Vad är ferroelektriskt RAM?

Ferroelektriskt slumpmässigt åtkomstminne (FRAM eller FeRAM) är en specialiserad typ av datalagringsmedium för fast tillstånd för datorapplikationer. Det skiljer sig från det vanliga RAM-minnet som används i de flesta persondatorer genom att det är icke-flyktigt, vilket innebär att det behåller de data som lagras i det när strömmen stängs av till enheten, inte sant för standard dynamisk RAM (DRAM). De unika egenskaperna hos det material som FRAM är gjord av ger det ett naturligt ferroelektriskt tillstånd, vilket innebär att det har en inbyggd polarisering som lämpar sig för den semi-permanenta lagringen av data utan behov av ström. Denna naturliga polarisering innebär att FRAM har en låg energiförbrukningsnivå jämfört med standard DRAM.

Uppgifterna på ett FRAM-chip kan också ändras genom att använda ett elektriskt fält för att skriva ny information till det, vilket ger det någon likhet med Flash RAM och programmerbara minneschips i många typer av datoriserade industrimaskiner som kallas elektriskt raderbart programmerbart skrivskyddat minne (EEPROM). De främsta nackdelarna med FRAM är att lagringstätheten för data är avsevärt mindre än för andra typer av RAM och det är svårare att producera, eftersom det ferroelektriska lagret lätt kan brytas ned under tillverkning av kiselchip. Eftersom ferroelektisk RAM inte kan rymma en stor mängd data och skulle vara dyrt att göra för applikationer som kräver mycket minne, används det oftast i bärbara datorbaserade enheter som smartkort bundna till säkerhetssystem för att komma in i byggnader och radiofrekvensidentifierare (RFID) -taggar som används på konsumentprodukter för att spåra inventering.

Det material som oftast används för att tillverka ferroelektriskt RAM från och med 2011 är blyzirkonat titanat (PZT), även om teknikens historia kan spåras tillbaka till dess uppfattning 1952 och den första produktionen i slutet av 1980-talet. FRAM-chiparkitekturen bygger på en modell där en lagringskondensator kopplas ihop med en signaltransistor för att utgöra en programmerbar metalliseringscell. PZT-materialet i ferrorelektriskt RAM är det som ger det möjligheten att behålla data utan tillgång till ström. Medan arkitekturen är baserad på samma modell som DRAM och båda lagrar data som binära strängar av sådana och nollor, är det bara ferroelektriskt RAM som har fasförändringsminne, där data är permanent inbäddade tills ett applicerat elektriskt fält raderar eller skriver över det. I detta avseende fungerar ferroelektriskt RAM på samma sätt som flashminne eller ett EEPROM-chip, förutom att läshastighetshastigheten är mycket snabbare och kan upprepas flera gånger innan FRAM-chipet börjar misslyckas och energiförbrukningsnivån är mycket lägre.

Eftersom ferroelektriskt RAM kan ha läs-skrivåtkomsthastigheter 30 000 gånger snabbare än ett standard EEPROM-chip, tillsammans med det faktum att det kan hålla 100 000 gånger längre och endast ha 1/200: ^e av energiförbrukningen för EEPROM, är det en typ av föregångare till racerbana minne. Racetrack-minne är en typ av icke-flyktigt, universellt solid-state-minne under design i USA som så småningom kan ersätta standarddatorhårddiskar och bärbara flashminnesenheter. När det väl har kommersialiserats förväntas racetrackminnet ha en läshastighetshastighet som är 100 gånger snabbare än nuvarande ferroelektriskt RAM, eller 3 000 000 gånger snabbare än en standard hårddiskens prestandanivå från 2011.