Технология FRAM

Память в идущих в ногу со временем микроконтроллерах принято делить по признаку зависимости от энергоснабжения. К энергозависимой памяти иметь отношение технологии DRAM и SRAM, к энергонезависимой EEPROM/Flash Это сечение живет за счет того, что DRAM/SRAM владеют еще наихорошим быстродействием по сопоставлению с энергонезависимой памятью. Но что водилось бы, если б была энергонезависимая память, не уступающая энергозависимой памяти по скорости чтения/записи и энергопотреблению? Оказывается, экие технологии живут. Один-одинешенек из представителей этого класса памяти прибывает разработка FRAM либо FeRAM. За подробностями прошу под кат.Память в идущих в ногу со временем микроконтроллерах принято делить по признаку зависимости от энергоснабжения. К энергозависимой памяти иметь отношение технологии DRAM и SRAM, к энергонезависимой EEPROM/Flash Это сечение живет за счет того, что DRAM/SRAM владеют еще наихорошим быстродействием по сопоставлению с энергонезависимой памятью. Но что водилось бы, если б жила энергонезависимая память, не уступающая энергозависимой памяти по скорости чтения/записи и энергопотреблению? Оказывается, этакие технологии живут. Один-одинешенек из представителей этого класса памяти приходит разработка FRAM либо FeRAM. За подробностями прошу под кат.

Итак, FeRAM либо Ferromagnetic Random Access non-volatile Memory тип памяти, принцип занятия тот или другой основывается на эффекте гистерезиса в сегнетоэлектрике. При прибавлении к ячейке электро поля она меняет близкую поляризацию, переходя на иной участок петли гистерезиса. Из-за этого можнож приобрести два добро различимых по энергии состояния, а это довольно для творения памяти на основанию таковой ячейки. Это добро иллюстрируется гифками с веб-сайта Fujitsu 1-го из главных производителей FRAM.

Рис.1 Принцип занятия FRAM

Для того, чтоб осознать, какие превосходства это доставляет перед классическими обликами памяти, нужно также вспомнить главные принципы занятия иных обликов памяти.

Принцип занятия DRAM (Dynamic RAM) основан на считывании и изменении заряда конденсатора. Ежели конденсатор заряжен ячейка находится в состоянии 1, ежели разряжен в состоянии 0. Нетрудно как зонт. Для роста быстродействия в ячейках памяти приспосабливаются конденсаторы маленький емкости, заряд с тот или иной сравнительно живо утекает. Потому для обеспечения сохранности инфы информацию приходится регенерировать. DRAM приноравливается в качестве оперативной памяти на идущих в ногу со временем компах из-за дешевизны (в сопоставленьи с SRAM) и высочайшего быстродействия (в сопоставленьи с дисковыми накопителями).

Рис.2 Обычная ячейка памяти DRAM

Память SRAM (Static RAM) еще труднее DRAM, и потому еще дороже. Ее принцип деяния основан на употреблении КМОП-транзисторов. При соединеньи пары транзисторов можнож приобрести триггер ячейку, хранящую определенное логическое состояние. Для этого внешности памяти нет необходимости в регенерации состояний, но тем более в неимение кормления предоставленные теряются, т.е. память остается энергозависимой. Этот вид памяти стремительнее DRAM. Так как экая память заслуживает еще дороже DRAM, ее используют там, где требуется чрезвычайно небольшое период отзыва в кэш-памяти процессора.

Рис.3 Шеститранзисторная ячейка SRAM

Современные Flash и EEPROM основаны на употреблении транзисторов с так именуемым плавающим затвором. Электроны инжектируются в карман полупроводниковой структуры, и их наличие/неимение быть может записанно извне. Это и грызть свойство, тот или иной дозволяет использовать этакие структуры в качестве памяти. Заряд из кармашка хоть и утекает, но происходит это довольно неторопливо (~10-20 лет), что дозволяет использовать EEPROM/Flash в качестве энергонезависимой памяти. Flash приноравливается для хранения кода программ в микроконтроллерных агрегатов, а также в картах памяти.

Рис.4 Транзистор с плавающим затвором

Чем все-таки FRAM превосходнее этих обликов памяти?

