FRAM铁电存储器与MRAM磁性存储器的对比分析

2019-04-13 14:00发布

FRAM铁电存储器的工作原理:

FeRAM使用了一层有铁电性的材料,取代原有的介电质,使得它也拥有非挥发性内存的功能。它以铁电物质为原材料,将微小的铁电晶体集成进电容内,通过施加电场

,铁电晶体的电极在两个稳定的状态之间转换,实现数据的写入与读取。每个方向都是稳定的,即使在电场撤除后仍然保持不变,因此能将数据保存在存储扇区而无

需定期更新。FeRAM的写入次数可以高达1014次和10年的数据保存能力。在重写某个存储单元之前,FeRAM不必擦拭整个扇区,因此数据读写速度也略胜一筹。此外,

FeRAM的低工作电压能够降低功耗,这对移动设备来讲是很重要的。

下面的图表解释了PZT晶体结构,这种结构通常用作典型的铁电质材料。在点阵中具有锆和钛,作为两个稳定点。它们可以根据外部电场在两个点之间移动。一旦位置设定,即使在出现电场,它也将不会再有任何移动。顶部和底部的电极安排了一个电容器。那么,电容器划分了底部电极电压和极化,超越了磁滞回线。数据以“1”或“0”的形式存储。
  mram fram mram存储器
  • 当加置电场时就会产生极化。(锆/钛离子在晶体中向上或向下移动)
  • 即使在不加置电场的情况下,也能保持电极。
  • 两个稳定的状态以“0”或“1”的形式存储。
原文链接:http://www.chinastor.com/baike/memory/121T00042018.html

MRAM磁性存储器的工作原理:

Everspin 的专利MRAM技术是以可沉积在标准逻辑制程上的磁性隧道结 (MTJ)储存单元为基础。MTJ中包含了一个维持单一极性方向的固定层(fixed layer),和一个通过隧道结(tunnel barrier)与其隔离的自由层(free layer)。当自由层被施予和固定层相同方向的极化时,MTJ的隧道结便会显现出低电阻特性。而当自由层被施予反方向的极化时,MTJ便会有高电阻。此一磁阻效应可使MRAM不需改变内存状态,便能快速读取数据。当流经两金属线的电流足以切换MTJ的磁场时,在两金属线交点的MTJ就会被极化(写入)。此过程能以SRAM的速度完成。
  mram的工作原理图

MRAM与FRAM的对比分析

属性 MRAM FRAM 读 无破坏性 有破坏性 可扩展性 是的 受到结构限制 读写耐 无限次  10的14次方 印记/保留 无 随着温度和操作电压的减小 而增加 铅 无 设备中的有效物质 读写时间 35ns 55ns 周期 35ns 140ns-350ns 高温下数据保存 20年(在125℃时) 85℃以上时迅速降低 温度特性 -40℃到125℃ -20℃到85℃