铁电随机存取内存

铁电随机存取存储器（FeRAM，F-RAM或FRAM）是一种随机存取存储器，其结构类似于DRAM，但使用铁电层而非电介质层来实现非挥发性。FeRAM是越来越多的替代性非易失性随机存取存储器技术之一，它提供与闪存相同的功能。

一个FeRAM芯片包含一层铁电材料的薄膜，通常是锆钛酸铅，通常被称为PZT。PZT层中的原子在电场中改变极性，从而产生了一个高效的二进制开关。然而，PZT最重要的方面是，它不受电源中断或磁干扰的影响，使FeRAM成为可靠的非易失性存储器。

与闪存相比，FeRAM/的优势包括：更低的功耗、更快的写入性能和更大的xxx读/写耐久性（约1010至1015次）。

FeRAM的数据保留时间在+85℃时超过10年（在较低的温度下可达数十年）。FeRAM的明显缺点是存储密度比闪存设备低得多，存储容量有限，成本较高。像DRAM一样，FeRAM的读取过程是破坏性的，需要一个读后写的架构。

铁电随机存取内存是由麻省理工学院的研究生Dudley Allen Buck在他的硕士论文《用于数字信息存储和交换的铁电》中提出的，该论文于1952年发表。

1955年，贝尔电话实验室正在进行铁电晶体存储器的实验。在1970年代初引入金属氧化物半导体（MOS）动态随机存取存储器（DRAM）芯片后，铁电晶体存储器的开发在1980年代末开始。1991年，在NASA/喷气推进实验室（JPL）进行了改进读出方法的工作，包括使用紫外线辐射脉冲的非破坏性读出的新方法。

FeRAM在20世纪90年代末实现了商业化。1996年，三星电子推出了一个使用NMOS逻辑制造的4 Mb FeRAM芯片。1998年，现代电子（现在的SK海力士）也将FeRAM技术商业化。

最早使用FeRAM的已知商业产品是Sony的PlayStation 2记忆卡（8 MB），于2000年发布。由东芝制造的存储卡的微控制器（MCU）包含32kb（4 kB）的嵌入式FeRAM，使用500纳米互补MOS（CMOS）工艺制造。

一个主要的现代FeRAM制造商是Ramtron，一家无晶圆厂的半导体公司。一个主要的被许可人是富士通公司，该公司拥有xxx的具有FeRAM能力的半导体代工生产线之一。自1999年以来，他们一直在使用这条生产线生产独立的FeRAM，以及带有嵌入式FeRAM的专用芯片（例如智能卡的芯片）。

富士通为Ramtron生产设备，直到2010年。自2010年以来，Ramtron的制造者是TI（德州仪器）和IBM。至少从2001年开始，德州仪器就与Ramtron合作，在改进的130纳米工艺中开发FeRAM测试芯片。

在2005年秋天，Ramtron报告说，他们正在评估使用德州仪器的FeRAM工艺制造的8兆位FeRAM的原型样品。2005年，富士通和精工爱普生正在合作开发180纳米FeRAM工艺。

2012年，Ramtron被赛普拉斯半导体收购。FeRAM的研究项目也在三星、松下、冲、东芝、英飞凌、海力士、Symetrix、剑桥大学、多伦多大学和大学间微电子中心（IMEC）报告。

传统的DRAM由一个小型电容器及其相关布线和信号晶体管的网格组成。每个存储元件，即一个单元，由一个电容器和一个晶体管组成，即所谓的1T-1C装置。

FeRAM中的1T-1C存储单元设计在结构上类似于DRAM中的存储单元，因为这两种单元类型都包括一个电容器和一个接入晶体管。

在DRAM单元电容器中，使用的是线性电介质，而在FeRAM单元电容器中，电介质结构包括铁电材料，通常是锆钛酸铅（PZT）。

铁电材料在应用电场和明显的存储电荷之间有一种非线性关系。具体来说，铁电特性具有磁滞环的形式，其形状与铁磁材料的磁滞环非常相似。由于铁电材料晶体结构中形成的半永 久性电偶极的影响，铁电的介电常数通常比线性电介质高得多。

当外部电场施加在电介质上时，偶极子倾向于与电场方向对齐，这是由原子位置的微小移动和晶体结构中电子电荷分布的移动产生的。电荷消除后，偶极子保持其极化状态。