FRAM使安全氣囊系統(tǒng)更加智能化
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隨著汽車設(shè)計(jì)要求復(fù)雜性的提高，柵極懸空存儲(chǔ)器工藝的局限性越來越明顯。例如，編程工藝要用幾ms，對(duì)安全性很關(guān)鍵的應(yīng)用這一時(shí)間太長(zhǎng)了。對(duì)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(chǔ)的信息幾乎沒有。
編程工藝對(duì)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(gè)寫操作。例如，在乘員傳感器中，對(duì)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(huì)毀壞。將數(shù)據(jù)緩沖到RAM中，再在掉電時(shí)寫進(jìn)柵極懸空的非易失性存儲(chǔ)器會(huì)使EDR出現(xiàn)速度問題，不是一個(gè)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(chǔ)數(shù)據(jù)不僅必要，而且在事故前存儲(chǔ)碰撞前的數(shù)據(jù)也很值得。使用輪詢記錄方法存儲(chǔ)碰撞前數(shù)據(jù)最理想，但是對(duì)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(chǔ)存能量以起爆安全氣囊的電容很大，因此也會(huì)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?qū)懙臄?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(chǔ)器的速度有關(guān)。典型的2K字節(jié)的柵極懸空存儲(chǔ)器件寫速度大約為4字節(jié)/5ms。因此，完整寫柵極懸空存儲(chǔ)器件要花1s以上的時(shí)間。
使用FRAM是一種方案，其FRAM的高耐久性和高速度能同時(shí)有效解決這兩個(gè)問題。Ramtron的FRAM工藝將鐵電材料和標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體芯片設(shè)計(jì)及制作工藝結(jié)合在一起，生產(chǎn)非易失性存儲(chǔ)和模擬/混合信號(hào)產(chǎn)品。這些產(chǎn)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(biāo)準(zhǔn)RAM工藝所無法達(dá)到的安全存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的功能結(jié)合在一起。
FRAM電池采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)工藝制作，在兩個(gè)電極板間的鐵電晶體形成電容，類似于DRAM電容的結(jié)構(gòu)。與易失性存儲(chǔ)器給電容器充電來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的方式不同，F(xiàn)RAM是將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在鐵電晶體內(nèi)部。
給鐵電晶體加上電場(chǎng)時(shí)，中心原子就向電場(chǎng)方向移動(dòng)，隨著原子移動(dòng)到晶體內(nèi)部，它穿過勢(shì)壘，產(chǎn)生電荷尖峰信號(hào)。內(nèi)部電路感測(cè)此電荷尖峰信號(hào)并復(fù)位存儲(chǔ)器。如果將電場(chǎng)從晶體上移開，中心原子就呆在原位，保存存儲(chǔ)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(jī)存取存儲(chǔ)器(FRAM)器件，這一舉措表明，對(duì)在安全性很關(guān)鍵的應(yīng)用中采用FRAM工藝優(yōu)點(diǎn)，領(lǐng)先的汽車系統(tǒng)供應(yīng)商的認(rèn)可度日益增長(zhǎng)。在這一方面，Hyundai Autonet也加入到美國(guó)、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(guān)碰撞事故數(shù)據(jù)記錄儀。(end)
評(píng)論