Was ist ein ferroelektrischer Speicher?
Ferroelektrischer Direktzugriffsspeicher (FRAM) speichert Computerdaten unter Verwendung eines speziellen "ferroelektrischen Films", der in der Lage ist, die Polarität schnell zu ändern. Es ist in der Lage, Daten auch dann zu speichern, wenn das Gerät nicht eingeschaltet ist. Daher wird es als nichtflüchtiger Speicher eingestuft. Ferroelektrische Speicher arbeiten ohne Batterien und verbrauchen wenig Strom, wenn Informationen auf den Chip geschrieben oder neu geschrieben werden. Die Leistung eines Direktzugriffsspeichers wird mit den Fähigkeiten eines Nur-Lese-Speichers in einem ferroelektrischen Speicher kombiniert. Es wird für Smartcards und mobile Geräte wie Mobiltelefone verwendet, da nur wenig Strom verbraucht wird und die Speicherchips für Manipulationen schwer zugänglich sind.
Ein ferroelektrischer Speicherchip verwendet einen Blei-Zirkonat-Titranat-Film, um ein elektrisches Feld um ihn herum zu verändern. Die Atome im Film ändern die elektrische Polarität zu positiv oder negativ oder umgekehrt. Dadurch verhält sich der Film wie ein Schalter, der mit Binärcode kompatibel ist und eine effiziente Datenspeicherung ermöglicht. Die Polarität des Films bleibt bei ausgeschaltetem Gerät gleich, sodass die Informationen erhalten bleiben und der Chip ohne viel Energie arbeiten kann. Ferroelektrische Speicherchips behalten sogar Daten bei, wenn die Stromversorgung plötzlich ausgeschaltet wird, z. B. bei einem Stromausfall.
Im Vergleich zu dynamischen Direktzugriffsspeichern (DRAM) und elektrisch löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Speichern (EEPROM) verbraucht der ferroelektrische Speicher 3.000-mal weniger Strom. Es wird auch geschätzt, dass es 10.000-mal länger hält, da Informationen viele Male geschrieben, gelöscht und neu geschrieben werden können. Im DRAM wird eine dielektrische Schicht verwendet, während für den FRAM eine ferroelektrische Schicht verwendet wird. Der Aufbau der verschiedenen Speicherchips ist ansonsten sehr ähnlich.
Ferroelektrische Speicher, die auch als FeRAM bezeichnet werden, können viel schneller schreiben als andere Speicher. Es wurde geschätzt, dass die Schreibgeschwindigkeit fast 500-mal schneller ist als bei einem EEPROM-Gerät. Wissenschaftler haben Elektronenmikroskope verwendet, um die elektrischen Felder auf der Oberfläche des Speicherchips abzubilden. Mit dieser Technik können sie Materialien messen, mit denen die Polarisation auf atomarer Ebene gesteuert werden kann, um Speicherchips zu erstellen, die noch schneller arbeiten.
Ferroelektrischer Speicher ist energieeffizienter als andere Arten von Computerspeichern. Es ist auch sicherer, Daten zu verwenden und zu speichern, da wichtige Informationen nicht so leicht verloren gehen. Es ist für den Einsatz in Mobiltelefonen und in RFID-Systemen (Radio Frequency Identification) geeignet. Die Speicherchips können die Daten auch um ein Vielfaches überschreiben, sodass sich der Speicher nicht abnutzt und in kurzer Zeit ersetzt werden muss.