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FRAM技术为智能安全气囊系统提供“智能性”

时间:10-12 来源:半导体应用/Michael Hollabaugh 瑞创国际 点击:

故中的数据,还需要存储事故发生前的数据。利用滚动日志来存储碰撞前的数据是很理想的方法,但对浮栅存储器件而言,这种解决方案已证实存在问题,因为它们的擦写次数有限。由于安全气囊模块具有很大的电容,以便存储足够的能量来激活安全气囊,故在事故发生之后可能有足够的残余电量把缓冲器中的数据写入到非易失性存储器中。能够写入的数据量取决于尚可用的电量,也即电容中的残余能量和存储器的写入速度。典型2K byte浮栅存储器的写入速度可以达到约每5us 写入4 字节。故而,要写入整个浮栅存储器可能需要1秒多的时间。

  FRAM能够提供极高的擦写次数和速度,有效解决了上述问题。Ramtron的 FRAM技术把铁电材料和标准半导体芯片设计及制造技术结合在一起,推出了非易失性存储器和模拟/混合信号产品。这些产品具有快速读/写性能、几乎无限的擦写次数和静态RAM (SRAM) 的超低功耗,并在掉电时能够安全存储数据,这些都是标准RAM技术所无法提供的功能。

  FRAM单元采用业界标准CMOS工艺制造,通过两个电极板之间的铁电晶体来形成电容,类似于DRAM电容的构造。但是不像一般的易失性存储器那样把数据作为电容上的电荷来存储,FRAM是把数据存储在铁电晶体内。

  当在铁电晶体上施加一定电场时,晶阵的中心原子在电场作用下沿电场方向在晶体内运动,它通过一个能量壁垒(energy barrier) 造成电荷尖峰。内部电路感测到这一电荷尖峰,并且设置存储器。电场消失后,中心原子会保持在原来的位置,从而保存存储器的状态。(见图2)。

  铁电薄膜放在CMOS基层之上,并置于两电极板之间,使用金属互连并钝化后完成铁电制造过程。(见图3)。

  所以,FRAM存储器不需要定期刷新,掉电后仍然会保存数据。它的速度很快,而且实际没有寿命限制。这些特性使它完全能够以极小的时间间隔写入数据,从而确保所保存状态的正确性。例如,一个16-Kbit (2K byte) 的器件可以超低功耗在3.3 微秒内被写入。另外,它能够每秒刷新10,000次 (每100微秒写一次),工作寿命长达25,000小时。

  最近,韩国现代汽车 (Hyundai Autonet) 决定在它的下一代智能安全气囊系统中采用非易失性铁电随机存取存储器 (FRAM),这正是FRAM技术的优势被顶尖汽车系统供应商逐步接受并用于高安全性应用的又一有力明证。而现代汽车是继美国、亚洲、日本和欧洲另外8家汽车制造商之后,选用FRAM技术来为智能安全气囊系统和相关的碰撞事故数据记录仪提供"智能性"的又一家知名公司。

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