铁电存储器的原理及应用
FeRAM铁电存储器魏双
特点
射频识别系统 在非接触式存储器领域里，FeRAM提供一个理想的解决方案。低功耗访 问在射频识别系统中至关重要，因为能源消耗是以距离成指数下降的。 想要以最小的能耗读写标签数据就必须保持标签有足够近的距离。通 过对射频发射机和接收机改进写入距离，降低运动的灵敏性以及降低 射频功率需求，使需要写入的应用获得优势。 诊断和维护系统 在一个复杂的系统里，记录系统失效时的操作历史和系统状态是非常 宝贵的。如果没有这些数据，能够准确的解决或执行需求指令是很困 难的。由于FeRAM具备高耐久性的特点，可以生成一个理想的系统日志。 从计算机工作站到工业过程控制等的系统，都能从FeRAM中获益
制造工艺
铁电存储器技术和标准的CMOS制造工艺相兼容。铁电薄膜被放置 于CMOS基层之上，并置于两电极之间，使用金属互连并钝化的方 法完成铁电存储器的制造。
特点
FeRAM具有快速写入、高耐久性、低功耗的特性，以下列举了FeRAM在一 些领域中与其他存储器相比的主要优势： 频繁掉电环境 任何非易失性存储器可以保留配置。可是，配置更改或电源失效情况随 时可能发生，因此，更高写入耐性的FeRAM允许无限的变更记录。任何时 间系统状态改变，都将写入新的状态。这样可以在电源关闭可用的时间 很短或立即失效时状态被写入存储器。 高噪声环境 在嘈杂的环境下向EEPROM写数据是很困难的。在剧烈的噪音或功率波动 情况下，EEPROM的写入时间过长会出现漏洞（以毫秒衡量），在此期间 写入可能被中断。错误的概率跟窗口的大小成正比。FeRAM的写入执行窗 口少于200ns。
结构原理
铁电存储器工作原理
FeRAM利用铁电晶体的铁电效应实现数据存储 ，铁电晶体的结构如图所示。铁电效应是指在 铁电晶体上施加一定的电场时，晶体中心原子 在电场的作用下运动，并达到一种稳定状态； 当电场从晶体移走后，中心原子会保持在原来 的位置。这是由于晶体的中间层是一个高能阶 ，中心原子在没有获得外部能量时不能越过高 能阶到达另一稳定位置，因此FeRAM保持数据 不需要电压，也不需要像DRAM一样周期性刷新 。由于铁电效应是铁电晶体所固有的一种偏振 极化特性，与电磁作用无关，所以FeRAM存储 器的内容不会受到外界条件（诸如磁场因素） 的影响，能够同普通ROM存储器一样使用，具 有非易失性的存储特性。
什么是铁电存储器
铁电存储器(FRAM)：相对于其它类型的半导体技术而言，铁电存储器具有一些独一无二的特性。
传统的主流半导体存储器可以分为两类--易失性和非易失性。
易失性的存储器包括静态存储器SRAM（static random access memory)和动态存储器DRAM （dynamic random access memory)。
SRAM和DRAM在掉电的时候均会失去保存的数据。
RAM 类型的存储器易于使用、性能好，可是它们同样会在掉电的情况下会失去所保存的数据。
非易失性存储器在掉电的情况下并不会丢失所存储的数据。
然而所有的主流的非易失性存储器均源自于只读存储器（ROM）技术。
正如你所猜想的一样，被称为只读存储器的东西肯定不容易进行写入操作，而事实上是根本不能写入。
所有由ROM技术研发出的存储器则都具有写入信息困难的特点。
这些技术包括有EPROM (几乎已经废止）、EEPROM和Flash。
