Azərbaycanca
Беларускі
Dansk
Deutsch
Española
Français
Indonesia
Italiana
日本語
Қазақ
Lietuvos
Nederlands
Português
Русский
සිංහල
แบบไทย
Türkçe
Українська
中國人
United State
Afrikaans
Сегнетоелектри́чна операти́вна па́м'ять (англ. Ferroelectric RAM, FeRAM або FRAM) – оперативна пам'ять, за своїм устроєм схожа з DRAM, але використовує шар сегнетоелектрика замість діелектричного шару для забезпечення енергонезалежності.
FeRAM – одна з зростаючого числа альтернативних технологій незалежної пам'яті, що пропонує ту ж саму функціональність, що і флешпам'ять.
Історія
Розробка FeRAM почалася наприкінці 1980-х. У 1991 році проводилася робота в Лабораторії реактивного руху NASA з поліпшення методів читання, включно з новим методом неруйнівного читання за допомогою імпульсів ультрафіолетового випромінювання.
Значна частина нинішньої технології FeRAM була розроблена fabless-компанією Ramtron International, що спеціалізується в області напівпровідникової промисловості. Одним з головних ліцензіатів стала Fujitsu, що володіє за деякими оцінками найбільшою базою з виробництва напівпровідників, в тому числі виробничої лінії, придатної для випуску FeRAM. З 1999 року вони використовували цю лінію для випуску окремих мікросхем FeRAM поряд зі спеціалізованими мікросхемами (наприклад, мікросхеми для смарт-карт) з вбудованою пам'яттю FeRAM. Це прекрасно вписувалося в плани Fujitsu з виробництва пристроїв, розроблених компанією Ramtron.
Починаючи з 2001 року компанія Texas Instruments розпочинає співпрацю з Ramtron в області розробки тестових мікросхем FeRAM за оновленим процесу в 130 нм. Восени 2005 року Ramtron оголосила, що їм вдалося значно поліпшити прототипи 8-мегабітних FeRAM-мікросхемв, вироблених з використанням потужностей Texas Instruments. У тому ж році Fujitsu і почали співпрацю в області розробки 180-нм FeRAM-техпроцесу.
Про дослідницькі проекти в області FeRAM заявили Samsung, Matsushita, , Toshiba, Infineon, SK Hynix, Symetrix, Кембриджський університет, Торонтський університет і Interuniversity Microelectronics Centre (ІМЕК, Бельгія).
Опис та принципи функціонування
Звичайна DRAM-пам'ять складається з сітки з маленькими конденсаторами і пов'язаними з ними контактними і сигнальними транзисторами. Кожен елемент зберігання інформації, складається з одного конденсатора і одного транзистора, подібна схема також називається пристроєм «1T-1C». Розміри елемента DRAM визначаються безпосередньо розмірністю процесу виробництва напівпровідників, використовуваного у їх виробництві. Наприклад, за 90 нм процесом, використовуваним більшістю виробників пам'яті у виробництві DDR2 DRAM, розмір елемента становить 0.22 μm², що містить конденсатор, транзистор, їх з'єднання, а також деяку кількість порожнього простору між різними частинами - зазвичай елементи займають 35% простору, залишаючи 65% як порожній простір.
Дані в DRAM зберігаються у вигляді наявності чи відсутності електричного заряду на конденсаторі, причому відсутність заряду позначається як «0». Запис проводиться шляхом активації відповідного керуючого транзистора, що дає змогу заряду «стекти» для запам'ятовування «0», або навпаки, пропустити заряд в комірку, що буде позначати «1». Зчитування відбувається вельми схожим чином: транзистор знову активується, стікання заряду аналізується підсилювачем зчитування. Якщо імпульс заряду відзначається підсилювачем, то комірка містить заряд і таким чином зчитується «1», відсутність подібного імпульсу означає «0». Необхідно відзначити, що цей процес деструктивний, тобто комірка зчитується один раз, якщо вона містила «1», то повинна бути перезаряджена для продовження зберігання цього значення. Оскільки комірка втрачає свій заряд через деякий час через витоки, то через певні проміжки часу потрібно регенерація її вмісту.
