//
you're reading...
Tecnology

Memori FeRAM


Memori FeRAM

Khafidurrohman Agustianto (100533402595)
Mahasiswa Program Sarjana Pendidikan Teknik Informatika
Universitas Negeri Malang
eross.delta@gmail.com

Abstract – Memori akses acak feroelektrik (FeRAM) adalah generasi RAM masa depan, hal ini dikarenakan kecepatan tinggi, biaya rendah, daya rendah, dan kompatibilitas yang baik. Hal ini terkait dengan teknologi novolatality sikuit terpadu (IC). FeRAM menawarkan daya tahan yang tinggi (siklus membaca dan menulis yang aman) , kempuan untuk menyimpan dan melindungi data meski pada saat komputer padam. Seperti chip memori flash yang digunakan pada ponsel, kamera digital dan gaget lainnya.

Kata Kunci : FeRAM, FeRAMS, Ferroelektrik.

Ferroelectric Random Access Memory
Memori akses acak feroelektrik (FeRAM) adalah generasi RAM masa depan, hal ini dikarenakan kecepatan tinggi, biaya rendah, daya rendah, dan kompatibilitas yang baik. Hal ini terkait dengan teknologi novolatality sikuit terpadu (IC). FeRAM menawarkan daya tahan yang tinggi (siklus membaca dan menulis yang aman) , kempuan untuk menyimpan dan melindungi data meski pada saat komputer padam. Seperti chip memori flash yang digunakan pada ponsel, kamera digital dan gaget lainnya.

FeRAM pada dasarnya merupakan penggabungan atara kecepatan DRAM yang saat ini umu digunakan sebagai memori utama pada komputer, dengan kempuan untuk menyimpan dan melindungi data meski saat komputer padam. Jenis memori ini telah dikembangkan selama bertahun-tahun , namun belum pernah diproduksi secara masal sampai saat ini.

Pada tahun 2006 lalu, Tosiba mengumunkan perkambangan FeRAM mereka. Ketrika itu mereka berhasil membuat protitype FeRAM berkapasitas 4MB yang memiliki kecepatan transfer hingga 200MBps. Di tahun yang sama, tercatat sejarah Fujitsu berkerjasama dengan Institut Teknologi Tokyo (Tokyo Institute of Technology) mengembangankan memori FeRAM dengan teknologi 65nm. Perkembangan terkhir menuntukan kapasitas terbesar FeRAM yang ada saat ini adalah 16MB dengan kecepatan baca-tulis 1,6GBs.

Teknologi FeRAM ini antara lain diterapkan sebagai memori cache terintegrasi dalam bidang semi konduktor. Meskipun mendukung kemampuan baca dan menulis yang cepat, dan tetap menyimpan data saat tidak dialiri listrik, daya tampung total chip ini pada kapasitas 16MB ternyata masih lebih rendah daripada chip memori flash konvensional.

Bahan Dasar FeRAM
Struktur perovskrit-tipe (ABO3) digunakan sebagai bahan utama penyusun Ferroelektrik. Atau biasa disebut 10 PZT (Pb {ZrTi}O3) dengan menghilangkan e-field atom internal Zr/Ti, kemudian dipindahkan ke atas atau ke bawah agar mencapau keadaan yang stabil, sehingga menciptakan listrik permanen polaritas material dan menghasilkan non-volatile property of the material. Akibatnya konsumsi daya sangat rendah ketika melakukan penyimpanan data. Timbal Pb Zirkonat (Zrx, Ti1-x) O3 (PZT) dan strontium bismuth tentate SrBiTa209 merupakan kadidat yang paling menjajikan untuk masa depan FeRAM

Ferroelektrik
Ferroelektrik merupakan kelompok material elektronik khususnya dielektrik yang mempunyai polarisasi spontan serta mempunyai kemampuan merubah polarisasi internalnya dengan menggunakan medan listrik yang sesuai. Pada perkembangannya, tahun 60-an sampai 70-an bahan ferroelektrik lebih banyak dibuat dalam bentuk kristal tunggal maupun bulk. Namun sepuluh tahun terakhir terjadi paradigma baru dalam fabrikasi, yaitu dalam bentuk lapisan tipis (thin film).

