फेरोइलेक्ट्रिक रैम: Difference between revisions
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[[फेरोइलेक्ट्रिक]] रैम (एफइरैम, एफ-रैम अथवा एफरैम) डीरैम के निर्माण के समान [[ रैंडम एक्सेस मेमोरी |रैंडम एक्सेस मेमोरी]] है, लेकिन गैर-अस्थिरता प्राप्त करने के लिए एकता अचालक परत के अतिरिक्त फेरोइलेक्ट्रिक परत का उपयोग करती है। एफइरैम वैकल्पिक नॉन वोलेटाइल [[गैर-वाष्पशील रैंडम-एक्सेस मेमोरी|रैंडम-एक्सेस मेमोरी]] प्रौद्योगिकियों की बढ़ती हुई संख्या में से एक है जो फ्लैश मेमोरी के समान कार्यक्षमता प्रदान करती है। एफइरैम चिप में [[फेरोइलेक्ट्रिक सामग्री]] की पतली फिल्म होती है, जिसे प्रायः ज़िरकोनेट टाइटेनेट लेड किया जाता है, जिसे सामान्यतः पीजेडटी के रूप में संदर्भित किया जाता है। पीजेडटी परत में परमाणु विद्युत क्षेत्र में ध्रुवता को बदलते हैं, जिससे शक्ति-कुशल बाइनरी स्विच का निर्माण होता है। हालांकि, पीजेडटी का सबसे महत्वपूर्ण पहलू यह है कि यह बिजली के व्यवधान या चुंबकीय हस्तक्षेप से प्रभावित नहीं होता है, जिससे एफइरैम एक विश्वसनीय नॉन वोलेटाइल मेमोरी बन जाती है।<ref>{{cite web |url=https://www.cypress.com/products/f-ram-nonvolatile-ferroelectric-ram |title=फ्रैम तकनीक|publisher=Cypress semiconductos}}</ref>[[File:Medical Econet PalmCare - CPU module - Ramtron FM18L08-70-SG-5631.jpg|thumb|रैमट्रॉन द्वारा एफइरैम]] | '''[[फेरोइलेक्ट्रिक]] रैम''' (एफइरैम, एफ-रैम अथवा एफरैम) डीरैम के निर्माण के समान [[ रैंडम एक्सेस मेमोरी |रैंडम एक्सेस मेमोरी]] है, लेकिन गैर-अस्थिरता प्राप्त करने के लिए एकता अचालक परत के अतिरिक्त फेरोइलेक्ट्रिक परत का उपयोग करती है। एफइरैम वैकल्पिक नॉन वोलेटाइल [[गैर-वाष्पशील रैंडम-एक्सेस मेमोरी|रैंडम-एक्सेस मेमोरी]] प्रौद्योगिकियों की बढ़ती हुई संख्या में से एक है जो फ्लैश मेमोरी के समान कार्यक्षमता प्रदान करती है। एफइरैम चिप में [[फेरोइलेक्ट्रिक सामग्री]] की पतली फिल्म होती है, जिसे प्रायः ज़िरकोनेट टाइटेनेट लेड किया जाता है, जिसे सामान्यतः पीजेडटी के रूप में संदर्भित किया जाता है। पीजेडटी परत में परमाणु विद्युत क्षेत्र में ध्रुवता को बदलते हैं, जिससे शक्ति-कुशल बाइनरी स्विच का निर्माण होता है। हालांकि, पीजेडटी का सबसे महत्वपूर्ण पहलू यह है कि यह बिजली के व्यवधान या चुंबकीय हस्तक्षेप से प्रभावित नहीं होता है, जिससे एफइरैम एक विश्वसनीय नॉन वोलेटाइल मेमोरी बन जाती है।<ref>{{cite web |url=https://www.cypress.com/products/f-ram-nonvolatile-ferroelectric-ram |title=फ्रैम तकनीक|publisher=Cypress semiconductos}}</ref>[[File:Medical Econet PalmCare - CPU module - Ramtron FM18L08-70-SG-5631.jpg|thumb|रैमट्रॉन द्वारा एफइरैम]] | ||
[[File:Fram-ferroe-electric-capacitor.png|thumb|एफरैम फेरोइलेक्ट्रिक संधारित्र]]फ्लैश की तुलना में एफइरैम के फायदों में कम बिजली का उपयोग, तेजी से लिखने की गति <ref>{{cite web |url=http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=fetram-memoria-nao-volatil&id=010110110929 |title=FeTRAM: memória não-volátil consome 99% menos energia| date=29 September 2011 }}</ref> और अधिक से अधिक अधिकतम पढ़ने/लिखने की क्षमता (लगभग 1010 से 1015 चक्र) सम्मिलित हैं।