非易失性FRAM中的预充电操作

铁电存储器（FRAM）是一种随机存取存储器，是一种特殊工艺的非易失性的存储器，它将DRAM的快速读取和写入访问,它是个人电脑存储中最常用的类型，与在电源关掉后保留数据能力（就像其他稳定的存储设备一样，如只读存储器和闪存）结合起来。

预充电是FRAM的内部条件，在该条件下，存储器被调适以进行新的访问。

FRAM设备中的预充电操作在以下任何条件下启动：
1.驱动芯片使能信号/CE至高电平
2.更改高位地址位（例如，设备FM28V100的A16-A3）
 
FRAM中的读取操作具有破坏性，因为它需要切换极化状态才能感知其状态。在初始读取之后，读取操作必须将极化恢复到其原始状态，这会增加读取操作的周期时间。FRAM的读和写周期需要一个初始的“预充电”时间，这可能会增加初始访问时间。
 

 

 

图1：FRAM读写周期

 
启动预充电操作后，需要花费tPC时间才能完成。由于FRAM中读取的破坏性，如果不回写，则会丢失FRAM单元中的数据。预充电操作可确保将数据安全地写回到FRAM单元中。这是通过使用内部缓冲区来实现的。对于每次访问（读/写），FRAM将所需的数据行从存储单元读取到内部缓冲区。数据在读取操作中从内部缓冲区输出，或者在内部缓冲区中进行写操作修改。在预充电操作期间将其写回到FRAM单元。下面以示例说明预充电操作。
 
考虑一个FRAM，其行大小为8个字节（例如FM28V100）。要从第二个地址位置（0x0002）读取数据，FRAM将从FRAM存储器阵列的第一行读取到内部缓冲区，并从该内部缓冲区的第二个位置输出数据。如果下一次访问是读取地址位置0x0005，则FRAM将从内部缓冲区的第5个位置输出数据，该内部缓冲区已经包含正确的数据，因为存储器行未更改。如果下一次访问是对属于存储器阵列第二行的地址位置0x0009，则FRAM会将第一行从内部缓冲区写回到阵列，然后将第二行读入内部缓冲区。数据从内部缓冲区的第一个位置输出（对应于0x0009）。当取消选择芯片（/CEHIGH）时，也会将数据写回到FRAM阵列。
 
要将数据写入第3个位置（0x0003），FRAM将从铁电存储器芯片阵列的第一行读取到内部缓冲区，然后将内部缓冲区的第3个位置修改为要写入的数据。然后，当取消选择芯片或启动对另一行的访问时，FRAM将内部缓冲区写回到FRAM阵列。
 
每次访问后应满足预充电时间（tPC）。取消选择芯片或访问另一行时，未达到预充电时间可能会导致内存损坏。