表1:各種存儲(chǔ)器技術(shù)的主要性能比較

閃存技術(shù)是利用存儲(chǔ)在一片放置在柵氧化層上的浮動(dòng)多晶硅(浮動(dòng)?xùn)?上的電荷來實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)的。閃存位元的編程需要強(qiáng)電場(chǎng)，將電子加速到充足的速度以便電子可以克服硅層和浮動(dòng)?xùn)胖g氧化層的能阻。這使得電子穿透氧化層對(duì)浮動(dòng)?xùn)懦潆姡瑥亩淖兾辉w管的閾值電壓。電子重復(fù)地穿越氧化層造成氧化層材料的逐漸耗損，因此閃存的讀寫次數(shù)限制在10k~1M次，之后位元存儲(chǔ)功能將喪失。由于連續(xù)的寫操作，某些閃存可能10天后就會(huì)損壞。而MRAM可以承受無限次的寫周期，因?yàn)闆]有充電和放電過程。磁性極在編程過程中旋轉(zhuǎn)，這是非破壞性和非退化性的操作。

編程過程中，閃存需要高電壓吸引電子穿越氧化層材料，而MRAM則使用電流創(chuàng)建磁場(chǎng)來對(duì)自由層編程。通常閃存在存儲(chǔ)器陣列的大塊上執(zhí)行程序或擦除操作，而MRAM可以在單獨(dú)地址上執(zhí)行寫操作。

相對(duì)于SRAM需要電能來保留內(nèi)存內(nèi)容，因?yàn)槭褂玫氖遣捎肅MOS邏輯的有源晶體管，而MRAM存儲(chǔ)器是利用自由磁性層的極性來保存內(nèi)容的，磁層是帶磁性的，因此不需要電能就能保留其狀態(tài)。

隨著技術(shù)繼續(xù)進(jìn)一步縮小SRAM單元，幾何設(shè)備越小泄漏就會(huì)越多。對(duì)于單個(gè)位元而言泄漏可能微不足道，但是內(nèi)存設(shè)備中有成百萬個(gè)單元，因此泄漏就會(huì)非常大。隨著技術(shù)性的發(fā)展而進(jìn)一步縮小單元，此影響會(huì)繼續(xù)增大。然而MRAM是非易失性的，在系統(tǒng)中可以利用停電保護(hù)技術(shù)，從而使泄漏電流接近于零。

電池后備供電的SRAM 電池后備供電的SRAM由SRAM單元以及同一封裝中附帶的電池組成。此內(nèi)存是非易失性的，因?yàn)殡姵靥峁┍Ａ魞?nèi)存內(nèi)容所需要的電能。但是MRAM并不需要電池來保存數(shù)據(jù)。MRAM的讀寫速度比電池后備供電的SRAM要快。不使用電池提高了可靠性(由于電池組件本身降低了可靠性)，并解決了與廢棄電池相關(guān)聯(lián)的環(huán)境保護(hù)問題。

相對(duì)于EEPROM 與具備有限次寫周期能力的MRAM相比，即便是優(yōu)異的電子可擦寫只讀存儲(chǔ)器(EEPROM)，其編程速度也較慢。

相對(duì)于NVSRAM或非易失性SRAM采用SRAM和EEPROM的結(jié)合。NVSRAM在停電過程中將SRAM上的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)至EEPROM。但是，這種向EEPROM進(jìn)行的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移非常慢。因?yàn)榫徛霓D(zhuǎn)移速度，需要有一個(gè)較大的外部電容器保持電能，從而在進(jìn)行數(shù)據(jù)保存轉(zhuǎn)移時(shí)對(duì)NVSRAM供電。但是，MRAM寫入速度更快，從而數(shù)據(jù)可以在正常的系統(tǒng)操作過程中寫入。因此在停電過程中所需的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移量很小。使用MRAM不僅可以安全寫入內(nèi)存，還不需要較大的外部電容器。

 

相對(duì)于FRAM 雖然鐵電RAM(FRAM)也是一種非易失性RAM，但通常陣列很小，一般為4k～1M位。陣列很小是因?yàn)镕RAM技術(shù)的可擴(kuò)縮性有限，從而無法進(jìn)一步縮小位元尺寸。而MRAM的可擴(kuò)縮性限制與FRAM不同，因此可以實(shí)現(xiàn)較大的存儲(chǔ)器陣列。另外，MRAM編程還比FRAM快。某些FRAM的寫周期次數(shù)有限，大約為100億次。一些FRAM也要求在讀取之后刷新存儲(chǔ)器，因?yàn)椴僮髌茐牧怂x取位元的內(nèi)容。

相對(duì)于DRAM 動(dòng)態(tài)RAM(DRAM)需要不斷刷新存儲(chǔ)器才能保存數(shù)據(jù)。而MRAM則不需要刷新存儲(chǔ)器。


本文關(guān)鍵詞：FRAM  DRAM  MRAM  SRAM    

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