<ref>https://www.fujitsu.com/us/Images/MB85R4001A-DS501-00005-3v0-E.pdf {{Bare URL PDF|date=March 2022}}</ref><ref name="CY15" /> +85 डिग्री सेल्सियस (कम तापमान पर कई दशकों तक) पर एफइरैम का डेटा अवधारण समय 10 से अधिक वर्षों का होता है। एफइरैम की प्रमुख कमियां फ्लैश उपकरणों की तुलना में बहुत कम स्टोरेज घनत्व, स्टोरेज क्षमता की सीमाएं और उच्च लागत हैं। डीरैम की तरह, एफइरैम की पढ़ने की प्रक्रिया विनाशकारी होती है, जिसके लिए पढ़ने-पढ़ने के लिए लिखने की आवश्यकता पड़ती है। | [[File:Fram-ferroe-electric-capacitor.png|thumb|एफरैम फेरोइलेक्ट्रिक संधारित्र]]फ्लैश की तुलना में एफइरैम के फायदों में कम बिजली का उपयोग, तेजी से लिखने की गति <ref>{{cite web |url=http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=fetram-memoria-nao-volatil&id=010110110929 |title=FeTRAM: memória não-volátil consome 99% menos energia| date=29 September 2011 }}</ref> और अधिक से अधिक अधिकतम पढ़ने/लिखने की क्षमता (लगभग 1010 से 1015 चक्र) सम्मिलित हैं।<ref>https://www.fujitsu.com/us/Images/MB85R4001A-DS501-00005-3v0-E.pdf {{Bare URL PDF|date=March 2022}}</ref><ref name="CY15" /> +85 डिग्री सेल्सियस (कम तापमान पर कई दशकों तक) पर एफइरैम का डेटा अवधारण समय 10 से अधिक वर्षों का होता है। एफइरैम की प्रमुख कमियां फ्लैश उपकरणों की तुलना में बहुत कम स्टोरेज घनत्व, स्टोरेज क्षमता की सीमाएं और उच्च लागत हैं। डीरैम की तरह, एफइरैम की पढ़ने की प्रक्रिया विनाशकारी होती है, जिसके लिए पढ़ने-पढ़ने के लिए लिखने की आवश्यकता पड़ती है। | ||
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Latest revision as of 15:27, 5 September 2023
| कंप्यूटर मेमोरी और डेटा स्टोरेज प्रकार |
|---|
| वाष्पशील |
| गैर-वाष्पशील |
फेरोइलेक्ट्रिक रैम (एफइरैम, एफ-रैम अथवा एफरैम) डीरैम के निर्माण के समान रैंडम एक्सेस मेमोरी है, लेकिन गैर-अस्थिरता प्राप्त करने के लिए एकता अचालक परत के अतिरिक्त फेरोइलेक्ट्रिक परत का उपयोग करती है। एफइरैम वैकल्पिक नॉन वोलेटाइल रैंडम-एक्सेस मेमोरी प्रौद्योगिकियों की बढ़ती हुई संख्या में से एक है जो फ्लैश मेमोरी के समान कार्यक्षमता प्रदान करती है। एफइरैम चिप में फेरोइलेक्ट्रिक सामग्री की पतली फिल्म होती है, जिसे प्रायः ज़िरकोनेट टाइटेनेट लेड किया जाता है, जिसे सामान्यतः पीजेडटी के रूप में संदर्भित किया जाता है। पीजेडटी परत में परमाणु विद्युत क्षेत्र में ध्रुवता को बदलते हैं, जिससे शक्ति-कुशल बाइनरी स्विच का निर्माण होता है। हालांकि, पीजेडटी का सबसे महत्वपूर्ण पहलू यह है कि यह बिजली के व्यवधान या चुंबकीय हस्तक्षेप से प्रभावित नहीं होता है, जिससे एफइरैम एक विश्वसनीय नॉन वोलेटाइल मेमोरी बन जाती है।[1]
फ्लैश की तुलना में एफइरैम के फायदों में कम बिजली का उपयोग, तेजी से लिखने की गति [2] और अधिक से अधिक अधिकतम पढ़ने/लिखने की क्षमता (लगभग 1010 से 1015 चक्र) सम्मिलित हैं।[3][4] +85 डिग्री सेल्सियस (कम तापमान पर कई दशकों तक) पर एफइरैम का डेटा अवधारण समय 10 से अधिक वर्षों का होता है। एफइरैम की प्रमुख कमियां फ्लैश उपकरणों की तुलना में बहुत कम स्टोरेज घनत्व, स्टोरेज क्षमता की सीमाएं और उच्च लागत हैं। डीरैम की तरह, एफइरैम की पढ़ने की प्रक्रिया विनाशकारी होती है, जिसके लिए पढ़ने-पढ़ने के लिए लिखने की आवश्यकता पड़ती है।
इतिहास
फेरोइलेक्ट्रिक रैम का प्रस्ताव एमआईटी के स्नातक छात्र डुडले एलन बक ने 1952 में प्रकाशित अपनी मास्टर की थीसिस, फेरोइलेक्ट्रिक्स फॉर डिजिटल इंफॉर्मेशन स्टोरेज एंड स्विचिंग में दिया था।[5]