Penggunaan untuk fabrikasi dalam bentuk film tipis sangat luas, karena sifatsifat bahan ferroelektrik dapat dimodifikasi sesuai kebutuhan serta mudah diintegrasikan dalam bentuk divais. Beberapa aplikasi film tipis ferroelektrik diantaranya sebagai lapisan penyangga (buffer layer), tranduser, saklar, sensor, kapasitor dan sebagai memori. Penggunaan film tipis ferroelektrik sebagai memori banyak keuntungannya bila dibandingkan sistem magnetik. Sistem magnetik hanya mampu menyimpan 10
5 bit/cm2, sedangkan memori terbuat dari ferroelektrik mampu menyimpan hingga 108 bit/cm2. Keuntungan lain adalah KFI Vol. 12 No. 4 2001 95 sebagai memori permanen yang mampu menekan kehilangan informasi selama proses yang berulang. Lead zirconate titanite, PbZr1-xTixO3 (PZT), sangat luas penggunaannya dalam bentuk keramik polikristalin. Dalam divais piezoelektrik PZT digunakan sebagai filter, resonator dan aktuator. Material PZT diketahui sebagai material terbaik piezoelektrik. Sifat-sifat ini pertama kali diselidiki oleh Jaffe dkk (1960). Material ini memiliki struktur perovskite dengan formula ABO3. Di sini oksigen oktahedral memegang peranan penting. A dalam hal ini diisi oleh kation Ti4+ menempati salah satu sudut dari kubus, sedangkan B dalam hal ini diwakili oleh Zr 4+ mengisi pusat kubus , sedangkan oksigen mengisi pusat muka dari kubus terrsebut. Posisi Ti 4+ dan Zr 4+ dapat dipertukarkan. Ketika tegangan negatif dan positif diaplikasikan pada muka-muka berlawanan dari kristal, ion-ion Ti4+ dan Zr4+ berubah posisi di atas atau di bawah, ion-ion O2- juga turut berputar ke bawah atau ke atas. Pergeseran ion-ion negatif dan positif berhubungan dalam polarisasi bahanbahan ferroelektrik. Beberapa metode yang dapat digunakan untuk penumbuhan film tipis PZT di antaranya Chemical Vapor Deposition (CVD), Pulse Laser Ablation Deposition (PLAD), Solution gelation (Sol-gel), Metalorganic CVD, dan sputtering.

Keuntungan metode sputtering adalah laju deposisi yang besar, struktur stokiometri yang mudah dikendalikan serta dapat dilakukan dalam temperatur rendah maupun tinggi. Khususnya penggunaan DC unbalanced magnetron sputtering di samping mempunyai keuntungan di atas juga mempunyai keuntungan lain yaitu mampu menghindarkan resputtering oksigen yang dapat merusak kualitas film yang dihasilkan.

Efek dan Propeties Bahan Ferroelektrik
Sifat dielektrik tertentu, yang menunjukan polaritas spontan listrik (yang pemisahan-pemisahan pusat muatan positif dan negatif, membawa salah satu sisi kristal positif dan lainnya negatif) yang dapat dibalik ke arah tertentu, disesuaikan dengan penerapan medan listrik. Ini adalah keselarasan sepontan reversibel dipol listrik dengan timbal balik interaksi

Efek Ferroelektrik ditandai oleh polaritas remanen yang terjadi ketika e-field. Seperti halnya bahan ctric Forroele memungkinkan ion tunggal untuk mengubah lokasi fisik. Misalnya dalam model sederhana dari bahan Ferroelektrik seperti PZT atau SBT atom pusat, baik Titanium Zirkonium atau akan bergerak ke salah satu kondisi setabilpada suatu penerapan eksternal medan listrik. Setelah pengahpusan medan listrik ekternal; atom akan tetap terpolarisasi. Hal tersebutlah yang sebenarnya menjadi sebab volatilitas non-memori dalam Ferroelektrik. Pembalikan keadaan plarisasi atom pusat dapat dilakukan dengan menerapkan e-field, sehingga menyebabkan perubahan logika ‘0’ ke ‘1’ atau sebaliknya.

Sentral atom Ti/ Zr dalam sel satuan di atas akan dipindahkan dari posisi setabil menuju posisi yang cocok untuk menerapkan e-filed, dengan demikian perubahan keadaan polarisasi dari satu sel satuan terjadi. Satu bahan Ferroelektrik harus memiliki momen dipol spoontan yang dapat beralih dari electric-filed. Hal ini ditemukan ketika dua partikel muatan q yang dipisahkan dengan jarak r, atau yang lazim disebut dengan dipol listrik, hal tersbut merupakan kemampuan dari suatu kristal untuk menunjukan polarisasi spontan terkait dengan simetrinya. Sedangkan sifat masing-masing kutub tidak mungkin dalam struktur Centrosymetric karena setiap momen dipol dihasilkan dalam satu arah, sehingga akan dipaksa oleh simetri untk menjadi nol. Jadi dalam Ferroelktrik materi, ada momen dipol permanen yang merupakan jumlah dari momen sipol di setiap unit sel. Maka meruntut pada pernyataan tersebut Ferroelektrik harus dalam keadaan non-centrosymetric.Namun perlu diperhatikan bahawa kondisi tersbut tidak hanya sebagai suatu sayarat mutlak, namun juga harus didukung adanya spontan momen dipol lokal (biasanya dipol ini akan mengarah ke polaritas macrocospic, namun hal ini bisa saja gagal/ teranulir jika ada domain yang menolak/ membatalkan spenuhnya). Ini berarti bahwa atom setral harus dalam posisi non-equilibrium. Misalnya mengangap atom dalam keadaan terta interstice.