Комірка типу 1T-1C, розроблена для FeRAM, схожа за своїм устроєм з обома типами комірки, широко використовуваними в DRAM-пам'яті, включно з структурою, що складається з одного конденсатора і одного транзистора. У конденсаторі DRAM-комірки використовується лінійний діелектрик, тоді як в конденсаторі FeRAM-комірки застосовується діелектрична структура, що містить сегнетоелектрик, зазвичай його роль грає п'єзокераміка цирконат-титанат свинцю (PZT).
Існує нелінійний зв'язок між прикладеним електричним полем і збереженим зарядом на сегнетоелектрику. Зокрема, сегнетоелектрична характеристика має вигляд петлі гістерезису, яка дуже схожа з в загальних рисах з петлею гістерезису феромагнітних матеріалів. Діелектрична константа сегнетоелектрика зазвичай значно вище, ніж у лінійного діелектрика, внаслідок присутності напівпостійних електричних диполів, зформованих в кристалічній структурі сегнетоелектричного матеріалу. Коли зовнішнє електричне поле проникає через діелектрик, диполі вирівнюються за напрямом прикладеного поля, приводячи до невеликих зсувів позицій атомів і зсувів проходження електричного заряду в кристалічній структурі. Після зняття зовнішнього електричного поля диполі зберігають свій стан поляризації. Зазвичай двійкові «0» і «1» зберігаються у вигляді однієї з двох можливих електричних поляризацій в кожній комірці зберігання даних. Наприклад, під «1» розуміється негативний залишок поляризації «-Pr», а під «0» - позитивний залишок поляризації «+ Pr».
Функціонально FeRAM схожа на DRAM. Запис відбувається шляхом проникнення поля через сегнетоелектричний шар при заряджанні електродів, примушуючи атоми всередині приймати орієнтацію вгору або вниз (залежно від полярності заряду), за рахунок чого запам'ятовується «1» або «0». Однак, принцип читання відрізняється від реалізації в DRAM. Транзистор переводить клітинку в особливий стан, скажімо «0». Якщо комірка вже містить «0», то на лініях виведення нічого не відбудеться. Якщо комірка містить «1», то переорієнтація атомів в прошарку призведе до короткого імпульсу на виході, так як вони виштовхнуть електрони з металу на «нижній» стороні. Наявність цього імпульсу означатиме, що комірка зберігає «1». Оскільки процес перезаписує вміст комірки, то читання з FeRAM є деструктивним процесом, і вимагає регенерації даних у клітинці у разі їх зміни в ході зчитування.
Взагалі кажучи, функціонування FeRAM вельми нагадує пам'ять на магнітних осердях – одному з перших видів комп'ютерної пам'яті в 1960-х рр. Крім того, сегнетоелектричний ефект, використовуваний в FeRAM, був відкритий в 1920 році. Але тепер FeRAM вимагає набагато менше енергії для зміни стану полярності (направлення), причому виконує це набагато швидше.
