铁电随机存取存储器（FeRAM）是一种快速、非易失性存储器，但它面临着与Optane相似的困境——目前的发展停滞不前。

### 快速非易失性存储器技术

存在多种快速、非易失性存储器技术，理论上可以填补NAND和NOR与DRAM之间的存储层级空缺。其中，基于相变存储器的Optane是最近的一个候选者，但由于无法将产量提高到足以降低成本的程度，它在大众市场上的表现并不理想。Weebit Nano的ReRAM是另一种候选技术，但在讨论它之前，我们先来看看铁电存储器技术。

### 铁电存储器技术

铁电存储器材料具有自发稳定的电极化特性，可以通过施加外部电场来反转。二进制数据存储在这种极化的双稳态（向上或向下）中。目前主要有以下几种铁电存储器技术：

- FeFET（铁电场效应晶体管）
- FeCAP（铁电电容器）
- FeRAM（铁电随机存取存储器）
- 使用铁电电容器的NVDRAM（非易失性DRAM）

#### FeFET

FeFET类似于传统的金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET），但集成了铪氧化物（HfO2）铁电材料，使得晶体管具有非易失性。

#### FeCAP

FeCAP是一种使用具有铁电特性的介电材料（如钛酸钡（BaTiO3）或锆钛酸铅（PZT））的电容器。Imec和佐治亚理工学院正在研究FeCAP铁电存储器。

#### FeRAM

FeRAM基于FeCAP技术，Micron的NVDRAM也使用FeCAP技术。

### 市场局限

这些铁电存储器技术都没有足够的实力取代主流PC和服务器中的DRAM或NAND。DRAM速度快但易失，而高带宽内存（HBM）和未来的三维DRAM正在突破其容量限制。NAND速度较慢，但层叠式3D NAND已经问世，正在打破容量限制。

铁电存储器开发者面临的一个巨大挑战是如何达到大规模生产所需的产量，以便将芯片成本降至可接受的水平，正如Intel的Optane所遭遇的情况那样。因此，开发者需要寻找更为专业化的市场，以便更容易地吸收这些芯片的高昂成本。

### 嵌入式存储器市场

嵌入式存储器市场是一个潜在的机会，其中存储器设备嵌入到微控制器（MCU）芯片中。半导体晶圆厂可以使用单一工艺流程制造MCU、存储器和其他设备。通常情况下，NOR闪存用于此类存储器，因为它是非易失性的并且比NAND快。然而，随着MCU制造工艺尺寸缩小到28纳米以下，NOR变得越来越难以制造，成本也越来越高。

这为NOR替代技术打开了大门，铁电存储器技术是其中之一。

### 铁电存储器与微控制器的集成方式

有两种方式可以在半导体制造过程中将铁电存储器与微控制器（MCU）集成在一起：在制造过程的前端（FEOL）或后端（BEOL）。

### Weebit Nano的成功案例

Weebit Nano提供了一个如何将替代存储器技术推向市场的良好示例。该公司与CMOS半导体晶圆厂Skywater合作，使其ReRAM模块可供Skywater客户使用。Weebit和Skywater已经验证了ReRAM技术的大规模生产，并生产了完全功能性演示芯片。根据Weebit CEO Coby Hannoch的说法，公司“正在与多家领先的晶圆厂和集成设备制造商进行深入讨论”。截至2022年底，Weebit拥有大约3100万美元的现金，这确保了公司有能力将其ReRAM技术转移到一线晶圆厂和晶圆厂，以满足全球对更高性能存储器技术日益增长的需求。

### Micron的角色

作为DRAM和NAND制造商，Micron可以生产NVDRAM产品——如果市场足够诱人的话。然而，除非Micron看到投资NVDRAM能带来比投资NAND或DRAM更高的回报，否则这是一项艰巨的任务。对于这种细分市场的嵌入式存储器技术来说，这是一个巨大的要求。除非像Micron这样的大型晶圆厂采纳铁电存储器技术，否则就需要像Weebit这样的初创公司与Skywater等晶圆厂合作，沿着漫长的道路开发和验证其产品技术。

### 结论

除非上述情况发生，否则铁电存储器仍然停留在技术研究所的实验室中，无法真正进入市场。