揚長補短發(fā)展FeRAM

　　存儲器在半導體行業(yè)就是一塊萬能膏藥，或者嵌入到SoC里或者當做單獨的存儲元件，有數(shù)據(jù)計算和程序存儲的要求就有它的用武之地。當前的主流半導體存儲器可以簡單的分成易失性和非易失性兩部分，它們各有所長，應用領(lǐng)域也因這一特性而是涇渭分明。

　　易失性的存儲器包括靜態(tài)存儲器SRAM和動態(tài)存儲器DRAM，SRAM和DRAM在掉電的時候均會失去保存的數(shù)據(jù)，但是RAM 類型的存儲器易于使用、性能好。非易失性存儲器在掉電的情況下并不會丟失所存儲的數(shù)據(jù)。然而所有的主流的非易失性存儲器均源自于ROM（只讀存儲器）技術(shù)，包括已經(jīng)幾乎不再使用的EPROM、EEPROM和正當紅的FLASH，它們寫入速度慢，擦寫的次數(shù)明顯少于易失性的存儲器。

　　業(yè)界期望下一代的存儲技術(shù)能夠取長補短實現(xiàn)“通用”的特性，市場調(diào)研公司iSuppli也曾預計，到2019年，兼具SRAM的速度、DRAM的密度與FLASH的非易失性特點的“通用”存儲芯片市場可能達到763億美元。當然這只是對存儲技術(shù)的美好愿景，雖然目前已經(jīng)出現(xiàn)多種讓人振奮的新存儲技術(shù)，FeRAM、MRAM和OUM等等，但是還沒有哪一種技術(shù)趨于完美。

　　FeRAM是被給予厚望的技術(shù)之一，它以鐵電物質(zhì)為原材料，將微小的鐵電晶體集成進電容內(nèi)，通過施加電場，鐵電晶體的電極在兩個穩(wěn)定的狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的寫入與讀取。每個方向都是穩(wěn)定的，即使在電場撤除后仍然保持不變，因此能將數(shù)據(jù)保存在存儲扇區(qū)而無需定期更新。FeRAM的寫入次數(shù)可以高達1014次和10年的數(shù)據(jù)保存能力。在重寫某個存儲單元之前，F(xiàn)eRAM不必擦拭整個扇區(qū)，因此數(shù)據(jù)讀寫速度也略勝一籌。此外，F(xiàn)eRAM的低工作電壓能夠降低功耗，這對移動設(shè)備來說具有非常大的吸引力。

　　從Ramtron 1993年就已經(jīng)推出了第一個商用的FeRAM到現(xiàn)在，F(xiàn)eRAM的市場依然相對局限計量儀器、電表、轉(zhuǎn)速記錄器這些領(lǐng)域。FeRAM在信息讀取過程中伴隨著大量的擦除/重寫的操作，也就是不斷的極化反轉(zhuǎn)，這讓FeRAM會發(fā)生疲勞失效等可靠性問題。據(jù)Ramtron亞太區(qū)銷售經(jīng)理徐夢嵐介紹，Ramtron的FM25H20已經(jīng)將寫入壽命提高到1012次，在很大程度上提高了FeRAM的應用壽命。此外，F(xiàn)eRAM還亟需進一步提高存儲密度，徐夢嵐透露目前較高的工藝是130nm，Ramtron最近和TI達成商用協(xié)議利用TI的130nm FeRAM制造工藝生產(chǎn)4Mb的FM25H20。而目前最高的存儲密度富士通利用65nm工藝技術(shù)生產(chǎn)出的256Mb 的FeRAM。這和以Gb為單位的FLASH還有不小的差距。

　　FeRAM技術(shù)優(yōu)勢明顯，也是下一代存儲技術(shù)中走在商用化最前端的，但是依然擺脫不了來自FLASH的壓力。并且FLASH在制造工藝上還有一定的提高空間，有人甚至認為“NAND FLASH至少還能發(fā)展三代”。FeRAM的發(fā)展之道應該是揚長補短，利用快速讀寫、低功耗的特性應用到對數(shù)據(jù)讀寫速度要求更高的領(lǐng)域，同時聯(lián)合高密度的RAM彌補存儲容量有限的缺點。