1955 में, बेल टेलीफोन प्रयोगशालाएँ फेरोइलेक्ट्रिक-क्रिस्टल मेमोरी के साथ प्रयोग कर रही थीं।[6] 1970 के दशक की आरंभ में मेटल-ऑक्साइड-सेमीकंडक्टर (एमओएस) डायनेमिक रैंडम-एक्सेस मेमोरी (डीरैम) चिप्स की आरंभ के बाद,[7] 1980 के दशक के अंत में एफइरैम का विकास शुरू हुआ। 1991 में नासा की जेट प्रोपल्शन लेबोरेटरी (जेपीएल) में यूवी रेडिएशन के स्पंदों का उपयोग करके गैर-विनाशकारी रीडआउट की एक नई विधि सहित पढ़ने के तरीकों में सुधार करने पर काम किया गया था।[8]
1990 के दशक के उत्तरार्ध में एफइरैम का व्यावसायीकरण किया गया था। 1996 में, सैमसंग इलेक्ट्रॉनिक्स ने एनएमओएस तर्क का उपयोग करते हुए निर्मित एक 4 एमबी एफइरैम चिप की आरंभ की।[9] 1998 में, हुंडई इलेक्ट्रॉनिक्स (अब एसके हाइनिक्स) ने भी एफइरैम प्रौद्योगिकी का व्यवसायीकरण किया।[10] एफइरैम का उपयोग करने वाला सबसे पहला ज्ञात व्यावसायिक उत्पाद सोनी का प्लेस्टेशन 2 मेमोरी कार्ड (8 एमबी) है, जिसे 2000 में जारी किया गया था। [उद्धरण वांछित] तोशिबा द्वारा निर्मित मेमोरी कार्ड के माइक्रोकंट्रोलर (एमसीयू) में 500 एनएम पूरक एमओएस (सीएमओएस) प्रक्रिया का उपयोग करके निर्मित 32 केबी (4 केबी) एम्बेडेड एफइरैम सम्मिलित है।[9]
प्रमुख आधुनिक एफइरैम निर्माता रैमट्रॉन है, जो फैबलेस सेमीकंडक्टर कंपनी है। प्रमुख लाइसेंसधारी फुजित्सु है, जो एफइरैम क्षमता के साथ सबसे बड़ी सेमीकंडक्टर फाउंड्री प्रोडक्शन लाइन का संचालन करता है। 1999 से वे इस लाइन का उपयोग स्टैंडअलोन एफइरैम के साथ-साथ एम्बेडेड एफइरैम के साथ विशेष चिप्स (जैसे स्मार्ट कार्ड के लिए चिप्स) के उत्पादन के लिए कर रहे हैं। फ़ुजीत्सु ने 2010 तक रैमट्रॉन के लिए उपकरणों का उत्पादन किया। 2010 के बाद से रैमट्रॉन के फैब्रिकेटर टीआई (टेक्सास इंस्ट्रूमेंट्स) और आईबीएम रहे हैं। कम से कम 2001 के बाद से टेक्सास इंस्ट्रूमेंट्स ने एक संशोधित 130 एनएम प्रक्रिया में एफइरैम टेस्ट चिप्स विकसित करने के लिए रैमट्रॉन के साथ सहयोग किया है। 2005 के पतन में, रैमट्रॉन ने बताया कि वे टेक्सास इंस्ट्रूमेंट्स की फेराम प्रक्रिया का उपयोग करके निर्मित 8-मेगाबिट एफईआरएएम के प्रोटोटाइप नमूनों का मूल्यांकन कर रहे थे। फ़ुजीत्सु और सिएको एप्सन 2005 में 180 एनएम एफइरैम प्रक्रिया के विकास में सहयोग कर रहे थे। 2012 में रैमट्रॉन को साइप्रेस सेमीकंडक्टर द्वारा अधिग्रहित किया गया था।[11] सैमसंग, मात्सुशिता, ओकी, तोशिबा, इन्फिनियन, हाइनिक्स, सिमेट्रिक्स, कैम्ब्रिज विश्वविद्यालय, टोरंटो विश्वविद्यालय और इंटरयूनिवर्सिटी माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक सेंटर (आईएमईसी, बेल्जियम) में भी एफईआरएएम अनुसंधान परियोजनाओं की सूचना मिली है।
विवरण
परम्परागत डीरैम डायनेमिक रैंडम एक्सेस मेमोरी में छोटे संधारित्र और उनसे जुड़े वायरिंग और सिग्नलिंग ट्रांजिस्टर का ग्रिड होता है। प्रत्येक स्टोरेज तत्व, सेल, में संधारित्र और ट्रांजिस्टर होता है, तथाकथित "1T-1C" उपकरण।
एफइरैम में 1T-1C स्टोरेज सेल का डिज़ाइन डीरैम में स्टोरेज सेल के निर्माण के समान है, जिसमें दोनों सेल प्रकारों में संधारित्र और एक्सेस ट्रांजिस्टर सम्मिलित है। डीरैम सेल संधारित्र में, लीनियर डाइइलेक्ट्रिक का उपयोग किया जाता है, जबकि एफइरैम सेल संधारित्र में डाइइलेक्ट्रिक स्ट्रक्चर में फेरोइलेक्ट्रिक सामग्री सम्मिलित होती है, सामान्यतः जिरकोनेट टाइटेनेट (पीजेडटी) लेड होती है।
