铁电存储及多功能系列

铁电存储芯片 P95S128SWSP3TF的中文资料
P95S128KSWSP3TF是由拍字节推出的一款存储容量为128Kb的SPI接口的VFRAM。

其主要特点有：配置为16,384×8位；低电压，使用2.7～3.6V电源供电；1E6读/写；掉电数据保存20年；读写速度快；先进的高可靠性铁电存储方式；低功耗，10μA的静态工作电流，读写操作的功耗相同。

在综合验光仪的数据存储系统中，应用单片机作为主控芯片，外扩了1片P95S128KSWSP3TF存储器，用来存放系统配置参数和验光患者的眼睛屈光数据。

利用VFRAM掉电不丢失、读写速度快的特点，本系统在每次开机时会根据上次系统设置的测量参数，对测量系统进行快速的配置，并在开机状态下，随时读取验光患者的眼睛屈光数据，以便方便、快速地进行配镜。

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。

完美的铁电存储器一. Fujitsu铁电存储器(FRAM) 技术原理日本Fujitsu公司是全球最大的铁电存储器(FRAM)供货商，至2010年12月31日，全球已经累计出货17亿颗铁电存储器！Fujitsu公司铁电存储器(FRAM)的核心技术是铁晶体管材料，这一特殊材料使得铁电存储产品同时拥有随机存取内存(RAM) 和非挥发性存贮产品(ROM)的特性。

铁晶体管材料的工作原理是：当我们把电场加载到铁晶体管材料上，晶阵中的中心原子会沿着电场方向运动，到达稳定状态，晶阵中的每个自由浮动的中心原子只有两个稳定状态，一个我们拿来记忆逻辑中的０、另一个记亿１，中心原子能在常温，没有电场的情况下停留在此状态达一百年以上。

铁电存储器不需要定时刷新，能在断电情况下保存资料。

二、Fujitsu铁电存储器(FRAM) 技术优点传统半导体内存有两大体系：挥发性内存(Volatile Memory)，和非挥发性内存(Non-volatile Memory)。

挥发性内存如SRAM和DRAM 在没有电源的情况下都不能保存资料，但这种内存拥有高性能、易用等优点。

非挥发性内存像 EPROM、 EEPROM和 FLASH 能在断电后仍保存资料，但由于所有这些内存均起源自只读存储器 (ROM) 技术，所以您不难想象得到它们都有不易写入的缺点，确切的来说，这些缺点包括写入缓慢、有限次写入次数、写入时需要特大功耗等等。

FRAM第一个最明显的优点是FRAM可跟随总线(Bus Speed)速度写入，若比较起 EEPROM/Flash的最大不同的是 FRAM在写入后无须任何等待时间(NoDelayTM Write)，而 EEPROM/Flash须要等 3~10毫秒 (mS) 才能写进下一笔资料。

铁电存储器(FRAM)的第二大优点是近乎无限次读写。

当 EEPROM/Flash只能应付十万次 (10的5次方)至一百万次写入时，新一代的铁电存储器(FRAM)已达到一百亿个亿次(10的 10次方)的写入寿命。

铁电存储器FM24C16原理及其综合应用Ramtron铁电存储器FRAM1、铁电存储器技术原理、特性及应用美国Ramtron公司铁电存储器(FRAM)的核心技术是铁电晶体材料。

这一特殊材料使铁电存储器同时拥有随机存取记忆体(RAM)和非易失性存储器的特性。

铁电晶体的工作原理是：当在铁电晶体材料上加入电场，晶体中的中心原子会沿着电场方向运动，达到稳定状态。

晶体中的每个自由浮动的中心原子只有2个稳定状态，一个记为逻辑中的0，另一个记为1。

中心原子能在常温、没有电场的情况下，停留在此状态达100年以上。

铁电存储器不需要定时刷新，能在断电情况下保存数据。

由于整个物理过程中没有任何原子碰撞，铁电存储器有高速读写、超低功耗和无限次写入等特性。

铁电存储器和E2PROM比较起来，主要有以下优点：(1)FRAM可以以总线速度写入数据，而且在写入后不需要任何延时等待，而E2PROM在写入后一般要5～10ms的等待数据写入时间；(2)FRAM有近乎无限次写入寿命。

