FRAM存储器

编辑:对手网互动百科 时间:2019-12-16 01:45:22
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WFRAM是由美国 Ramtron公司生产的非易失性铁电介质读写存储器。 其核心技术是铁电晶体材料,这一特殊材料使得铁电存贮产品同时拥有随机存储器(RAM) 和非易失性存储器的特性。[1] 
中文名
FRAM存储器
国    家
美国
公    司
Ramtron公司
类    型
非易失性铁电介质读写存储器

FRAM存储器基本原理

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铁电晶体材料的工作原理是: 当我们把电场加载到铁电晶体材料上,晶阵中的中心原子会沿着电场方向运动,到达稳定状态。晶阵中的每个自由浮动的中心原子只有两个稳定状态,一个我们记作逻辑 0,另一个记作逻辑 1。中心原子能在常温﹑没有电场的情况下停留在此状态达一百年以上。 由于在整个物理过程中没有任何原子碰撞,铁电存储器(FRAM)拥有高速读写,超低功耗和无限次写入等特性。

FRAM存储器特点

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● 采用2048×8位存储结构;
● 读写次数高达1百亿次;
● 在温度为55℃时,10年数据保存能力;
● 无延时写入数据;
● 先进的高可靠性铁电存储方式;
● 连接方式为高速串行接口(SPI)总线方式,且具有SPI方式0和3两种方式;
● 总线频率高达5MHz;
● 硬件上可直接取代E;
● 具有先进的写保护设计,包括硬件保护和优德保护双重保护功能;
● 低功耗,待机电流仅为10μA;
● 采用单电源+5V供电;
● 工业温度范围:-40℃至+85℃;
● 采用8脚SOP 或DIP封装形式;
基于以上特点, FRAM存储器非常适用于非易失性且需要频繁快速存储数据的场合。其应用范围包括对写周期时序有严格要求的数据采集系统和使用EEPROM时由于其写周期长而可能会引起数据丢失的工业控制等领域。

FRAM存储器说明

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(1) 早期的FRAM读/写速度不一样,写入时间更长一些,在使用上要注意。近期的FRAM读/写速度是一样的。例如,上述FM1808的一次读/写时间为70 ns。一般地,一次读/写的时间短,而连续的读/写周期要长一些。例如,Ramtron公司新近推出的128 K×8 bit的FRAM芯片FM20L08的一次读/写时间为60ns,而其连续的读/写周期为150 ns。这对多数工控机来说还是可以满足要求的。
(2) FRAM在功耗、写入速度等许多方面都远远优于EPROM或EEPROM。这里特别提出的是写入次数,FRAM比EPROM或EEPROM要大得多。EPROM的写入次数在万次左右,而EEPROM的写入次数一般为1万~10万次,个别芯片能达到100万次。
早期的FRAM的写入次数为几百亿次,而目前的芯片可达万亿次甚至是无限多次。
(3) 在FRAM家族中,除了上述并行的FRAM芯片外,还有串行FRAM芯片。与串行EEPROM一样,串行FRAM只能用作外存。显然,利用串行FRAM可以构成IC卡。

FRAM存储器指令集

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以FM25C160为例,其SPI协议有操作指令来控制。当片选信号有效时(/CS=0) ,对FM25C160 操作的第一个字节为命令字,紧接其后的是 11 位有效地址和传送数据。FM25C160 操作指令集(如表2所示)共有6条指令,可分为3类:
第一类为指令后不接任何操作数,该类指令用于完成某一特定功能。包括WREN 和WRDI;第二类为指令之后接一个字节,这类指令可用来完成对状态寄存器的操作。
包括RDSR和WRSR;第三类是对存储器进行读写操作的指令, 该类指令之后紧接着的是存储器地址和一个或多个地址数据。包括READ和WRITE。
所有的指令,地址与数据都是以MSB(最高有效位)在前的方式传送。

FRAM存储器典型应用

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FRAM技术的多功能性满足多种不同的应用。很明显,更高的读写次数和更快的读写速度使得FRAM在可多次编程应用中比EEPROM性能更加优越。 其应用主要包括:数据采集和记录,存储配置参数(Configuration/Setting Data),非易失性缓冲(buffer)记忆和SRAM的取代和扩展等。
下面给出AT89C51与FM25C160的接口电路图及对FM25C160的写操作流程图。该应用系统可在FM25C160芯片的400H~7FFH地址范围存放控制系统的重要参数,而将其余的000H~3FFH留给用户使用。
参考资料
  • 1.    FRAM存储器基础知识  .电子电路网[引用日期2012-08-28]