内存新革命──FeRAM 刺客 2001年 16期 日前，美国Ramtron公司对外宣布，该公司已成功开发出了可对数据进行几乎无数次（超过1016次）改写的第二代FeRAM──“FM18L08”，该存储器的电压为+3V，容量为32MB。FM18L08是对包括铁电介质、电极系统、薄膜成型加工工艺在内的整个体系进行改进的结果，例如，它在铁电介质中掺入镧（La）、钙（Ca）、锶（Sr）等元素，其中加入钙元素使FeRAM在低电压工作状态下的读写速度有所提高；加入锶元素则可防止铁电介质薄膜的膜质发生退化；而镧有抑制铁电介质过度机械磨损的作用。FM18L08最大的成功之处是解决了+3V工作电压和无限制改写这两大技术难题，它的面世意味着FeRAM正慢慢向我们走来。 　　#1何谓FeRAM 　　FeRAM，中文名为铁电随机存取存储器（Ferroelectric RAM），它以铁电物质为原材料，不仅具有动态随机存取存储器（DRAM）及静态随机存取存储器（SRAM）的高速、持久的特性，还能在掉电情况下存储信息，即具有非易失性（所谓“非易失性”，是指当电源关闭后，内存仍然可以保持记忆状态，内部的数据不会丢失），这一点与Flash Memory（闪存存储器）和MRAM（磁性随机存取存储器）类似，不过，与传统的Flash Memory相比，FeRAM耗电量更低，数据读写速度也略胜一筹。此外，FeRAM的外形和体积也小于其他几种存储器产品，这对移动设备来说具有非常大的吸引力。因此，从理论上讲，FeRAM更适合于游戏机（特别是新一代街机）的工控主板、下一代蜂窝电话、各类移动设备以及IC卡等产品。 　　#1FeRAM的技术问题 　　目前，FeRAM模块主要采用业内已经基本成熟的0.25微米制造工艺和双晶体管、双电容系统设计，并通过差分方式来改善数据读出放大器（主要用来检测存储数据的电平）的信噪比。这种双晶体管、双电容方案使FeRAM的容量限制在256Kbit以内，很难充当SRAM的非易失性存储器的“接班人”。另外，如何增加读写周期的次数、如何加快数据存取速度、如何增强数据传输的稳定性，以及在芯片生产过程中的硅合金污染等也是FeRAM亟须解决的技术难题。 　　最近日本东芝公司研究出了一种名为ITIC（单晶体管、单电容）的“链状”电池结构，同时在PZT（铅、锆酸盐、钛酸盐）处理技术方面取得了重大突破，这些都有助于提高FeRAM的读写周期次数和解决硅合金污染问题。 　　此外，日本富士通（Fujitsu）公司最近也提出了一种冗余电路设计方案，这种设计方案主要是通过一种既可减少工艺步骤又可显著提高数据的位缺陷回收率（bit-defect salvage rates）的技术，在芯片上FeRAM模块旁边增加一个位缺陷检测电路（32×32位的冗余电路）。这样，生产出来的FeRAM的数据位缺陷回收率有可能比熔断式生产的产品提高500倍。据富士通技术人员估计，采用冗余电路方案设计的FeRAM的成品率将达到80%。 　　#1FeRAM的前景 　　迄今为止，全球已有许多家半导体制造商明确表示要加大对FeRAM的投入力度。已率先进行商品化的公司有富士通、ROHM、松下电子等，而韩国三星电子（Samsung）、美国Texas Instruments Inc等也都后来居上加入了这一竞争激烈的领域。其中富士通市场部负责人指出，到2004年底，像数字护照、付费电视和健康管理等可能会应用到FeRAM存储器的产品，其销售额将提高到100亿美元。同时，富士通公司还打算在今年上半年内完成以0.35微米工艺生产的32MB FeRAM的可靠性试验，而且对0.25微米和0.18微米（电压为3.5V）FeRAM的开发工作也将于不日开始。 　　东芝（Toshiba）前不久也计划自行开发容量为8MB的产品，而且决定未来将与德国Infineon共同推广FeRAM的行销业务。此外，双方也计划合作开发32MB产品，预定于2002年底前推出试用产品，并根据市场反应，决定是否继续合作开发64MB或128MB的产品。目前，Infineon和东芝公司各自为这项开发计划拿出50%的开发成本，总计大约为6000万美元。 　　编后：关于MRAM存储器的详细信息，大家可参阅《电脑报》2001年第7期中C3版《不怕掉电的MRAM》一文。