【CN110277117A】用于控制铁电存储器单元中的抹除数据的设备及方法【专利】

并行接口铁电存储器FM1808及其应用

摘要： RAMTRON公司生产的并行接口高性能铁电存储器FM1808是NV-SRAM的理想替代产品。文中介绍了

FM1808的性能特点、引脚功能和工作原理，同时重点介绍了铁电存储器的应用特点及与其它类型存储器之

间的应用差别，给出了FM1808的设计应用要点

关键词：FRAM；并行接口；铁电存储器；FM1808

1 引言

目前，数据写入频率要求较高且要求掉电不丢失数据的应用领域，通常采用内部具有锂电池的不挥发ＮＶ－ＳＲＡＭ作为存储器件，但该类器件昂贵的价格又制约了其在价格敏感领域的应用，而如果使用与其兼容的铁电存储器ＦＲＡＭ，则可很好地解决成本问题，同时又可得到更高的数据存储可靠性。铁电存储器是ＲＡＭＴＲＯＮ公司的专利产品，该产品的核心技术是铁电晶体材料，这一特殊材料使得铁电存储器产品同时拥有随机存储器（ＲＡＭ）和非易失性存储器（ＲＯＭ）产品的特性。 ＦＭ１８０８是基于铁电存储器原理制造的并行接口２５６ｋｂｉｔ铁电存储器，该存储器相比其它类型的存储器有三大特点：

●几乎可以像ＲＡＭ那样无限次写入；

●可随总线速度写入而无须任何写等待时间；

●超低功耗。

这种铁电存储器ＦＲＡＭ克服了以往ＥＥＰＲＯＭ和ＦＬＡＳＨ写入时间长、擦写次数少的缺点，其价格又比相同容量的不挥发锂电ＮＶ－ＳＲＡＭ低很多，因而可广泛应用于在系统掉电后需要可靠保存程序及数据的应用领域，同时也是价格昂贵的不挥发锂电ＮＶ－ＳＲＡＭ的理想替代产品。

２ 性能特点及引脚定义

ＦＭ１８０８的主要特性如下：

●采用先进的铁电技术制造；

●存储容量为２５６ｋ ｂｉｔ（即３２ｋ ｂｙｔｅ）；

●读写寿命为１００亿次；

●掉电数据可保存１０年；

●写数据无延时；

●存取时间为７０ｎｓ；

●低功耗，工作电流为２５ｍＡ，待机电流仅为２０μＡ；

●采用单５Ｖ工作电压；。

●工作温度范围为－４０℃～＋８５℃；

●具有特别优良的防潮湿、防电击及抗震性能；

铁电薄膜材料及其应用

一、引言

铁电薄膜材料是一种重要的功能材料，具有优异的电学、铁电和机械性能，广泛应用于信息存储、传感器、微电子机械系统等领域。本文将介绍铁电薄膜材料的特性、制备方法及其应用领域。

二、铁电薄膜材料的特性

1.电学性能

铁电薄膜材料具有高度的自发极化和电畴结构，可以在外加电场的作用下发生极化反转，产生较大的极化强度和位移，表现出优异的铁电性能。此外，铁电薄膜材料还具有较高的介电常数和较小的漏电流等特点。

2.铁电稳定性

铁电薄膜材料的铁电稳定性是其在实际应用中的重要性能之一。铁电稳定性取决于材料的结构、成分和制备工艺等因素。具有高稳定性的铁电薄膜材料可以在长时间内保持其铁电性能，不易发生退化或失效。

3.机械性能

铁电薄膜材料通常具有较好的机械性能，如高硬度、高韧性、良好的耐磨性和耐腐蚀性等。这些机械性能使得铁电薄膜材料在传感器、微电子机械系统等领域中具有广泛的应用前景。

三、制备方法

1.溶胶-凝胶法

溶胶-凝胶法是一种常用的制备铁电薄膜材料的方法。该方法是将前驱体溶液涂覆在基片上，经过干燥、热处理等过程，制备出铁电薄膜材料。溶胶-凝胶法制备的铁电薄膜材料具有成分均匀、纯度高、制备温度低等优点，但该方法也存在制备周期长、生产效率低等缺点。

