Семинар по энергонезависимой памяти Октябрь 2001

История Ramtron
Основана в 1984
$18.5M продажи в 1998
130 сотрудников
Находится в Colorado Springs
Опытное производство в 1993-97
Начало продаж в 1998

Бизнес Ramtron
Партнеры
Покупатели
FRAM
Университеты
Поставщики оборудования
Продажа лицензий
Поставка
продуктов
Поставка
технологий
Производства
Разработка
технологий

Схема производства
Развитие технологии
Производство
Япония
Штаб-квартира,
Тестирование,
склад
Colorado Springs
Упаковка
Тайланд
Упаковка
Китай

Технология FRAM
Идеальная электрически перепрограммируемая память
ОЗУ, не требующее питания
Функции ОЗУ и ПЗУ объединяются в одной микросхеме
Лишена недостатков других видо ЭППЗУ
Минимальное энергопотребление: подходит для носимых приборов и батарейного питания
Индустриальный температурный диапазон

Введение в технологию
FRAM - Ferroelectric RAM, ОЗУ на ферроэлектрических кристаллах
Энергонезависимое ОЗУ без батарейки
Основной элемент памяти – ферроэлектрический кристалл
Данные сохраняются подвижным атомом с двумя стабильными состояниями
Атом перемещается в направлении приложенного электрического поля, оставаясь на месте после его снятия
Подвижный атом стабилен после снятия поля

Мифы о ферроэлектриках
Ферроэлектрики это не ферромагнетики!
Нет магнитного механизма!
Ферроэлектрики используют электрическое поле!
Нет металла !!!
Нет магнетизма !!!

Чтение и запись FRAM
Электрическое поле приложено к кристаллу
Подвижный атом перемещается в направлении электрического поля
Импульс заряда излучается при пересечении атомом центра кристалла
Нет физического барьера
Атом перемещается за < 1нс
После считывания
положение атома восстанавливается
Запись эквивалентна чтению, только восстанавливается новое значение

Конденсаторы
Из поликристаллических ферроэлектрических пленок
формируются конденсаторы
Платиновый или иридиевый
электрод
Платиновый или иридиевый
электрод
PZT

Ячейка FRAM
1T1C
Сигнал с конденсатора сравнивается с опорным
2T2C
Сигнал с конденсатора сравнивается с инверсным
256Kб и менее
1Mб и более

Продукты Ramtron
Улучшенная память
Стандартная цоколевка, новые возможности
Память с дополнениями
Интегрированная память и периферия
Логика с памятью
Решение системных задач технологией памяти

Продукты
Последовательная память
Название Емкость Интерфейс Состояние
FM24C04 4Kb 2-wire Серийная продукция
FM24C256 256Kb 2-wire Серийная продукция
FM25040 4Kb SPI mode 0 Серийная продукция
FM25C160 16Kb SPI mode 0 & 3 Серийная продукция
FM25640 64Kb SPI mode 0 & 3 Серийная продукция
FM24CL16 16Kb 2-wire, 2.7-5.5V Серийная продукция
FM24CL64 64Kb 2-wire, 2.7-3.6V Серийная продукция
Параллельная 8-разрядная память
Название Емкость Интерфейс Состояние
FM1608 64Kb Bytewide Серийная продукция
FM18L08 256Kb Bytewide, 2.7-3.6V Серийная продукция

Положение FRAM на рынке
Технология электрически
перепрограммируемой памяти
Удельная стоимость различных технологий

Рынок ЭППЗУ
Сбор данных
Сбор и накопление данных о системе
ЭППЗУ нужно часто перезаписывать
Быстрая запись и большое число циклов необходимы
3 категории пользователей
Конфигурация
Управление процессом или конфигурацией
ЭППЗУ нужно переписывать при изменении состояния
ЭППЗУ приходится переписывать при выключении питания
Быстрая запись или большое число циклов удобнее
Идентификация
Различные цели
Память записывается однажды или несколько раз
Большое число циклов записи не нужно
Увеличение важности
FRAM

FRAM и другие решения

Другие продукты
Логика с памятью
Название Описание Состояние
FM573 8-разрядная защелка с памятью(ИР33) Серийная продукция
FM574 8-разрядный регистр с памятью Серийная продукция
Память с дополнениями
Название Описание Состояние
FM3808 256Kb 8-разрядная плюс RTC Планируется
FM3064 64Kb последовательная плюс RTC Планируется
FM4064 64Kb последовательная плюс супервизор Планируется

