強誘電体メモリとは

強誘電体ランダムアクセスメモリ（FRAM）は、極性をすばやく変更できる特殊な「強誘電体フィルム」を使用してコンピューターデータを保存します。 電源が入っていなくてもデータを保持できるため、不揮発性メモリとして分類されます。 強誘電体メモリはバッテリーなしで動作し、チップに情報を書き込んだり書き換えたりするときに電力をほとんど消費しません。 ランダムアクセスメモリのパフォーマンスは、強誘電体メモリの読み取り専用メモリの機能と組み合わされています。 スマートカードや携帯電話などのモバイルデバイスに使用されます。これは、電力がほとんど使用されず、メモリチップが改ざんされた場合にメモリチップにアクセスしにくいためです。

強誘電体メモリチップは、チタン酸ジルコン酸鉛フィルムを使用して動作し、周囲の電界を変化させます。 フィルム内の原子は、電気的極性を正または負、またはその逆に変化させます。 これにより、フィルムはバイナリコードと互換性のあるスイッチとして動作し、データを効率的に保存できます。 フィルムの極性は、電源がオフのときも同じままであるため、情報を損なわずに保持し、チップを多くのエネルギーなしで動作させることができます。 強誘電体メモリチップは、停電などで電源が突然オフになった場合でもデータを保持します。

強誘電体メモリは、ダイナミックランダムアクセスメモリ（DRAM）および電気的に消去可能なプログラム可能な読み取り専用メモリ（EEPROM）と比較して、3,000分の1の電力しか消費しません。 また、情報の書き込み、消去、および書き換えを何度も行うことができるため、10,000倍長持ちすると推定されています。 DRAMでは誘電体層が使用されますが、FRAMでは強誘電体層が代わりに使用されます。 その他の点では、異なるメモリチップの構造は非常に似ています。

FeRAMとも呼ばれる強誘電体メモリは、他のメモリよりもはるかに高速に書き込むことができます。 書き込み速度は、EEPROMデバイスの場合よりもほぼ500倍速いと推定されています。 科学者は電子顕微鏡を使用して、メモリチップの表面の電界の画像を作成しました。 この手法を使用して、原子スケールで分極を制御できる材料を測定し、さらに高速に動作するメモリチップを作成できます。

強誘電体メモリは、他の種類のコンピューターメモリよりもエネルギー効率が高くなります。 また、重要な情報が簡単に失われないため、データを使用して保存する方が安全です。 携帯電話や無線周波数識別（RFID）システムでの使用に適しています。 また、メモリチップはデータを何度も書き換えることができるため、メモリが磨耗することはなく、短時間で交換する必要があります。