这些存储器不仅写入速度慢，而且只能有限次的擦写，写入时功耗大。
铁电存储器能兼容RAM的一切功能，并且和ROM技术一样，是一种非易失性的存储器。
铁电存储器在这两类存储类型间搭起了一座跨越沟壑的桥梁--一种非易失性的RAM。
当一个电场被加到铁电晶体时，中心原子顺着电场的方向在晶体里移动。
当原子移动时，它通过一个能量壁垒，从而引起电荷击穿。
内部电路感应到电荷击穿并设置存储器。
移去电场后，中心原子保持不动，存储器的状态也得以保存。
铁电存储器不需要定时更新，掉电后数据能够继续保存，速度快而且不容易写坏。
铁电存储器技术和标准的CMOS制造工艺相兼容。
铁电薄膜被放置于CMOS基层之上，并置于两电极之间，使用金属互连并钝化后完成铁电制造过程。
Ramtron公司的铁电存储器技术到现在已经相当的成熟。
最初的铁电存储器采用两晶体管/两电容器(2T/2C)的结构，导致元件体积相对过大。
最近随着铁电材料和制造工艺的发展，在铁电存储器的每一单元内都不再需要配置标准电容器。
(整理)铁电存储器工作原理及应用
铁电存储器工作原理及应用摘要：介绍铁电存储器（FRAM）的一般要领和基本原理，详细分析其读写操作过程及时序。
将FRAM与其它存储器进行比较，分析在不同场合中各自的优缺点。
最后以FM1808为例说明并行FPGA与8051系列单片机的实际接口，着重分析与使用一般SRAM的不同之处。
关键词：铁电存储器 FRAM原理 8051 存储技术1 背景铁电存储技术最在1921年提出，直到1993年美国Ramtron国际公司成功开发出第一个4Kb 的铁电存储器FRAM产品，目前所有的FRAM产品均由Ramtron公司制造或授权。
最近几年，FRAM又有新的发展，采用了0.35μm工艺，推出了3V产品，开发出“单管单容”存储单元的FRAM，最大密度可在256Kb。
2 FRAM原理FRAM利用铁电晶体的铁电效应实现数据存储，铁电晶体的结构如图1所示。
铁电效应是指在铁电晶体上施加一定的电场时，晶体中心原子在电场的作用下运动，并达到一种稳定状态；当电场从晶体移走后，中心原子会保持在原来的位置。
这是由于晶体的中间层是一个高能阶，中心原子在没有获得外部能量时不能越过高能阶到达另一稳定位置，因此FRAM保持数据不需要电压，也不需要像DRAM一样周期性刷新。
由于铁电效应是铁电晶体所固有的一种偏振极化特性，与电磁作用无关，所以FRAM存储器的内容不会受到外界条件（诸如磁场因素）的影响，能够同普通ROM存储器一样使用，具有非易失性的存储特性。
FRAM的特点是速度快，能够像RAM一样操作，读写功耗极低，不存在如E2PROM的最大写入次数的问题；但受铁电晶体特性制约，FRAM仍有最大访问（读）次数的限制。
2．1 FRAM存储单元结构FRAM的存储单元主要由电容和场效应管构成，但这个电容不是一般的电容，在它的两个电极板中间沉淀了一层晶态的铁电晶体薄膜。
前期的FRAM的每个存储单元使用2个场效应管和2个电容，称为“双管双容”（2T2C），每个存储单元包括数据位和各自的参考位，简化的2T2C存储单元结构如图2（a）所示。
FeRAM铁电存储器魏双
结构原理
铁电存储器器件结构
目前铁电存储器最常见的器件结构是 Planar (平面式)和Sபைடு நூலகம்ack(堆叠式)结 构，两者的区别在于铁电电容的位置 和电容与MOS管互连的方式。在平面式 结构中，将电容置于场氧上面，通过 金属铝，将电容上电极和MOS管有源区 相连，工艺相对简单，但单元面积较 大；而在堆叠式结构中，将电容置于 有源区，通过塞子(Plug)将电容下电 极和MOS管源端相连，需要CMP工艺， 集成密度较高。另外，堆叠式结构可 以采用铁电电容制作在金属线上的做 法，从而减少铁电电容在形成过程中 对工艺的相互影响。
应用
三、非易失性缓冲
铁电存贮器（FeRAM）可以在其它存储器之前快速存储数据。在此情况 下，信息从一个子系统非实时地传送到另一个子系统去。由于资料的 重要性, 缓冲区内的数据在掉电时不能丢失，在某些情况下，目标系 统是一个较大容量的存储装置。FeRAM以其擦写速度快、擦写次数多使 数据在传送之前得到存储。 典型应用：工业系统、银行自动提款机 (ATM), 税控机, 商业结算系 统 (POS), 传真机，未来将应用于硬盘非易失性高速缓冲存储器。
应用
二、参数设置与存储 FeRAM通过实时存储数据帮助系统设计者解决了突然断电数据丢失的问 题。参数存储用于跟踪系统在过去时间内的改变，它的目的包括在上电 状态时恢复系统状态或者确认一个系统错误。总的来说，数据采集是系 统或子系统的功能，不论何种系统类型，设置参数存储都是一种底层的 系统功能。 典型应用： 影印机,打印机,工业控制,机顶盒,网络设备和大型家用电 器
制造工艺
铁电存储器技术和标准的CMOS制造工艺相兼容。铁电薄膜被放置 于CMOS基层之上，并置于两电极之间，使用金属互连并钝化的方 法完成铁电存储器的制造。
完美的铁电存储器
完美的铁电存储器一. Fujitsu铁电存储器(FRAM) 技术原理日本Fujitsu公司是全球最大的铁电存储器(FRAM)供货商，至2010年12月31日，全球已经累计出货17亿颗铁电存储器！Fujitsu公司铁电存储器(FRAM)的核心技术是铁晶体管材料，这一特殊材料使得铁电存储产品同时拥有随机存取内存(RAM) 和非挥发性存贮产品(ROM)的特性。
铁晶体管材料的工作原理是：当我们把电场加载到铁晶体管材料上，晶阵中的中心原子会沿着电场方向运动，到达稳定状态，晶阵中的每个自由浮动的中心原子只有两个稳定状态，一个我们拿来记忆逻辑中的０、另一个记亿１，中心原子能在常温，没有电场的情况下停留在此状态达一百年以上。
铁电存储器不需要定时刷新，能在断电情况下保存资料。
二、Fujitsu铁电存储器(FRAM) 技术优点传统半导体内存有两大体系：挥发性内存(Volatile Memory)，和非挥发性内存(Non-volatile Memory)。
挥发性内存如SRAM和DRAM 在没有电源的情况下都不能保存资料，但这种内存拥有高性能、易用等优点。
非挥发性内存像 EPROM、 EEPROM和 FLASH 能在断电后仍保存资料，但由于所有这些内存均起源自只读存储器 (ROM) 技术，所以您不难想象得到它们都有不易写入的缺点，确切的来说，这些缺点包括写入缓慢、有限次写入次数、写入时需要特大功耗等等。
FRAM第一个最明显的优点是FRAM可跟随总线(Bus Speed)速度写入，若比较起 EEPROM/Flash的最大不同的是 FRAM在写入后无须任何等待时间(NoDelayTM Write)，而 EEPROM/Flash须要等 3~10毫秒 (mS) 才能写进下一笔资料。
铁电存储器(FRAM)的第二大优点是近乎无限次读写。
当 EEPROM/Flash只能应付十万次 (10的5次方)至一百万次写入时，新一代的铁电存储器(FRAM)已达到一百亿个亿次(10的 10次方)的写入寿命。
铁电存储器工作原理和器件结构
铁电存储器工作原理和器件结构摘要：铁电存储器与传统的非易失性存储器相比，具有功耗小、读写速度快、抗辐照能力强等优点，因此在一些特殊应用领域具有很好的市场。
文章介绍了铁电存储器的基本工作原理，并介绍了两种主流的铁电材料。
文章还介绍了铁电存储器的电路结构，包括2T2C、1T1C、1T2C以及链式结构，并说明了铁电存储器的读写过程。
铁电存储器的器件结构主要有Planar 结构和Stacked 结构两种。
Planar 结构制作工艺相对简单，但是集成度不高。
Stacked 结构的集成度更高，对工艺的要求也更高。
1 铁电存储器简介随着IT 技术的不断发展，对于非易失性存储器的需求越来越大，读写速度要求越来越快，功耗要求越来越小，现有的传统非易失性存储器，如EEPROM、FLASH 等已经难以满足这些需要了。
传统的主流半导体存储器可以分为两类：易失性和非易失性。
易失性存储器包括静态存储器SRAM（Static RandomAccessMemory）和动态存储器DRAM（Dynamic RandomAccessMemory）。
SRAM和DRAM在掉电的时候均会失去保存的数据。
RAM 类型的存储器易于使用、性能好，可是它们同样会在掉电的情况下失去所保存的数据。
非易失性存储器在掉电的情况下并不会丢失所存储的数据。
然而所有的主流非易失性存储器均源自于只读存储器（ROM）技术。
正如你所猜想的一样，被称为只读存储器的东西肯定不容易进行写入操作，而事实上是根本不能写入。
所有由ROM技术研发出的存储器则都具有写入信息困难的特点。
这些技术包括有EPROM、EEPROM和Flash。
这些存储器不仅写入速度慢，而且只能有限次的擦写，写入时功耗大。
相对于其他类型的半导体技术而言，铁电存储器具有一些独一无二的特性。
铁电存储器能兼容RAM的一切功能，并且和ROM技术一样，是一种非易失性的存储器。
铁电存储器在这两类存储类型间搭起了一座跨越沟壑的桥梁——一种非易失性的RAM。
铁电存储器工作原理和器件结构
铁电存储器工作原理和器件结构摘要：铁电存储器与传统的非易失性存储器相比，具有功耗小、读写速度快、抗辐照能力强等优点，因此在一些特殊应用领域具有很好的市场。
文章介绍了铁电存储器的基本工作原理，并介绍了两种主流的铁电材料。
文章还介绍了铁电存储器的电路结构，包括2T2C、1T1C、1T2C以及链式结构，并说明了铁电存储器的读写过程。
铁电存储器的器件结构主要有Planar 结构和Stacked 结构两种。
Planar 结构制作工艺相对简单，但是集成度不高。
Stacked 结构的集成度更高，对工艺的要求也更高。
1 铁电存储器简介随着IT 技术的不断发展，对于非易失性存储器的需求越来越大，读写速度要求越来越快，功耗要求越来越小，现有的传统非易失性存储器，如EEPROM、FLASH 等已经难以满足这些需要了。
传统的主流半导体存储器可以分为两类：易失性和非易失性。
易失性存储器包括静态存储器SRAM（Static RandomAccessMemory）和动态存储器DRAM（Dynamic RandomAccessMemory）。
SRAM和DRAM在掉电的时候均会失去保存的数据。
RAM 类型的存储器易于使用、性能好，可是它们同样会在掉电的情况下失去所保存的数据。
非易失性存储器在掉电的情况下并不会丢失所存储的数据。
然而所有的主流非易失性存储器均源自于只读存储器（ROM）技术。
正如你所猜想的一样，被称为只读存储器的东西肯定不容易进行写入操作，而事实上是根本不能写入。
所有由ROM技术研发出的存储器则都具有写入信息困难的特点。
这些技术包括有EPROM、EEPROM和Flash。
这些存储器不仅写入速度慢，而且只能有限次的擦写，写入时功耗大。
相对于其他类型的半导体技术而言，铁电存储器具有一些独一无二的特性。
铁电存储器能兼容RAM的一切功能，并且和ROM技术一样，是一种非易失性的存储器。
铁电存储器在这两类存储类型间搭起了一座跨越沟壑的桥梁——一种非易失性的RAM。
铁电存储器
铁电存储器是一种在断电时不会丢失信息的非易失存储器， 它具有高速度、高密度、低功耗和抗辐射等优点，在IC卡、 移动电话、嵌入式微处理器、航空航天和军事应用等领域显 示出极大的发展潜力和良好的应用前景，受到了各国科技界 和产业界的广泛关注。图为RAMTRON公司的两款铁电存储 器。
背景介绍：铁电存储技术最早在1921年提出，直到1993年美 国Ramtron国际公司成功开发出第一个4Kb的铁电存储器 FRAM产品，标志着铁电存储技术开始实际应用，目前所有 的FRAM产品均由Ramtron公司制造或授权。最近几年， FRAM又有新的发展，采用了0.35μm工艺，推出了3V产品， 开发出“单管单容”存储单元的FRAM，最大密度可在256Kb。
PZT 是研究最多、使用最广泛。优点是能够 在较低的温度下制备，可以用溅射和金属有 机气相沉积（MOCVD）的方法来制备，具 有剩余极化较大、原材料便宜、晶化温度较 低的优点；缺点是有疲劳退化问题，还有含 铅会对环境造成污染。 SBT 最大的优点是没有疲劳退化的问题，而且 不含铅；但是它的缺点是工艺温度较高，使之工艺集成难度增大，剩余极化程度 较小。
传统存储器现状：随着人们对于存储容量越来越高需求，科 研人员也在不断的提高存储密度，但存储密度的提高使得浮 动栅与导电沟道之间绝缘介质层厚度减到 2.5nm 左右，这已 经很接近它的极限厚度。再进一步减薄绝缘介质层的厚度将 无法保证数据的存储寿命。
为了满足市场需求,开发新一代具有存储密度高、功耗低、写 入/擦除速度快、抗疲劳能力强、数据保持能力强、与传统 CMOS工艺相兼容等特点的新型非易失性存储器则成为必然 趋势。 因此，科研人员对包括电荷俘获型存储器、铁电存储器 (FeRAM)、磁存储器(MRAM)、相变存储器(PCRAM)和阻变存 储器(ReRAM)在内的一些新型存储器进行了广泛的研究。
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ÿÿÿÿÿÿÿÿ 摘 要关键词介绍铁电存储器（ＦＲＡＭ）的一般要领和基本原理，详细分析其读写操作过程及时序。
将ＦＲＡＭ与其它存储器进行比较，分析在不同场合中各自的优缺点。
最后以ＦＭ１８０８为例说明并行ＦＲＡＭ与８０５１系列单片机的实际接口，着重分析与使用一般ＳＲＡＭ的不同之处。
铁电存储器 ＦＲＡＭ原理 ８０５１ 存储技术１背 景铁电存储技术早在１９２１年提出，直到１９９３年美国Ｒａｍｔｒｏｎ国际公司成功开发出第一个４Ｋｂ的铁电存储器ＦＲＡＭ产品，目前所有的ＦＲＡＭ产品均由Ｒａｍｔｒｏｎ公司制造或授权。
最近几年，ＦＲＡＭ又有新的发展，采用了０．３５μｍ工艺，推出了３Ｖ产品，开发出“单管单容”存储单元的ＦＲＡＭ，最大密度可达２５６Ｋｂ。
２ＦＲＡＭ原理ＦＲＡＭ利用铁电晶体的铁电效应实现数据存储，铁电晶体的结构如图１所示。
铁电效应是指在铁电晶体上施加一定的电场时，晶体中心原子在电场的作用下运动，并达到一种稳定状态；当电场从晶体移走后，中心原子会保持在原来的位置。
这是由于晶体的中间层是一个高能阶，中心原子在没有获得外部能量时不能越过高能阶到达另一稳定位置，因此ＦＲＡＭ保持数据不需要电压，也不需要像ＤＲＡＭ一样周期性刷新。
由于铁电效应是铁电晶体所固有的一种偏振极化特性，与电磁作用无关，所以ＦＲＡＭ存储器的内容不会受到外界条件（诸如磁场因素）的影响，能够同普通ＲＯＭ存储器一样使用，具有非易失性的存储特性。
ＦＲＡＭ的特点是速度快，能够像ＲＡＭ一样操作，读写功耗极低，不存在如Ｅ２ＰＲＯＭ的最大写入次数的问题；但受铁电晶体特性制约，ＦＲＡＭ仍有最大访问（读）次数的限制。
２．１ＦＲＡＭ存储单元结构ＦＲＡＭ的存储单元主要由电容和场效应管构成，但这个电容不是一般的电容，在它的两个电极板中间沉淀了一层晶态的铁电晶体薄膜。
前期的ＦＲＡＭ的每个存储单元使用２个场效应管和２个电容，称为“双管双容”（２Ｔ２Ｃ），每个存储单元包括数据位和各自的参考位，简化的２Ｔ２Ｃ存储单元结构如图２（ａ）所示。
２００１年Ｒａｍｔｒｏｎ设计开发了更先进的“单管单容”（１Ｔ１Ｃ）存储单元。
１Ｔ１Ｃ的ＦＲＡＭ所有数据位使用同一个参考位，而不是对于每一数据位使用各自独立的参考位。
１Ｔ１Ｃ的ＦＲＡＭ产品成本更低，而且容量更大。
简化的１Ｔ１Ｃ存储单元结构（未画出公共参考位）如图２（ｂ）所示。
２．２ＦＲＡＭ的读／写操作ＦＲＡＭ保存数据不是通过电容上的电荷，而是由存 铁电晶体中心原子 的两个可能位置用来保存“1”和“0” 图１ 铁电存储器晶体结构位线（ａ）２Ｔ２Ｃ结构 （ｂ）１Ｔ１Ｃ结构图２ ＦＲＡＭ的存储单元结构储单元电容中铁电晶体的中心原子位置进行记录。
直接对中心原子的位置进行检测是不能实现的。
实际的读操作过程是：在存储单元电容上施加一已知电场（即对电容充电），如果原来晶体中心原子的位置与所施加的电场方向使中心原子要达到的位置相同，中心原子不会移动；若相反，则中心原子将越过晶体中间层的高能阶到达另一位置，在充电波形上就会出现一个尖峰，即产生原子移动的比没有产生移动的多了一个尖峰。
把这个充电波形同参考位（确定且已知）的充电波形进行比较，便可以判断检测的存储单元中的内容是“１”或“０”。
无论是２Ｔ２Ｃ还是１Ｔ１Ｃ的ＦＲＡＭ，对存储单元进行读操作时，数据位状态可能改变而参考位则不会改变（这是因为读操作施加的电场方向与原参考位中原子的位置相同）。
由于读操作可能导致存储单元状态的改变，需要电路自动恢复其内容，所以每个读操作后面还伴随一个“预充”（ｐｒｅｃｈａｒｇｅ）过程来对数据位恢复，而参考位则不用恢复。
晶体原子状态的切换时间小于１ｎｓ，读操作的时间小于７０ｎｓ，加上“预充”时间６０ｎｓ，一个完整的读操作时间约为１３０ｎｓ。
写操作和读操作十分类似，只要施加所要的方向的电场改变铁电晶体的状态就可以了，而无需进行恢复。
但是写操作仍要保留一个“预充”时间，所以总的时间与读操作相同。
