FERROELEKTRIK TRANSISTOR RANDOM ACCESS MEMORY (FeTRAM)

16.36 | Label: INFO

FERROELEKTRIK TRANSISTOR RANDOM ACCESS MEMORY

ARTIKEL

Disusun untuk memenuhi tugas matakuliah

Arsitektur dan Organisasi Komputer

yang dibimbing oleh Bapak I Made Wirawan, S.T., S.S.T.

Oleh :

Wahyu Madya Pratama

100533402638

UNIVERSITAS NEGERI MALANG

FAKULTAS TEKNIK

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN TEKNIK INFORMATIKA

OKTOBER 2011

1. PENDAHULUAN

Perkembangan komputer dan teknologi informasi sekarang ini sangat berhubungan dengan kemajuan dalam data teknologi penyimpanan. Random access memory, (RAM) adalah sebuah tipe penyimpanan komputer yang isinya dapat diakses dalam waktu yang tetap tidak memperdulikan letak data tersebut dalam memori. Saat ini informasi yang sedang diproses disimpan dalam Dynamic Random Access Memory (DRAM). RAM ini cukup cepat tetapi kerugiannya adalah sifatnya yang volatile. Sementara komputasi dengan kinerja tinggi saat ini membutuhkan non-volatilitas memori. Para ilmuwaan mencoba untuk menemukan teknologi dan material yang baru untuk membuat RAM non-volatile yang cepat, padat,
rendah pada konsumsi daya dan ekonomis serta menguntungkan. Sejumlah opsi tentang non-volatile memory telah dipertimbangkan pengunaanya, seperti Ferroelektrik Random Access Memory (FeRAM) dan juga teknologi terbaru yakni Ferroelektrik Transistor Random Access Memory (FeTRAM). Perkembangan teknologi penyimpanan ini bertujuan untuk meningkatkan efisiensi daya listrik dan mengacu pada peningkatan kecepatan memory dalam mengakses setiap datanya.

1.1 Rumusan Masalah

1. Apa yang dimaksud dengan FeTRAM ?

2. Bagaimana perbandinagn antara FeTRAM (Ferroelektrik Transistor Random Access Memory ) dengan FeRAM (Ferroelektrik Random Access Memory) ?

3. Bagaimana perbandingan antara FeRAM, DRAM dan EEPROM ?

1.3 Tujuan

1. Mengetahui pengertian dari FeTRAM,

2. Mengetahui baik persamaan dan perbedaan dari FeTRAM (Ferroelektrik Transistor Random Access Memory ) dan FeRAM (seperti Ferroelektrik Random Access Memory).

3. Mengetahui perbandingan dan kinerja antara FeRAM, DRAM dan EPROM

1.4 Tinjauan Pustaka

1. FeRAM

FeRAM adalah memori non-volatile yang dapat menyimpan data bahkan setelah itu dimatikan. Meskipun nama, FeRAM adalah memori feroelektrik tetapi memory ini tidak terpengaruh oleh medan magnet karena tidak ada bahan besi (besi) dalam chip. Bahan feroelektrik beralih polaritas dalam medan listrik, tetapi tidak dipengaruhi oleh medan magnet. memory ini konstruksinya mirip dengan DRAM yang saat ini digunakan di sebagian besar memori utama komputer, dimana DRAM konvensional terdiri dari grid kapasitor kecil dan kabel yang terkait dan sinyal transistors pada setiap elemen penyimpanan. Sel, terdiri dari satu kapasitor dan satu transistor, yang disebut perangkat "1T-1C".

Chip FeRAM berisi film tipis feroelektrik titanat zirkonat timbal [Pb (Zr, Ti) O3], sering disebut sebagai PZT. Pada Zr / Ti atom dapat mengubah polaritas dalam medan listrik, sehingga menghasilkan sebuah saklar biner. Tidak seperti perangkat RAM, FeRAM mempertahankan memori data bila daya dimatikan atau terputus, karena polaritas kristal PZT mempertahankan. FeRAM memiliki daya tahan 10.000 kali lebih besar dan 3.000 kali lebih sedikit konsumsi daya dari perangkat EEPROM dan hampir memiliki kecepatan 500 kali lipat dalam kecepatan tulis.

