Niet-vluchtig geheugen dat informatie opslaat in de polarisatierichting van een ferro-elektrisch materiaal. Schrijft snel en verbruikt weinig stroom; wordt gebruikt in onder meer chipkaarten.
Japanse benaming: FeRAM(強誘電体メモリ)
“FeRAM (ferro-elektrisch geheugen)” komt voor in 9 oefenvragen uit 1 onderwerpen, bijv. Opkomende geheugentechnologieën.
Vakgebied: Opkomende geheugentechnologieën
Een ferro-elektricum heeft een spontane elektrische polarisatie die door een aangelegd veld kan worden omgeklapt en op haar plaats blijft wanneer het veld wordt weggenomen. Als je de polarisatie uitzet tegen het veld, krijg je een hystereselus; de polarisatie die bij nulveld overblijft, is de remanente polarisatie (Pr), en het veld dat nodig is om haar om te klappen, is het coërcitieve veld (Ec). FeRAM slaat een 1 of 0 op in het teken van die polarisatie, meestal in een cel met één transistor en één condensator (1T1C) die lijkt op DRAM, maar met een ferro-elektrische condensator. De Fe staat voor ferro-elektrisch, niet voor ijzer.
Bij FeRAM van het condensatortype stuurt een leesactie de cel met een puls naar een bekende polarisatie en wordt de lading gemeten die op de bitlijn vrijkomt. Een cel waarvan de polarisatie omklapt, levert merkbaar meer lading dan een cel waarbij dat niet gebeurt, en een senseversterker onderscheidt de twee. Omdat het lezen cellen met de tegenovergestelde toestand omklapt, moet de data daarna worden teruggeschreven, net als bij DRAM. Elke leesactie telt daardoor als een schakelcyclus. Anders dan bij DRAM zit de informatie echter in de polarisatie en niet in opgeslagen lading, dus is er geen refresh nodig en overleeft de data een spanningsuitval.
Schrijven klapt de polarisatie gewoon om bij een paar volt, dus FeRAM schrijft in tientallen nanoseconden met weinig energie en gaat ongeveer 10^12 cycli of meer mee, ver boven flash. Dat past bij contactloze chipkaarten die worden gevoed door opgevangen radio-energie, meters en medische apparaten die vaak data loggen en een plotselinge spanningsuitval moeten overleven, en apparatuur die aan straling wordt blootgesteld, omdat polarisatie niet gemakkelijk door ioniserende straling wordt verstoord. Het zwakke punt is de dichtheid: ferro-elektrische condensatoren van het traditionele loodzirkonaattitanaat (PZT) schalen slecht, waardoor de capaciteiten in het bereik van enkele megabits blijven.
Rond 2011 werd gerapporteerd dat gedoteerd hafniumoxide bij een dikte van ongeveer 10 nm ferro-elektrisch wordt in een specifieke orthorombische fase. Omdat HfO2 al een standaard high-k-diëlektricum is dat met atomic layer deposition (ALD) wordt gedeponeerd, wekte dit opnieuw belangstelling voor het inbouwen van ferro-elektrisch geheugen in geavanceerde logica. Dezelfde lagen maken de ferro-elektrische FET (FeFET) mogelijk, waarin de polarisatie de drempelspanning van de transistor verschuift, en de ferro-elektrische tunnelovergang (FTJ), waarin de polarisatie de tunnelweerstand verandert. Beide lezen zonder de polarisatie om te klappen, waardoor het destructieve lezen van condensator-FeRAM wordt vermeden.
Antwoord: C. De richting van de spontane polarisatie (remanente polarisatie) van een ferro-elektricum
FeRAM gebruikt de eigenschap van ferro-elektrica dat de polarisatie ook na het wegnemen van de spanning blijft bestaan (remanente polarisatie) en slaat 0 en 1 op via de polarisatierichting. Schrijven komt neer op het omkeren van de polarisatie, waardoor geen hoge spanning zoals bij flash nodig is. Kenmerken zijn een hoge snelheid (enkele tientallen ns), een laag vermogensverbruik en een hoge endurance van 10¹² cycli of meer. Van oudsher wordt PZT (loodzirkonaattitanaat) gebruikt. Filamenten worden gebruikt in ReRAM en magnetoweerstand in MRAM.
Antwoord: A. Materialen op basis van hafniumoxide (HfO2)
Hafniumoxide wordt in CMOS al lang gebruikt als high-k-gate-isolator. Rond 2011 werd gerapporteerd dat het, na toevoeging van Si of Zr in een specifieke kristalfase (orthorhombisch), zelfs bij een dikte van circa 10 nm ferro-elektrisch gedrag vertoont. Het traditionele PZT bevat lood en verliest bij dunner worden zijn eigenschappen, waardoor integratie met CMOS lastig is. HfO2-materialen kunnen daarentegen met ALD dun en uniform worden afgezet, en men verwacht dat FeRAM en FeFET daarmee naast geavanceerde logica kunnen worden geïntegreerd.
Nee. Fe staat voor ferro-elektrisch, een naam die is ontleend aan ferromagnetisme omdat beide hysterese vertonen; gangbare materialen zijn PZT, SBT en gedoteerd hafniumoxide.
Lezen werkt door de cel naar één polarisatie te sturen en te detecteren of ze omklapt, wat de oorspronkelijke toestand van omgeklapte cellen wist, dus moet de data opnieuw worden geschreven.
FeRAM slaat bits op als de richting van de elektrische polarisatie van een ferro-elektrische condensator, terwijl MRAM ze opslaat als de magnetisatierichting van een magnetische tunnelovergang en de resulterende weerstand uitleest.
FeRAM gebruikt de eigenschap van ferro-elektrica dat de polarisatie ook na het wegnemen van de spanning blijft bestaan (remanente polarisatie) en slaat 0 en 1 op via de polarisatierichting.
Welke eigenschap gebruikt FeRAM (ferro-elektrisch geheugen)…HfO2-materialen kunnen daarentegen met ALD dun en uniform worden afgezet, en men verwacht dat FeRAM en FeFET daarmee naast geavanceerde logica kunnen worden geïntegreerd.
Welk ferro-elektrisch materiaal dat goed met het CMOS-proce…Bij FeRAM van het condensatortype wordt een spanning op de cel gezet en wordt aan de hand van de hoeveelheid lading die naar de bitlijn stroomt bepaald of de polarisatie omklapt.
Welke uitspraak over het uitlezen van FeRAM van het condens…FeRAM schrijft snel, heeft weinig vermogen nodig en kent veel herschrijfcycli.
Welke uitspraak over een kenmerkende toepassing waarvoor Fe…De 'Fe' in FeRAM is de afkorting van Ferroelectric (ferro-elektricum) en betekent niet dat ijzer wordt gebruikt.
Waar staat de 'Fe' in FeRAM voor?Numerieke apertuur (NA) Via MRAM ReRAM (resistief geheugen) CMOS FeFET (ferro-elektrische transistor) ALD (atomic layer deposition) Bitlijn PCM (phase-change memory) 3D XPoint