鐵電存儲(chǔ)器課件

鐵電存儲(chǔ)器

組員：朱定洋尚浩關(guān)云琿李韻池-鐵電存儲(chǔ)器

組員：朱定洋尚浩關(guān)云琿李1

內(nèi)容簡介鐵電的相關(guān)介紹存儲(chǔ)器的類型鐵電存儲(chǔ)器的原理鐵電存儲(chǔ)器的應(yīng)用相關(guān)展望-內(nèi)容簡介鐵電的相關(guān)介紹存儲(chǔ)器的類型鐵電存儲(chǔ)器的2介電壓電熱釋電鐵電的相關(guān)介紹1.鐵電的范疇鐵電-介電壓電熱釋電3

凡呈自發(fā)極化，并且自發(fā)極化可以隨著外電場(chǎng)方向而改變的晶體

鐵電體具有高介電常數(shù)（幾百~幾萬）鐵電的相關(guān)介紹2.鐵電體的定義3.鐵電體的特征——電滯回線鐵電疇-凡呈自發(fā)極化，并且自發(fā)極化可以隨著外電場(chǎng)方向而改44.鐵電晶體分類：

a.一類以磷酸二氫鉀KH2PO4--簡稱KDP--為代表，具有氫鍵，他們從順電相過渡到鐵電像是無序到有序的相變；b.另一類則以鈦酸鋇（BT）為代表，從順電相到鐵電相的過渡是由于其中兩個(gè)子晶格發(fā)生相對(duì)位移。鐵電的相關(guān)介紹-4.鐵電晶體分類：鐵電的相關(guān)介紹-5半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的分類非易失性

只讀存儲(chǔ)器ROM，一旦儲(chǔ)存資料就無法改變或者刪除，不會(huì)隨電源關(guān)閉而消失。包含以下幾種：掩膜ROM、PROM、EPROM、OTPROM、EEPROM、快閃存儲(chǔ)器易失性易于使用，性能好，在掉電情況下會(huì)丟失所有數(shù)據(jù)靜態(tài)存儲(chǔ)器SRAM（StaticRandomAccessMemory）：速度非?？?，價(jià)格昂貴，如計(jì)算機(jī)CPU的以及緩存，二級(jí)緩存動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器DRAM（DynamicRandomAccessMemory）：保留數(shù)據(jù)時(shí)間短，速度比SRAM慢，價(jià)格也便宜一下，如計(jì)算機(jī)內(nèi)存-半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的分類非易失性易失性6鐵電存儲(chǔ)器（FROM）FROM利用鐵電效應(yīng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，鐵電效應(yīng)是指在鐵電晶體上施加一定的電場(chǎng)時(shí)，晶體中心原子在電場(chǎng)作用下運(yùn)動(dòng)，并達(dá)到一種穩(wěn)定狀態(tài)；當(dāng)電場(chǎng)從晶體移走后，中心原子會(huì)保持在原來的位置，這是由于晶體的中間層是一個(gè)高能階，中心原子在沒有獲得外部能量時(shí)不能越過高能階到達(dá)另一穩(wěn)定位置，因此FROM保持?jǐn)?shù)據(jù)不需要電壓，也不需要像DROM一樣周期性刷新。-鐵電存儲(chǔ)器（FROM）FROM利用鐵電效應(yīng)實(shí)7特點(diǎn)：由于鐵電效應(yīng)是鐵電晶體所固有的一種偏置極化特性，與電磁作用無關(guān)，故FROM存儲(chǔ)器的內(nèi)容不會(huì)受到外界條件的影響，能同普通ROM存儲(chǔ)器一樣使用，有非易失性的存儲(chǔ)特性

能夠像RAM一樣操作，讀寫功耗極低，不存在最大讀寫次數(shù)問題，但是受到鐵電晶體特性制約，有最大訪問次數(shù)限制易于使用，性能好，在掉電情況下不會(huì)丟失所有數(shù)據(jù)功能：數(shù)據(jù)收集存儲(chǔ)配置信息存儲(chǔ)

寫入速度比較（在25MHz頻率下，F(xiàn)-RAM寫入速度比EEPROM器件快488倍）-特點(diǎn)：功能：寫入速度比較（在25MHz頻率下，F(xiàn)-RAM8鐵電存儲(chǔ)器的應(yīng)用應(yīng)用領(lǐng)域：儀表：電表、水表、氣表、流量表、郵資表汽車安全氣袋、車身控制系統(tǒng)、車在收音機(jī)、車載DVD、引擎、娛樂設(shè)

