Ferroelectric RAM คืออะไร

Ferroelectric random-access memory (FRAM หรือ FeRAM) เป็นสื่อบันทึกข้อมูลโซลิดสเตตชนิดพิเศษสำหรับการใช้งานคอมพิวเตอร์ มันแตกต่างจากแรมทั่วไปที่ใช้ในคอมพิวเตอร์ส่วนใหญ่ที่ไม่ระเหยซึ่งหมายความว่าจะเก็บข้อมูลไว้เมื่อปิดเครื่องอุปกรณ์ไม่เป็นจริงของแรมแบบไดนามิกมาตรฐาน (DRAM) คุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์ของวัสดุที่ทำ FRAM ทำให้มันเป็นสถานะ ferroelectric ตามธรรมชาติซึ่งหมายความว่ามันมีโพลาไรซ์ในตัวที่ให้ตัวเองกับการจัดเก็บข้อมูลกึ่งถาวรโดยไม่จำเป็นต้องใช้พลังงาน โพลาไรซ์ธรรมชาตินี้หมายความว่า FRAM มีระดับการใช้พลังงานต่ำกว่า DRAM มาตรฐาน

ข้อมูลบนชิป FRAM ยังสามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยการใช้สนามไฟฟ้าเพื่อเขียนข้อมูลใหม่ซึ่งทำให้มันมีความคล้ายคลึงกับ Flash RAM และชิปหน่วยความจำที่ตั้งโปรแกรมได้ในเครื่องจักรอุตสาหกรรมคอมพิวเตอร์หลายประเภทที่รู้จักกันในชื่อหน่วยความจำแบบอ่านได้อย่างเดียว (EEPROM) ข้อเสียเปรียบหลักของ FRAM คือความหนาแน่นของการจัดเก็บข้อมูลมีน้อยกว่า RAM ประเภทอื่น ๆ และเป็นการยากที่จะผลิตเนื่องจากชั้นเฟอร์โรอิเล็กทริกสามารถสลายตัวได้ง่ายในระหว่างการผลิตชิปซิลิคอน เนื่องจาก ferroelectic RAM ไม่สามารถเก็บข้อมูลได้จำนวนมากและจะมีราคาแพงสำหรับแอปพลิเคชันที่ต้องใช้หน่วยความจำจำนวนมากจึงมักใช้ในอุปกรณ์ที่ใช้คอมพิวเตอร์พกพาเช่นสมาร์ทการ์ดที่เชื่อมโยงกับระบบรักษาความปลอดภัย แท็ก (RFID) ที่ใช้กับผลิตภัณฑ์เพื่อการติดตามสินค้าคงคลัง

วัสดุที่ใช้บ่อยที่สุดในการผลิตเฟอร์โรอิเล็กทริกแรมในปี 2554 คือ lead zirconate titanate (PZT) แม้ว่าประวัติศาสตร์ของเทคโนโลยีสามารถย้อนกลับไปสู่แนวคิดในปี 1952 และการผลิตครั้งแรกในช่วงปลายทศวรรษ 1980 สถาปัตยกรรมชิป FRAM สร้างขึ้นบนแบบจำลองที่ตัวเก็บประจุเก็บถูกจับคู่กับทรานซิสเตอร์ส่งสัญญาณเพื่อสร้างเซลล์ metallization หนึ่งเซลล์ที่ตั้งโปรแกรมได้ วัสดุ PZT ใน ferrorelectric RAM เป็นสิ่งที่ให้ความสามารถในการเก็บข้อมูลโดยไม่ต้องใช้พลังงาน ในขณะที่สถาปัตยกรรมนั้นใช้แบบจำลองเดียวกับ DRAM และทั้งสองเก็บข้อมูลเป็นสายอักขระไบนารีและเลขศูนย์ แต่ ferroelectric RAM มีหน่วยความจำเปลี่ยนเฟสซึ่งข้อมูลจะถูกฝังอย่างถาวรจนกว่าสนามไฟฟ้าที่ใช้จะลบหรือเขียนทับมัน ในแง่นี้ฟังก์ชั่น ferroelectric RAM ในลักษณะเดียวกับหน่วยความจำแฟลชหรือชิป EEPROM ยกเว้นว่าความเร็วในการอ่าน - เขียนนั้นเร็วกว่ามากและสามารถทำซ้ำได้อีกครั้งก่อนที่ชิป FRAM จะเริ่มทำงานล้มเหลวและระดับการใช้พลังงานนั้นมาก ลดลง

เนื่องจาก ferroelectric RAM สามารถอ่าน - เขียนอัตราการเข้าถึง 30,000 ครั้งเร็วกว่าชิป EEPROM มาตรฐานพร้อมกับความจริงที่ว่ามันสามารถมีอายุการใช้งานยาวนานกว่า 100,000 เท่าและมีเพียง 1/200 th ของการใช้พลังงานของ EEPROM มันเป็นประเภทของสารตั้งต้น ไปยังหน่วยความจำสนามแข่ง หน่วยความจำ Racetrack เป็นหน่วยความจำแบบ solid-state แบบไม่ลบเลือนและเป็นสากลภายใต้การออกแบบในสหรัฐอเมริกาซึ่งในที่สุดอาจแทนที่ฮาร์ดไดรฟ์คอมพิวเตอร์มาตรฐานและอุปกรณ์หน่วยความจำแฟลชแบบพกพา เมื่อทำการค้าคาดว่าหน่วยความจำสนามแข่งจะมีความเร็วในการอ่าน - เขียนที่เร็วกว่า ferroelectric RAM ปัจจุบัน 100 เท่าหรือเร็วกว่าระดับประสิทธิภาพฮาร์ดไดรฟ์มาตรฐาน 3,000,000 เท่าในปี 2011