FRAM使安全氣囊系統(tǒng)更加智能化
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隨著汽車設計要求復雜性的提高，柵極懸空存儲器工藝的局限性越來越明顯。例如，編程工藝要用幾ms，對安全性很關鍵的應用這一時間太長了。對事故中出現(xiàn)的這種電源快速斷電情況，柵極懸空器件能成功存儲的信息幾乎沒有。
編程工藝對絕緣層也是破壞性的，因此，這類器件的寫耐久性有限，通常為100,000~1,000,000個寫操作。例如，在乘員傳感器中，對這一上限值，其數(shù)據(jù)更新就太頻繁了。假如寫操作的典型要求是每秒1次，柵極懸空的器件工作不到12天就會毀壞。將數(shù)據(jù)緩沖到RAM中，再在掉電時寫進柵極懸空的非易失性存儲器會使EDR出現(xiàn)速度問題，不是一個真正的解決方案。
在智能安全氣囊系統(tǒng)中，在碰撞事故中存儲數(shù)據(jù)不僅必要，而且在事故前存儲碰撞前的數(shù)據(jù)也很值得。使用輪詢記錄方法存儲碰撞前數(shù)據(jù)最理想，但是對柵極懸空器件，這一方案證明是有問題的，原因是其耐久性有限。由于安全氣囊模塊用來儲存能量以起爆安全氣囊的電容很大，因此也會留有足夠的剩余能量以在爆管起爆后從緩沖器寫數(shù)據(jù)。能夠寫的數(shù)據(jù)量受可用能量的限制，就是說與電容器中殘留能量和被寫存儲器的速度有關。典型的2K字節(jié)的柵極懸空存儲器件寫速度大約為4字節(jié)/5ms。因此，完整寫柵極懸空存儲器件要花1s以上的時間。
使用FRAM是一種方案，其FRAM的高耐久性和高速度能同時有效解決這兩個問題。Ramtron的FRAM工藝將鐵電材料和標準半導體芯片設計及制作工藝結合在一起，生產非易失性存儲和模擬/混合信號產品。這些產品將高速讀/寫性能、幾乎無限的寫耐久性和靜態(tài)RAM(SRAM)的低功耗，以及在電源丟失情況下標準RAM工藝所無法達到的安全存儲數(shù)據(jù)的功能結合在一起。
FRAM電池采用工業(yè)標準的互補型金屬氧化物半導體(CMOS)工藝制作，在兩個電極板間的鐵電晶體形成電容，類似于DRAM電容的結構。與易失性存儲器給電容器充電來存儲數(shù)據(jù)的方式不同，F(xiàn)RAM是將數(shù)據(jù)存儲在鐵電晶體內部。
給鐵電晶體加上電場時，中心原子就向電場方向移動，隨著原子移動到晶體內部，它穿過勢壘，產生電荷尖峰信號。內部電路感測此電荷尖峰信號并復位存儲器。如果將電場從晶體上移開，中心原子就呆在原位，保存存儲器狀態(tài)(見圖3)。
鐵電薄膜位于CMOS基極層上，夾在兩層電極間。金屬互連和鈍化使工藝更完善(見圖4)。
Hyundai Autonet最近決定在其下一代智能安全氣囊系統(tǒng)中采用非易失性鐵電隨機存取存儲器(FRAM)器件，這一舉措表明，對在安全性很關鍵的應用中采用FRAM工藝優(yōu)點，領先的汽車系統(tǒng)供應商的認可度日益增長。在這一方面，Hyundai Autonet也加入到美國、亞洲、日本和歐洲已經(jīng)選擇了FRAM工藝的其他8家汽車制造商中，提供“智能”型安全氣囊系統(tǒng)和相關碰撞事故數(shù)據(jù)記錄儀。(end)
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