👨🏼‍🎤 👨🏿‍🤝‍👨🏾 🕕 FRAM技术 🚳 🏏 👰🏿

现代微控制器中的存储器通常根据对能量供应的依赖性进行划分。非易失性存储器包括DRAM和SRAM，而非易失性存储器是EEPROM / Flash，之所以存在这种区分，是因为DRAM / SRAM与非易失性存储器相比具有更好的性能。但是，如果存在非易失性存储器，其读写速度和功耗不逊于非易失性存储器，那会发生什么？事实证明，存在这样的技术。此类存储器的代表之一是FRAM或FeRAM技术。我要求猫下提供详细信息。

因此，FeRAM或铁磁随机存取非易失性存储器是一种存储器，其工作原理基于铁电体中的磁滞效应。当对单元施加电场时，它会改变其极化，并传递到磁滞回线的另一部分。因此，可以获得通过能量可很好区分的两个状态，并且这足以基于这种单元创建存储器。 FRAM的主要生产商之一富士通网站上的GIF很好地说明了这一点。

图1. FRAM的操作原理

为了理解它比传统类型的存储器有什么优势，还必须回顾其他类型存储器的基本操作原理。

DRAM（动态RAM）的工作原理基于读取和更改电容器电荷。如果电容器被充电，则电池处于状态“ 1”，如果被放电，则电池处于状态“ 0”。就像一把雨伞一样。为了提高存储单元的速度，使用了小型电容器，其电荷流动相对较快。因此，为了确保信息的安全性，必须重新生成信息。由于DRAM的成本低（与SRAM相比）和速度高（与磁盘驱动器相比），DRAM用作现代计算机上的RAM。

图2典型的DRAM

SRAM（静态RAM）比DRAM复杂得多，因此昂贵得多。其工作原理是基于CMOS晶体管的使用。当组合多个晶体管时，您可以获得一个触发器-一个保存特定逻辑状态的单元。对于这种存储器，不需要状态再生，但是尽管如此，在没有电源的情况下，数据会丢失，即内存仍然易失。这种内存比DRAM快。由于此类内存比DRAM昂贵得多，因此可用于需要非常短的响应时间的位置（在处理器缓存中）。

图3六晶体管SRAM单元

现代闪存和EEPROM基于晶体管与所谓的浮栅的使用。电子注入到半导体结构的“口袋”中，可以从外部检测它们的存在与否。这是允许将此类结构用作内存的属性。电荷会从口袋中泄漏出来，但发生的速度相当缓慢（约10至20年），因此可以将EEPROM /闪存用作非易失性存储器。闪存用于将程序代码存储在微控制器设备以及存储卡中。

图4带浮栅的晶体管

为什么FRAM比这些类型的存储器更好？

FRAM优于SRAM的主要优势是非易失性。当存储芯片的电源被切断时，它将保持其先前状态。同时，这些类型的存储器的性能彼此可比-根据Fujitsu网站，FRAM上的写入周期为150纳秒，而SRAM中为55纳秒。但是FRAM的重写周期数量有限（尽管很大-10 ^ 13），而SRAM没有这样的限制。由于需要数据再生，因此就功耗而言，DRAM对FRAM的损失很大。因此，DRAM不用于能量敏感型设备。

尽管如此，尽管FRAM在特性上可与SRAM相提并论，但该应用的主要潜力与闪存相比具有明显的优势。首先，这是一个巨大的表现。从相同的链接到Fujitsu网站，在Flash上一个记录周期的时间约为10微秒。在这里，我们应该提到使用闪存的特殊性，即在足够大的块中进行写入和擦除。因此，在闪存中覆盖一个字节在时间和功耗上都是非常昂贵的乐趣-您需要将数据块保存在某个地方，更改其中的字节，完全擦除该块的相应部分并覆盖其中的更新数据。顺便说一下，这里的FRAM的另一个优点是随机存取存储器，这意味着您可以更改其中的各个位而无需接触相邻的位。但是即使写入较大的FRAM数据块，也要快一个数量级。因此，在德州仪器（TI）控制器中，在FRAM中写入13 kB块需要10毫秒，而在Flash中则需要1秒（证明）。 Flash的另一个缺点是重写周期的数量非常有限-约为10 ^ 5。

当我发现所有这些属性时，我有一个问题-为什么FRAM仍然没有杀死Flash？实际上，FRAM的所有特性都比闪存的特性好几个数量级。在此，铁磁RAM的主要缺点浮出水面。首先，由于技术的本质，这是信息的低密度。此缺点的另一个缺点是FRAM驱动器的容量不能足够大。富士通提供高达4 Mbps的存储电路，这与数GB的闪存驱动器无法比拟。另一个缺点是相当高的存储器成本。如今，FRAM在半导体器件市场中的份额很小。

像FRAM这样的最佳内存适用于哪些应用？微控制器中足够好的FRAM结合少量的SRAM。实际上，正是这种应用吸引了我这种类型的内存。例如，德州仪器（TI）发布了一系列FRAM微控制器，它们完全缺少闪存/ EEPROM。它们中的代码写在FRAM段中，并且可以用与常规RAM存储器相同的方式访问同一FRAM中的数据。当存在大量经常被覆盖的数据时，这样的应用程序很方便。例如，便携式记录仪的功耗很重要。您可以将数据记录在FRAM中一段时间，然后进行分析，例如，以无线方式发送有关平均值的数据。闪存不方便使用-它将很快耗尽电池电量，并且由于有限的记录周期，一段时间后，可能会出现损坏的存储单元的问题。因此，FRAM对于具有相对大容量和高频率写入非易失性存储器的低功耗应用而言是有益的。通常，TI在其网站上指出在他们认为哪个区域最方便。

我希望我设法引起您对这种有趣且不寻常的技术的关注，但不幸的是，关于该技术，几乎没有有关哈布雷/吉蒂姆斯的信息。

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