智能卡存储单元EEPROM、Flash和FRAM之间的性能比较

    作为智能卡存储单元的非挥发性存储器主要包括电可改写可编程只读存储器 EEPROM、快闪存储器Flash memory以及铁电存储器FRAM。

    EEPROM是最典型的电可改写非挥发性存储器，是80年代以来发展起来的一种非挥发性半导体存储器，它具有电可编程、可擦/写、使用灵活等优点。EEPROM的工艺基础是CMOS工艺，随着CMOS工艺向亚微米发展，EEPROM的集成度在不断提高。

    Flash Memory和FRAM都属于新一代非挥发性存储器，Flash Memory是1987年提出来的，它是EEPROM走向成熟和半导体技术发展到亚微米技术以及大容量电可擦写存储器需求的产物，而FRAM则是在七十年代就有了关键技术的突破，直至九十年代才迈入产业化阶段。它是将铁电薄膜用于记忆数据的电容存储器，由于在存储单元上采用了铁电薄膜，FRAM具有高速、高频度的重写、低功耗以及非挥发性等优点。此外，FRAM可以在低电压条件下完成读出/写入的动作，尤其适合用于要求低功耗的智能卡以及携带式设备。

一． Flash Memory和EEPROM的性能对比：

    Flash memory和EEPROM都是电可擦写可编程的存储器，它们的原理是将数据以电荷的形式储存在浮栅电极上。与EEPROM相比，Flash在集成度方面有无可比拟的优越性。由于Flash Memory 采用单管单元，可以做到很高的集成度，它的单元面积仅为常规EEPROM的1/4。

    Flash Memory单元的编程方法主要有两种：沟道热电子注入（CHE）和隧道效应（Fowler-Nordheim）。沟道热电子注入（CHE）是目前Flash Memory使用最为广泛的编程方式。沟道热电子注入CHE的编程时间为微秒数量级，而隧道效应（Fowler-Nordheim）编程时间则通常为毫秒数量级。而EEPROM的编程方式是隧道效应。因此，Flash memory编程时间要比EEPROM快。

下表给出了 Flash Memory和EEPROM的性能对比：

二． FRAM与EEPROM、Flash memory的性能比较：

FRAM存储单元的基本原理是铁电效应，是应用铁电薄膜的自发性极化形式储存的铁电存储器件，由于FRAM通过外部电场控制铁电电容器的自发性极化，与通过热电子注入或隧道效应而完成写入动作的EEPROM以及Flash memory相比，FRAM具有写入速度快（为EEPROM、Flash的1000倍以上），因为它在擦写时不需要高压，因此写入时的功耗大为降低（为EEPROM、Flash的1/1000 — 1/100000），尤其适合用于非接触卡或双界面卡等低功耗的应用场合。另外，由于不需要使用隧道氧化膜，其数据的重写次数，与flash memory和EEPROM相比也大大提高（EEPROM或flash 为10 5 — 10 6 ，FRAM可以达到10 12 以上）。

下表给出了 FRAM 和Flash Memory、EEPROM的性能对比：