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FRAM

FRAM

FRAM特點(diǎn)

  •   FRAM的特點(diǎn)是速度快,能夠像RAM一樣操作,讀寫功耗極低,不存在如E2PROM的最大寫入次數(shù)的問(wèn)題;但受鐵電晶體特性制約,F(xiàn)RAM仍有最大訪問(wèn)(讀)次數(shù)的限制。

FRAM優(yōu)勢(shì)

  •   與傳統(tǒng)存儲(chǔ)器相比,F(xiàn)RAM具有下列優(yōu)勢(shì):

      非易失性
      即使沒(méi)有上電,也可以保存所存儲(chǔ)的信息。
      與SRAM相比,無(wú)需后備電池(環(huán)保產(chǎn)品)

      更高速度寫入
      像SRAM一樣,可覆蓋寫入
      不要求改寫命令

    ??  對(duì)于擦/寫操作,無(wú)等待時(shí)間
      寫入循環(huán)時(shí)間 =讀取循環(huán)時(shí)間
      寫入時(shí)間: E2PROM的1/30,000

      具有更高的讀寫耐久性
      確保最大1012次循環(huán)(100萬(wàn)億循環(huán))/位的耐久力
      耐久性:超過(guò)100萬(wàn)次的 E2PROM

      具有更低的功耗
      不要求采用充電泵電路
      功耗:低于1/400的E2PROM

FRAM存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)

  •   FRAM的存儲(chǔ)單元主要由電容和場(chǎng)效應(yīng)管構(gòu)成,但這個(gè)電容不是一般的電容,在它的兩個(gè)電極板中間沉淀了一層晶態(tài)的鐵電晶體薄膜。前期的FRAM的每個(gè)存儲(chǔ)單元使用2個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管和2個(gè)電容,稱為“雙管雙容”(2T2C),每個(gè)存儲(chǔ)單元包括數(shù)據(jù)位和各自的參考位。

FRAM - FRAM的讀/寫操作

  •   FRAM保存數(shù)據(jù)不是通過(guò)電容上的電荷,而是由存儲(chǔ)單元電容中鐵電晶體的中心原子位置進(jìn)行記錄。直接對(duì)中心原子的位置進(jìn)行檢測(cè)是不能實(shí)現(xiàn)的。實(shí)際的讀操作過(guò)程是:在存儲(chǔ)單元電容上施加一已知電場(chǎng)(即對(duì)電容充電),如果原來(lái)晶體中心原子的位置與所施加的電場(chǎng)方向使中心原子要達(dá)到的位置相同,中心原子不會(huì)移動(dòng);若相反,則中心原子將越過(guò)晶體中間層的高能階到達(dá)另一位置,在充電波形上就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)尖峰,即產(chǎn)生原子移動(dòng)的比沒(méi)有產(chǎn)生移動(dòng)的多了一個(gè)類峰。把這個(gè)充電波形同參考位(確定且已知)的充電波形進(jìn)行比較,便可以判斷檢測(cè)的存儲(chǔ)單元中的內(nèi)容是“1”或“0”。
      無(wú)論是2T2C還是1T1C的FRAM,對(duì)存儲(chǔ)單元進(jìn)行讀操作時(shí),數(shù)據(jù)位狀態(tài)可能改變而參考位則不會(huì)改變(這是因?yàn)樽x操作施加的電場(chǎng)方向與原參考位中原子的位置相同)。由于讀操作可能導(dǎo)致存儲(chǔ)單元狀態(tài)的改變,需要電路自動(dòng)恢復(fù)其內(nèi)容,所以每個(gè)讀操作后面還伴隨一個(gè)“預(yù)充”(precharge)過(guò)程來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)位恢復(fù),而參考位則不用恢復(fù)。晶體原子狀態(tài)的切換時(shí)間小于1ns,讀操作的時(shí)間小于70ns,加上“預(yù)充”時(shí)間60ns,一個(gè)完整的讀操作時(shí)間約為130ns。
      寫操作和讀操作十分類似,只要施加所要的方向的電場(chǎng)改變鐵電晶體的狀態(tài)就可以了,而無(wú)需進(jìn)行恢復(fù)。但是寫操作仍要保留一個(gè)“預(yù)充”時(shí)間,所以總的時(shí)間與讀操作相同。FRAM的寫操作與其它非易失性存儲(chǔ)器的寫操作相比,速度要快得多,而且功耗小。

FRAM - FRAM的讀寫時(shí)序

  •   在FRAM讀操作后必須有個(gè)“預(yù)充電”過(guò)程,來(lái)恢復(fù)數(shù)據(jù)位。增加預(yù)充電時(shí)間后,F(xiàn)RAM一個(gè)完整的讀操作周期為130ns,圖(a)所示。這是與SRAM和E2PROM不同的地方。圖(b)為寫時(shí)序。

與其它存儲(chǔ)器產(chǎn)品相比FRAM的特性


  • FRAM

    E2PROM

    Flash

    SRAM

    存儲(chǔ)器類別

    非易失性

    非易失性

    非易失性

    易失性

    晶胞結(jié)構(gòu)*1

    1T1C/2T2C

    2T

    1T

    6T

    數(shù)據(jù)改寫方法

    覆蓋寫入

    擦除+寫入

    扇面擦除+?寫入

    覆蓋寫入

    寫入循環(huán)時(shí)間

    150ns*2

    5ms

    10μs

    55ns

    耐久力

    最大?1012

    (1萬(wàn)億次循環(huán)*3)*2

    106

    (100萬(wàn)次循環(huán))

    105

    (10萬(wàn)次循環(huán))

    無(wú)限制

    寫入操作電流

    5mA(典型值)*2

    ?15mA(最大值)*2

    5mA(最大值)

    20mA(最大值)

    8mA(典型值)

    待機(jī)電流

    5μA(典型值)*2??

    ?50μA(最大值)*2

    2μA(最大值)

    100μA(最大值)

    0.7μA(典型值)?

    3μA(最大值)

提問(wèn)者:夢(mèng)中的花不凋零 地點(diǎn):- 瀏覽次數(shù):6361 提問(wèn)時(shí)間:12-11 18:36
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