提供即时写入功能的FRAM存储器

FRAM存储器提供即时写入功能，无限的耐用性和接近零的软错误率，以支持对功能安全标准的遵守。引起人们对用于汽车EDR的FRAM非易失性存储技术的兴趣，因为其使用解决了这些缺点。

这些吸引人的特性是锆钛酸铅（PZT）是其中一种材料的铁电性能的结果。PZT具有钙钛矿晶体结构，中心有一个阳离子（见图1）。该阳离子可以处于两个位置之一，并且可以通过施加电场来切换位置。每个转换都会产生“开关电荷”（Q s），可以将其读取以表示逻辑1或0。

图1：FRAM通过铁电材料PZT的极化存储数据。（来源：赛普拉斯半导体）

铁电存储器的操作与浮栅技术衍生的传统可写非易失性存储器的操作完全不同，后者通过将电荷存储在位单元中来工作。
闪存或EEPROM存储器使用电荷泵在芯片上产生高电压（10 V或更高），并迫使电荷载流子通过栅极氧化物。这产生长的写入延迟并且需要高的写入功率，这对存储单元具有破坏性。

相比之下，FRAM的写入速度实际上是即时的-只需几皮秒。由于持续时间短，该写操作可由FRAM存储芯片的固有电容供电。

这意味着，一旦将数据提供给设备的引脚，就可以保证即使系统电源出现故障也可以存储数据，并且无需电容器或任何其他外部电源。即时写入速度还意味着板上无需高速缓冲SRAM或DRAM存储器（见图2）。

图2：FRAM的快速写入速度可保护使用EEPROM设备时可能丢失的关键数据。（来源：赛普拉斯半导体）

铁电原理也具有无限的耐力。例如cypress半导体公司的Excelon-Auto FRAM存储设备的额定写入周期为100万亿次。这足以使其在20年内每10 µs记录一次数据，而无需使用复杂的磨损均衡软件。

有效的汽车EDR实施将配对具有2 Mb或4 Mb密度的无限耐久性FRAM器件和高密度闪存。存储器通常将配置为连续存储最新的1到5 s的数据，而闪存阵列用于批量存储较旧的数据。

对于Excelon-Auto设备，有一个串行外围设备接口，它使用标准的非易失性命令进行配置以及读写操作。

审核编辑：刘清