फेरोइलेक्ट्रिक सामग्री में लागू विद्युत क्षेत्र और स्पष्ट रूप से संग्रहीत चार्ज के बीच गैर-रैखिक संबंध होता है। विशेष रूप से, फेरोइलेक्ट्रिक विशेषता में हिस्टैरिसीस लूप का रूप होता है, जो लौह-चुंबकीय सामग्रियों के हिस्टैरिसीस लूप के आकार के समान होता है। फेरोइलेक्ट्रिक सामग्री के क्रिस्टल संरचना में बने अर्ध-स्थायी द्विध्रुवीय के प्रभावों के कारण फेरोइलेक्ट्रिक का अचालक स्थिरांक सामान्यतः रैखिक अचालक की तुलना में बहुत अधिक होता है। जब अचालक पर बाहरी विद्युत क्षेत्र लगाया जाता है, तो द्विध्रुव खुद को क्षेत्र की दिशा के साथ संरेखित करते हैं, जो परमाणुओं की स्थिति में छोटे बदलाव और क्रिस्टल संरचना में इलेक्ट्रॉनिक चार्ज के वितरण में बदलाव से उत्पन्न होता है। चार्ज हटा दिए जाने के बाद, डिप्लोल्स अपने ध्रुवीकरण राज्य को बनाए रखते हैं। बाइनरी "0"s और "1"s को प्रत्येक डेटा स्टोरेज सेल में दो संभावित विद्युत ध्रुवीकरणों में से एक के रूप में संग्रहीत किया जाता है। उदाहरण के लिए, चित्र में 1 को ऋणात्मक अवशेष ध्रुवीकरण -Pr का उपयोग करके एन्कोड किया गया है, और 0 को सकारात्मक अवशेष ध्रुवीकरण +Pr का उपयोग करके एन्कोड किया गया है।
संचालन के संदर्भ में, एफइरैम डीरैम के समान है। फेरोइलेक्ट्रिक परत के दोनों ओर प्लेटों को चार्ज करके, परमाणुओं को ऊपर या नीचे की ओर उन्मुखीकरण (आवेश की ध्रुवीयता के आधार पर) के अंदर मजबूर करके एक क्षेत्र को लागू करके लेखन पूरा किया जाता है, जिससे 1 या 0 का स्टोरेज होता है। हालाँकि, पढ़ना डीरैम से कुछ अलग है। ट्रांजिस्टर सेल को एक विशेष अवस्था, कहते हैं 0 में बाध्य करता है। यदि सेल में पहले से ही 0 है, तो आउटपुट लाइनों में कुछ नहीं होगा। यदि सेल में 1 होता है, तो फिल्म में परमाणुओं के पुन: अभिविन्यास से आउटपुट में करंट की संक्षिप्त पल्स पैदा होगी क्योंकि वे इलेक्ट्रॉनों को नीचे की तरफ धातु से बाहर धकेलते हैं। इस पल्स की उपस्थिति का अर्थ है कि सेल में 1 था। चूँकि यह प्रक्रिया सेल को अधिलेखित कर देती है, एफइरैम को पढ़ना एक विनाशकारी प्रक्रिया है, और सेल को फिर से लिखने की आवश्यकता होती है।
सामान्य तौर पर, एफइरैम का संचालन फेराइट कोर मेमोरी के समान होता है, जो 1960 के दशक में कंप्यूटर मेमोरी के प्राथमिक रूपों में से एक था। हालाँकि, कोर मेमोरी की तुलना में, एफइरैम को ध्रुवीयता की स्थिति को पलटने के लिए बहुत कम शक्ति की आवश्यकता होती है और यह बहुत तेज़ी से करता है।
अन्य मेमोरी प्रकारों के साथ तुलना
घनत्व
मेमोरी सिस्टम की लागत का मुख्य निर्धारक इसे बनाने के लिए उपयोग किए जाने वाले घटकों का घनत्व है। छोटे घटक, और उनमें से कम का मतलब है कि अधिक कोशिकाओं को चिप पर पैक किया जा सकता है, जिसका अर्थ है कि एक ही सिलिकॉन वेफर से एक बार में अधिक उत्पादन किया जा सकता है। इससे उपज में सुधार होता है, जिसका सीधा संबंध लागत से होता है।
इस स्केलिंग प्रक्रिया की निचली सीमा तुलना का महत्वपूर्ण बिंदु है। सामान्य तौर पर, वह तकनीक जो सबसे छोटे सेल आकार को मापती है, अंत में प्रति बिट सबसे कम खर्चीली होगी। निर्माण के संदर्भ में, एफइरैम और डीरैम समान हैं, और समान आकार में समान रेखाओं पर सामान्य रूप से बनाए जा सकते हैं। दोनों ही मामलों में, निचली सीमा को अर्थ एम्पलीफायरों को ट्रिगर करने के लिए आवश्यक चार्ज की मात्रा से परिभाषित किया गया लगता है। डीरैम के लिए, यह लगभग 55 एनएम पर एक समस्या प्रतीत होती है, जिस बिंदु पर संधारित्र में संग्रहित चार्ज पता लगाने के लिए बहुत छोटा होता है। यह स्पष्ट नहीं है कि क्या एफइरैम समान आकार में स्केल कर सकता है, क्योंकि पीजेडटी परत का चार्ज घनत्व सामान्य संधारित्र में धातु प्लेटों के समान नहीं हो सकता है।
