🔋 FeRAM（Ferroelectric Random Access Memory）
📘 概要
FeRAM（強誘電体RAM）は、高速・不揮発・高書換え耐性を兼ね備えたメモリです。
従来のDRAMに似た1T1C構造をベースとしつつ、キャパシタの誘電体に強誘電体材料（例：PZT, HfO₂ベース）を用いることで、不揮発性と高速性を両立しています。
🔧 セル構造と動作原理
WL
|
o ← アクセスFET
|
● ← 強誘電体キャパシタ（PZT, HfO₂等）
|
BL
- 強誘電体キャパシタ：極性の向き（正/負）が論理「1」「0」に対応
- 書き込み：電圧を加えて分極方向を切り替える
- 読み出し：破壊読み出し（一度リセット → 分極状態を検出）
📊 特性比較
| 項目 |
FeRAM |
SRAM |
DRAM |
Flash |
| 不揮発性 |
◎ |
× |
× |
◎ |
| 書換回数 |
◎（10¹²回以上） |
◎ |
◎ |
△（10⁴〜10⁵回） |
| 書換速度 |
◎（nsオーダ） |
◎ |
○ |
×（µs〜ms） |
| 消費電力 |
低 |
中 |
高（リフレッシュ） |
中 |
| セル面積 |
△（1T1C） |
△（6T） |
◎（1T1C） |
◎ |
🏭 実装事例と応用
- アナログ混載LSI（ADC/DAC内蔵、MCU）に不揮発メモリとして統合
- 自動車・医療・産業機器向けの高信頼性ロジックLSI
- 一部PDK（例：富士通FeRAM、ROHM製品など）で標準セルとして提供
🔬 材料技術とスケーリング課題
- 伝統的：PZT（ジルコン酸チタン酸鉛）→ 高性能だがCMOSと相性課題あり
- 最新：HfO₂系強誘電体が微細CMOSと親和性高く注目（→ 28nm適用事例も）
- 問題点：破壊読み出しによる書換え累積劣化、セルアレイ配置時の干渉ノイズ
📚 教材的意義
- DRAMと構造が類似しているが、不揮発性と速度のトレードオフ設計が必要
- SRAMやMRAMとの比較により、組込み用途に適したメモリ選定の視点が得られる
- アナログ混載時の再書込可能な構成として、低消費かつ動作安定性を重視
🔗 関連章（参照）
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