美国Ramtron公司内存(FRAM)的核心技术是铁晶体管材料。这一特殊材料使得内存产品同时拥有随机存取内存(RAM) 和非挥发性贮存产品的特性。

内存材料的工作原理是：当我们把电极加到铁晶体管材料上，晶体中的中心原子会沿着电场方向运动，到达稳定状态。晶体中的每个自由浮动的中心原子只有两个稳定状态。一个我们拿来记忆逻辑中的０，另一个记忆１。中心原子能在常温，没有电场的情形下停留在此状态达一百年以上。内存不需要定时刷新，能在断电情况下保存数据。(图一)

由于在整个物理过程中没有任何原子碰撞，FRAM拥有高速读写，超低功耗和无限次写入等超级特性。

《图一 FRAM物理运作示意图》

内存的基本知识

传统半导体内存有两大体系：挥发性内存(volatile memory) 和非挥发性内存 (non-volatile memory)。

挥发性内存像SRAM和DRAM 在没有电源的情况下都不能保存数据。但这种内存拥有高性能，易用等优点。非挥发性内存像EPROM， EEPROM和 FLASH 能在断电后仍保存数据。但由于这些内存均起源自只读存贮器 (ROM) 技术，所以您不难想象得到它们都有不易写入的缺点。确切来说，这些缺点包括写入太慢，有限写入次数，写入时需要特大功耗等等．

我们可以做一个简单的比较：图一是16K bit 内存(FRAM)的性能和16K bit EEPROM的比较. FRAM第一个最明显的优点是FRAM可以跟随bus speed写入，与EEPROM最大不同的地方是FRAM在写入后无须任何等待时间，而EEPROM要等几毫秒 (mS) 才能写进下一笔数据。(图一)

FRAM的第二大优点是近乎无限次写入。当EEPROM只能应付十万(10的5次方) 至一百次方写入时， 新一代的FRAM已达到一亿个亿次 (10的16次方) 的写入寿命。(图二)

FRAM的第三大优点是超低功耗，EEPROM的慢速和高电流写入令它需要高出FRAM 2，500倍的能量去写入每个字节 (图三)。

FRAM涵盖RAM技术的优点，又同时拥有ROM技术的非挥发性特点。FRAM为业界提供了一个崭新的存贮器产品：一个非挥发性的RAM(图四)。

《图二 FRAM与EEPROM比较图》

FRAM的应用

我们向来用EEPROM 来存储设置数据和启动程序，用SRAM 来暂存系统或运算变量。如果掉电后这些数据仍需保留的话，我们会通过加上后备电池的方法去实现。很久以来我们没有检验这种内存架构的合理性。FRAM的出现为大家提供了一个简捷而高性能的一体化存贮技术。(图五)(图六)

数据采集和记录

FRAM 的出现使工程师可以运用非挥发性的特术进行多次 高速写入， 在以前只有EEPROM的情况下，大量数据采集和记录对工程师来说是一件非常头疼的事。

数据采集包括记录和贮存数据，更重要的是能在失去电源的情况下，不流失任何数据。 在数据采集的过程中， 数据需要不断高速写入，对数据进行更新。EEPROM的写入寿命和速度往往不能满足要求。

典型应用包括：仪表(电力表、水表、 煤气表、 暖气表、出租车表)，测量(医疗仪表，非接触式聪明卡(RFID)，门禁系统、汽车记录仪 (汽车事故的黑盒子)

《图三 FRAM与EEPROM的功率消耗比较》

储存配置参数 (Configuration/Setting Data)

以往在只有EEPROM的情况下，由于写入次数限制，工程师们只能在侦测到掉电的时候，才把更新了的配置参数及时地存进EEPROM里。这种做法很明显地存在着可靠性的问题。FRAM的推出使工程师可以有更大的发挥空间去选择实时记录最新的配置参数。免去是否能在掉电时及时写入的忧虑。

典型应用包括：电话里的电子电话簿，复印机、打印机、工业控制、Set-Top-Box 、网络设备、 TFT 屏显，游戏机，自动贩卖机等。

《图四 FRAM的性能特点》

非挥发性缓冲(buffer) 记忆

FRAM无限次快速擦写令这种产品十分适合担当重要系统里的暂存(buffer)内存，在一些重要系统里，往往需要把数据以一个子系统非实时地传到另一个子系统去。由于数据的重要性，缓冲区内的数据在掉电时不能丢失，以往工程师们只能通过SRAM后备电池的方法去实现，虽然知道这种方法隐藏着电池耗干、化学液体泄出等安全、可靠性问题。FRAM 的出现为业界提供了一个高可靠性、但低成本的方案。

典型应用包括：银行自动提款机 (ATM)，税控机，商业结算系统 (POS)，传真机等

SRAM的取代和扩展

《图五 简单的嵌入形式－两款记忆芯片组》

FRAM 无限次快速擦写和非挥发性的特点，令系统工程师可以把现在在线路板上分离的SRAM和EEPROM器件整合到一个FRAM里，为整个系统节省功耗、成本、空间。同时增加了整个系统的可靠性。

典型应用包括：用FRAM加一个便宜的单片机(microcontroller) 来取代一个较贵的SRAM嵌入式单片机和外国EEPROM。

RAMTRON FRAM内存产品

Ramtron 串行 (serial)：非挥发性RAM遵循标准工业接口。2-wire产品为单片机 (microcontroller) 配选最少的接线。SPI产品需要多一至两个接线，但具有高速和通讯协议简单的优点。

Ramtron 并行 (parallel) 非挥发性RAM与标准SRAM管脚兼容。并行FRAM对SRAM加后备电池方案做出了一大改进。系统工程师再不需要担心电池干涸，在系统里加上笨拙的机械装置。FRAM的封装就像SRAM一样有简单的贴片封装 (SOIC) 或插脚封装(DIP)－而您也该是时候把电池扔掉了！

《图六 简单的嵌入形式－单一记忆芯片组》

RAMTRON 公司和内存产品的发展方向

Ramtron公司成立于1984年，总部设在美国科罗拉多州的Colorado Springs市，公司于1992年在美国那斯达克上市。Ramtron是当今领先的内存技术和产品供货商。世界上绝大部分重要的半导体存贮器制造商都向Ramtron申请授权专利来做内存的研究：包括 日本的Toshiba、Hitachi、Fujistu， Rohm， Asahi，韩国的Samsung， 和德国的Infineon。

在未来的几年里，Ramtron 会党续努力不断降低成本，另外将在明年上半年推出兆级 (Mbit)密度的内存，大密度的FRAM将来会取代各类记亿体，成为真正的超级内存。