Wat is ferro-elektrisch RAM?
Ferro-elektrisch willekeurig toegankelijk geheugen (FRAM of FeRAM) is een gespecialiseerd type solid state data-opslagmedium voor computertoepassingen. Het verschilt van het gewone RAM-geheugen dat in de meeste personal computers wordt gebruikt, omdat het niet-vluchtig is, wat betekent dat het de gegevens bewaart die erin zijn opgeslagen wanneer de stroom naar het apparaat wordt uitgeschakeld, niet waar voor standaard dynamisch RAM (DRAM). De unieke eigenschappen van het materiaal waarvan het FRAM is gemaakt, geven het een natuurlijke ferro-elektrische toestand, wat betekent dat het een ingebouwde polarisatie heeft die zich leent voor de semi-permanente opslag van gegevens zonder dat er stroom nodig is. Deze natuurlijke polarisatie betekent dat FRAM een laag stroomverbruikniveau heeft ten opzichte van standaard DRAM.
De gegevens op een FRAM-chip kunnen ook worden gewijzigd door een elektrisch veld toe te passen om er nieuwe informatie naartoe te schrijven, waardoor het wat gelijkenis vertoont met Flash RAM en programmeerbare geheugenchips in veel soorten geautomatiseerde industriële machines die bekend staan als elektrisch wisbaar programmeerbaar alleen-lezen geheugen (EEPROM). De belangrijkste nadelen van FRAM zijn dat de opslagdichtheid voor gegevens aanzienlijk lager is dan die van andere soorten RAM en dat het moeilijker te produceren is, omdat de ferro-elektrische laag gemakkelijk kan worden afgebroken tijdens de productie van siliciumchips. Aangezien ferro-elektrisch RAM-geheugen geen grote hoeveelheid gegevens kan bevatten en duur zou zijn om te maken voor toepassingen die veel geheugen vereisen, wordt het meestal gebruikt in draagbare computergebaseerde apparaten zoals smartcards die zijn verbonden met beveiligingssystemen om gebouwen binnen te gaan en een radiofrequentie-ID (RFID) -tags die worden gebruikt voor consumentenproducten om inventaris bij te houden.
Het materiaal dat het meest wordt gebruikt om ferro-elektrische RAM te produceren vanaf 2011 is loodzirkonaattitanaat (PZT), hoewel de geschiedenis van de technologie terug te voeren is op het conceptie in 1952 en de eerste productie tegen het einde van de jaren 1980. De FRAM-chiparchitectuur is gebaseerd op een model waarbij een opslagcondensator is gekoppeld met een signaaltransistor om een programmeerbare metallisatiecel te vormen. Het PZT-materiaal in ferrorelektrisch RAM is wat het de mogelijkheid geeft om gegevens te bewaren zonder toegang tot stroom. Hoewel de architectuur is gebaseerd op hetzelfde model als DRAM en beide gegevens opslaan als binaire strings van enen en nullen, heeft alleen ferro-elektrisch RAM geheugen voor faseverandering, waar de gegevens permanent worden ingebed totdat een toegepast elektrisch veld deze wist of overschrijft. In deze zin functioneert ferro-elektrisch RAM op dezelfde manier als flashgeheugen of een EEPROM-chip, behalve dat de lees-schrijfsnelheid veel sneller is en vaker kan worden herhaald voordat de FRAM-chip begint te falen en het stroomverbruikniveau veel is lager.
Aangezien ferro-elektrisch RAM 30.000 keer sneller kan lezen en schrijven dan een standaard EEPROM-chip, samen met het feit dat het 100.000 keer langer meegaat en slechts 1/200 ste van het stroomverbruik van EEPROM heeft, is het een soort voorloper om geheugen te racen. Racetrack-geheugen is een type niet-vluchtig, universeel solid-state geheugen dat in de VS wordt ontwikkeld en dat uiteindelijk standaard computer harde schijven en draagbare flash-geheugenapparaten kan vervangen. Eenmaal gecommercialiseerd, wordt verwacht dat racetrackgeheugen een lees-schrijfsnelheid zou hebben die 100 keer sneller is dan het huidige ferro-elektrische RAM, of 3.000.000 keer sneller dan het prestatieniveau van een standaard harde schijf vanaf 2011.