铁电存储器(FRAM)的核心技术是铁电晶体材料。这一特殊材料使得铁电存储产品同时拥有随机存取存储器(RAM)和非易失性存储产品的特性。
铁电晶体材料的工作原理是: 当把电场加到铁电晶体材料上，晶阵中的中心原子会沿着电场方向运动，到达稳定状态。晶阵中的每个自由浮动的中心原子只有两个稳定状态。一个用来记忆逻辑中的０，另一个记忆１。中心原子能在常温、没有电场的情况下停留在此状态达一百年以上。铁电存储器不需要定时刷新，能在断电情况下保存数据。由于在整个物理过程中没有任何原子碰撞， FRAM拥有高速读写、超低功耗和无限次写入等超级特性。
传统半导体存储器有两大体系：易失性存储器和非易失性存储器。易失性存储器，例如SRAM和DRAM，在没有电源的情况下都不能保存数据。但拥有高性能，易用等优点。非易失性存储器，像EPROM,EEPROM和FLASH，能在断电后仍保存数据。但由于所有这些存储器均起源自只读存储器(ROM)技术, 所以它们都有不易写入的缺点。确切来说，这些缺点包括写入缓慢、有限写入次数、写入时需要特大功耗等等。
我们可以做一个简单的比较。FRAM第一个最明显的优点是可以跟随总线速度写入。相比EEPROM的最大不同是FRAM在写入后无须任何等待时间。而EEPROM要等几毫秒才能写进下一次数据。FRAM的第二大优点是近乎无限次写入。当EEPROM只能应付十万至一百万次写入时,新一代的FRAM已达到一亿个亿次的写入寿命。FRAM的第三大优点是超低功耗。EEPROM的慢速和高电流写入令它需要高出FRAM 2,500倍的能量去写入每个字节。
可见，FRAM既涵盖了RAM技术的优点，又同时拥有了ROM技术的非易失性特点，为业界提供了一个崭新的存储器产品: 一个非易失性的RAM。
我们向来用EEPROM 来存储设置数据和启动程序，用SRAM 来暂存系统或运算变量。如果掉电后这些数据仍需保留的话，我们会通过加上后备电池的方法去实现。很久以来我们没有检验这种存储器架构的合理性。FRAM则提供了一个简洁而高性能的一体化存贮技术。
FRAM的出现使工程师可以运用非易失性的特点进行多次,高速写入。在这以前,在只有EEPROM的情况下,大量数据采集和记录对工程师来说是一件非常头疼的事。数据采集包括记录和存储数据。更重要的是能在失去电源的情况下,不丢失任何数据。在数据采集的过程中,数据需要不断高速写入,对旧数据进行更新。EEPROM的写入寿命和速度往往不能满足要求。FRAM典型应用包括:仪表(电力表,水表,煤气表，暖气表,记程车表),测量,医疗仪表,非接触式智能卡，门禁系统,汽车记录仪(了解汽车事故的黑匣子)等。
以往在只有EEPROM的情况下,由于写入次数的限制,工程师们只能在检测到掉电的时候,才把更新了的配置参数及时地存进EEPROM里。这种做法很明显地存在着可靠性问题。FRAM的推出使工程师可以有更大的发挥空间去选择实时记录最新的配置参数，免去是否能在掉电时及时写入的忧虑。其典型应用包括:电话里的电子电话簿,影印机,打印机,工业控制,机顶盒，网络设备,TFT屏显,游戏机,自动贩卖机……
FRAM的无限次快速擦写性能令这种产品十分适合担当重要系统里的缓冲存储器。在一些重要系统里，往往需要把数据从一个子系统非实时地传到另一个子系统去。由于数据的重要性, 缓冲区内的数据在掉电时不能丢失。以往,工程师们只能通过SRAM加后备电池的方法去实现，这种方法隐藏着电池耗干,化学液体泄出等安全可靠性问题。FRAM的出现为业界提供了一个高可靠性、低成本的方案。典型应用包括: 银行自动提款机(ATM),税控机，商业结算系统(POS), 传真机……
FRAM 无限次快速擦写和非易失性的特点,令系统工程师可以把在线路板上分离的SRAM和EEPROM器件整合到一个FRAM里。为整个系统节省功耗,成本,空间，同时增加了整个系统的可靠性。典型应用包括: 用FRAM加一个便宜的单片机，来取代一个较贵的SRAM嵌入式单片机和外围EEPROM。
Ramtron 公司串行非易失性RAM遵循标准工业接口。两线产品为单片机配选最少的接线。SPI产品需要多一至两个接线，但具有高速和通讯协议简单的特点。
Ramtron并行非易失性RAM与标准SRAM引脚兼容。并行FRAM对SRAM加后备电池方案做出了一大改进。系统工程师无需再使用电池。FRAM的封装就象SRAM一样有简单的贴片封装(SOIC)或插脚封装(DIP)，见表2。
Ramtron将在明年上半年推出兆级密度的铁电存储器。大密度的FRAM将来会取代各类存储器,成为真正的超级存储器。■
摘自《电子产品世界》
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