一般E2PROM的寿命在十万到一百万次写人时，而新一代的铁电存储器已经达到一亿个亿次的写入寿命。

(3)E2PROM的慢速和大电流写入使其需要高出FRAM 2 500倍的能量去写入每个字节。

由于FRAM有以上优点，其特别适合于那些对数据采集、写入时间要求很高的场合，而不会出现数据丢失，其可靠的存储能力也让我们可以放心的把一些重要资料存储于其中，其近乎无限次写入的使用寿命，使得他很适合担当重要系统里的暂存记忆体，用来在于系统之间传输各种数据，供各个子系统频繁读写。

从FRAM问世以来，凭借其各种优点，已经被广泛应用于仪器仪表、航空航天、工业控制系统、网络设备、自动取款机等。

在设计的碳控仪系统中，由于对控制碳势适时性的要求较高，而且系统由2个子系统构成，每个子系统都要频繁读写存储器，所以我们把原来的X25045换成FM24C16以满足要求。

2 FM24C16引脚说明及工作过程FM24C16-P(8脚双列直插)外形图及引脚定义如图1及表1所示。

一、什么是铁电存储器（F-RAM）相对于其它类型的半导体技术而言，铁电随机存储器（F-RAM）具有一些独一无二的特性。

已经确定的半导体存储器可以分为两类：易失性和非易失性。

易失性存储器包括静态随机存取存储器（SRAM）和动态随机存取存储器（DRAM）以及其他类型存储器。

RAM类型存储器易于使用，高性能，但它们有着共同的弱点：在掉电的情况下会失去所保存的数据。

F-RAM芯片技术采用一种锆钛酸铅[Pb(Zr,Ti)O3，简称为PZT的铁电薄膜材料，该铁电材料的晶体微结构如图1所示。

在铁电晶体中位于晶胞中心的Ti（或Zr）原子在外电场作用下，向上或向下产生物理偏移，撤掉外电场后，仍表现出一定的电极性，铁电存储器就是利用这两个稳定态来代表数字逻辑中的“1”和“0”，从而来存储信息。

与传统RAM器件不同，F-RAM在电源被关闭或中断时，由于PZT 晶体具有剩余极化的特性，所以能够保留其所存储的数据。

这种独特的性质使F-RAM成为一个低功耗、非易失性存储器。

同时由于在离子辐照情况下，铁电电容所存储“1”和“0”时的两个态，很难被改变，所以具有很好的抗辐射性能。

图1 具有钙钛矿结构PZT薄膜结构图铁电存储器技术和标准的CMOS制造工艺相兼容。

铁电薄膜被放置于CMOS基层之上，并置于两电极之间，使用金属互连并钝化后完成铁电制造过程,器件结构如图2所示。

图2 铁电存储器存储单元剖面图F-RAM、ROM都属于非易失性存储器，在掉电情况下数据不会丢失。

新一代ROM，像EEPROM（可擦可编程只读存储器）和Flash存储器，可以被擦除，并多次重复编程，但它们需要高电压写入且写入速度非常慢。

基于ROM技术的存储器读写周期有限（仅为1E5次），使它们不适合高耐性工业应用。

F-RAM比一般串口EEPROM器件有超过10,000倍的耐性，低于3,000倍的功耗和将近500倍的写入速度（图 3）,还有出色的抗干扰能力(包括抗伽玛射线)、极高的可靠性和工作寿命。

