Was ist ferroelektrischer RAM?
Ferroelektrischer Direktzugriffsspeicher (FRAM oder FeRAM) ist ein spezieller Typ eines Festkörper-Datenspeichermediums für Computeranwendungen. Es unterscheidet sich von dem in den meisten Personalcomputern verwendeten allgemeinen RAM dadurch, dass es nichtflüchtig ist, was bedeutet, dass es die darin gespeicherten Daten beibehält, wenn das Gerät ausgeschaltet wird, was bei einem dynamischen Standard-RAM (DRAM) nicht der Fall ist. Die einzigartigen Eigenschaften des Materials, aus dem der FRAM hergestellt ist, verleihen ihm einen natürlichen ferroelektrischen Zustand, was bedeutet, dass er eine eingebaute Polarisation aufweist, die sich für die semipermanente Speicherung von Daten eignet, ohne dass Strom benötigt wird. Diese natürliche Polarisation bedeutet, dass der FRAM im Vergleich zum Standard-DRAM einen geringen Stromverbrauch aufweist.
Die Daten auf einem FRAM-Chip können auch geändert werden, indem ein elektrisches Feld angelegt wird, um neue Informationen darauf zu schreiben, was eine gewisse Ähnlichkeit mit Flash-RAM- und programmierbaren Speicherchips in vielen Arten von computergestützten Industriemaschinen ergibt, die als elektrisch löschbare programmierbare Nur-Lese-Speicher bekannt sind (EEPROM). Die Hauptnachteile von FRAM sind, dass die Speicherdichte für Daten erheblich geringer ist als die anderer RAM-Typen und dass die Herstellung schwieriger ist, da die ferroelektrische Schicht während der Herstellung von Siliziumchips leicht abgebaut werden kann. Da ferroelektrischer RAM keine große Datenmenge speichern kann und für Anwendungen, die viel Speicher benötigen, teuer wäre, wird er am häufigsten in tragbaren computergestützten Geräten wie Smartcards verwendet, die an Sicherheitssysteme gebunden sind, um Gebäude und Funkfrequenzkennungen zu betreten (RFID) -Tags, die für Verbraucherprodukte verwendet werden, um das Inventar zu verfolgen.
Das Material, aus dem ab 2011 am häufigsten ferroelektrische RAM hergestellt werden, ist Blei-Zirkonat-Titanat (PZT). Die Geschichte der Technologie lässt sich jedoch bis zu ihrer Konzeption im Jahr 1952 und ihrer ersten Produktion Ende der 1980er Jahre zurückverfolgen. Die FRAM-Chip-Architektur basiert auf einem Modell, bei dem ein Speicherkondensator mit einem Signaltransistor gepaart ist, um eine programmierbare Metallisierungszelle zu bilden. Das PZT-Material im ferrorelektrischen RAM gibt ihm die Möglichkeit, Daten ohne Stromzugriff zu speichern. Während die Architektur auf demselben Modell wie der DRAM basiert und beide Daten als binäre Folgen von Einsen und Nullen speichern, verfügt nur der ferroelektrische RAM über einen Phasenänderungsspeicher, in den die Daten permanent eingebettet sind, bis ein angelegtes elektrisches Feld sie löscht oder überschreibt. In diesem Sinne funktioniert das ferroelektrische RAM wie ein Flash-Speicher oder ein EEPROM-Chip, mit der Ausnahme, dass die Lese- / Schreibgeschwindigkeit viel schneller ist und mehrmals wiederholt werden kann, bevor der FRAM-Chip ausfällt, und der Stromverbrauch viel beträgt niedriger.
Da ferroelektrische RAMs 30.000-mal schnellere Lese- / Schreibzugriffsraten als ein Standard-EEPROM-Chip aufweisen können, zusammen mit der Tatsache, dass sie 100.000-mal länger halten können und nur 1/200 - mal weniger Strom verbrauchen als EEPROMs, handelt es sich um eine Art Vorläufer Erinnerung an die Rennstrecke. Racetrack Memory ist eine Art von nichtflüchtigem, universellem Solid-State-Speicher, der in den USA derzeit entwickelt wird und möglicherweise Standard-Computerfestplatten und tragbare Flash-Speichergeräte ersetzt. Nach der Kommerzialisierung wird erwartet, dass der Racetrack-Speicher eine Lese- / Schreibgeschwindigkeit aufweist, die 100-mal höher ist als der derzeitige ferroelektrische RAM, oder ab 2011 3.000.000-mal schneller als die Leistung einer Standardfestplatte.