आकार पर एक अतिरिक्त सीमा यह है कि सामग्री बहुत छोटी होने पर फेरोइलेक्ट्रिक होना बंद कर देती है।[12][13] (यह प्रभाव फेरोइलेक्ट्रिक के विध्रुवण क्षेत्र से संबंधित है।) फेरोइलेक्ट्रिक सामग्री को स्थिर करने की समस्या को दूर करने के लिए शोध चल रहा है; एक दृष्टिकोण, उदाहरण के लिए, आणविक अधिशोषित का उपयोग करता है।[12]
आज तक, वाणिज्यिक एफइरैम उपकरणों का उत्पादन 350 एनएम और 130 एनएम पर किया गया है। प्रारंभिक मॉडलों में प्रति बिट दो एफइरैम कोशिकाओं की आवश्यकता होती है, जिससे बहुत कम घनत्व होता है, लेकिन इस सीमा को तब से हटा दिया गया है।
बिजली की खपत
डीरैम की तुलना में एफइरैम का मुख्य लाभ यह है कि पढ़ने और लिखने के चक्रों के बीच क्या होता है। डीरैम में, धातु की प्लेटों पर जमा चार्ज इंसुलेटिंग लेयर और कंट्रोल ट्रांजिस्टर से लीक होकर गायब हो जाता है। डीरैम के लिए बहुत कम समय के अलावा किसी अन्य चीज़ के लिए डेटा स्टोर करने के लिए, प्रत्येक सेल को समय-समय पर पढ़ा जाना चाहिए और फिर से लिखा जाना चाहिए, एक प्रक्रिया जिसे रिफ्रेश कहा जाता है। प्रत्येक सेल को हर सेकेंड में कई बार रिफ्रेश किया जाना चाहिए (सामान्यतः प्रति सेकंड 16 बार [14]) और इसके लिए लगातार बिजली की आपूर्ति की आवश्यकता होती है।
इसके विपरीत, एफइरैम को वास्तव में सेल को पढ़ने या लिखने के दौरान ही शक्ति की आवश्यकता होती है। डीरैम में उपयोग की जाने वाली अधिकांश शक्ति ताज़ा करने के लिए उपयोग की जाती है, इसलिए यह सुझाव देना उचित लगता है कि एसटीटी-एमरैम शोधकर्ताओं द्वारा उद्धृत बेंचमार्क यहाँ भी उपयोगी है, जो डीरैम की तुलना में लगभग 99% कम बिजली का उपयोग दर्शाता है। हालाँकि, एफइरैम का विनाशकारी पठन पहलू एमरैम की तुलना में इसे नुकसान पहुँचा सकता है।
एक अन्य नॉन वोलेटाइल मेमोरी प्रकार फ्लैश है, और एफइरैम की तरह इसे ताज़ा करने की प्रक्रिया की आवश्यकता नहीं होती है। फ्लैश इलेक्ट्रॉनों को उच्च-गुणवत्ता वाले इंसुलेटिंग बैरियर में धकेल कर काम करता है, जहां वे ट्रांजिस्टर के टर्मिनल पर "फंस" जाते हैं। इस प्रक्रिया के लिए उच्च वोल्टेज की आवश्यकता होती है, जो समय के साथ चार्ज पंप में निर्मित होते हैं। इसका मतलब यह है कि कम से कम लिखने के लिए एफइरैम में फ्लैश की तुलना में कम शक्ति होने की उम्मीद की जा सकती है, क्योंकि एफइरैम में लिखने की शक्ति पढ़ने की तुलना में केवल मामूली अधिक है। "ज्यादातर-पठन" उपकरण के लिए अंतर मामूली हो सकता है, लेकिन अधिक संतुलित पढ़ने और लिखने वाले उपकरण के लिए अंतर बहुत अधिक होने की अपेक्षा की जा सकती है।
विश्वसनीयता
एमआरएएम की तुलना में उच्च चुंबकीय क्षेत्र के वातावरण में भी एफ-रैम में डेटा विश्वसनीयता की गारंटी है। सरू सेमीकंडक्टर[15] एफ-रैम उपकरण मजबूत चुंबकीय क्षेत्रों के प्रति प्रतिरोधी हैं और अधिकतम उपलब्ध चुंबकीय क्षेत्र की ताकत (क्षैतिज सम्मिलन के लिए 3,700 गॉस और लंबवत सम्मिलन के लिए 2,000 गॉस) के तहत कोई विफलता नहीं दिखाते हैं। इसके अलावा, एफ-रैम उपकरण चुंबकीय क्षेत्रों के संपर्क में आने के बाद एक अलग डेटा पैटर्न के साथ फिर से लिखने की अनुमति देते हैं।
गति
डीरैम की गति उस दर से सीमित होती है जिस पर कोशिकाओं में संग्रहीत चार्ज को (पढ़ने के लिए) या संग्रहीत (लिखने के लिए) निकाला जा सकता है। सामान्य तौर पर, यह अंत में नियंत्रण ट्रांजिस्टर की क्षमता, कोशिकाओं को शक्ति ले जाने वाली रेखाओं की क्षमता और बिजली उत्पन्न करने वाली गर्मी से परिभाषित किया जाता है।
