Co to jest pamięć ferroelektryczna?
Ferroelektryczna pamięć o swobodnym dostępie (FRAM) przechowuje dane komputerowe za pomocą specjalnego „filmu ferroelektrycznego”, który ma zdolność do szybkiej zmiany polaryzacji. Jest w stanie zachować dane, nawet gdy zasilanie nie jest włączone, dlatego jest klasyfikowane jako pamięć nieulotna. Pamięć ferroelektryczna działa bez baterii i zużywa mało energii, gdy informacje są zapisywane lub przepisywane do układu. Wydajność pamięci o dostępie swobodnym jest połączona ze zdolnościami pamięci tylko do odczytu w pamięci ferroelektrycznej. Służy do kart inteligentnych i urządzeń mobilnych, takich jak telefony komórkowe, ponieważ zużywane jest niewiele energii, a układy pamięci są trudno dostępne dla osób, które nimi manipulują.
Ferroelektryczny układ pamięci działa przy użyciu ołowianej cyrkonianowej folii tytanianowej w celu zmiany pola elektrycznego wokół niego. Atomy w błonie zmieniają biegunowość elektryczną na dodatnią lub ujemną lub odwrotnie. Powoduje to, że film zachowuje się jak przełącznik zgodny z kodem binarnym i umożliwiający wydajne przechowywanie danych. Biegunowość filmu pozostaje niezmieniona, gdy zasilanie jest wyłączone, utrzymując nietknięte informacje i umożliwiając chipowi pracę bez dużej energii. Ferroelektryczne układy pamięci przechowują dane nawet w przypadku nagłego wyłączenia zasilania, na przykład w przypadku awarii zasilania.
W porównaniu z dynamiczną pamięcią o swobodnym dostępie (DRAM) i elektrycznie kasowalną pamięcią tylko do odczytu (EEPROM), pamięć ferroelektryczna zużywa 3000 razy mniej energii. Szacuje się również, że będzie trwał 10 000 razy dłużej, ponieważ informacje można wielokrotnie zapisywać, usuwać i przepisywać. Warstwa dielektryczna jest używana w DRAM, ale zamiast niej stosuje się warstwę ferroelektryczną dla FRAM. Struktura różnych układów pamięci jest poza tym bardzo podobna.
Pamięć ferroelektryczna, znana również jako FeRAM, może pisać znacznie szybciej niż inne wspomnienia. Szybkość zapisu została oszacowana prawie 500 razy szybciej niż w przypadku urządzenia EEPROM. Naukowcy wykorzystali mikroskopy elektronowe do wykonania zdjęć pól elektrycznych na powierzchni układu pamięci. Korzystając z tej techniki, mogą mierzyć materiały, które pozwalają kontrolować polaryzację w skalach atomowych, aby tworzyć układy pamięci, które działają jeszcze szybciej.
Pamięć ferroelektryczna jest bardziej energooszczędna niż inne rodzaje pamięci komputerowej. Bezpieczniej jest także wykorzystywać i przechowywać dane, ponieważ ważne informacje nie zostaną tak łatwo utracone. Nadaje się do stosowania w telefonach komórkowych i systemach identyfikacji radiowej (RFID). Układy pamięci mogą również wielokrotnie zapisywać dane, więc pamięć się nie zużyje i trzeba będzie ją wymienić w krótkim czasie.