Co je ferroelektrická RAM?

Ferroelektrická paměť s náhodným přístupem (FRAM nebo FeRAM) je specializovaný typ polovodičového paměťového média pro počítačové aplikace. Liší se od běžné paměti RAM používané ve většině osobních počítačů v tom, že je energeticky nezávislá, což znamená, že uchovává data uložená v paměti při vypnutí napájení zařízení, což neplatí pro standardní dynamickou RAM (DRAM). Jedinečné vlastnosti materiálu, z něhož je vyroben FRAM, mu dává přirozený ferroelektrický stav, což znamená, že má vestavěnou polarizaci, která se hodí k semi-permanentnímu ukládání dat bez potřeby energie. Tato přirozená polarizace znamená, že FRAM má nízkou spotřebu energie oproti standardní DRAM.

Data na FRAM čipu mohou být také změněna použitím elektrického pole pro zápis nových informací, což mu dává určitou podobnost s Flash RAM a programovatelnými paměťovými čipy v mnoha typech počítačových průmyslových strojů známých jako elektricky mazatelná programovatelná paměť pouze pro čtení (EEPROM). Hlavní nevýhody FRAM spočívají v tom, že hustota úložiště pro data je podstatně menší než u jiných typů RAM a je obtížnější jej vyrábět, protože ferroelektrická vrstva může být během výroby silikonových čipů snadno degradována. Protože ferroelektrická RAM nedokáže pojmout velké množství dat a bylo by nákladné ji vyrábět pro aplikace vyžadující velké množství paměti, nejčastěji se používá v přenosných počítačových zařízeních, jako jsou inteligentní karty vázané na bezpečnostní systémy, vstupující do budov a identifikátor vysokofrekvenční frekvence (RFID) značky používané na spotřebitelských produktech ke sledování zásob.

Nejčastěji používaným materiálem pro výrobu ferroelektrické paměti RAM od roku 2011 je titaničitan zirkoničitý olovnatý (PZT), i když historie technologie se dá vysledovat až k jejímu pojetí v roce 1952 a první produkci na konci 80. let. Čipová architektura FRAM je postavena na modelu, kde je paměťový kondenzátor spárován se signalizačním tranzistorem, aby vytvořil jednu programovatelnou metalizační buňku. Materiál PZT ve ferrorelektrické paměti RAM umožňuje uchovávat data bez přístupu k energii. Zatímco architektura je založena na stejném modelu jako DRAM a oba ukládají data jako binární řetězce jedniček a nul, pouze ferroelektrická RAM má paměť s fázovou změnou, kde jsou data trvale vložena do doby, než je aplikované elektrické pole vymaže nebo přepíše. V tomto smyslu funguje ferroelektrická RAM stejným způsobem jako flash paměť nebo čip EEPROM, kromě toho, že rychlost čtení a zápisu je mnohem rychlejší a může být opakována vícekrát, než začne FRAM čip selhat a úroveň spotřeby energie je mnohem dolní.

Protože ferroelektrická RAM může mít přístupové rychlosti pro čtení a zápis 30 000krát rychlejší než standardní čip EEPROM, spolu se skutečností, že může vydržet 100 000krát déle a má pouze 1/200 ^tis. Spotřeby energie EEPROM, jedná se o typ předchůdce na závodní dráhu. Paměť Racetrack je typem energeticky nezávislé, univerzální polovodičové paměti, která je v USA navržena a která může nakonec nahradit standardní pevné disky a přenosná paměťová zařízení. Po komercializaci se očekává, že paměť závodních drah bude mít rychlost čtení a zápisu, která je 100krát rychlejší než současná ferroelektrická RAM, nebo 3 000 000krát rychlejší než standardní úroveň výkonu pevného disku od roku 2011.