O que é uma FRAM

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O que é uma FRAM?
FRAM (Ferroeletric Random Access Memory) são dispositivos de armazenagem de dados que integram características das memórias ROM (Ready Only Memory) e RAM (Random Access Memory), representando uma classe única e diferenciada de memórias.
As estruturas físicas que armazenam efetivamente os dados nas memórias FRAM são os cristais PZT, que são formados por Chumbo, Zirconato/Titanato e Oxigênio. Ao ser aplicado um campo elétrico a esse cristal, o átomo central (Zr/Ti) se desloca na direção dele e armazena o dado mesmo que posteriormente esse campo elétrico seja removido.
Denomina-se não-volátil o fato dessas memórias não perderem os dados gravados quando a energia é removida e essa característica que faz com que as FRAMs se assemelhem as memórias ROM. As gerações mais novas de ROM como as memórias EEPROMs e Flash também compartilham a propriedade de ser apagada e regravada inúmeras vezes, mas elas exigem tensões de alimentação maiores e são mais lentas na gravação de dados. Se comparado a uma típica EEPROM serial, as FRAMs têm um consumo de energia 3000 vezes menor e uma durabilidade 10000 vezes superior. Além disso, como a leitura e gravação são baseadas no movimento atômico, sua velocidade de gravação é 500 vezes superior a um EEPROM convencional.
Dentre as características dos dispositivos do tipo RAM que se assemelham às da FRAM, pode-se citar o fato de serem de fácil utilização e alta performance. Porém vale lembrar que as RAMs são voláteis, perdendo o dado armazenado se não alimentadas.
Vale destacar também que as RAMs utilizam um capacitor para armazenar cargas ou simples latches para armazenar o estado. Esses dispositivos podem sofrer influência de radiações, mudando os bits armazenados para um estado oposto. A taxa em que esse fenômeno acontece denomina-se Soft Error Rate (SER) e, como a armazenagem nas FRAMs é feita através da polarização dos cristais PZT, esse fenômeno torna-se improvável, resultando num SER imensurável. Portanto, as FRAMs são imunes a radiações. 
Outra particularidade das FRAMs é que, como são memórias ferroelétricas, não são afetadas por campo magnético externo, diferentemente das memórias ferromagnéticas. Outro aspecto importante em relação às interferências externas diz respeito ao um campo elétrico externo. Para um campo elétrico de 50KV a 1cm, é impossível criar mais que 1V através dos cristais, portanto, para efeito prático, pode-se conclui que as memórias FRAMs são também imunes a influência de campos elétricos externos.
A nossa representada Ramtron International Corp. é a empresa pioneira na pesquisa e desenvolvimento dessas memórias e hoje é líder mundial no fornecimento desses semicondutores. Ela oferece memórias com densidade entre 4Kb e 8Mb, sendo que a comunicação com esses dispositivos pode ser feita serialmente ou paralelamente.
Essas memórias FRAM você encontrará na página da Ramtron em http://www.ramtron.com/products/nonvolatile-memory/
What is FRAM ?
Overview
FRAM (ferroelectric random access memory) is a non-volatile memory that uses ferroelectric film as a capacitor for storing data. Possessing characteristics of both ROM and RAM devices, FRAM features high speed access, high endurance in write mode, low power consumption, non-volatility, and excellent tamper resistance. It is therefore ideal memory for use in smart cards, which needs high security and low power consumption, as well as cellular phones and other devices.
What is Ferroelectric material?
PZT (Pb (ZrTi)O3) material which has a perovskite-type structure (ABO3), is commonly used as a typical ferroelectric material. An electric polarization of PZT (shift up/down of Zr/Ti atom) remains after applying and removing an external electric field, from which a nonvolatile property results. As a result of this, the power consumption required for data storage is very low.
 PZT Crystal Structure 
Comparison of FRAM® with other memory products
	Memory products
	*1
SRAM 
	*2
DRAM 
	*3
E2PROM 
	*4
FLASH 
	*5
FRAM
	Memory type
	Volatile back-up
	Volatile
	Non -volatile
	Non -volatile
	Non -volatile
	Cell structure
	6T
	1T/1C
	2T
	1T
	1T/1C
2T/2C 
	Read cycle (ns)
	12
	70
	200
	70
	110
	Internal write voltage (V)
	3.3
	3.3
	20 (supply voltage 3.3V)
	12 (supply voltage 3.3V)
	3.3  
	Write cycle
	12ns
	70ns
	3ms
	1 sec.
	110ns
	Data write
	Overwrite
	Overwrite
	Erase + Write
	Erase + Write
	Overwrite
	Data erase
	Unnecessary
	Unnecessary
	Byte (64 byte page)
	Sector (8K /16K /32K /64K)
	Unnecessary
	Endurance
	∞
	∞
	1E5
	1E5
	1E10 to 1E12
	Stand-by current (µA)
	7
	1000
	20
	5
	5
	Read operation current (mA)
	40
	80
	5
	12
	4
	Write operation current (mA)
	40
	80
	8
	35
	4
Notes: *1: 512K x 8bit, *2: 2M x 8bit, *3: 8K x 8bit, *4: 1M x 8bit, *5: 8K x 8bit
- FRAM is a registered trademark of Ramtron International Corporation -
Features of FRAM
There are conventional nonvolatile memories since as E2PROM and Flash. However, on the demand of high-speed and low-power consumption and high-rewriting endurance, FRAM has the superior performance as compared with those nonvolatile memories. 
Compared with E2PROM, Fujitsu's FRAM has the following features: 
1. 1/30,000 high-speed write time
2. 1/400 or less power consumption
3. 100,000 times or more rewrite count capability.
Characteristics of FRAM (Comparison with E2PROM) 
Write Time
FRAM write cycle time is short enough to be ignored. Baud-rate limits the transaction time. E2PROM write cycle time limits the transaction time. 
Writing time of 1 byte data on FRAM is 1/30,000 of E2PROM.
Power consumption
FRAM current consumption is estimated for low power smart card application.
Power consumption of FRAM is 1/20 or less of E2PROM
Endurance Endurance of FRAM is 100,000 times of E2PROM.