La RAM ferroeléctrica ( FeRAM , F-RAM o FRAM ) es una memoria de acceso aleatorio de construcción similar a la DRAM pero que utiliza una capa ferroeléctrica en lugar de una capa dieléctrica para lograr la no volatilidad. FeRAM es una de un número creciente de tecnologías alternativas de memoria de acceso aleatorio no volátil que ofrecen la misma funcionalidad que la memoria flash . Un chip F-RAM contiene una película delgada de material ferroeléctrico, a menudo titanato de circonato de plomo, comúnmente conocido como PZT. Los átomos en la capa PZT cambian de polaridad en un campo eléctrico, produciendo así un interruptor binario de bajo consumo. Sin embargo, el aspecto más importante de la PZT es que no se ve afectada por interrupciones de energía o interferencias magnéticas, lo que convierte a F-RAM en una memoria no volátil confiable. [1]
Las ventajas de FeRAM sobre Flash incluyen: menor uso de energía, rendimiento de escritura más rápido [2] y una resistencia máxima de lectura/escritura mucho mayor (alrededor de 10 10 a 10 14 ciclos). [3] [4] Las FeRAM tienen tiempos de retención de datos de más de 10 años a +85 °C (hasta muchas décadas a temperaturas más bajas). Las desventajas de mercado de FeRAM son densidades de almacenamiento mucho más bajas que los dispositivos flash, limitaciones de capacidad de almacenamiento y mayor costo. Al igual que DRAM, el proceso de lectura de FeRAM es destructivo y requiere una arquitectura de escritura tras lectura.
La RAM ferroeléctrica fue propuesta por el estudiante graduado del MIT Dudley Allen Buck en su tesis de maestría, Ferroelectrics for Digital Information Storage and Switching, publicada en 1952. [5] Esto fue durante una era de intercambio de investigaciones entre miembros de la comunidad científica como un medio para impulsar la innovación tecnológica durante una rápida acumulación de poder de cómputo en la era de la Guerra Fría. En 1955, Bell Telephone Laboratories estaba experimentando con memorias de cristal ferroeléctrico. [6] Tras la introducción de chips de memoria dinámica de acceso aleatorio ( DRAM ) de metal-óxido-semiconductor (MOS) a principios de la década de 1970,[7] El desarrollo de FeRAM comenzó a fines de la década de 1980. En 1991 se trabajó enel Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA para mejorar los métodos de lectura, incluido un método novedoso de lectura no destructiva que utiliza pulsos de radiación UV. [8]
FeRAM se comercializó a fines de la década de 1990. En 1996, Samsung Electronics introdujo un chip FeRAM de 4 Mb fabricado con lógica NMOS . [9] En 1998, Hyundai Electronics (ahora SK Hynix ) también comercializó la tecnología FeRAM. [10] El primer producto comercial conocido que usó FeRAM es la tarjeta de memoria PlayStation 2 (8 MB) de Sony , lanzada en 2000. El microcontrolador (MCU) de la tarjeta de memoria fabricado por Toshiba contenía 32 kb (4 kB ) de FeRAM integrada fabricada con un Proceso MOS complementario (CMOS) de 500 nm . [9]
Un importante fabricante moderno de FeRAM es Ramtron , una empresa de semiconductores sin fábrica . Uno de los principales licenciatarios es Fujitsu , que opera una de las mayores líneas de producción de fundición de semiconductores con capacidad FeRAM. Desde 1999, han estado utilizando esta línea para producir FeRAM independientes, así como chips especializados (por ejemplo, chips para tarjetas inteligentes) con FeRAM integradas. Fujitsu produjo dispositivos para Ramtron hasta 2010. Desde 2010, los fabricantes de Ramtron han sido TI (Texas Instruments) e IBM. Desde al menos 2001 Texas Instrumentsha colaborado con Ramtron para desarrollar chips de prueba FeRAM en un proceso modificado de 130 nm. En el otoño de 2005, Ramtron informó que estaban evaluando muestras prototipo de un FeRAM de 8 megabits fabricado con el proceso FeRAM de Texas Instruments. Fujitsu y Seiko-Epson colaboraban en 2005 en el desarrollo de un proceso FeRAM de 180 nm. En 2012 Ramtron fue adquirida por Cypress Semiconductor . [11] También se han informado proyectos de investigación de FeRAM en Samsung , Matsushita , Oki , Toshiba , Infineon , Hynix , Symetrix, Universidad de Cambridge , Universidad de Toronto ., y el Centro Interuniversitario de Microelectrónica (IMEC, Bélgica ).