铁电存储器（Ferroelectric Random Access Memory，被称为FRAM或FeRAM）利用铁电晶体材料的电压-电储流关系具有滞后回路的特点来存储数据。并且铁电材料的极化特性使其能够在没有电源的情况下保持数据。
其技术特点包括：
1. 读写速度快：FRAM的读写速度接近SRAM，显著快于NAND闪存。
2. 寿命长：FRAM的写入寿命非常高，适合频繁读写的应用。
3. 功耗低：FRAM在读写过程中消耗的能量非常低。
4. 可靠性高：FRAM在高温、高压等极端环境下表现稳定。
铁电存储器（FeRAM）市场目前的主要参与企业包括英飞凌（收购赛普拉斯半导体）、富士通、德州仪器、IBM等，这些公司为智能电表、汽车系统、可穿戴设备和物联网设备等应用提供多种铁电存储器产品。
富士通拥有适用于汽车和工业应用的高速铁电存储器产品。德州仪器提供基于FeRAM的微控制器，用于物联网设备和可穿戴设备。IBM为服务器应用提供铁电存储器技术，而英飞凌则专注于为汽车和工业控制系统提供铁电存储器解决方案。
这些公司利用铁电存储器技术提供具有快速读写速度、低功耗、高耐久性和非易失性的产品。
铁电存储器市场可以分为三种类型：串行存储器、并行存储器和其他类型。
串行存储器允许更快的数据传输速度，并行存储器则能实现同时读写操作。其他类型，如非易失性铁电存储器，具有耐用性和低功耗。这些不同类型的存储器适用于各行各业的应用。这些应用中，以汽车电子领域收入增长最快，因为随着对连接和自动驾驶车辆的需求日益增加，这些车辆需要高速、非易失性存储解决方案，铁电存储器就是可选方案之一。
铁电存储器的发展时间线还挺长的，简单来说，1920年就有科学家提出了铁电材料概念，罗歇尔盐是早期铁电材料之一。1952年，麻省理工学院的硕士生在论文中首次提出以铁电电容作为数据存储元件的概念。1991年，美国Ramtron公司（已被赛普拉斯收购）开始生产2T/2C结构的低位FRAM产品，2年后开发出第一个4K比特位的FRAM产品，1996年，日立公司研制出256k比特位FRAM并于同年12月上市，2011年，HfO2基铁电存储器因其与标准CMOS工艺的兼容性和尺寸微缩的优势，逐渐成为研究热点。此后中国科学院微电子研究所刘明院士的科研团队在HfO2基铁电存储器研究领域取得突破性进展，提出了一种基于Hf0.5Z0.5rO2（HZO）材料的铁电二极管（Fe-diode），并实现了三维集成。然后是HZO作为第二代铁电存储器，解决了PZT的局限性，适合高性能和高密度的存储应用。
接下来看一看FRAM近年的发展动态：
2020年11月，博世创投完成了对铁电存储器公司FMC的2000万美元的B轮投资。FMC是开发用于嵌入式和独立存储器的全新超低功耗和高性能的存储器技术，兼容标准的CMOS工艺。
同年，英飞凌收购赛普拉斯半导体，自此FeRAM也成为英飞凌公司应用于车用电子的存储器之一。2022年11月，英飞凌发布16Mb EXCELON™ LP铁电随机存取存储器（F-RAM），是一款低功耗、高耐久性的非易失性存储器，适用于需要频繁或快速写操作的应用。该产品具有151年的数据保留时间和几乎无限的读写周期（1015次）。
2023年12月，美光在IEEE IEDM会议上披露其32Gb 3D NVDRAM（非易失性 DRAM）研发成果。NVDRAM内存基于铁电性原理，可在拥有类似NAND闪存的非易失性的同时获得接近DRAM的高耐久和低延迟。该新型内存采用双层3D堆叠，32Gb的容量密度创下了铁电性存储器的新纪录。美光已基于 LPDDR5 规范对 NVDRAM 样品进行了测试，认为其适合AI负载,但量产时间未知。
2023年12月，山东大学信息科学与工程学院陈杰智教授课题组在新型铪基铁电薄膜高密度集成工艺领域取得突破性进展。
该工作原创性提出了臭氧界面氧化的铁电存储器低温工艺技术，在ALD中沉积HZO之前采用臭氧作为前驱体氧化TiN电极表面，从而在HZO与TiN之间形成TiO2界面层。研究表明，TiO2界面层在低温RTA工艺过程中可提供更多的拉伸应力用以促进铁电相形成。通过优化工艺时间，课题组可以在低至300℃的退火温度下制备强铁电性薄膜，并在保持13.3μC/cm2两倍剩余极化强度的同时实现超过108场循环次数的高耐久性。相比传统方法，这种界面氧化工艺比传统插层结构更简单有效，为新型铪基铁电材料的三维集成应用提供了一种有效可行的低温工艺策略。
2024年3月，中国科学院金属研究所的研究团队在铁电隧道结存储器研发中取得新进展，提出利用缓冲层定量调控薄膜应变，延迟铁电薄膜晶格弛豫从而增强铁电极化强度的策略。
写在最后
写铁电，不单单是为了写铁电，是为了关注新型存储器的动态。
当前，随着物联网、人工智能和智能设备等新兴技术的快速发展，对高性能存储器的需求不断增加。铁电存储器凭借其独特的技术优势，成为满足这些需求的理想选择。然而，铁电存储器市场的动态受到多种因素的影响，包括技术进步、市场需求、竞争态势和政策环境等。
展望未来，随着新型铁电材料、三维堆叠技术等新技术的应用，铁电存储器的性能和应用范围将进一步提升。8月28日，2024年全球闪存峰会即将召开，欢迎大家来南京，了解新型存储器的动态和趋势。未来，我们将密切关注存储新器件的创新与突破。
