1 什么是 FRAM？

FRAM 是指铁电随机存取存储器。（请注意，其他公司使用其他缩写来表示 FRAM，例如 F-RAM 或 FeRAM。）

名称中的“RAM”部分已经表明，FRAM 的行为类似于 DRAM。对于读写操作，它允许随机存取每个单独的位。与 EEPROM 或闪存技术不同，FRAM 不需要特别序列来写入数据，也不需要较高的编程电压。但 FRAM 是非易失的，也就是说，它断电后，其内容不会“丢失”。

那么，FRAM 为什么是非易失的？这是因为储能电容器中使用了特殊的电介质材料：一种陶瓷，可以利用所谓的铁电效应。

术语“铁电”并不表示存储器中含有铁（化学元素 Fe），也不表示存储器可能会受磁场影响。实际上，它不受磁场影响。

图 1-1 极化迟滞环路

该术语是因迟滞环路（如图 1-1 中所示）类似于铁 (Fe) 的磁滞环路而得名。与磁滞环路相比，FRAM 中的迟滞环路是由用于实现 FRAM 的锆钛酸铅陶瓷晶体 (PZT) 中的锆 (Zr) 和氧 (O) 原子形成的电偶极子所产生的（如图 1-2 中所示）。

图 1-2 锆钛酸铅结构

施加电场 (E) 可以通过“移动”结构中的 Zi 原子来极化材料。但是，要将 Zi 原子从 O 原子的一侧（图 1-2 中的上部）移动到另一侧（图 1-2 中的下部），它必须穿过 O 原子形成的屏障。随着场强度的增加，Zi 原子在一定场强度下逐渐接近 O 原子，然后突然翻转到另一侧。如果从相反的方向施加一个场，Zi 原子将再次逐渐改变其位置，然后再翻转到另一侧。这种情况将在与之前相同的场强下发生，但符号相反。这种行为会导致电场与极化迟滞环路，如图 1-1 中所示。

图 1-3 极化

制造后，由锆和氧化物原子形成的偶极被随机极化，导致净极化为零（无极化）。施加电场会使偶极对齐，并导致在电场定义的方向上出现极化。由于锆原子在晶体结构中的位置是稳定的，因此即使去除电场后，极化仍然存在。