Ferroelektrischer nichtflüchtiger Speicher FRAM (FeRAM) ist bekannt für seine außergewöhnliche Verschleißfestigkeit. Dies ebnete ihr den Weg in die Industrieanlagen und in die Luft- und Raumfahrt, wo langfristige Zuverlässigkeit von größter Bedeutung ist. Das japanische Unternehmen Fujitsu konnte die Verschleißfestigkeit seines proprietären FRAM um eine Größenordnung steigern und kündigte die Entwicklung von Chips mit garantierten 100 Billionen Überschreibzyklen an.
Neben seiner enormen Ressource hat ferroelektrischer Speicher eine hohe Zugriffsgeschwindigkeit - viel schneller als klassischer Flash-Speicher. Diese Qualität, gepaart mit erhöhter Verschleißfestigkeit, ermöglicht es FRAM, SRAM-RAM mit zusätzlicher Nichtflüchtigkeit zu ersetzen. Die Nichtflüchtigkeit vereinfacht und senkt die Ausrüstungskosten, da redundante Stromversorgungssysteme zum Speichern von Zwischendaten nicht mehr benötigt werden. Schließlich bedeutet Nichtflüchtigkeit reduzierten Verbrauch zumindest bei Regenerationsvorgängen im SRAM – auch das ist in Zeiten der „grünen“ Agenda ein wichtiger Faktor.
Die Zugriffsgeschwindigkeit auf den neuen Fujitsu FRAM-Speicher beträgt mindestens 25 ns im Page-Mode mit kontinuierlichem Request-Stream. Die Leistungssteigerung ist untrennbar mit der Forderung nach erhöhter Verschleißfestigkeit verbunden und Fujitsu hält die Balance.
Damit der neue FRAM-Speicher ohne Änderungen an der Platine und ohne Schaltungskomplikationen anstelle von SRAM-Chips verwendet werden kann, werden FRAM-Chips in einem Standard-48-Pin-FBGA-Gehäuse und einem 44-Pin-TSOP-Gehäuse angeboten. Im Vergleich zu früheren Fujitsu FRAM-Produkten werden Schreibströme um 10 % (bis zu 18 mA) und Standby-Ströme um 50 % (bis zu 150 μA) reduziert. Fujitsu bringt seit etwas mehr als 20 Jahren FRAM-Speicher auf den Markt und zeigt immer wieder die besten Ergebnisse in diesem Bereich.
Aber was ist falsch an FRAM, wenn es so gut ist? Warum haben wir überall Flash-Speicher und keinen ferroelektrischen? Die Antwort ist einfach: FRAM skaliert nicht sehr gut. Aufgrund einer Reihe von physikalischen Merkmalen der ferroelektrischen Schicht in Chips bleibt die FRAM-Zellenfläche nicht nur groß, sondern für die Herstellung von großen nichtflüchtigen Mikroschaltungen unannehmbar groß. Insbesondere der vorgestellte neue Speicher FRAM Fujitsu hat eine Kapazität von 8 Mbit. Vor diesem Hintergrund schmelzen alle wesentlichen Vorteile von FRAM wie Schnee unter der strahlenden Frühlingssonne. Aber für spezielle Anwendungen gibt es keine Alternative zu FRAM und wird es auch bald nicht geben. Es bleibt auf einen Durchbruch in der Forschung zu hoffen.
2021-11-19 10:34:30
Autor: Vitalii Babkin