Последовательные FRAM
Преимущества FRAM компенсируют небольшое увеличение цены
Цифры для EEPROM – усредненные
по 4 производителям

Почему FRAM ?
1. Разница в цене порядка $0.50
Эта сумма не очень значительна в большинстве применений
2. Медленная запись в ЭППЗУ – больше вероятность сбоя
Насколько велика ценность записываемых данных ?
3. Для ЭППЗУ нужен супервизор при выключении питания
FRAM фактически обходится дешевле в системе
4. Уменьшение затрат на ремонт/обслуживание
Возможность выхода из строя ЭППЗУ из-за недостаточного
числа циклов перезаписи
5. Новые возможности для сбора данных
Улучшение функций и новые возможности при
минимальной цене

Параллельная память
ОЗУ с батарейкой
Модульное решение : Гибридный блок с ОЗУ,
батарейкой и контроллером. Корпус DIP или
специальная сборка для SMD монтажа.
Дискретное решение : Обычное ОЗУ,
внешняя батарейка и микросхема супервизора.
*И параллельные ЭППЗУ

FRAM и ОЗУ с батарейкой
FRAM
~$2.00 для 64Kb
Однокристальное
Обычный SMD
Высокая надежность
Полная безопасность
Вибро- и удароустойчиво
Надежный интерфейс
ОЗУ с батарейкой
>$4.00 для 64Kb
Гибридный модуль или схема
Специальный большой корпус
Батарейка может отказать
Литиевые батарейки опасны
Чувствительно к ударам
Повреждение от отрицательных испульсов
FRAM и ОЗУ с батарейкой быстро записываются,
допускают много циклов перезаписи, но...
FRAM лучше и стоит дешевле!

2-проводная память
FM24C64
Обмен по двум линиям, CLK и DATA
Входы выборки для 4Kb, 64Kb
Тактовая частота до 1MHz (64K)
Питание 5V
NoDelay™ Write – нет задержки при записи
1E10 циклов обращения
Стандартный протокол и цоколевка
2-проводная память
FM24C04 4Kb 400 kHz
FM24C16 16Kb 400 kHz
FM24C64 64Kb 1 MHz

Память с SPI
FM25640
Интерфейс SPI : CS, SCK, DO, DI
Mode 0&3 для FM25640, FM25C160
Mode 0 для FM25040, FM25160
Тактовая частота до 5MHz (для новых)
Питание 5V
NoDelay™ Write – нет задержки при записи
1E10 max циклов обращения
Стандартный протокол и цоколевка
Память с SPI
FM25040 4Kb 2.1 MHz
FM25160 16Kb 2.1 MHz
FM25C160 16Kb 5 MHz
FM25640 64Kb 5 MHz

Параллельная память
120 ns время выборки, 70 ns разрабатывается
Питание 5V
NoDelay™ Write – нет задержки при записи
1E10 max циклов обращения
Стандартный протокол и цоколевка, как у ОЗУ
Параллельная память
FM1608 8Kx8
FM1808 32Kx8
FM1808

Соответствие цоколевки
* FRAM имеют ту же цоколевку, что и SRAM с батарейкой,
но SMD корпуса имеют меньшие габариты.

Логика с памятью
Управление реле и клапанами
Интерфейс переключателей и индикаторов передней панели
Замена перемычек и управляющих сигналов
Инициализация состояния входов и выходов
Сохранение состояния и диагностика ошибок при отключении питания
Не требуется последовательная память, если нужны несколько бит
8-разрядный регистр с памятью

Применения FRAM
Сбор данных
Сохранение конфигурации
Замена и расширение ОЗУ
Буфер для хранения параметров

Некоторые применения
Сбор данных
Счетчики электричества
Счетчики воды, газа
Измерители
Счетчики игрушек
Системы идентификации
Медицинские датчики
Маркеры
Спидометры
Хранение конфигурации
Лазерные принтеры
Копировальные аппараты
Телефоны
Кассовые аппараты
Set top box
Видеоустройства
Интерфейсы ProfiBus
Энергонезависимый буфер
Буфер RAID диска
Файловая таблица PDA
Управление двигателем
Системы автоматического регулирования
Промышленные системы
Банкомат
Замена и расширение ОЗУ
Поддержка микроконтроллеров
Считываетль магнитных карт
Автомобильное радио