铁电存储 缺陷

2019-04-13 14:14发布

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为了突破闪存面临的极限,新一代非挥发性内存加大了数据保持元件的研发力度。其中,
已经量产且领先一步的就是FeRAM。 

    FeRAM记忆元件使用的是铁电体。铁电体的每一个结晶在自然状态下分为正极和负极。
具有加电后其极性会统一成一个方向的性质。其极向即使关闭电源后状态也不会改变,因
此能够保持数据。由此来实现非挥发性。 

    不过,FeRAM有一个很大的缺点,即读取次数有限制。目前的读取次数约为10的12次
。“已经有人指出读取次数有限的内存不能使用”(NEC电子尖端工艺业务部FeRAM开发
项目经理丰岛秀雄)。 

    FeRAM结构非常类似于作为电脑内存而使用的DRAM(见图3,击点放大)。因此擦写速
度快,约为100ns。不同于DRAM的是记录数据的部分。DRAM在晶体管中加入了贮存电荷的电
容器。而FeRAM则把电容器变成了铁电体。也可以说是使DRAM具备了非挥发性。 

    写入方法与DRAM稍有不同。DRAM利用电容器中有无电荷记录数据,因此使用名为位线
(Bit Line)的布线单向加压。而FeRAM由于必须双向加压,因此除位线以外,还添加了名
为板线的线路。写入“1”时,由板线向位线加压。写入“0”时则反过来由位线向板线加
压。 

    读取方法也不同于DRAM。DRAM根据电容器中有无电荷判断“1”或“0”。而FeRAM则不
能直接读出电容器的状态。因此读取时通过强行写入“1”,来判断“0”还是“1”。数据
为1时由于状态不变,因此电荷移动少。而数据为0时由于状态发生反转,因此会产生大的
电荷移动。利用这种电荷差判断1和0。 

    如上所述,FeRAM在读取时也进行写入动作。但是在铁电体中反复写入会使之加速老
化。也就是说,不仅是写入时,读取时FeRAM也会产生老化


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