并行接口铁电存储器FM1808及其应用

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摘要：RAMTRON公司生产的并行接口高性能铁电存储器FM1808是NV-SRAM的理想替代产品。文中介绍了FM1808的性能特点、引脚功能和工作原理，同时重点介绍了铁电存储器的应用特点及与其它类型存储器之间的应用差别，给出了FM1808的设计应用要点。

    关键词：FRAM；并行接口；铁电存储器；FM1808

１ 引言

目前，数据写入频率要求较高且要求掉电不丢失数据的应用领域，通常采用内部具有锂电池的不挥发ＮＶ－ＳＲＡＭ作为存储器件，但该类器件昂贵的价格又制约了其在价格敏感领域的应用，而如果使用与其兼容的铁电存储器ＦＲＡＭ，则可很好地解决成本问题，同时又可得到更高的数据存储可靠性。铁电存储器是ＲＡＭＴＲＯＮ公司的专利产品，该产品的核心技术是铁电晶体材料，这一特殊材料使得铁电存储器产品同时拥有随机存储器（ＲＡＭ）和非易失性存储器（ＲＯＭ）产品的特性。 ＦＭ１８０８是基于铁电存储器原理制造的并行接口２５６ｋｂｉｔ铁电存储器，该存储器相比其它类型的存储器有三大特点：

●几乎可以像ＲＡＭ那样无限次写入；javascript:window.open(this.src);" style="cursor:pointer;"/>

●可随总线速度写入而无须任何写等待时间；

●超低功耗。

这种铁电存储器ＦＲＡＭ克服了以往ＥＥＰＲＯＭ和ＦＬＡＳＨ写入时间长、擦写次数少的缺点，其价格又比相同容量的不挥发锂电ＮＶ－ＳＲＡＭ低很多，因而可广泛应用于在系统掉电后需要可靠保存程序及数据的应用领域，同时也是价格昂贵的不挥发锂电ＮＶ－ＳＲＡＭ的理想替代产品。

２　性能特点及引脚定义

ＦＭ１８０８的主要特性如下：

●采用先进的铁电技术制造；

●存储容量为２５６ｋ ｂｉｔ（即３２ｋ ｂｙｔｅ）；

●读写寿命为１００亿次；

●掉电数据可保存１０年；

●写数据无延时；

●存取时间为７０ｎｓ；

●低功耗，工作电流为２５ｍＡ，待机电流仅为２０μＡ；

●采用单５Ｖ工作电压；

●工作温度范围为－４０℃～＋８５℃；

●具有特别优良的防潮湿、防电击及抗震性能；

●与ＳＲＡＭ或并行Ｅ２ＰＲＯＭ管脚兼容。

ＦＭ１８０８采用２８脚ＰＤＩＰ和ＳＯＩＣ封装形式。图１ 给出了其ＳＯＩＣ封装的引脚排列，各引脚功能说明见表１所列。

引脚号	性  质	引脚名称	描  述
A0～A14	输入	地址线	地址数据在CE的下降沿被锁定
DQ0～DQ7	I/O	数据线
CE	输入	片选	当CE为低电平时，芯片被选中
OE	输入	输出使能	当OE为低电时，FM1808把数据送到总线；当OE为高，数据线为高阻态
WE	输入	写使能	当WE为低电平时，总线的数据写入被A0～A14所决定的地址中
VDD	电源	电压输入	5V供电电压
VSS	电源	地

３　ＦＭ１８０８工作原理

ＦＭ１８０８具有１００亿次的读写寿命，它比其它类型的存储器读写寿命要高得多。尽管如此，其读写寿命也是有限的，如果对ＦＭ１８０８的工作原理及内部结构有所了解，则在使用时就可根据其结构特点合理使用存储单元以延长其读写寿命。

３．１ 存储器的结构与读写寿命

ＦＲＡＭ可提供比其它非易失性存储器高得多的写持久性，javascript:window.open(this.src);" style="cursor:pointer;"/>然而在一定程度上，存储器访问次数的增加会造成ＦＲＡＭ操作出错概率的增加，即写入存储器的数据会丢失，而存储器的内容却仍然可被正常读出，当然上述现象只有在存储器读写次数达到１００亿次之后才会出现，因此，为了延长存储器的读写寿命，可以根据数据读写的频繁程度，将数据保存在不同的区域中以进行读写操作，例如对一些关键的数据如系统配置参数等，可以放在一个访问次数较少的区域中，而将变化频繁的数据或不需要长久保存的数据放在单独的区域中，这样既可保证系统关键数据存储的安全性，又可保证非安全区存储器的实际擦写次数大于１００亿次，从而延长铁电存储器的实际使用寿命。

铁电存储器的特殊性在于每一次的读操作都会破坏原有的数据，因此必须在完成读操作后再执行一个回写过程，这样，每执行一次读操作，同样会减少一次读写寿命，为了最大限度地增加存储器的使用寿命，同时又不妨碍用户使用的灵活性，ＦＭ１８０８通常使用独特存储器组织。

ＦＭ１８０８的内部结构框图如图２所示。图中，ＦＭ１８０８的３２ｋｂｙｔｅ存储器阵列被划分为３２块，每块是１ｋ×８，该１ｋ×８的每个块包括２５６行和４列，地址线Ａ０～Ａ７对行选择译码，Ａ８～Ａ９对列选择译码，由于每访问一行都将减少一次寿命，因此，采用此种排列方案可很容易地在一个块内均匀进行周期读写，例如２５６个字节的数据无须两次访问同一行即可被顺序访问，而一个完整的１ｋ×８被读或写仅需４个周期，图３给出了ＦＭ１８０８中一个１ｋ×８存储器块的结构图（存储器块４）。

ＦＭ１８０８使用Ａ１０～Ａ１４高位地址线来选择３２个不同的存储器块，由于存储器每行不能超过块的界限，因此读写操作频率不同的数据应放在不同的块中。

３．２ 读操作

ＦＭ１８０８的功能真值表如表２所示。

表2 FM1808功能真值表

CE	OE	WE	方  式	功    能
1	X	X	非选	芯片未选中
1	1	1	写	DQ～07的内容写入40A～14地址单元
0	1	0	读	将A0～A14地址单元内容输出到DQ～07
↓	X	X	锁存	CE的下降沿锁定地址数据

读操作一般在ＣＥ下降沿开始，这时地址位被锁存，存储器读周期开始，一旦开始，应使ＣＥ保持不

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