美國Ramtron公司記憶體(FRAM)的核心技術是鐵電晶體材料。這一特殊材料使得記憶體產品同時擁有隨機存取記憶體(RAM) 和非揮發性貯存產品的特性。

記憶體材料的工作原理是：當我們把電極加到鐵電晶體材料上，晶體中的中心原子會沿著電場方向運動，到達穩定狀態。晶體中的每個自由浮動的中心原子只有兩個穩定狀態。一個我們拿來記憶邏輯中的０，另一個記憶１。中心原子能在常溫，沒有電場的情形下停留在此狀態達一百年以上。記憶體不需要定時刷新，能在斷電情況下保存數據。(圖一)

由於在整個物理過程中沒有任何原子碰撞，FRAM擁有高速讀寫，超低功耗和無限次寫入等超級特性。

《圖一 FRAM物理運作示意圖》

記憶體的基本知識

傳統半導體記憶體有兩大體系：揮發性記憶體(volatile memory) 和非揮發性記憶體 (non-volatile memory)。

揮發性記憶體像SRAM和DRAM 在沒有電源的情況下都不能保存數據。但這種記憶體擁有高性能，易用等優點。非揮發性記憶體像EPROM， EEPROM和 FLASH 能在斷電後仍保存資料。但由於這些記憶體均起源自唯讀存貯器 (ROM) 技術，所以您不難想象得到它們都有不易寫入的缺點。確切來說，這些缺點包括寫入太慢，有限寫入次數，寫入時需要特大功耗等等．

我們可以做一個簡單的比較：圖一是16K bit 記憶體(FRAM)的性能和16K bit EEPROM的比較. FRAM第一個最明顯的優點是FRAM可以跟隨bus speed寫入，與EEPROM最大不同的地方是FRAM在寫入後無須任何等待時間，而EEPROM要等幾毫秒 (mS) 才能寫進下一筆資料。(圖一)

FRAM的第二大優點是近乎無限次寫入。當EEPROM只能應付十萬(10的5次方) 至一百次方寫入時， 新一代的FRAM已達到一億個億次 (10的16次方) 的寫入壽命。(圖二)

FRAM的第三大優點是超低功耗，EEPROM的慢速和高電流寫入令它需要高出FRAM 2，500倍的能量去寫入每個字節 (圖三)。

FRAM涵蓋RAM技術的優點，又同時擁有ROM技術的非揮發性特點。FRAM為業界提供了一個嶄新的存貯器產品：一個非揮發性的RAM(圖四)。

《圖二 FRAM與EEPROM比較圖》

FRAM的應用

我們向來用EEPROM 來存儲設置資料和啟動程式，用SRAM 來暫存系統或運算變數。如果掉電後這些數據仍需保留的話，我們會通過加上後備電池的方法去實現。很久以來我們沒有檢驗這種記憶體架構的合理性。FRAM的出現為大家提供了一個簡捷而高性能的一體化存貯技術。(圖五)(圖六)

數據採集和記錄

FRAM 的出現使工程師可以運用非揮發性的特術進行多次 高速寫入， 在以前只有EEPROM的情況下，大量數據採集和記錄對工程師來說是一件非常頭疼的事。

數據採集包括記錄和貯存數據，更重要的是能在失去電源的情況下，不流失任何資料。 在數據採集的過程中， 數據需要不斷高速寫入，對資料進行更新。EEPROM的寫入壽命和速度往往不能滿足要求。

典型應用包括：儀表(電力表、水表、 煤氣表、 暖氣表、計程車表)，測量(醫療儀表，非接觸式聰明卡(RFID)，門禁系統、汽車記錄儀 (汽車事故的黑盒子)

《圖三 FRAM與EEPROM的功率消耗比較》

儲存配置參數 (Configuration/Setting Data)

以往在只有EEPROM的情況下，由於寫入次數限制，工程師們只能在偵測到掉電的時候，才把更新了的配置參數及時地存進EEPROM裡。這種做法很明顯地存在著可靠性的問題。FRAM的推出使工程師可以有更大的發揮空間去選擇實時記錄最新的配置參數。免去是否能在掉電時及時寫入的憂慮。

典型應用包括：電話裡的電子電話簿，影印機、打印機、工業控制、Set-Top-Box 、網路設備、 TFT 屏顯，遊戲機，自動販賣機等。

《圖四 FRAM的性能特點》

非揮發性緩衝(buffer) 記憶

FRAM無限次快速擦寫令這種產品十分適合擔當重要系統裡的暫存(buffer)記憶體，在一些重要系統裡，往往需要把資料以一個子系統非實時地傳到另一個子系統去。由於資料的重要性，緩衝區內的數據在掉電時不能丟失，以往工程師們只能通過SRAM後備電池的方法去實現，雖然知道這種方法隱藏著電池耗乾、化學液體洩出等安全、可靠性問題。FRAM 的出現為業界提供了一個高可靠性、但低成本的方案。

典型應用包括：銀行自動提款機 (ATM)，稅控機，商業結算系統 (POS)，傳真機等

SRAM的取代和擴展

《圖五 簡單的嵌入形式－兩款記憶晶片組》

FRAM 無限次快速擦寫和非揮發性的特點，令系統工程師可以把現在在線路板上分離的SRAM和EEPROM器件整合到一個FRAM裡，為整個系統節省功耗、成本、空間。同時增加了整個系統的可靠性。

典型應用包括：用FRAM加一個便宜的單片機(microcontroller) 來取代一個較貴的SRAM嵌入式單片機和外國EEPROM。

RAMTRON FRAM記憶體產品

Ramtron 串行 (serial)：非揮發性RAM遵循標準工業接口。2-wire產品為單片機 (microcontroller) 配選最少的接線。SPI產品需要多一至兩個接線，但具有高速和通訊協議簡單的優點。

Ramtron 並行 (parallel) 非揮發性RAM與標準SRAM管腳兼容。並行FRAM對SRAM加後備電池方案做出了一大改進。系統工程師再不需要擔心電池乾涸，在系統裡加上笨拙的機械裝置。FRAM的封裝就像SRAM一樣有簡單的貼片封裝 (SOIC) 或插腳封裝(DIP)－而您也該是時候把電池扔掉了！

《圖六 簡單的嵌入形式－單一記憶晶片組》

RAMTRON 公司和記憶體產品的發展方向

Ramtron公司成立於1984年，總部設在美國科羅拉多州的Colorado Springs市，公司於1992年在美國那斯達克上市。Ramtron是當今領先的記憶體技術和產品供應商。世界上絕大部分重要的半導體存貯器製造商都向Ramtron申請授權專利來做記憶體的研究：包括 日本的Toshiba、Hitachi、Fujistu， Rohm， Asahi，韓國的Samsung， 和德國的Infineon。

在未來的幾年裡，Ramtron 會黨續努力不斷降低成本，另外將在明年上半年推出兆級 (Mbit)密度的記憶體，大密度的FRAM將來會取代各類記億體，成為真正的超級記憶體。