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典型FeRAM存算一体单元结构
资料介绍
一、FeRAM基础特性与存算一体适配性
铁电随机存储器（FeRAM）依托铁电材料的极化反转特性实现数据存储，其非易失性、低功耗、高速擦写的天然特性，与存算一体技术对存储单元的核心需求高度契合。存算一体架构旨在突破传统冯·诺依曼架构的存储墙瓶颈，通过让存储单元直接完成计算操作，减少数据搬运功耗与延迟，FeRAM的可原位计算特性使其成为当前存算一体领域的核心研究方向之一。
FeRAM存储的核心是铁电电容，铁电材料在外加电场作用下会产生两种稳定的剩余极化方向，分别对应二进制的“0”和“1”，数据存储无需持续供电，断电后数据不会丢失。与传统浮栅型Flash相比，FeRAM擦写速度快三个数量级以上，擦写寿命提升100倍以上，功耗仅为Flash的1%左右；与阻变存储器（RRAM）相比，FeRAM的电阻开关比更大，开关特性更稳定，良率更高，这些特性为存算一体单元的稳定运行提供了基础支撑。
二、典型FeRAM存算一体单元分类
根据单元结构与工作模式的差异，当前主流FeRAM存算一体单元可分为三类：铁电电容型单元、铁电晶体管型单元、1T1C集成型单元，不同结构的单元在计算精度、单元面积、功耗、集成度等方面各有优劣，适配不同的存算一体应用场景。
2.1 铁电电容交叉阵列型单元
铁电电容交叉阵列是最经典的FeRAM存算一体单元结构，基本结构由行线、列线交叉构成，每个交叉节点集成一个铁电电容，一端连接行字线，一端连接列位线，无需额外选择管，属于无选通管的交叉阵列结构。这种结构的核心优势是单元面积极小，能够实现极高的集成密度，理论单元面积可缩小至4F²（F为工艺特征尺寸），适配大规模深度神经网络计算对高存储密度的需求。
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