एफइरैम बाहरी क्षेत्र की प्रतिक्रिया में परमाणुओं के भौतिक संचलन पर आधारित है, जो कि लगभग 1 ns के औसत से बहुत तेज़ है। सिद्धांत रूप में, इसका मतलब है कि एफइरैम डीरैम से बहुत तेज हो सकता है। हालाँकि, चूंकि पढ़ने और लिखने के लिए बिजली को सेल में प्रवाहित करना पड़ता है, इसलिए विद्युत और स्विचिंग विलंब समग्र रूप से डीरैम के समान होगा। यह सुझाव देना उचित प्रतीत होता है कि एफइरैम को डीरैम की तुलना में कम चार्ज की आवश्यकता होगी, क्योंकि डीरैम को चार्ज रखने की आवश्यकता होती है, जबकि चार्ज खत्म होने से पहले एफइरैम को लिखा जाता है। हालाँकि, लिखने में देरी होती है क्योंकि चार्ज को नियंत्रण ट्रांजिस्टर के माध्यम से प्रवाहित करना पड़ता है, जो कुछ हद तक करंट को सीमित करता है।
फ्लैश की तुलना में, फायदे कहीं अधिक स्पष्ट हैं। जबकि रीड ऑपरेशन गति में समान होने की संभावना है, लिखने के लिए उपयोग किए जाने वाले चार्ज पंप को करंट बनाने के लिए काफी समय की आवश्यकता होती है, एक ऐसी प्रक्रिया जिसकी एफइरैम को आवश्यकता नहीं होती है। फ़्लैश मेमोरी को सामान्यतः लिखने को पूरा करने के लिए एक मिलीसेकंड या उससे अधिक की आवश्यकता होती है, जबकि वर्तमान एफइरैमs 150 ns से कम समय में लेखन पूरा कर सकते हैं।
दूसरी ओर, एफइरैम की अपनी विश्वसनीयता के मुद्दे हैं, जिनमें छाप और थकान सम्मिलित है। इम्प्रिंट उस स्थिति में पिछले लेखन से अधिमान्य ध्रुवीकरण स्थिति है, और व्यापक साइकिलिंग के बाद ध्रुवीकरण के नुकसान के कारण थकान न्यूनतम लेखन वोल्टेज की वृद्धि है।
एफइरैम की सैद्धांतिक गति पूरी तरह स्पष्ट नहीं है। मौजूदा 350 एनएम उपकरणों ने 50–60 एनएस के क्रम में पढ़ने का समय तय किया है। हालांकि आधुनिक डीआरएएम की तुलना में धीमा, जो 2 एनएस के क्रम में समय के साथ पाया जा सकता है, सामान्य 350 एनएम डीआरएएम लगभग 35 एनएस के पढ़ने के समय के साथ संचालित होता है,[16] इसलिए एफइरैम की गति समान फैब्रिकेशन तकनीक को देखते हुए तुलनीय प्रतीत होती है।
अतिरिक्त मेट्रिक्स
| फेरोइलेक्ट्रिक रैम | मैग्नेटोरेसिस्टिव रैंडम-एक्सेस मेमोरी | एनवी एसरैम | बीबी एसरैम | |
|---|---|---|---|---|
| तकनीक | मूल स्टोरेज तत्व फेरोइलेक्ट्रिक संधारित्र है। संधारित्र को विद्युत क्षेत्र लगाकर ऊपर या नीचे ध्रुवीकृत किया जा सकता है[17] | फेरोइलेक्ट्रिक रैम के समान, लेकिन परमाणु खुद को एक बाहरी चुंबकीय बल की दिशा में संरेखित करते हैं। इस प्रभाव का उपयोग डेटा को संग्रहीत करने के लिए किया जाता है | हाई स्पीड एसआरएएम के साथ नॉन वोलेटाइल तत्व हैं | बाहरी शक्ति बंद होने पर लिथियम शक्ति के लिए ऊर्जा स्रोत है। |
| डेटा प्रतिधारण[18] | 10-160 yrs[19][4] | 20 वर्ष | 20 वर्ष | 7 वर्ष, बैटरी और परिवेश के तापमान पर निर्भर करता है |
| सहनशीलता | 1010 to 1015[4][20] | 108 [21] | असीमित | सीमित |
| गति (उत्तम) | 55 एनएस | 35 एनएस | 15–45 एनएस | 70–100 ns |
अनुप्रयोग
- पोर्टेबल/प्रत्यारोपित चिकित्सा उपकरणों में डेटालॉगर, क्योंकि एफरैम अन्य नॉन वोलेटाइल मेमोरी जैसे इइपीरोम की तुलना में कम ऊर्जा [22] का उपभोग करता है।
- ऑटोमोटिव सिस्टम में इवेंट-डेटा-रिकॉर्डर क्रैश या विफलता के मामले में भी महत्वपूर्ण सिस्टम डेटा कैप्चर करने के लिए।
- एफरैम का उपयोग स्मार्ट मीटर में इसके तेज लेखन और उच्च सहनशीलता के लिए किया जाता है।
- औद्योगिक पीएलसी में एफरैम बैटरी-समर्थित एसरैम (बीबीएसरैम)और इइपीरोम के लिए सीएनसी उपकरण मशीन की स्थिति आदि जैसे मशीन डेटा को लॉग करने के लिए आदर्श प्रतिस्थापन है।
