scriere necesită timp considerabil pentru a atinge potențialul necesar, proces absent în FeRAM. Cele mai populare amintiri Flash au nevoie de aproximativ 1 ms pentru a scrie puțin, în timp ce FeRAM-urile actuale sunt de cel puțin 100 de ori mai rapide.

Performanța teoretică a unui FeRAM nu este încă complet clară. Dispozitivele existente de 350 nm au citit timpii în ordinea a 50-60 ns. Deși sunt lente în comparație cu DRAM-urile moderne, care pot atinge timpi în ordinea a 2 ns, cele mai populare DRAM-uri de 350 nm funcționează cu timpi de citire de aproximativ 35 ns, [2] astfel încât performanța FeRAM pare comparabilă utilizând același proces de fabricație.

Concluzii

Tehnologia FeRAM rămâne o parte relativ mică a pieței semiconductoarelor. În 2005, vânzările la nivel mondial de semiconductoare s-au ridicat la 235 miliarde USD (conform Grupului Gartner), cu o piață a memoriei flash de 18,6 miliarde USD (conform IC Insights). [ citație necesară ] Vânzările anuale pentru 2005 ale Ramtron, posibil cel mai mare furnizor de FeRAM din lume, au fost de 32,7 milioane USD.

Notă

  1. ^ TN-47-16: Proiectare pentru memorie DDR2 de înaltă densitate Depusă la 20 septembrie 2006 în Internet Archive .
  2. ^ Articol IEEE pe această temă

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe

Controlul autorității LCCN (EN) sh85047879 · GND (DE) 4830042-1
Informatică Portal IT : accesați intrările Wikipedia care se ocupă cu IT
Adus de la „ https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=FeRAM&oldid=119998834 ”