Будущие технологии памяти: FeRAM изнутри / Процессоры и память

Будущее FeRAM

Как явствует из вышеизложенного, у всех типов FeRAM перспективы более чем радужные. Ученные и коммерческие организации, по сути, затронули лишь самый краешек огромного пласта открытий, используя лишь самые грубые модели и далеко не самые лучшие материалы, спеша получить прибыль - ведь внедрение новых технологий с нуля это очень дорого и медленно. Вот и катятся по наезженной дороге производители, боясь свернуть в сторону, на обочину, где хоть и полно чудес, но трясет и колесо проколоть можно. Тем не менее, прогресс налицо. Отработав и заработав на обкатанных схемах, производители все же начинают рваться в манящую даль, о чем свидетельствует этот Roadmap посвященный FeRAM:

Из этого анонса и вышеприведенных фактов следуют очевидные вещи: с течением времени технологический процесс будет все тоньше и тоньше, размер ячеек будет уменьшаться, новые технологии и материалы будут появляться как грибы после дождя, цена на FeRAM будет падать, а сама FeRAM вытеснит все конкурирующие стандарты памяти и посыпятся на нас как из рога изобилия всевозможнейшие энергонезависимые носители и Windows наконец-то научиться мгновенно загружаться. Осталась самая малость - дожить до всего этого великолепия, чего желаю себе и своим читателям.

Глоссарий

Сегнетоэлектрики - группа соединений обладающих способностью при изменении своих физических параметров вырабатывать электрический ток (например, пьезокерамика при сжатии) и, наоборот, при приложении к ним электрического тока способные изменять свои физические свойства (деформация, изменение проводимости, изменение ферромагнитных свойств и т.д.). В ряде случаев после прекращения воздействия изменения в материале сохраняются, что и делает этот класс соединений столь ценным для использования в носителях информации.

PZT (Perovskite lead zirconate titanate) - семейство сегнетоэлектрических керамик общей формулой Pb(ZrxTi1-x)O3. Иногда при добавлении легирующих добавок к аббревиатуре PZT могут добавляться другие латинские буквы.

SBT - семейство сегнетоэлектрических керамик аналогичных PZT с общей формулой Sr(BixTax)O9. Отличаются улучшенными показателями по сравнению с PZT, но химически менее стабильны и имеют более сложный процесс получения.

Петля гистерезиса - в том случае, когда переход из начального состояния в конечное происходит по одному пути, а из конечного в начальное - по другому и в любой своей точке (кроме начала и конца) первый и второй пути имеют разное значение, возникает эффект называемый петлей гистерезиса. Графически для сегнетоэлектрика это выглядит так:

где Р - это поляризация материала, а E - напряженность электрического поля. При следовании по пути из точки 1 в точку 2 достигается такое критическое значения поляризации (поляризация насыщения), что возврат в исходное состояние по тому же пути для сегнетоэлектрика становится невозможным. Чем больше зазор между первым и вторым путем, тем лучше - тем однозначнее определение значения бинарного кода записанного в ячейке.

Поляризация насыщения - поляризация, при которой все дипольные моменты сегнетоэлектрика ориентируются вдоль вектора поля, при этом сегнетоэлектрик изменяет свои физические свойства.

Коэрцитивное напряжение - это значение электрического поля, при котором поляризация материала становится равным 0.

Усталость материала (fatigue) - изменение значения поляризации сегнетоэлектрика в сторону уменьшения в процессе эксплуатации материала, то есть в цикле запись/перезапись.

Отпечаток заряда (imprint) - постепенный переход диэлектрика в одно из своих устойчивых состояний при длительном нахождении в этом состоянии

Старение материала - деградация поляризационных параметров (остаточная поляризация Pr и поляризация насыщенности P0) с течением времени.