铁电存储器的三个典型应用2009-07-24 09:46:51 来源：与非网摘要:铁电存储器(FRAM)以其非挥发性,读写速度块, 擦写次数多,和低功耗等特点被广泛应用各行各业. 文章首先介绍铁电的原理, 之后分别介绍铁电储存器在电表, 税款机, 和电子道路收费系统的典型应用.关键词: 铁电储存器, 应用1 铁电储存器的原理上图是铁电的原子结构图. 当一个电场施加到铁电晶体时, 中心原子会顺着电场的方向在晶体里移动. 当原子移动通过一个能量壁垒时, 会引起电荷击穿. 内部电路感应到电荷击穿并设置储存器. 移去电场后, 中心原子保持不动, 储存器的状态也得以保存.铁电储存器不需要定时更新, 调电后数据却能够继续保存, 速度快而且不容易写坏. 铁电储存器就是根据该原理设计而成.2 铁电储存器的典型应用2.1 铁电存储器在电表存储中的应用2.1.1 概述在电子技术日新月异、新型多功能电能表层出不穷的今天，电能表中存储器的选择也是多种多样，存储器的好坏直接关系到电能表的正常使用和测量精度。

目前应用最多的方案仍是SRAM加后备电池、EEPROM、NVRAM 这三种。

但这三种方案均存在着缺陷。

其中SRAM加后备电池的方法增加了硬件设计的复杂性，同时由于加了电池又降低了系统的可靠性；而EEPROM的可擦写次数较少(约100万次)，且写操作时间较长(约10 ms)；而NVRAM的价格问题又限制了它的普及应用。

因此，工程人员在设计电能表的存储模块时，往往要花很大的精力来完善方案，才能使电表数据准确无误的写入存储器中。

由于所有的非易失性记忆体均源自ROM技术。

你能想象到,只读记忆体的数据是不可能修改的。

所有以它为基础发展起来的非易失性记忆体都很难写入，而且写入速度慢，它们包括EPROM（现在基本已经淘汰）,EEPROM和Flash，它们存在写入数据时需要的时间长，擦写次数低,写数据功耗大等缺点。

鉴于以上情况，越来越多的设计者将目光投向了新型的非易失性铁电存储器(FRAM)。

带RTC（Real-Time Clock）的I2C总线铁电存储器FM31256 内容摘要：FM31256是一种基于I2C总线、采用铁电体技术的多功能存储芯片。

除了非易失存储器外，该器件还具有实时时钟、低电压复位、看门狗计数器、非易失性事件计数器、可锁定的串行数字标识等多种功能。

文章主要介绍了FM31256的基本功能、原理，并结合实例给出了其在电磁铸轧电源控制装置中的具体应用方法。

FM31256是由Ramtron公司推出的新一代多功能系统监控和非易失性铁电存储芯片。

与其他非易失性存储器比较，它具有如下优点：读/写速度快，没有写等待时间；功耗低，静态电流小于1 mA，写入电流小于150 mA；擦写使用寿命长，芯片的擦写次数为100亿次，比一般的EEPROM存储器高10万倍，即使每秒读/写30次，也能用10年；读/写的无限性，芯片擦写次数超过100亿次后，还能和SRAM一样读/写。

铁电存储器(FRAM)的核心技术是铁电晶体材料。

这一特殊材料使铁电存储器同时拥有随机存取存储器(RAM)和非易失性存储的特性。

本文介绍了FM31256的主要功能，并具体给出了基于嵌入式C语言编写的存储器读/写程序。

1FM31256的基本结构及原理FM31256由256 KB存储器和处理器配套电路（processor companion）两部分组成。

与一般的采用备份电池保存数据不同，FM31256是真正意义上的非易失（truly nonvolatile）存储器，并且用户可以选择对不同的存储区域以软件方式进行写保护。

FM31256 器件将非易失FRAM与实时时钟（RTC）、处理器监控器、非易失性事件计数器、可编程可锁定的64位ID号和通用比较器相结合。

其中，通用比较器可提前在电源故障中断(NMI)时发挥作用或实现其他用途。

采用先进的0.35 μm制造工艺，这些功能通过一个通用接口嵌入到14个引脚的SOIC封装中，从而取代系统板上的多个元件。

什么是铁电存储器？相对于其它类型的半导体技术而言，铁电存储器具有一些独一无二的特性。

传统的主流半导体存储器可以分为两类--易失性和非易失性。

易失性的存储器包括静态存储器SRAM（static random access memory)和动态存储器DRAM （dynamic random access memory)。