備、儀器簇、傳動(dòng)系。保險(xiǎn)裝置、遙感勘測(cè)/導(dǎo)航系統(tǒng)、自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)通訊：移動(dòng)通訊發(fā)射站、數(shù)據(jù)記錄儀、電話、收音機(jī)、可攜式GPS消費(fèi)性電子產(chǎn)品：家電、機(jī)頂盒、等離子液晶屏電視計(jì)算機(jī)辦公設(shè)備：雷達(dá)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)附屬存儲(chǔ)、電子式電腦切換器工業(yè)、科技、醫(yī)療：工業(yè)自動(dòng)控制、電梯酒店門鎖、掌上操作儀器，醫(yī)

療儀器、發(fā)動(dòng)機(jī)控制其他：自動(dòng)提款機(jī)、照相機(jī)、游戲機(jī)、POS機(jī)、自動(dòng)售貨機(jī)-鐵電存儲(chǔ)器的應(yīng)用應(yīng)用領(lǐng)域：-9典型應(yīng)用一：電表存儲(chǔ)中的應(yīng)用

存儲(chǔ)器的好壞直接關(guān)系到電能表的正常使用和測(cè)量精度。目前應(yīng)用最多的方案仍是SRAM加后備電池、EEPROM、NVRAM這三種。SRAM加后備電池：增加了硬件設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，同時(shí)由于加了電池又降低了系統(tǒng)的可靠性EEPROM：可擦寫次數(shù)較少(約100萬次)，且寫操作時(shí)間較長(10ms)NVRAM（Non-VolatileRandomAccessMemory）：價(jià)格問題限制其普及應(yīng)用

FRAM具有讀寫速度快，擦寫次數(shù)多，超低功耗等突出優(yōu)點(diǎn)，從而保證了系統(tǒng)具有很高的實(shí)時(shí)性和可靠性。-典型應(yīng)用一：電表存儲(chǔ)中的應(yīng)用存儲(chǔ)器的好壞直接關(guān)10典型應(yīng)用二：稅控機(jī)中的應(yīng)用

稅控機(jī)就是在原有電子收款機(jī)上加上稅控功能，所以稅控功能和資訊儲(chǔ)存是整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵所在。

當(dāng)前其資訊儲(chǔ)存的非易失性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方案有靜態(tài)存儲(chǔ)器SRAM加電池的組合、FLASH閃存芯片、EEPROM和鐵電存儲(chǔ)器FRAM等。SRAM加電池的組合容易因電池掉電被數(shù)據(jù)篡改，而FLASH閃存芯片和EEPROM則有壽命問題，故具有讀寫速度快、無限次擦寫及低功耗的特點(diǎn)的FRAM則成為開發(fā)人員的最佳存儲(chǔ)器選則。

-典型應(yīng)用二：稅控機(jī)中的應(yīng)用稅控機(jī)就是在原有電11典型應(yīng)用三：ETC（電子道路收費(fèi)系統(tǒng)）

在RFID（RadioFrequencyIDentification射頻識(shí)別技術(shù)）系統(tǒng)中讀寫距離非對(duì)稱，采用有源標(biāo)應(yīng)答器，成本增加且需更換電池。FRAM產(chǎn)品有低功耗、快速寫入的能力，在非接觸式記憶體應(yīng)用領(lǐng)域中具有相等讀寫距離的特性可提供比較好的解決方案。應(yīng)用在電子道路收費(fèi)系統(tǒng)中，可以在等功耗的環(huán)境下，達(dá)到15米以上的讀寫距離，因而改變系統(tǒng)架構(gòu)由有源標(biāo)應(yīng)答器變?yōu)闊o源應(yīng)答器，節(jié)省系統(tǒng)成本同時(shí)還能提高產(chǎn)品可靠性。-典型應(yīng)用三：ETC（電子道路收費(fèi)系統(tǒng)）在RFI12結(jié)束語

鐵電存儲(chǔ)器與傳統(tǒng)半導(dǎo)體存儲(chǔ)器相比有許多突出的優(yōu)點(diǎn)，其應(yīng)用前景十分誘人。近年來，人們對(duì)鐵電存儲(chǔ)器的研究已取得了可喜的進(jìn)展，并實(shí)現(xiàn)了各種商業(yè)應(yīng)用。

但要在實(shí)際應(yīng)用上取得進(jìn)一步的重大突破，鐵電存儲(chǔ)器還有一些問題亟待解決:鐵電薄膜的疲勞問題；鐵電極化的保持力問題；鐵電薄膜與襯底及電極之間的界面態(tài)問題；鐵電薄膜的漏電流問題。