व्यापार
एफइरैम समग्र अर्धचालक बाजार का अपेक्षाकृत छोटा हिस्सा है। 2005 में, दुनिया भर में सेमीकंडक्टर की बिक्री 235 बिलियन अमेरिकी डॉलर (गार्टनर ग्रुप के अनुसार) थी, जिसमें फ्लैश मेमोरी मार्केट अकाउंटिंग यूएस $ 18.6 बिलियन (आईसी इनसाइट्स के अनुसार) थी। रैमट्रॉन की 2005 की वार्षिक बिक्री, जो शायद सबसे बड़ा एफइरैम विक्रेता है, को 32.7 मिलियन अमेरिकी डॉलर होने की सूचना मिली थी। वैकल्पिक एनवीआरएएम की तुलना में फ्लैश मेमोरी की बहुत बड़ी बिक्री एक बहुत बड़े शोध और विकास प्रयास का समर्थन करती है। सैमसंग (2007) में 30 एनएम के सेमीकंडक्टर लाइनविड्थ का उपयोग करके फ्लैश मेमोरी का उत्पादन किया जाता है, जबकि फुजित्सु में 350 एनएम के लाइनविड्थ और टेक्सास इंस्ट्रूमेंट्स (2007) में 130 एनएम के लाइनविड्थ में फेराम का उत्पादन किया जाता है। फ्लैश मेमोरी सेल प्रति सेल कई बिट्स स्टोर कर सकते हैं (वर्तमान में उच्चतम घनत्व वाले एनएएनडी फ्लैश उपकरणों में 4), और फ्लैश सेल डिजाइन में नवाचारों के परिणामस्वरूप प्रति फ्लैश सेल बिट्स की संख्या बढ़कर 8 होने का अनुमान है। नतीजतन, फ्लैश मेमोरी की एरियाल बिट घनत्व एफइरैम की तुलना में बहुत अधिक है, और इस प्रकार फ्लैश मेमोरी की प्रति बिट लागत एफइरैम की तुलना में कम परिमाण के आदेश हैं।
सेल फुटप्रिंट के क्षेत्र को कम करने के लिए एफइरैम फाउंड्री प्रोसेस टेक्नोलॉजी और सेल स्ट्रक्चर्स जैसे वर्टिकल संधारित्र स्ट्रक्चर्स (उसी तरह डीरैम की तरह) के विकास में सुधार से एफइरैम सरणियों का घनत्व बढ़ाया जा सकता है। हालाँकि, सेल आकार को कम करने से डेटा सिग्नल का पता लगाने योग्य होने के लिए बहुत कमजोर हो सकता है। 2005 में, रैमट्रॉन ने अपने एफइरैम उत्पादों की बिजली मीटर, [23] ऑटोमोटिव (जैसे ब्लैक बॉक्स, स्मार्ट एयर बैग), सहित (लेकिन इस तक सीमित नहीं) विभिन्न क्षेत्रों में महत्वपूर्ण बिक्री की सूचना दी व्यावसायिक मशीनें (जैसे प्रिंटर, रेड डिस्क नियंत्रक), इंस्ट्रूमेंटेशन, चिकित्सा उपकरण, औद्योगिक माइक्रोकंट्रोलर और रेडियो फ्रिक्वेंसी आइडेंटिफिकेशन टैग। अन्य उभरते हुए एनवीआरएएम, जैसे एमआरएएम, फेराम के साथ प्रतिस्पर्धा में इसी तरह के आला बाजारों में प्रवेश करने की कोशिश कर सकते हैं।
टेक्सास इंस्ट्रूमेंट्स ने पारंपरिक सीएमओएस अर्धचालक निर्माण के दौरान दो अतिरिक्त मास्किंग चरणों का उपयोग करके एफइरैम कोशिकाओं को एम्बेड करना संभव साबित कर दिया। फ्लैश के लिए सामान्यतः नौ मास्क की जरूरत होती है। यह संभव बनाता है, उदाहरण के लिए, माइक्रोकंट्रोलर्स पर एफइरैम का एकीकरण, जहां एक सरलीकृत प्रक्रिया लागत को कम करेगी। हालांकि, एफइरैमs बनाने के लिए प्रयुक्त सामग्री सामान्यतः सीमॉस एकीकृत परिपथ निर्माण में उपयोग नहीं की जाती है। पीजेडटी फेरोइलेक्ट्रिक परत और इलेक्ट्रोड के लिए उपयोग की जाने वाली उत्कृष्ट धातु दोनों ही सीमॉस प्रक्रिया संगतता और संदूषण के मुद्दों को बढ़ाते हैं। टेक्सास इंस्ट्रूमेंट्स ने अपनी नई एफरैम श्रृंखला में अपने MSP430 माइक्रोकंट्रोलर्स में एफरैम मेमोरी की मात्रा को सम्मिलित किया है।[24]
क्षमता समयरेखा
2021 तक अलग-अलग विक्रेता स्टोरेज आकार (घनत्व) में 16 एमबी से अधिक मेमोरी वाले चिप्स बेच रहे थे।[25]
यह भी देखें
- मैग्नेटिक-कोर मेमोरी
- एमरैम
- एनवीएसरैम
- फेज-चेंज मेमोरी
- प्रोग्रामेबल मेटलाइज़ेशन सेल
- मेमिस्टर
- रेसट्रैक मेमोरी
- बबल मेमोरी
संदर्भ
- ↑ "फ्रैम तकनीक". Cypress semiconductos.