SRAM和DRAM在掉电的时候均会失去保存的数据。

RAM 类型的存储器易于使用、性能好，可是它们同样会在掉电的情况下会失去所保存的数据。

非易失性存储器在掉电的情况下并不会丢失所存储的数据。

然而所有的主流的非易失性存储器均源自于只读存储器（ROM）技术。

正如你所猜想的一样，被称为只读存储器的东西肯定不容易进行写入操作，而事实上是根本不能写入。

所有由ROM技术研发出的存储器则都具有写入信息困难的特点。

这些技术包括有EPROM (几乎已经废止）、EEPROM和Flash。

这些存储器不仅写入速度慢，而且只能有限次的擦写，写入时功耗大。

铁电存储器能兼容RAM的一切功能，并且和ROM技术一样，是一种非易失性的存储器。

铁电存储器在这两类存储类型间搭起了一座跨越沟壑的桥梁--一种非易失性的RAM。

美国Ramtron公司铁电存储器（FRAM）的核心技术是铁电晶体材料。

这一特殊材料使铁电存储器同时拥有随机存取记忆体（RAM）和非易失性存储器的特性。

铁电晶体的工作原理是：当在铁电晶体材料上加入电场，晶体中的中心原子会沿着电场方向运动，达到稳定状态。

晶体中的每个自由浮动的中心原子只有2个稳定状态，一个记为逻辑中的0，另一个记为1。

中心原子能在常温、没有电场的情况下，停留在此状态达100年以上。

铁电存储器不需要定时刷新，能在断电情况下保存数据。

由于整个物理过程中没有任何原子碰撞，铁电存储器有高速读写、超低功耗和无限次写入等特性。

铁电存储器和E2PROM比较起来，主要有以下优点：（1）FRAM可以以总线速度写入数据，而且在写入后不需要任何延时等待，而E2PROM在写入后一般要5～10 ms的等待数据写入时间；（2）FRAM有近乎无限次写入寿命。