F-RAM menggabungkan dari RAM dan ROM ke dalam sebuah paket tunggal yang melebihi nonvolatile lain dengan sangat cepat menulis, daya tahan tinggi dan ultra-rendah konsumsi daya.

FRAM adalah teknologi memori yang sangat kuat dan dapat diandalkan, bahkan pada suhu tinggi. FRAM mempertahankan data selama lebih dari 10 tahun pada suhu 85 derajat Celcius. Ini jauh melebihi persyaratan untuk kredensial di pasar pemerintah dan ID merupakan retensi data kuat FRAM. FRAM digunakan dalam aplikasi otomotif beberapa telah memenuhi syarat untuk menahan kondisi benturan yang sangat keras.

2. DRAM

Random akses memori dinamis (DRAM) merupakan jenis random akses memori yang menyimpan setiap bit data yang terpisah dalam kapasitor dalam satu sirkuit terpadu. Karena kapasitornya selalu bocor, informasi yang tersimpan akhirnya hilang kecuali kapasitor itu disegarkan secara berkala. Karena kebutuhan dalam penyegaran, hal ini yang membuatnya sangat dinamis dibandingkan dengan memori (SRAM) statik memori dan lain-lain.

Keuntungan dari DRAM adalah kesederhanaan struktural: hanya satu transistor dan kapasitor yang diperlukan per bit, dibandingkan dengan empat di Transistor SRAM. Hal ini memungkinkan DRAM untuk mencapai kepadatan sangat tinggi. Tidak seperti flash memori, memori DRAM itu mudah "menguap" karena kehilangan datanya bila kehilangan aliran listrik.

3. EEPROM

EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory, ditulis pula dengan E2PROM) adalah sejenis chip memori tidak-terhapus yang digunakan dalam komputer dan peralatan elektronik lain untuk menyimpan sejumlah konfigurasi data pada alat elektronik tersebut yang tetap harus terjaga meskipun sumber daya diputuskan, seperti tabel kalibrasi atau kofigurasi perangkat.

Pengembangan EEPROM lebih lanjut menghasilkan bentuk yang lebih spesifik, flash memory. Flash memory lebih ekonomis daripada perangkat EEPROM tradisional, sehingga banyak dipakai dalam perangkat keras yang mampu menyimpan data statik yang lebih banyak (seperti USB flash drive).

Kelebihan utama dari EEPROM dibandingkan EPROM adalah ia dapat dihapus secara elektris menggunakan cahaya ultraviolet sehingga prosesnya lebih cepat. Jika RAM tidak memiliki batasan dalam hal baca-tulis memori, maka EEPROM sebaliknya. Beberapa jenis EEPROM keluaran pertama hanya dapat dihapus dan ditulis ulang (erase-rewrite) sebanyak 100 kali sedangkan model terbaru bisa sampai 100.000 kali.

2. PEMBAHASAN

3.1 Perbandingan FeTRAM dan FeRAM

Teknologi FeTRAM (Ferroelektrik Transistor Memory) ini mengkombinasikan kawat nano silikon dengan polimer “feroelektrik”, bahan yang mengaktifkan polaritas ketika medan listrik dialirkan, memungkinkan tipe baru dari transistor feroelektrik.

Menurut mahasiswa doktoral Saptarshi Das, yang bekerja sama dengan Joerg Appenzeller, seorang profesor teknik elektro dan komputer dan direktur ilmiah nanoelektrik di Pusat Nanoteknologi Purdue Birck, teknologi FeTRAM ini masih sangat baru dan masih berada dalam proses pengembangan yang lebih lanjut.Transistor feroelektrik yang mengubah polaritas dibaca sebagai 0 atau 1, operasi yang diperlukan bagi sirkuit digital untuk menyimpan informasi dalam kode biner yang terdiri dari urutan satu dan nol.

Teknologi FeTRAM ini tengah dikembangkan dan sudah melalui berbagai eksperimen serta sudah ditunjukkan cara kerjanya dalam sebuah sirkuit,walaupun masih terbatas.