Див. також
Примітки
- FRAM
 | Це незавершена стаття про апаратне забезпечення. Ви можете проєкту, виправивши або дописавши її. |
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Segnetoelektri chna operati vna pa m yat angl Ferroelectric RAM FeRAM abo FRAM operativna pam yat za svoyim ustroyem shozha z DRAM ale vikoristovuye shar segnetoelektrika zamist dielektrichnogo sharu dlya zabezpechennya energonezalezhnosti FeRAM odna z zrostayuchogo chisla alternativnih tehnologij nezalezhnoyi pam yati sho proponuye tu zh samu funkcionalnist sho i fleshpam yat IstoriyaRozrobka FeRAM pochalasya naprikinci 1980 h U 1991 roci provodilasya robota v Laboratoriyi reaktivnogo ruhu NASA z polipshennya metodiv chitannya vklyuchno z novim metodom nerujnivnogo chitannya za dopomogoyu impulsiv ultrafioletovogo viprominyuvannya Znachna chastina ninishnoyi tehnologiyi FeRAM bula rozroblena fabless kompaniyeyu Ramtron International sho specializuyetsya v oblasti napivprovidnikovoyi promislovosti Odnim z golovnih licenziativ stala Fujitsu sho volodiye za deyakimi ocinkami najbilshoyu bazoyu z virobnictva napivprovidnikiv v tomu chisli virobnichoyi liniyi pridatnoyi dlya vipusku FeRAM Z 1999 roku voni vikoristovuvali cyu liniyu dlya vipusku okremih mikroshem FeRAM poryad zi specializovanimi mikroshemami napriklad mikroshemi dlya smart kart z vbudovanoyu pam yattyu FeRAM Ce prekrasno vpisuvalosya v plani Fujitsu z virobnictva pristroyiv rozroblenih kompaniyeyu Ramtron Pochinayuchi z 2001 roku kompaniya Texas Instruments rozpochinaye spivpracyu z Ramtron v oblasti rozrobki testovih mikroshem FeRAM za onovlenim procesu v 130 nm Voseni 2005 roku Ramtron ogolosila sho yim vdalosya znachno polipshiti prototipi 8 megabitnih FeRAM mikroshemv viroblenih z vikoristannyam potuzhnostej Texas Instruments U tomu zh roci Fujitsu i pochali spivpracyu v oblasti rozrobki 180 nm FeRAM tehprocesu Pro doslidnicki proekti v oblasti FeRAM zayavili Samsung Matsushita Toshiba Infineon SK Hynix Symetrix Kembridzhskij universitet Torontskij universitet i Interuniversity Microelectronics Centre IMEK Belgiya Opis ta principi funkcionuvannyaStruktura FeRAM komirki Struktura odnotranzistornoyi FeRAM komirki ta yiyi robochij mehanizm Zvichajna DRAM pam yat skladayetsya z sitki z malenkimi kondensatorami i pov yazanimi z nimi kontaktnimi i signalnimi tranzistorami Kozhen element zberigannya informaciyi skladayetsya z odnogo kondensatora i odnogo tranzistora podibna shema takozh nazivayetsya pristroyem 1T 1C Rozmiri elementa DRAM viznachayutsya bezposeredno rozmirnistyu procesu virobnictva napivprovidnikiv vikoristovuvanogo u yih virobnictvi Napriklad za 90 nm procesom vikoristovuvanim bilshistyu virobnikiv pam yati u virobnictvi DDR2 DRAM rozmir elementa stanovit 0 22 mm sho mistit kondensator tranzistor yih z yednannya a takozh deyaku kilkist porozhnogo prostoru mizh riznimi chastinami zazvichaj elementi zajmayut 35 prostoru zalishayuchi 65 yak porozhnij prostir Dani v DRAM zberigayutsya u viglyadi nayavnosti chi vidsutnosti elektrichnogo zaryadu na kondensatori prichomu vidsutnist zaryadu poznachayetsya yak 0 Zapis provoditsya shlyahom aktivaciyi vidpovidnogo keruyuchogo tranzistora sho daye zmogu zaryadu stekti dlya zapam yatovuvannya 0 abo navpaki propustiti zaryad v komirku sho bude poznachati 1 Zchituvannya vidbuvayetsya velmi shozhim chinom tranzistor znovu aktivuyetsya stikannya zaryadu analizuyetsya