- ↑ "FeTRAM: memória não-volátil consome 99% menos energia". 29 September 2011.
- ↑ https://www.fujitsu.com/us/Images/MB85R4001A-DS501-00005-3v0-E.pdf[bare URL PDF]
- ↑ 4.0 4.1 4.2 "CY15B116QI Data Sheet". Cypress Semiconductors. p. 19.
- ↑ Dudley A. Buck, "Ferroelectrics for Digital Information Storage and Switching." Report R-212, MIT, June 1952.
- ↑ Ridenour, Louis N. (June 1955). "कंप्यूटर यादें". Scientific American: 92. Archived from the original on 2016-08-22. Retrieved 2016-08-22.
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- ↑ 9.0 9.1 Scott, J.F. (2003). "Nano-Ferroelectrics". In Tsakalakos, Thomas; Ovid'ko, Ilya A.; Vasudevan, Asuri K. (eds.). Nanostructures: Synthesis, Functional Properties and Application. Springer Science & Business Media. pp. 583-600 (584-5, 597). ISBN 9789400710191.
- ↑ "History: 1990s". SK Hynix. Retrieved 6 July 2019.
- ↑ "Cypress Semiconductor completes Ramtron acquisition - Denver Business Journal". Archived from the original on 2012-11-30.
- ↑ 12.0 12.1 Ferroelectric Phase Transition in Individual Single-Crystalline BaTiO3 Nanowires Archived 2010-06-15 at the Wayback Machine. See also the associated press release.
- ↑ Junquera and Ghosez, Nature, 2003, DOI 10.1038/nature01501
- ↑ "TN-47-16: Designing for High-Density DDR2 Memory" (PDF). Archived from the original (PDF) on September 20, 2006.
- ↑ "FRAM - चुंबकीय क्षेत्र प्रतिरक्षण". Cypress Semiconductors.
- ↑ Lee, Dong-Jae; Seok, Yong-Sik; Choi, Do-Chan; Lee, Jae-Hyeong; Kim, Young-Rae; Kim, Hyeun-Su; Jun, Dong-Soo; Kwon, Oh-Hyun (1 June 1992). "A 35 ns 64 Mb DRAM using on-chip boosted power supply". 1992 Symposium on VLSI Circuits Digest of Technical Papers. pp. 64–65. doi:10.1109/VLSIC.1992.229238. ISBN 978-0-7803-0701-8. S2CID 62372447 – via IEEE Xplore.
- ↑ "FRAM technology brief". Cypress Semiconductors.
- ↑ https://site.ieee.org/pikespeak/files/2020/06/Non-Volatile-RAM-Review-ECEN-5823.pdf[bare URL PDF]
- ↑ "FRAM Data sheets". Cypress Semiconductors.
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- ↑ "StackPath".
- ↑ "Energy comparison between FRAM and EEPROM". Cypress Semiconductors.
- ↑ "User Manual: Single phase, single rate, Credit Meter". Ampy Automation Ltd.
The FRAM is guaranteed for a minimum of 10,000,000,000 write cycles.
- ↑ "FRAM – Ultra-Low-Power Embedded Memory". Texas Instruments.
- ↑ AG, Infineon Technologies. "एफ-रैम (फेरोइलेक्ट्रिक रैम) - इन्फिनॉन टेक्नोलॉजीज". www.infineon.com. Retrieved 2021-12-18.
बाहरी संबंध
- एफरैम(एफइरैम) [Cypress
- एफरैम(एफइरैम) Application Community Sponsored by Ramtron[Language: Chinese]
- एफरैम overview by Fujitsu
- एफइरैम Tutorial by the Department of Electrical and Computer Engineering at the University of Toronto
- एफरैम operation and technology tutorial
- IC Chips
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