铁电存储器工作原理
铁电存储器是一种新型的非挥发性随机存储器，它具有高速读写、低功耗、高密度、长寿命等优点。

其最大的特点是具有铁电性质，即在外电场的作用下，可以发生极化现象，极化方向可以被控制，这就为存储器的读写操作提供了便利。

铁电存储器的工作原理是基于铁电效应的。

铁电材料具有自发极化，这种极化方向的改变可以通过施加电场来实现。

在铁电存储器中，存储单元由铁电材料和两个金属电极组成。

当电场作用于存储单元时，铁电材料中的极化方向发生改变，这种改变可以被检测出来，从而实现数据的读取。

在写入数据时，通过施加电场，将铁电材料中的极化方向改变，这样就可以将数据存储在存储单元中。

在读取数据时，施加的电场会引起铁电材料中的极化方向发生改变，这种改变会产生电荷，从而可以检测到存储单元中存储的数据。

铁电存储器的读写速度非常快，可以达到纳秒级别。

同时，它的功耗非常低，因为它不需要消耗能量来维持数据的存储。

此外，铁电存储器的密度也非常高，因为铁电材料可以被制成非常小的尺寸。

铁电存储器还具有长寿命的特点，因为它不像闪存存储器那样会因为长时间的使用而产生擦写次数过多的问题。

铁电存储器的寿命可以达到数十年，这使得它非常适合用于需要长期存储数据的应用场
合。

铁电存储器具有高速度、低功耗、高密度、长寿命等优点，在未来的存储器应用中将有着广阔的发展前景。

铁电存储器1. 引言铁电存储器是一种新型的非揮发性存储器，它具有很高的密度、低功耗和快速的读写速度。

本文将介绍铁电存储器的原理、特点以及在现代电子设备中的应用。

2. 原理铁电存储器是基于铁电材料的电场调制特性实现信息存储的。

铁电材料具有一种特殊的晶体结构，其中的每个原子都有一个正负电荷的中心。

当外加电场作用于铁电材料时，正负电荷中心会移动，从而改变材料的极化方向。

这种纠正过程是可逆的，即当外加电场消失时，极化方向会保持不变。

利用这种特性，可以通过控制外加电场的大小和方向来实现信息的写入和读取。

3. 特点铁电存储器具有以下几个主要特点： - 非揮发性：铁电存储器的信息是通过调制材料的极化方向来存储的，所以即使断电也能保持数据的完整性。

- 高密度：铁电存储器的单个存储单元非常小，因此可以实现很高的存储密度。

- 低功耗：铁电存储器的读写操作只需较低的电压，因此相比于其他存储器技术，它具有更低的功耗。

- 快速的读写速度：铁电存储器的读写速度相对较快，能够满足大多数应用的需求。

4. 应用铁电存储器在现代电子设备中有广泛的应用，下面是一些常见的应用场景：4.1 计算机存储铁电存储器可以作为计算机内存的一种替代技术。

它具有快速的读写速度和非揮发性的特点，适用于需要频繁读写且数据需要长期保存的场景。

4.2 智能手机由于智能手机对存储器的要求越来越高，铁电存储器也被广泛应用于智能手机中。

它可以提供大容量的存储空间，并且在读写速度上也能满足用户的需求。

4.3 物联网设备物联网设备通常需要存储大量的传感器数据，因此需要一种高密度、低功耗的存储解决方案。

铁电存储器正好符合这些要求，因此被广泛应用于物联网设备中。

4.4 军事设备军事设备对存储器的可靠性和耐用性有极高的要求。

铁电存储器由于其非揮发性和抗辐射性能，成为了军事设备中的首选存储技术。

5. 总结铁电存储器是一种具有高密度、低功耗和快速读写速度的非揮发性存储器。

电容型铁电存储器结构电容型铁电存储器是一种利用铁电材料的特性来存储信息的存储器。

它具有非易失性、快速读写速度和高密度存储等优势，因此在电子设备中得到了广泛应用。

电容型铁电存储器的结构由铁电薄膜和电极组成。

铁电薄膜是存储信息的关键部分，它通常由铁酸钛等铁电材料制成。

铁电材料具有一种特殊的性质，即在外电场的作用下可以产生电偶极矩，而且这种电偶极矩是可逆的。

利用这种性质，可以通过改变外电场的方向来改变铁电薄膜的极化方向，从而存储不同的信息。

电极是用来给铁电薄膜施加外电场的部分，通常由金属材料制成。

电极与铁电薄膜之间有一个绝缘层，用来隔离电极和铁电薄膜之间的电流。

绝缘层的选择很重要，它要具备良好的绝缘性能，以防止电流泄漏，并且要具备良好的介电性能，以保证电极施加的外电场可以有效地作用于铁电薄膜。

电容型铁电存储器的读写操作是通过施加外电场来实现的。

在写操作中，外电场的方向改变，使铁电薄膜的极化方向发生变化，从而存储不同的信息。

在读操作中，通过检测电容的电压变化来判断存储的信息。

由于铁电材料的电偶极矩是可逆的，所以电容型铁电存储器可以进行多次读写操作，而不会引起信息的丢失。

电容型铁电存储器具有许多优点。

首先，它具有非易失性，即在断电情况下仍能保持存储的信息，这使得它在断电后能够快速恢复工作。

其次，电容型铁电存储器的读写速度非常快，可以达到纳秒级甚至更短的时间，这使得它在高速数据处理中得到了广泛应用。

此外，电容型铁电存储器的密度很高，可以实现大容量的存储，这对于现代电子设备来说非常重要。

然而，电容型铁电存储器也存在一些缺点。

首先，由于铁电薄膜的极化方向可以改变，所以在读写操作中需要施加外电场，这就需要额外的能量消耗。

其次，铁电材料在长时间的使用中可能会发生极化疲劳现象，导致存储的信息丢失。

此外，铁电材料的制备工艺相对复杂，成本较高。

总的来说，电容型铁电存储器是一种具有非易失性、快速读写速度和高密度存储等优势的存储器。