盡管如此，鐵電存儲(chǔ)器以其高速的讀寫速度，非易失性和與當(dāng)今IC工作電壓及IC工藝的兼容性，必將在21世紀(jì)的信息產(chǎn)業(yè)中引起一股新的浪潮。-結(jié)束語 鐵電存儲(chǔ)器與傳統(tǒng)半導(dǎo)體存儲(chǔ)器相比有許多突出的優(yōu)點(diǎn)，13謝謝大家-14謝謝大家-14鐵電存儲(chǔ)器

組員：朱定洋尚浩關(guān)云琿李韻池-鐵電存儲(chǔ)器

組員：朱定洋尚浩關(guān)云琿李15

內(nèi)容簡介鐵電的相關(guān)介紹存儲(chǔ)器的類型鐵電存儲(chǔ)器的原理鐵電存儲(chǔ)器的應(yīng)用相關(guān)展望-內(nèi)容簡介鐵電的相關(guān)介紹存儲(chǔ)器的類型鐵電存儲(chǔ)器的16介電壓電熱釋電鐵電的相關(guān)介紹1.鐵電的范疇鐵電-介電壓電熱釋電17

凡呈自發(fā)極化，并且自發(fā)極化可以隨著外電場(chǎng)方向而改變的晶體

鐵電體具有高介電常數(shù)（幾百~幾萬）鐵電的相關(guān)介紹2.鐵電體的定義3.鐵電體的特征——電滯回線鐵電疇-凡呈自發(fā)極化，并且自發(fā)極化可以隨著外電場(chǎng)方向而改184.鐵電晶體分類：

a.一類以磷酸二氫鉀KH2PO4--簡稱KDP--為代表，具有氫鍵，他們從順電相過渡到鐵電像是無序到有序的相變；b.另一類則以鈦酸鋇（BT）為代表，從順電相到鐵電相的過渡是由于其中兩個(gè)子晶格發(fā)生相對(duì)位移。鐵電的相關(guān)介紹-4.鐵電晶體分類：鐵電的相關(guān)介紹-19半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的分類非易失性

只讀存儲(chǔ)器ROM，一旦儲(chǔ)存資料就無法改變或者刪除，不會(huì)隨電源關(guān)閉而消失。包含以下幾種：掩膜ROM、PROM、EPROM、OTPROM、EEPROM、快閃存儲(chǔ)器易失性易于使用，性能好，在掉電情況下會(huì)丟失所有數(shù)據(jù)靜態(tài)存儲(chǔ)器SRAM（StaticRandomAccessMemory）：速度非?？?，價(jià)格昂貴，如計(jì)算機(jī)CPU的以及緩存，二級(jí)緩存動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器DRAM（DynamicRandomAccessMemory）：保留數(shù)據(jù)時(shí)間短，速度比SRAM慢，價(jià)格也便宜一下，如計(jì)算機(jī)內(nèi)存-半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的分類非易失性易失性20鐵電存儲(chǔ)器（FROM）FROM利用鐵電效應(yīng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，鐵電效應(yīng)是指在鐵電晶體上施加一定的電場(chǎng)時(shí)，晶體中心原子在電場(chǎng)作用下運(yùn)動(dòng)，并達(dá)到一種穩(wěn)定狀態(tài)；當(dāng)電場(chǎng)從晶體移走后，中心原子會(huì)保持在原來的位置，這是由于晶體的中間層是一個(gè)高能階，中心原子在沒有獲得外部能量時(shí)不能越過高能階到達(dá)另一穩(wěn)定位置，因此FROM保持?jǐn)?shù)據(jù)不需要電壓，也不需要像DROM一樣周期性刷新。-鐵電存儲(chǔ)器（FROM）FROM利用鐵電效應(yīng)實(shí)21特點(diǎn)：由于鐵電效應(yīng)是鐵電晶體所固有的一種偏置極化特性，與電磁作用無關(guān)，故FROM存儲(chǔ)器的內(nèi)容不會(huì)受到外界條件的影響，能同普通ROM存儲(chǔ)器一樣使用，有非易失性的存儲(chǔ)特性

能夠像RAM一樣操作，讀寫功耗極低，不存在最大讀寫次數(shù)問題，但是受到鐵電晶體特性制約，有最大訪問次數(shù)限制易于使用，性能好，在掉電情況下不會(huì)丟失所有數(shù)據(jù)功能：數(shù)據(jù)收集存儲(chǔ)配置信息存儲(chǔ)