2.脉冲激光沉积法

脉冲激光沉积法是一种利用激光能量将靶材气化，然后在基片上沉积成膜的方法。该方法制备的铁电薄膜材料具有结构致密、成分均匀、表面平整等特点，适用于大面积制备高质量的铁电薄膜材料。但该方法也存在设备昂贵、制备成本高等缺点。

3.金属有机化学气相沉积法

金属有机化学气相沉积法是一种利用金属有机化合物和反应气体在基片上沉积成膜的方法。该方法制备的铁电薄膜材料具有组分灵活、制备温度低、生产效率高等优点，但该方法也存在设备复杂、气体纯度要求高等缺点。

四、应用领域

1.铁电存储器

由于铁电薄膜材料具有高极化强度和稳定的铁电性等特点，因此被广泛应用于制备铁电存储器。利用铁电薄膜材料的极化状态变化可以实现信息的写入和擦除，具有非易失性、高速、低功耗等优点。目前，铁电存储器已成为下一代存储器的重要候选者之一。

铁电材料的特性及应用综述

孙敬芝

（河北联合大学 材料科学与工程学院 河北 唐山 063009）

摘要：铁电材料具有良好的铁电性、压电性、热释电以及性光学等特性以及原理， 铁电材料是具有驱动和传感2 种功能的机敏材料, 可以块材、膜材(薄膜和厚膜) 和复合材料等多种形式应用, 在微电子机械和智能材料与结构系统中具有广阔的潜在应用市场 。

关键词：铁电材料；铁电性；应用前景

Characteristics and Application of Ferroelectric

material

Sun Jingzhi

( Materials Science and Engineering college, Hebei United University Tangshan

063009,China )

Abstract: Ferroelectric material has good iron electrical, piezoelectric

,

pyroelectric and nonlinear optical properties, such as a driver and sensing

two

function piezoelectric materials, can block material, membrane materials (film

and

thick film) and the compound Material of a variety of forms such as application, in

microelectromechanical and intelligent materials and structures in the system

with

vast potential application market.

铁电存储器FM1808

铁电存储器是Ramtron公司近年来推出的一款掉电不挥发的存储器，它结合了高性能和低功耗的操作，能在没有电源的情况下保存数据。FRAM克服了EEPROM和Flash写入时间长、擦写次数少的特点。其价格又比相同容量的不挥发锂电SRAM低很多，已在工控仪表、办公复印机、高档服务器等系统中应用，具有广阔的应用前景。

本文介绍一种并行接口铁电存储器FM1808的特点。同时根据某军用装备中数字信号处理系统对该存储器的应用实例，给出了一种双CPU模拟读写时序控制铁电的设计方案。实现了软件根据数据处理速度需要控制铁电存储器的系统设计。

1.FM1808铁电存储器

FM1808是Ramtron公司近年推出的一款低电压，容量为32k×8bitFRAM，其主要特点如下，并行接口；提供SOIC和DIP两种封装；功耗低，静态电流小于15μA，读写电流小于10mA；非易失性，掉电后数据能保存10年；100亿次以上的读写次数。其内部结构如图1所示。

2.引脚说明

附表为FM1808各个引脚的功能。

（1）片选使能端，CE（低电平有效），用于对器件的选择控制。与众不同的是，CE（低电平有效）端在下降沿对地址数据进行锁存，同时选通器件。如果地址数据在CE（低电平有效）端呈稳定状态时改变，将会被忽略，不会记录在铁存中。

（2）写使能端，WE（低电平有效），在地址数据被所存后，将数据总线上的数据写入铁存。读操作时必须保持高电平。

（3）读使能端，OE（低电平有效），控制把数据放到I/O总线上。读操作时必须保持高电平。

（4）地址端口（A0~A14），15根地址线用以选择铁存中32768个字节单元中的任一个。

（5）数据端口（D0~D7），8根数据线，双向用于记录数据进出铁存。

3.读/写操作

FM1808的读操作开始于CE（低电平有效）的下降沿，在这个时刻，地址被锁存同一个内存周期被初始化。一旦开始，一个完整的内存周期将在内部完成，即使CE（低电平有效）被置为无效。在访问时间满足后数据在总线上可用。