0.13μm非易失性FRAM產(chǎn)品的增強(qiáng)的耐久性能

內(nèi)存耐久度指定為存儲單元可以寫入或擦除的次數(shù)。對于盡管嚴(yán)格和廣泛使用仍需要高數(shù)據(jù)完整性的應(yīng)用程序，內(nèi)存耐用性是關(guān)鍵的系統(tǒng)性能特征和設(shè)計(jì)考慮因素之一。鐵電RAM或FRAM是一種快速，非易失性和低功耗的存儲器，與其他基于浮柵或相變技術(shù)的非易失性存儲器相比，它具有高耐用性是其主要優(yōu)勢之一。FRAM的“耐力”定義為疲勞后的記憶狀態(tài)保持能力，或在許多開關(guān)周期后維持鐵電開關(guān)電荷的非易失性部分的能力。
 
學(xué)術(shù)領(lǐng)域已經(jīng)進(jìn)行了長期而深入的研究，以識別經(jīng)過大量開關(guān)循環(huán)后材料中開關(guān)電荷（極化）損失的根源。提出了多種機(jī)制，例如氧空位，鐵電極界面附近的相反疇抑制以及內(nèi)部偏置場的空間分布，這些都是造成疲勞現(xiàn)象的原因。這些機(jī)制導(dǎo)致鐵電疇釘扎，從而導(dǎo)致開關(guān)周期延長時(shí)開關(guān)電荷密度降低。
 
FRAM的制造過程已經(jīng)經(jīng)歷了幾代人，例如0.5μm，0.35μm和0.13μm技術(shù)節(jié)點(diǎn)。耐力性能在每一代中都有特點(diǎn)。盡管FRAM在每個(gè)技術(shù)節(jié)點(diǎn)上均表現(xiàn)出出色的耐用性，但事實(shí)證明在0.13μm技術(shù)節(jié)點(diǎn)中的FRAM存儲器異常高-高達(dá)1013，如今已高達(dá)1015。如表1所示在0.13μm的節(jié)點(diǎn)上，如何在合理的時(shí)間內(nèi)測量實(shí)際的最大耐力性能提出了挑戰(zhàn)，需要大量的測試時(shí)間和創(chuàng)新的測試方法來確定0.13μmFRAM產(chǎn)品的實(shí)際耐力極限。
   
當(dāng)前對0.13μm FRAM的1015個(gè)周期的耐用性規(guī)范基于對使用0.13μm技術(shù)節(jié)點(diǎn)構(gòu)建的并行FRAM核心存儲器產(chǎn)品的樣本中1,280位FRAM存儲器的初步評估。圖1顯示FRAM設(shè)備級信號容限在1012和1013個(gè)周期之間達(dá)到最大值。根據(jù)本征材料對0.13μm鐵電存儲器的耐久性能（如圖1所示），可以使用在本征材料中觀察到的類似曲線外推1013次循環(huán)后的FRAM器件級耐久性能，如圖2中的虛線所示1.可以看出，1015個(gè)周期后的剩余信號余量仍高于初始水平（最小周期數(shù)時(shí)的信號余量），表明有足夠的信號余量來確保1015年后FRAM器件的可靠性周期。此結(jié)果與0.13μmFRAM鑄造廠的耐久性規(guī)格一致。
 
結(jié)論
在確定FRAM產(chǎn)品是否適合給定應(yīng)用程序時(shí)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員應(yīng)考慮以下事項(xiàng)：
•該系統(tǒng)是否旨在收集數(shù)據(jù)？
•配置是否經(jīng)常更改？
•電源會突然或頻繁斷電嗎？
•數(shù)據(jù)是否有價(jià)值？
•電源是否嘈雜？
•是否需要在斷電期間捕獲關(guān)鍵系統(tǒng)數(shù)據(jù)，從而在啟動時(shí)實(shí)現(xiàn)正常的系統(tǒng)恢復(fù)？
•持久性對于存儲關(guān)鍵任務(wù)數(shù)據(jù)至關(guān)重要嗎？
•系統(tǒng)或MCU ram是否受限制？
•是否有嚴(yán)格的電源預(yù)算？
 
在這種情況下的FRAM的技術(shù)功能可以減少運(yùn)營開銷并確保最佳性能。


本文關(guān)鍵詞：FRAM

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