寫入速度比較（在25MHz頻率下，F(xiàn)-RAM寫入速度比EEPROM器件快488倍）-特點(diǎn)：功能：寫入速度比較（在25MHz頻率下，F(xiàn)-RAM22鐵電存儲(chǔ)器的應(yīng)用應(yīng)用領(lǐng)域：儀表：電表、水表、氣表、流量表、郵資表汽車安全氣袋、車身控制系統(tǒng)、車在收音機(jī)、車載DVD、引擎、娛樂設(shè)

備、儀器簇、傳動(dòng)系。保險(xiǎn)裝置、遙感勘測(cè)/導(dǎo)航系統(tǒng)、自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)通訊：移動(dòng)通訊發(fā)射站、數(shù)據(jù)記錄儀、電話、收音機(jī)、可攜式GPS消費(fèi)性電子產(chǎn)品：家電、機(jī)頂盒、等離子液晶屏電視計(jì)算機(jī)辦公設(shè)備：雷達(dá)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)附屬存儲(chǔ)、電子式電腦切換器工業(yè)、科技、醫(yī)療：工業(yè)自動(dòng)控制、電梯酒店門鎖、掌上操作儀器，醫(yī)

療儀器、發(fā)動(dòng)機(jī)控制其他：自動(dòng)提款機(jī)、照相機(jī)、游戲機(jī)、POS機(jī)、自動(dòng)售貨機(jī)-鐵電存儲(chǔ)器的應(yīng)用應(yīng)用領(lǐng)域：-23典型應(yīng)用一：電表存儲(chǔ)中的應(yīng)用

存儲(chǔ)器的好壞直接關(guān)系到電能表的正常使用和測(cè)量精度。目前應(yīng)用最多的方案仍是SRAM加后備電池、EEPROM、NVRAM這三種。SRAM加后備電池：增加了硬件設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，同時(shí)由于加了電池又降低了系統(tǒng)的可靠性EEPROM：可擦寫次數(shù)較少(約100萬次)，且寫操作時(shí)間較長(10ms)NVRAM（Non-VolatileRandomAccessMemory）：價(jià)格問題限制其普及應(yīng)用

FRAM具有讀寫速度快，擦寫次數(shù)多，超低功耗等突出優(yōu)點(diǎn)，從而保證了系統(tǒng)具有很高的實(shí)時(shí)性和可靠性。-典型應(yīng)用一：電表存儲(chǔ)中的應(yīng)用存儲(chǔ)器的好壞直接關(guān)24典型應(yīng)用二：稅控機(jī)中的應(yīng)用

稅控機(jī)就是在原有電子收款機(jī)上加上稅控功能，所以稅控功能和資訊儲(chǔ)存是整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵所在。

當(dāng)前其資訊儲(chǔ)存的非易失性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方案有靜態(tài)存儲(chǔ)器SRAM加電池的組合、FLASH閃存芯片、EEPROM和鐵電存儲(chǔ)器FRAM等。SRAM加電池的組合容易因電池掉電被數(shù)據(jù)篡改，而FLASH閃存芯片和EEPROM則有壽命問題，故具有讀寫速度快、無限次擦寫及低功耗的特點(diǎn)的FRAM則成為開發(fā)人員的最佳存儲(chǔ)器選則。

-典型應(yīng)用二：稅控機(jī)中的應(yīng)用稅控機(jī)就是在原有電25典型應(yīng)用三：ETC（電子道路收費(fèi)系統(tǒng)）

在RFID（RadioFrequencyIDentification射頻識(shí)別技術(shù)）系統(tǒng)中讀寫距離非對(duì)稱，采用有源標(biāo)應(yīng)答器，成本增加且需更換電池。FRAM產(chǎn)品有低功耗、快速寫入的能力，在非接觸式記憶體應(yīng)用領(lǐng)域中具有相等讀寫距離的特性可提供比較好的解決方案。應(yīng)用在電子道路收費(fèi)系統(tǒng)中，可以在等功耗的環(huán)境下，達(dá)到15米以上的讀寫距離，因而改變系統(tǒng)架構(gòu)由有源標(biāo)應(yīng)答器變?yōu)闊o源應(yīng)答器，節(jié)省系統(tǒng)成本同時(shí)還能提高產(chǎn)品可靠性。-典型應(yīng)用三：ETC（電子道路收費(fèi)系統(tǒng)）在RFI26結(jié)束語

鐵