Ferroelektrik Domain dan Histeresis
Ferroelektrik membentuk struktur domain. Domain adalah daerah dimana ada arah seragam polarisasi spontan dalam domain dipol listrik selaras dalam arah yang sama. Batas-batas atanra domain yang disebut sebagai dinding domain. Bats-batas domain biasanya digambarkan sesuai dengan sudut antar domain yang terpisah. Yang paling umum ditemukan adalah 90° dan 180°. Sementara untuk kristal Forrelektrik tunggal memiliki sejumlah bentuk doamain-domian tunggal, dan biasanya dapat dipisahkan oleh gerakan diding domain dengan menerapkan medan listrik yang sesuai. Pembalikan polarisasi dalam domain, atau yang biasa disebut dengan Switch Domain, dapat terjadi dengan menrapkan kuat medan listrik. Inilah sebenarnya fitur utama yang membedakan piroelektrik dan bahan feroelektrik.

Kita dapat mengamati pembalikan polarisasi dengan mengukur Histeris seperti yang ditunjukan dalam figurbelow. Dengan meningkatkan kekuatan medan listrik domain mulai menyeleraskan dalam arah yang positif menyebabkan peningkatan polarisasi (OB). Pada nilai yang sangat tinggi medan listrik polarisasi mencapai kejenuhannya (PSAT). Polarisasi tidak jatuh ke nol dan medan listrik menjadi pada posisi off.

Penerapan Ferroelektrik
Dalam Ram Ferroelektrik film feroelektrik digunakan sebagai kapasitor untuk menyimpan data karena memiliki karakteristik polarisasi remanant yang terbalik seperti dengan menerapkan medan listrik menimbulkan loop histeresis PE. Dalam rangka untuk mengurangi tegangan operasional kapasitor ketebalan urutan sub mikron dapat dibuat dengan menggunakan teknologi film tipis. FeRAM menggunakan karakteristik PE untuk menyimpan data dalam keadaan non-volatile dan memungkinkan data yang akan ditulis ulang cepat dan kapasitor feroelektrik frequently.In, lapisan dielektrik diganti dengan fluks feroelektrik tipis, biasanya terbuat dari titanat zirkonat timbal.

Ia menggunakan pulsa tegangan untuk membaca dan menulis informasi digital. Jika medan listrik dari pulsa diterapkan dalam arah yang sama dengan polarisasi remanant, akan ada switching. 14 Tanggapan dielektrik dari bahan feroelektrik menyebabkan perubahan polarisasi Pn s? Adalah karena respon dielektrik. Jika polarisasi awal di negara berlawanan karena lapangan, polarisasi membalikkan menyebabkan perubahan beralih polarisasi meningkat? Ps. Negara bagian yang berbeda dari polarisasi remanant (+ Pr dan-Pr) menyebabkan perilaku yang berbeda saat transien kapasitor feroelektrik sebuah pulsa tegangan diterapkan. Dengan mengintegrasikan, saat ini beralih Qn s? Dan biaya non-switched Qns bisa? Ditentukan. Perbedaan muatan Q =? A? P memungkinkan untuk membedakan antara dua negara logika.

Daftar Pustaka

Anoname. 2011. Ferroelectric RAM. (Online). (http://en.wikipedia.org/wiki/Ferroelectric_RAM, diakses 03 Oktober 2011)

Araya. 2011. Mengenal RAM. (Online). (http://araya19.blogspot.com/2011/02/menenal-ram.html, diakses 03 Oktober 2011)

Izaman. 1998. Analisis Material Ferroelektrik dengan X-Ray Differaction (XRD) dan Program Rieveld (Studi Kasus KH2 PO4).

Umiati, Ketut. Ngurah, Ayu. 2011. Efek Annealing Pada Penumbuhan Film Tipis Ferroelektrik PbZr0,625Ti0,375O3 (PZT). Journal: Kontribusi Fisika Indonesia.

Muneeb, Muhammad. 2010. Non-Volatile Random Acces Memory Technologies. Journal: Smart Electronic Material.

Zainal. 2009. Toshiba Kenalkan Memori FeRAM Baru. (Online). (http://zainalartodung.blogspot.com/2009/02/toshiba-kenalkan-memori-feram-baru.html, diakses 03 Oktober 2011)

Advertisements

About eross.delta

I want change the world

Discussion

2 thoughts on “Memori FeRAM

  1. iki rancangan RAM mu dewe fid?? wohohoho.. as expected..

    Posted by Suko Tyas Pernanda | October 19, 2011, 4:29 am

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

%d bloggers like this: