非易失性存儲器MRAM與FRAM的比較

“永久性存儲器”通常是指駐留在存儲器總線上的高性能，可字節尋址的非易失性存儲設備。MRAM（磁性只讀存儲器）和FRAM（鐵電RAM）都具有相似的性能優勢：低電壓運行，長壽命和極高的速度。它們以不同的方式實現這些目標，盡管在每種情況下，創新的材料技術都是性能突破的背后。由摩托羅拉和IBM率先開發的MRAM，通過將某些奇異材料暴露在磁場中而產生的數據位，隨著存儲單元中電阻變化而存儲。FRAM由總部位于美國科羅拉多州科羅拉多斯普林斯的Ramtron開發，并已獲得富士通，日立，德州儀器和東芝的許可，與MRAM顯著不同：它在鐵電材料中將位存儲為固定電位（電壓）。
 
MRAM
MRAM或磁性隨機存取存儲器使用具有鐵磁性材料的磁性“狀態”的1晶體管–1磁性隧道結（1T-1MTJ）體系結構作為數據存儲元素。由于MRAM使用磁性狀態進行存儲（而不是隨時間推移而“泄漏”的電荷），因此MRAM提供了相當長的數據保留時間（+20年）和無限的耐用性。切換磁極化（寫入周期）是在電磁隧道結（MTJ）上方和下方的導線中產生脈沖電流的結果（見圖1）。電流脈沖產生的相關H場改變了鐵磁材料自由層的極化，這種磁開關不需要原子或電子的位移，這意味著沒有與MRAM相關的磨損機制。自由層相對于固定層的磁矩改變了MTJ的阻抗（見圖2）。阻抗的這種變化表示數據的狀態（“1”或“0”）。通過測量MTJ的阻抗來實現傳感（讀取周期）（圖3）。MRAM器件中的讀取周期是非破壞性的，并且相對較快（35ns）。讀取操作是通過在MTJ兩端施加非常低的電壓來完成的，從而在部件壽命內支持無限的操作。

         
 
FRAM
 
FRAM或鐵電隨機存取存儲器使用1個晶體管–1個鐵電電容器（1T-1FC）架構，該架構采用鐵電材料作為存儲設備。這些材料的固有電偶極子在外部電場的作用下轉換為相反的極性。切換鐵電極化狀態需要偶極子（位于氧八面體中的Ti4+離子）（響應于電場）（在Pb（Zr，Ti）O3的情況下）運動（圖4）。自由電荷或其他隨時間和溫度而累積的離子缺陷，這些缺陷會使偶極子隨時間松弛，從而導致疲勞。