原创 铁电存储器基础：FRAM或是FeRAM

    我时常被问及一些关于铁电存储器也就是所谓的FRAM或是FeRAM。这些设备最近逐渐变得引人注目。德州仪器最近已开始大肆宣传其FRAM产能，比如在四月底的嵌入式系统大会所采取的行动。

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    一些民众已经开始问我究竟什么是铁电存储器，而且它会不会易于被杂散磁场扰乱。象这种问题并不鲜见。

    “铁电”这个术语起了误导作用。其实FRAM完全跟磁性无关。这一技术采用了一种具有两种状态的分子，并且这一分子在电场使其从一种状态转变为另一种状态时表现出滞后现象。因为这一滞后现象类似于磁介质中的磁滞效应，因此人们将其命名为“铁电”效应，并且这一叫法保留了下来。

    其实在这种存储器中没有一丁点的铁！！！

    因为没有铁，FRAM并不对磁场敏感。

    FRAM的存储密度较低，这主要基于两点原因：首要的是，铁磁材料损害硅基底，因此在铁磁层和硅之间必须加入一个铂隔离层。因为铂几乎不与其他材料反应，因此非常难于蚀刻。更加激进的工艺更会加重这种情形。

    其次，因为铁电材料会污染硅晶圆工厂，晶圆工厂的管理人员对允许研究者们将铁磁材料加诸于他们的晶圆生产持非常勉强的态度。这就将铁磁材料划归到了那些即将关闭的晶圆工厂。这些工厂大部分具有非常大的工艺几何结构。

    铁电技术的两大先驱是Ramtron和Symetrix公司，它们都位于科罗拉多州的斯普林斯市。它们在20世纪70年代从一些国家防御的研究工作中分离出来。在它们公司的网站上都给出了铁电技术如何工作的深入阐述。这两家公司的许可权购买方包括各大重要的半导体制造商，如富士通，海力士，IBM，英飞凌，Oki，松下，Raytheon，Rohm，三星，意法半导体，德州仪器以及东芝等。

    基于各种原因，FRAM被用于各种应用场合。需要立即从停电中恢复的系统青睐它的高写入速度。这些包括游戏机（比如弹珠机，自动贩卖机等），远程电表的监控等等。其他系统，比如RFID交通卡，使用铁磁存储器是因为其写入时的极低功耗-写入可通过在访问卡片时使用的电磁波来提供能量。

    其他的应用牵涉到一些特性的结合，比如快速写入和非易失性。M-Tran在2008闪存峰会上展示了一款固态硬盘的设计，这款设计利用了FRAM作为固态硬盘的日志。FRAM是非易失性的，写入速度高于闪存，并且写入时所需的能耗更小。这些特性使其非常适合这项应用，但是更廉价的一种替代方案是利用DRAM和电池。但是DRAM与电池结合的方案的缺点在于电池需要充电，并且对温度敏感，相比起FRAM更容易出问题。

    因为FRAM相对于主流存储器（DRAM，SRAM，NAND以及NOR）在价格上没有竞争力，所以其只在小范围应用。这种情况可能会随着时间而改变，但迄今为止，FRAM仅仅用于具有非常特别的要求的系统。对于这些系统，FRAM的高昂价格抵消不了其带来的其他优势。