Генеральное превосходство FRAM перед SRAM это энергонезависимость. При прекращении подачи кормления на микросхему памяти она хранит свойское предыдущее состояние. При это быстродействие этих обликов памяти сопоставимо меж собой цикл записи на FRAM занимает 150 наносекунд против 55 наносекунд в SRAM сообразно веб-сайту Fujitsu. Но FRAM владеет ограниченным (жаждая и большущим 10^13) числом циклов перезаписи, тогда как у SRAM нет эких ограничений. DRAM сильно проигрывает FRAM по энергопотреблению из-за необходимости регенерации предоставленных. Потому DRAM не приноравливается в агрегатах, чувствительных к энергопотреблению.

Тем более, жаждая FRAM по чертам сравнима с SRAM, главной потенциал использования завязан на внушительных превосходствах перед Flash-памятью. В главную очередь, это громадное быстродействие. Из той же ссылки на веб-сайт Fujitsu период 1-го цикла записи на Flash порядка 10 микросекунд. Тут надлежит упомянуть необыкновенность использования flash-памяти запись и истирание в ней делается довольно большущими установками. Потому перезаписывать один-одинехонек б во флеше чрезвычайно драгоценное наслаждение как по периода, так и по энергопотреблению необходимо куда-то сохранить агрегат предоставленных, поменять в нем б, без остатка стереть соответственный участок установки и перезаписать в него обновленные предоставленные. Тут, кстати, очередное превосходство FRAM это память с произвольным доступом, а следовательно в ней можнож поменять отдельные колочены, не задевая примыкающие. Но даже при записи огромных установок предоставленных FRAM на порядок стремительнее. Так, в контроллерах Texas Instrument запись установки размаха 13 кБ занимает 10 мс в FRAM против 1 секунды в Flash (пруф). Очередной недочет Flash сильно ограниченное число циклов перезаписи порядка 10^5.

Иногда я вызнал про все эти характеристики, у меня остался один-одинехонек вопросец зачем FRAM до этого времени не убил Flash? Вправду, все свойства FRAM на порядки превосходнее черт флеша. Вот здесь и всплыли главные недочеты ферромагнитной RAM. В главную очередь это густая густота размещения инфы в массу необыкновенностей технологии. Из этого недостачи вытекает иной емкость накопителей разновидности FRAM не быть может изготовлена довольно большущий. Fujitsu дает схемы памяти объемом до 4 Мбит, что не сопоставить с многогигабайтными флешками. Очередной недочет довольно высочайшая стоимость памяти. Сейчас FRAM занимает идеально ничтожную долю базара полупроводниковых агрегатов.

Для каких же использований оптимальна память разновидности FRAM? Довольно превосходна FRAM в микроконтроллерах в композиции с незначительным объемом SRAM. Фактически, это то самое употребление, тот или иной завлекло меня к принесенному разновидности памяти. К примеру, компания Texas Instruments выпустила линейку FRAM-микроконтроллеров с без остатка отсутствующими Flash/EEPROM. Код в их записывается в FRAM сектор, а к принесенным в том же FRAM можнож обращаться также, как к средней RAM-памяти. Экое употребление комфортно там, где грызть полноценное численность предоставленных, тот или иной может густо переписываться. К примеру, портативный логгер, для тот или другой главно энергопотребление. Можнож записывать предоставленные в FRAM в движение определенного периода, потом анализировать и, к примеру, отправлять предоставленные о средних величинах по беспроводному каналу. Flash память при эком применении неудобна она живо посадит батарея, а из-за ограниченности циклов записи сквозь какое-то период могут показаться трудности с покоробленными ячейками памяти. Этаким образом, FRAM выгодна для low-power прибавлений с сравнительно огромным объемом и высочайшей частотой записи в энергонезависимую память. Вообщем, TI на близком веб-сайте показывает, в каких областях по их воззрению экая память более комфортна.

Полагаюсь, мне удалось привлечь ваше заинтересованность к данной нам занимательной и необыкновенной технологии, про тот или другой, к раскаянью, на Хабре/Гиктаймс фактически нет никакой инфы.

Поделиться в соц. сетях

Опубликовать в Facebook
Опубликовать в Google Buzz
Опубликовать в Google Plus
Опубликовать в LiveJournal
Опубликовать в Мой Мир
Опубликовать в Одноклассники
Опубликовать в Яндекс