ＦＲＡＭ的写操作与其它非易失性存储器的写操作相比，速度要快得多，而且功耗小。
２．３ＦＲＡＭ的读写时序在ＦＲＡＭ读操作后必须有个“预充电”过程，来恢复数据位。
增加预充电时间后，ＦＲＡＭ一个完整的读操作周期为１３０ｎｓ，如图３（ａ）所示。
这是与ＳＲＡＭ和Ｅ２ＰＲＯＭ不同的地方。
图３（ｂ）为写时序。
３ＦＲＡＭ与其它存储技术比较目前Ｒａｍｔｒｏｎ公司的ＦＲＡＭ主要包括两大类：串行ＦＲＡＭ和并行ＦＲＡＭ。
其中串行ＦＲＡＭ又分ＩＣ两线方式的ＦＭ２４××系列和ＳＰＩ三线方式的ＦＭ２５ｘｘ系列。
串行ＦＲＡＭ与传统的２４ｘｘ、２５ｘｘ型的Ｅ２ＰＲＯＭ引脚及时序兼容，可以直接替换，如Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ、Ｘｉｃｏｒ公司的同型号产品；但各项性能要好得多，性能比较如表１所列（１６Ｋｂ存储器，访问速度４００ｋＨｚ）。
并行ＦＲＡＭ价格较高但速度快，由于存在“预充”问题，在时序上有所不同，不能和传统的ＳＲＡＭ直接替换。
ＦＲＡＭ产品具有ＲＡＭ和ＲＯＭ优点，读写速度快并可以像非易失性存储器一样使用。
因铁电晶体的固有缺点，访问次数是有限的，超出了限度，ＦＲＡＭ就不再具有非易失性。
Ｒａｍｔｒｏｎ给出的最大访问次数是１００亿次（１０１０），但是并不是说在超过这个次数之后，ＦＲＡＭ就会报废，而是它仅仅没有了非易失性，但它仍可像普通ＲＡＭ一样使用。
（１）ＦＲＡＭ与Ｅ２ＰＲＯＭＦＲＡＭ可以作为Ｅ２ＰＲＯＭ的第二种选择。
它除了Ｅ２ＰＲＯＭ的性能外，访问速度要快得多。
但是决定使用ＦＲＡＭ之前，必须确定系统中一旦超出对ＦＲＡＭ的１００亿次访问之后绝对不会有危险。
（２）ＦＲＡＭ与ＳＲＡＭ从速度、价格及使用方便来看，ＳＲＡＭ优于ＦＲＡＭ；但是从整个设计来看，ＦＲＡＭ还有一定的优势。
假设设计中需要大约３ＫＢ的ＳＲＡＭ，还要几百个字节用来保存启动代码的Ｅ２ＰＲＯＭ配置。
（ｂ） 写时序（ａ） 读时序图３ ＦＲＡＭ读／写时序表１ 串行ＦＲＡＭ和Ｅ２ＰＲＯＭ性能比较 供应商 型号 静态电流 /μA 写入电流/mA(@100kHz) 写入 次数 位元写入 时间/ms 整个芯片写满时间/sRamtron FM24C16 10 0.15 10100.072 0.047Atmel AT24C16 18 3 106 10 1.3ST ST24C16 300 2 106 10 1.3 Microchip 24AA16 100 3 106 10 1.3Xicor X24C16 150 3 106 10 1.3专题论述TOPICAL DISCUSS 非易失性的ＦＲＡＭ可以保存启动程序和配置信息。
如果应用中所有存储器的最大访问速度是７０ｎｓ，那么可以使用１片ＦＲＡＭ完成这个系统，使系统结构更加简单。
（３）ＦＲＡＭ与ＤＲＡＭＤＲＡＭ适用于那些密度和价格比速度更重要的场合。
例如ＤＲＡＭ是图形显示存储器的最佳选择，有大量的像素需要存储，而恢复时间并不是很重要。
如果不需要下次开机时保存上次内容，使用易失性的ＤＲＡＭ存储器就可以。
ＤＲＡＭ的作用与成本是ＦＲＡＭ无法比拟的。
事实证明，ＤＲＡＭ不是ＦＲＡＭ所能取代的。
（４）ＦＲＡＭ与Ｆｌａｓｈ现在最常用的程序存储器是Ｆｌａｓｈ，它使用十分方便而且越来越便宜。
程序存储器必须是非易失性的，并且要相对低廉，还要比较容易改写。
而使用ＦＲＡＭ会受访问次数的限制。