pidsilyuvachem zchituvannya Yaksho impuls zaryadu vidznachayetsya pidsilyuvachem to komirka mistit zaryad i takim chinom zchituyetsya 1 vidsutnist podibnogo impulsu oznachaye 0 Neobhidno vidznachiti sho cej proces destruktivnij tobto komirka zchituyetsya odin raz yaksho vona mistila 1 to povinna buti perezaryadzhena dlya prodovzhennya zberigannya cogo znachennya Oskilki komirka vtrachaye svij zaryad cherez deyakij chas cherez vitoki to cherez pevni promizhki chasu potribno regeneraciya yiyi vmistu Komirka tipu 1T 1C rozroblena dlya FeRAM shozha za svoyim ustroyem z oboma tipami komirki shiroko vikoristovuvanimi v DRAM pam yati vklyuchno z strukturoyu sho skladayetsya z odnogo kondensatora i odnogo tranzistora U kondensatori DRAM komirki vikoristovuyetsya linijnij dielektrik todi yak v kondensatori FeRAM komirki zastosovuyetsya dielektrichna struktura sho mistit segnetoelektrik zazvichaj jogo rol graye p yezokeramika cirkonat titanat svincyu PZT Isnuye nelinijnij zv yazok mizh prikladenim elektrichnim polem i zberezhenim zaryadom na segnetoelektriku Zokrema segnetoelektrichna harakteristika maye viglyad petli gisterezisu yaka duzhe shozha z v zagalnih risah z petleyu gisterezisu feromagnitnih materialiv Dielektrichna konstanta segnetoelektrika zazvichaj znachno vishe nizh u linijnogo dielektrika vnaslidok prisutnosti napivpostijnih elektrichnih dipoliv zformovanih v kristalichnij strukturi segnetoelektrichnogo materialu Koli zovnishnye elektrichne pole pronikaye cherez dielektrik dipoli virivnyuyutsya za napryamom prikladenogo polya privodyachi do nevelikih zsuviv pozicij atomiv i zsuviv prohodzhennya elektrichnogo zaryadu v kristalichnij strukturi Pislya znyattya zovnishnogo elektrichnogo polya dipoli zberigayut svij stan polyarizaciyi Zazvichaj dvijkovi 0 i 1 zberigayutsya u viglyadi odniyeyi z dvoh mozhlivih elektrichnih polyarizacij v kozhnij komirci zberigannya danih Napriklad pid 1 rozumiyetsya negativnij zalishok polyarizaciyi Pr a pid 0 pozitivnij zalishok polyarizaciyi Pr Funkcionalno FeRAM shozha na DRAM Zapis vidbuvayetsya shlyahom proniknennya polya cherez segnetoelektrichnij shar pri zaryadzhanni elektrodiv primushuyuchi atomi vseredini prijmati oriyentaciyu vgoru abo vniz zalezhno vid polyarnosti zaryadu za rahunok chogo zapam yatovuyetsya 1 abo 0 Odnak princip chitannya vidriznyayetsya vid realizaciyi v DRAM Tranzistor perevodit klitinku v osoblivij stan skazhimo 0 Yaksho komirka vzhe mistit 0 to na liniyah vivedennya nichogo ne vidbudetsya Yaksho komirka mistit 1 to pereoriyentaciya atomiv v prosharku prizvede do korotkogo impulsu na vihodi tak yak voni vishtovhnut elektroni z metalu na nizhnij storoni Nayavnist cogo impulsu oznachatime sho komirka zberigaye 1 Oskilki proces perezapisuye vmist komirki to chitannya z FeRAM ye destruktivnim procesom i vimagaye regeneraciyi danih u klitinci u razi yih zmini v hodi zchituvannya Vzagali kazhuchi funkcionuvannya FeRAM velmi nagaduye pam yat na magnitnih oserdyah odnomu z pershih vidiv komp yuternoyi pam yati v 1960 h rr Krim togo segnetoelektrichnij efekt vikoristovuvanij v FeRAM buv vidkritij v 1920 roci Ale teper FeRAM vimagaye nabagato menshe energiyi dlya zmini stanu polyarnosti napravlennya prichomu vikonuye ce nabagato shvidshe Div takozhMRAM Nosij danihPrimitkiFRAM Ce nezavershena stattya pro aparatne zabezpechennya Vi mozhete dopomogti proyektu vipravivshi abo dopisavshi yiyi