铁电存储器 (FRAM) 作为非易失性的存储器，现正越来越受到更多设计工程师的欢迎。随着存储器技术渐趋成熟，已由独立的形式转变为嵌入式，市场对嵌入式FRAM的兴趣也越来越浓。为了适应这个趋势，Ramtron公司推出了VRS51L3074，嵌入了8KB FRAM。而本文将描述嵌入式FRAM 的应用实例。
FRAM的3个明显的优势使其日益受到欢迎。第一是其执行写操作的速度与读操作的速度一样快。就总线速度写入而言，FRAM对写入数据变成非易失性数据并没有任何延迟。这一点与基于浮栅技术的非易失性存储器不同，后者具有较长的写入延迟。举例说，对典型的电可擦除只读存储器 (EEPROM) 的写操作，在数据写入至输入缓存之后，需要10 ms才能使该写入有效。此外，由于没有首选或默认状态，FRAM并没有擦除操作。同其它随机存储器 (RAM) 技术如SRAM一样，写入数据时无需考虑以前的状态。
第二，FRAM 实际上不限制擦写操作次数，不像其它非易失性存储器那样擦写操作次数多了就会失效。当擦除次数太多时，浮栅器件便不再能保持数据。这是一种硬故障。失效的EEPROM或闪存无法储存编程状态。而FRAM则不会出现这种失效。
第三，FRAM的运行无需电荷泵因此能够降低功耗。浮栅技术使用较高电压以编程新的状态，因此写操作比读操作消耗更多的电能。FRAM以更加先进的处理过程进行写操作，该电压为5V、3V或更低。此外，当较低的功耗乘以更快的写入速度时，FRAM所消耗电能会降低几个数量级。
当系统必须频繁或者快速地写入数据时，上述这些益处对于写操作密集型应用的系统设计人员均有大帮助。对于读操作密集型应用，FRAM没有特别的益处。
作为系统内可编程非易失性存储器，FRAM可作为任何其它存储器的替代产品，包括闪存或EEPROM。然而，当与这些其它存储器技术比较，该技术并未成熟且较为昂贵。因此，通常在上述3种益处均用到的应用场合，才会使用这种技术。这些应用是写操作密集型应用，其特征为数据采集频繁或有可能经常变化配置数据。在其它技术的维护成本较高，且最好采用无本质故障机制的情况下，这种技术亦十分适用。
为什么要嵌入式存储器？
FRAM的益处可以从独立的存储器上体现，那么为什么要嵌入式FRAM呢？
与独立的存储器比较，嵌入式存储器可利用高速的内存总线，并且省去片外I/O，能够提供更高的性能。32位或更大的总线宽度很容易在芯片上取得，但是对于分立存储器而言，存在封装及板级互接方面的难题。如省去芯片与芯片之间的接口，也可将循环时间减少10～15毫微秒。例如，一个具有16位结构、循环时间为55mμs的FRAM，其存储器访问带宽约为每秒2.9亿位。在一个嵌入式微控制器上实施相同的内核技术，可以省去芯片至芯片的接口，从而实现40毫微秒的循环时间。采用具有32位总线宽度的存储阵列，使用相同的技术，每秒便能传送8亿位数据，速度可以提高2.75倍。
嵌入式FRAM简化了系统设计。它可让设计人员去除MCU的闪存、RAM及EEPROM之间因这些技术的性能不同而自然产生的固定分区。举例说，如果应用程序的容量超过芯片闪存的容量，通常不可能分配使用SRAM。同样地，即使SRAM容量不足，也不会使用闪存作为工作存储器区使用。单个FRAM阵列便能执行所有这些类型存储器任务，从而消除分区。
在一个典型的8位微控制器中具有16KB闪存、1KB SRAM及256B EEPROM。在这种情形下，如果程序、工作数据或配置数据的单项要求增加超过了特定存储器的容量，则必须更换MCU。只要所有类型存储器的总容量不超过16KB FRAM的容量，设计人员便可将其用于任何用途。除此之外更可节省该FRAM内存的外部接口，以简化硬件并减 少占用的PCB空间。
FRAM简化设计
使用FRAM能够简化系统设计，这意味着对于一般的MCU而言，设计人员都喜欢使用FRAM，而不是采用多种嵌入式存储器。FRAM通常用于能够最大限度地利用其独特性能的应用，包括数据密集型应用，如车载DVD播放器及工业位置传感器。
例如，连续播放功能使DVD播放器能够记住停电时盘片的位置。家用播放器持续有电，因此可在SRAM中保留数据。在便携式产品或汽车环境中使用备用电源，因此可能完全断电。所以，这些情况都需要非易失性存储器。由于DVD位置跟踪信息大约每3s存储一次，如果使用其它类型存储器，将会发生失效。对于工业位置传感装置而言，位置信息产生太快，因而无法容忍闪存或EEPROM的写入延迟等待。
多芯片封装方法
面对嵌入式存储器与独立存储器间的性能差别间隙，一种填补方法是使用多芯片封装(MCP)技术。如果器件是针对MCP方式而设，与独立的情况相比较，这种封装使得处理器与存储器之间的结合得更紧密。虽然不能获得嵌入式存储器的所有益处，但是相对于独立存储器而言，这是一种改进。
如果该处理器至存储器的访问接口是针对MCP封装设计，该存储器更可以映射作为一个处理器资源，而非外部器件。从硬件的角度来看，多封装内存储器的工作方式与嵌入式存储器的工作方式相同。尽管存在两个晶元，但是处理器和存储器变得不可分割。其速度可以比分立式方案更快，这取决于裸片与裸片间的接口，当然不如真正的嵌入式存储器快。MCP封装很好的减小了PCB空间并简化了设计。而真正的嵌入式FRAM与MCP封装器件之间的折衷权衡是性能。只有终端应用才能决定采用哪种方法最好。如果使用FRAM的主要原因是简单性、低功耗或高写入次数，那么MCP方案就两全其美。存储器的分区因为现实应用而消除。
FRAM具备的多个特性将继续使其受到市场欢迎。随着FRAM技术进入主流存储器技术，市场将出现更多的嵌入式存储器选择。如本文所强调，具体应用不同，使用嵌入式存储器所获得的益处也有所不同，只有最终应用才可决定应采哪种最好的方法。
