FRAM меморије и примена RAM меморија

FRAM МЕМОРИЈЕ

Крајем 1994. године појавила се фероелектрична меморија са случајним приступом (ferroelectric random access memory – FRAM). Фероелектрични ефекат је особина материјала да задржи електричну поларизацију у одсуству електричног поља, што омогућава израду постојаних RAM меморија које задржавају садржај и по нестанку напајања. Назив „фероелектрични ефекат“ је изведен на основу сличности са особинама феромагнетних материјала да задржавају магнетну поларизацију и у одсуству спољaшњег магнетног поља. Фероелектрични материјал је неосетљив на магнетно поље, а конструкција FRAM меморија је таква да је сама меморијска компонента заштићена од спољашњег електричног поља.

слика 9. модел кристала фероелектричног материјала

слика 9. модел кристала фероелектричног материјала

Централни атом има два стабилна положаја, A i B. Примењено електрично поље (које делује локализовано на посматрану ћелију) зависно од смера помера централни атом у један од стабилних положаја. Када се примењено електрично поље укине, централни атом задржава положај у коме се затекао. Ако се фероелектрични материјал (сачињен од описаних кристала) искористи као диелектрик кондензатора, тада ће се такав кондензатор понашати као кондензатор променљиве капацитивности: ако се централни атом затекао у положају да га примењено електрично поље не помера, капацитивност ће бити релативно мала. Али, ако се централни атом помера под дејством електричног поља, биће утрошена енергија, што се манифестује као повећана капацитивност. Ова промена капацитивности се користи за формирање меморијских, бистабилних, елемената.

слика 10. једна колона FRAM меморије

слика 10. једна колона FRAM меморије

На слици 10. је приказана једна колона FRAM меморије. Кондензатори CQ и cq су кондензатори са фероелектричним диелектриком. Заједничка линија се стално држи на потенцијалу Vdd/2. За упис података у меморију на линије података се доводе права и комплементарна вредност бинарног податка за упис. Ако, на пример, на адреси i треба да се упише податак Q=1, на линије података се доводе напони: VQ=Vdd i vq=0, а на адресну линију i напон Vdd. Оба MOSFET транзистора у ћелији постају проводна. Централни атоми у кристалима диелектрика кондензатора CQ ће се поставити у стабилно стање A, а у кондензатору cq у стабилно стање B, (пошто је заједничка линија на потенцијалу Vdd/2, електрично поље у ова два кондензатора је супротног смера). Ово стање остаје запамћено без обзира на постојање напона напајања. Да би се прочитао садржај i-tе ћелије на обе линије података се доводи исти напон VQ=vq=Vdd. Када се адресира i-та ћелија (довођењем краткотрајног импулса на адресну линију i), поново оба транзистора постају проводна, али сада у оба кондензатора генеришу поље истог смера. Централни атоми у диелектрику кондензатора CQ неће променити стабилно стање, док ће у кондензатору cq прећи из стања B у стање A, (што због утрошка енергије има ефекат повећане капацитивности). Због повећане капацитивности cq за време постојања адресног импулса, напон на линији vq ће бити нижи од напона VQ и на излазу компаратора ће се генерисати импулс Dout=1. Овакав начин читања меморије се назива деструктиван, пошто је након читања податак избрисан. Међутим, додатна логичка мрежа уграђена у меморијску компоненту обезбеђује да се прочитани податак поново упише у исту меморијску ћелију.

Очекује се да ће FRAM меморије потиснути EEPROM меморије. Радни напон FRAM меморија је 5V, док EEPROM захтева 10 до 15V. За упис у FRAM меморијску ћелију довољно је применити електрично поље у трајању реда 100ns. EEPROM меморије имају ограничен број измена садржаја 104 до 105 циклуса уписа, док се код FRAM меморија очекује да број циклуса уписа буде већи од 1010.

ПРИМЕНА RAM МЕМОРИЈА

Полупроводничке RAM меморије су саставни део сваког рачунарског система. Потребан капацитет RAM меморије се креће од неколико десетина Kb за специјализоване микрорачунарске системе, до више Gb за велике супер-рачунаре. Капацитет RAM меморије персоналних рачунара је најчешће у границама од 0,5 до 16Mb. Како се интегрисана меморијска кола комерцијално израђују до капацитета 64Kbyte (64Kx8), ако су у питању статичке меморије, односно, до 4Mbita (4Mxl), ако су меморије динамичке, за реализацију RAM меморије рачунарског система неопходно је користити више чипова.

Статичке меморије су мањег капацитета по чипу, а користе се у системима где се захтева већа брзина приступа меморији и мања потрошња струје из извора за напајање. Такође је вероватноћа грешке код статичких меморија мања него код динамичких, тако да се користе у системима где се захтева висока поузданост.

Динамичке меморије захтевају мањи број интегрисаних кола него статичке. Потрошња струје динамичких меморија је знатно већа него статичких, а приликом сваког избора реда, струја напајања се импулсно повећа за неколико десетина mA по чипу. Ове импулсне промене струје могу да генеришу електричне сметње, тако да приликом коришћења DRAM меморија треба посебно водити рачуна о филтрацији напона напајања. Динамичка меморија захтева периодични импулс за освежавање сваких неколико ms. И поред ових недостатака, DRAM меморије се чешће користе, с обзиром да имају већу густину паковања, а тиме заузимају мање простора на штампаној плочи. Због мањег броја чипова и једноставније штампане плоче, цена DRAM меморије је нижа од SRAM истог капацитета.

Advertisements

One thought on “FRAM меморије и примена RAM меморија

  1. Повратни пинг: Меморије – Рачунари и програмирање

Оставите одговор

Попуните детаље испод или притисните на иконицу да бисте се пријавили:

WordPress.com лого

Коментаришет користећи свој WordPress.com налог. Одјавите се / Промени )

Слика на Твитеру

Коментаришет користећи свој Twitter налог. Одјавите се / Промени )

Фејсбукова фотографија

Коментаришет користећи свој Facebook налог. Одјавите се / Промени )

Google+ photo

Коментаришет користећи свој Google+ налог. Одјавите се / Промени )

Повезивање са %s