ARTIGO TÉCNICO
revista técnico-profissional
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o electricista RS Components
a batalha começou entre FLASH & FRAM Os novos sistemas integrados e as aplicações exigem o desenvolvimento contínuo de microcontroladores (MCU) mais robustos que garantem um rendimento maior com um consumo mais baixo de energia. Um elemento chave neste impulso é o desenvolvimento e a integração de tecnologia de memória não volátil. Na realidade, as memórias não voláteis que mais se utilizam nos microcontroladores são o Flash e a EEPROM, mas o número de tecnologias alternativas que oferecem a mesma funcionalidade básica não deixam de crescer.
INTRODUÇÃO À FRAM A RAM ferroelétrica, o FRAM, é uma destas tecnologias de memória. A FRAM atua de forma similar à DRAM, ou seja, permite o acesso aleatório a cada bit tanto para operações de leitura como de escrita. A diferença da DRAM, a FRAM é uma memória não volátil, como a EEPROM ou o Flash, porque não se perde conteúdo quando se retira a corrente. A FRAM também é semelhante ao DRAM relativamente ao seu funcionamento, mas possui um condensador que utiliza material ferroelétrico, PZT (titanato zirconato de chumbo) para atingir as suas propriedades não voláteis. Para explicar o seu funcionamento de forma muito básica podemos ditar que, para polarizar o material pode ser aplicado um campo elétrico movendo o átomo de zircónio da estrutura de cristal de PZT e forçar a que se adote uma orientação a montante e a jusante, armazenando deste modo um bit de dados “1” ou “0”. Temos de recordar que o termo “ferroelétrico” não significa que a FRAM contenha ferro (Fe), nem que os campos magnéticos influenciem a memória.
PRINCIPAIS VANTAGENS A FRAM apresenta várias vantagens fundamentais relativamente às memórias Flash ou EPROM, entre elas a velocidade, uma maior duração do ciclo de limpeza-documento, e um menor consumo, so-
bretudo graças ao facto da sua tensão de programação ser muito menor. Além disso, a FRAM não necessita de nenhuma sequência de programação especial para escrever os dados. Relativamente à velocidade, na atualidade o tempo de escrita é uma célula de memória FRAM com menos de 50 ns, 1000 vezes mais rápido do que a memória EEPROM e umas 100 vezes mais rápido do que uma memória Flash. E, a diferença da EEPROM, na qual são requisitados dois passos para escrever os dados – um comando para escrever seguido de um comando para ler/verificar – a função de escrita da FRAM ocorre no mesmo momento que a leitura. Assim pois, apenas há um comando de acesso à memória, tanto seja para ler ou escrever. Além disso temos de ter em conta o seu baixo consumo. A escrita na célula FRAM é produzida a uma Baixa Tensão (de 1,5 V) e é necessário muito pouca corrente para trocar dados, ao passo que as memórias EEPROM e Flash necessitam de tensões mais elevadas (de 10 V a 14 V). Esta Baixa Tensão de FRAM traduz-se num menor consumo e permite mais funcionalidades através de velocidades de transição mais rápidas. Será que há fiabilidade? Como apenas é necessária uma pequena quantidade de energia, toda a eletricidade necessária para o FRAM “é carregado com antecedência”, ao começar a escrever os dados. Isto evita que se produza uma gravação parcial de dados, como por exemplo, quando os IC inteligentes baseados na memória EEPROM se retiram da fonte de energia do campo de radio-frequência durante um ciclo de gravações. Além disso, a FRAM atinge mais de 100 bilhões (1014) de ciclos de leitura/escrita – muito superiores aos de memória Flash e EEPROM. A FRAM também é altamente flexível, até porque oferece a capacidade de utilizar o mesmo bloco unificado como memória, tanto