Wat is ferro-elektrisch geheugen?
Ferroelectric random access memory (FRAM) slaat computergegevens op met behulp van een speciale "ferro-elektrische film" die de mogelijkheid heeft om snel van polariteit te veranderen. Het kan gegevens bewaren, zelfs wanneer de stroom niet is ingeschakeld, dus het is geclassificeerd als niet-vluchtig geheugen. Ferro-elektrisch geheugen werkt zonder batterijen en verbruikt weinig stroom wanneer informatie naar de chip wordt geschreven of herschreven. De prestaties van willekeurig toegankelijk geheugen worden gecombineerd met de mogelijkheden van alleen-lezen geheugen in ferro-elektrisch geheugen. Het wordt gebruikt voor smartcards en mobiele apparaten zoals mobiele telefoons omdat er weinig stroom wordt gebruikt en de geheugenchips moeilijk toegankelijk zijn voor iemand die ermee knoeit.
Een ferro-elektrische geheugenchip werkt door een loodzirkonaattitranaatfilm te gebruiken om een elektrisch veld eromheen te veranderen. De atomen in de film veranderen de elektrische polariteit in positief of negatief, of vice versa. Hierdoor gedraagt de film zich als een schakelaar die compatibel is met binaire code en waarmee gegevens efficiënt kunnen worden opgeslagen. De polariteit van de film blijft hetzelfde wanneer de stroom is uitgeschakeld, waardoor de informatie intact blijft en de chip zonder veel energie kan werken. Ferro-elektrische geheugenchips houden zelfs gegevens bij als de stroom plotseling wordt uitgeschakeld, zoals bij een black-out.
In vergelijking met dynamisch willekeurig toegankelijk geheugen (DRAM) en elektrisch wisbaar programmeerbaar alleen-lezen geheugen (EEPROM), verbruikt ferro-elektrisch geheugen 3000 keer minder stroom. Het gaat ook naar schatting 10.000 keer langer mee, omdat informatie vele malen kan worden geschreven, gewist en herschreven. Een diëlektrische laag wordt gebruikt in DRAM, maar een ferro-elektrische laag wordt gebruikt in plaats daarvan voor FRAM. De structuur van de verschillende geheugenchips is overigens erg vergelijkbaar.
Ook bekend als FeRAM, kan ferro-elektrisch geheugen veel sneller schrijven dan andere herinneringen. De schrijfsnelheid is naar schatting bijna 500 keer sneller dan bij een EEPROM-apparaat. Wetenschappers hebben elektronenmicroscopen gebruikt om afbeeldingen te maken van de elektrische velden op het oppervlak van de geheugenchip. Met behulp van deze techniek kunnen ze materialen meten waarmee polarisatie op atomaire schaal kan worden bestuurd, om geheugenchips te maken die nog sneller werken.
Ferro-elektrisch geheugen is energiezuiniger dan andere typen computergeheugen. Het is ook veiliger om gegevens te gebruiken en op te slaan, omdat belangrijke informatie niet zo gemakkelijk verloren gaat. Het is geschikt voor gebruik in mobiele telefoons en in RFID-systemen (radiofrequentie-identificatie). De geheugenchips kunnen gegevens ook vele malen herschrijven, zodat het geheugen niet verslijt en in korte tijd moet worden vervangen.