Feram

Feram, FRAM (Ferroelectric RAM — «Ферромагнитная RAM» или «Ферромагнитное ОЗУ») — однокристальная оперативная память, использующая способность ферроактивных сегнетоэлектриков под действием электрического поля менять свои физические свойства. Кратко объяснить механизм действия FeRAM можно на примере одного из наиболее распространенных семейств сегнетоэлектриков — титанате свинца PZT (Perovskite lead Zirconate Titanate) с общей формулой Pb(ZrxTi1-x)O3. При воздействии на слой PZT положительного электрического заряда происходит положительная его поляризация, результатом которой является переход в состояние, соответствующее значению "0". При действии отрицательного электрического заряда происходит обратный переход, соответствующий значению "1". При этих переходах материал сегнетоэлектрика меняет свои физические свойства, а с ним и элемент, выполненный из этого материала. Возникает петля гистерезиса, в концах которой положения "0" и "1" по энергетическому значению далеко разнесены, что позволяет произвести их однозначную идентификацию.
Впервые работающий образец FeRAM был получен в 1992 компанией Symetrix. С тех пор эта технология вызывала пристальное внимание со стороны научных кругов, а с 1996 и коммерческих. Так с 1992 по 2002 по этой теме было выдано свыше 360 патентов, причем около 120 патентов только за 2002. Составляющими элементами FeRAM являются сегнетоэлектрические транзисторы (ferroelectric transistor) и конденсаторы (ferroelectric capacitor), обладающие переменными ферромагнитными свойствами. Основным материалом для них служат смешанные полиметаллические оксиды, спекаемые в сегнетоактивные керамики. К ним относятся и PZT. К основе PZT могут добавляться легирующие добавки из разных металлов и их оксидов, например: IrO2, Pt, Au, Ag и т.п. Небольшие примеси указанных добавок могут существенно влиять на свойства PZT как в положительную, так и отрицательную стороны. Ведутся активные поиски по подбору материалов обладающих наилучшими свойствами для создания конденсаторов и транзисторов на базе ферромагнитных сегнетоэлектриков. Исследования свойств этих соединений на предмет их сегнетоэлектрической активности производились компанией Ramtron, которая запатентовала несколько разновидностей FeRAM. Впоследствии лицензию на разработки Ramtron купила компания Toshiba — в настоящее время один из крупнейших мировых производителей FeRAM.
Массовое производство FeRAM компанией Fujitsu началось в 1999. К марту 2006 было произведено и реализовано несколько сот миллионов микросхем (как в сборке, так и отдельных чипов, в том числе чипов FeRAM плотностью 1 Мбит). В этих изделиях использовался материал состоящий из висмута, железа и кислорода, которые образуют псевдокубическую структуру, называемую «перовскит» (в честь русского минералога графа Л.А. Перовского, 1792 – 1856).
В дальнейшем компании Fujitsu Laboratories и Fujitsu Limited совместно с Токийским технологическим институтом объявили о создании нового материала для ферромагнитной памяти. Он представляет собой модифицированный композит феррита висмута (BiFeO3 или BFO). По словам разработчиков, это позволило увеличить в 5 раз объем хранимой информации по сравнению с предыдущими поколениями FeRAM. Новые модули памяти будут производиться по 65-нм технологическому процессу. Использование нового материала позволит записывать до 256 Мбит в одну ячейку памяти. Предполагается также, что новая FeRAM обеспечит низкое энергопотребление и высокую скорость доступа, которые необходимы для мобильных устройств, таких как чиповые карты, которые должны быть компактными, простыми в использовании и одновременно хорошо защищенными. Поставка опытных образцов планируется уже в 2009 году. Дальнейшее производство FeRAM планируется осуществить на основе феррита висмута с добавками марганца. Предполагается, что данный тип памяти будет актуален до 2014 года.
Кроме того компании Fujitsu и Seiko Epson объявили о начале совместной работы над новой технологией FRAM, которая может стать стандартом для энергонезависимой памяти нового поколения. Обе компании планируют развивать FRAM технологии, которые станут доступны уже в 2006. В частности ими будут вестись работы по оптимизации работы циклов чтения/записи памяти нового образца. Согласно договору, компании Fujitsu и Seiko Epson передадут друг другу свои технологии, относящиеся к процессам миниатюризации и обработке материалов для построения компонентов FRAM-памяти, что должно ускорить процесс разработки окончательного продукта. Fujitsu и Seiko предсказывают высокий рыночный спрос на новую энергонезависимую FRAM память с низким энергопотреблением и высокими скоростями операций чтения/записи, которую они вскоре рассчитывают предложить.
Статья находится в рубриках
Яндекс.Метрика