４ＦＲＡＭ与单片机接口下面介绍并行ＦＲＡＭ——ＦＭ１８０８与８０５１／５２——的实际应用。
４．１预充电信号的产生在大多数的８０５１系统中，对存储器的片选信号 CE 通常允许在多个读写访问操作时保持为低。
但这对ＦＭ１８０８不适用，必须在每次访问时 CE 由硬件产生一个正跳变。
标准８０５１核的一个机器周期包括１２个时钟周期，ＡＬＥ信号在每个机器周期中有效两次，除了对外部数据存储器访问时仅有效一次。
８０５１对外部存储器的读或写操作需要两个机器周期。
快速型８０５１如ＤＳ８７Ｃ５２０或Ｗ７７Ｅ５８的一个机器周期仅需４个时钟周期，而在一些新的，如Ｐｈｉｌｉｐｓ的８０５１中，一个机器周期为６个时钟周期，在任何一个机器周期中ＡＬＥ信号都有效两次。
尽管有这些不同，仍可以用ＡＬＥ信号和地址片选来产生可用作ＦＲＡＭ访问的 CE 信号。
要保证对ＦＭ１８０８的正确访问，必须注意两点：第一，ＦＲＡＭ的访问时间必须大于７０ｎｓ；第二，ＡＬＥ的高电平宽度必须大于６０ｎｓ。
对于标准的８０５１／５２，ＡＬＥ信号的宽度因不同厂家略有不同。
一些快速的８０５１／５２系列，如Ｄａｌｌａｓ的ＤＳ８７Ｃ５２０，Ｗｉｎｂｏｎｄ的Ｗ７７Ｅ５８则更窄一些，如表２所列。
根据前面的介绍，要实现对ＦＭ１８０８的正常操作，对于标准８０５１／５２来说，主频不能高于２０ＭＨｚ；而对于高速型的８０５１／５２，主频不应高于２３ＭＨｚ。
４．２ＦＭ１８０８与８０５１的接口电路ＦＭ１８０８与８０５１接口电路如图４所示。
这里使用８０５１的ＡＬＥ信号和由地址产生 CE 的片选信号相“或”来产生 CE 的正跳变。
２片３２Ｋ×８的ＦＲＡＭ存储器，Ａ１５与ＡＬＥ通过７４ＦＣ３２相“或”作为Ｕ２的片选，取反后作为Ｕ３的片选。
所以，Ｕ２的地址为０￣７ＦＦＦＨ，Ｕ３的地址为８０００Ｈ￣ＦＦＦＦＨ。
８０５１的 RD 信号与 PSEN 信号相“与”后作为Ｕ３的输出允许，所以Ｕ３作为程序或数据存储器使用。
当Ｊ１跳接块在右边时，Ｕ２与Ｕ３用法相同；而Ｊ１跳接在左边时，Ｕ２仅作为程序存储器。
要保证代码不会意外地被改写，仅需断开Ｊ２即可。
需要注意的是，由于逻辑门电路都有６￣８ｎｓ的延时时间，在主频较高时应使用快速型逻辑芯片（Ｆ系列）。
结 语ＦＲＡＭ产品为我们提供了可使用的存储器的一种新选择，在原来使用Ｅ２ＰＲＯＭ的应用中表现会更出色，为表２ 标准８０５１／５２和快速８０５１／５２访问周期 类型 系统时钟 /MHz 时钟周期 /ns 读周期 /ns 写周期 /ns ALE高电平宽度 /ns12 83 582 600 12620 50 360 310 60标准8051/52 33 30 180 125 2012 83 225 192 12120 50 126 109 7223 43.5 107 93 62快速8051/52 33 30 66 59 41 图４ ＦＭ１８０８与８０５１／５２的接口电路D 7D 0O 7O 0U 1基于复杂度的嵌入式软件功耗模型摘 要关键词系统功耗是嵌入式系统的一个重要方面，功耗很大程度上取决于执行的软件。
传统的底层指令级模型功耗分析方法虽然能比较准确地估算出嵌入式系统的功耗，但是这种方法所需要的时间过长。
本文介绍一种高层嵌入式软件功耗分析估测方法，以对象函数所使用的算法的复杂度来对该函数构建功耗模型，从而根据此功耗模型能快速估算出该函数在各种输入情形下的功耗情况。