Teknologi FeTRAM memiliki penyimpanan non-volatile, artinya ini tetap berada di dalam memori meski komputer sudah dimatikan, teknologi ini sama halnya dengan yang dipakai pada FeRAM (Ferrolektrik Random Access Memory). FeTRAM bisa berpotensi menggunakan energi 99 persen lebih rendah dari memori flash, chip penyimpanan komputer non-volatile.

Namun, pada kenyataannya perangkat FeTRAM yang ada sekarang ini sekarang masih mengkonsumsi daya lebih banyak karena skalanya masih kurang tepat, hal ini perlu dimaklumi karena teknologi ini masih dalam proses pengembangan. Untuk teknologi FeTRAM generasi masa depan, salah satu tujuan utamanya adalah mengurangi disipasi daya listrknya. Mungkin juga akan jauh lebih cepat daripada bentuk lain memori komputer yang disebut SRAM. Teknologi FeTRAM memenuhi tiga fungsi dasar dari memori komputer yakni :

1. Menulis informasi

2. Membaca informasi

3. Tahan dalam jangka waktu yang panjang.

Dalam hal jangka waktu pengunaan FeTRAM memiliki ketahanan yang lebih baik daripada FeRAM, yakni sekitar 10-20 tahun, hal ini berbeda dengan FeRAM yang hanya sekitar 10 tahun. Salah satu fokus dalam pengembangan tekologi ini adalah pengefisiensian daya pada penggunaan memory ini, hal ini harus diperhatikan karena penggunaan daya listrik rendah dapat menekan panas pada laptop (menurunkan suhu laptop). Dan ini perlu diskala, artinya bisa mengemas banyak perangkat ke area yang sangat kecil (efisiensi ukuran). Beberapa hal itulah yang mendasari penggunaan kawat nano silikon bersama dengan polimer feroelektrik.

Teknologi baru ini juga kompatibel dengan proses industri manufaktur untuk semikonduktor oksida logam komplementer, atau CMOS, yang digunakan untuk memproduksi chip komputer. Ini memiliki potensi untuk menggantikan sistem memori konvensional. FeTRAM mirip dengan memori Feroelektrik Random Access Memory (FeRAM), yang sedang digunakan secara komersial namun pasar semikonduktornya masih relatif kecil secara keseluruhan. Keduanya menggunakan bahan feroelektrik untuk menyimpan informasi secara non-volatile, namun tidak seperti FeRAM, teknologi baru FeTRAM ini memungkinkan pembacaan yang tidak destruktif, artinya informasi dapat dibaca tanpa menghilangkannya. Pembacaan non-destruktif ini dimungkinkan dengan menyimpan informasi menggunakan transistor feroelektrik, bukan kapasitor, yang digunakan dalam FeRAM konvensional.

3.2 Perbandingan FeRAM, DRAM dan EEPROM.

A. Konsumsi Daya

Keuntungan utama FeRAM dari DRAM adalah yang terjadi pada siklus
membaca dan menulis. Setiap sel harus secara periodik membaca dan kemudian ditulis ulang, proses yang dikenal sebagai refresh. Setiap sel harus berefreshed berkali-kali setiap detik dan ini membutuhkan kelangsungan penyediaan listrik Sebaliknya, FeRAM hanya membutuhkan daya ketika benar-benar membaca atau menulis sel. Sebagian besar daya yang digunakan dalam DRAM digunakan untuk me-refresh, dalam sebuah penelitian menunjukkan penggunaan daya FeRAM sekitar 99% lebih rendah dari DRAM. Beberapa jenis memori non-volatile seperti flash RAM, dan FeRAM tidak memerlukan proses refresh seperti DRAM.

B. Kecepatan

Kecepatan DRAM dibatasi oleh kecepatan di mana arus disimpan dalam sel (untuk membaca) atau (untuk menulis). Umumnya ini didefinisikan oleh kemampuan kontrol transistor, kapasitansi dari lines carrying daya ke sel. Kekuatan FeRAM didasarkan pada gerakan fisik atom dalam menanggapi medan eksternal, yang terjadi menjadi sangat cepat, sekitar 1 ns. Dalam teori, ini berarti bahwa FeRAM bisa jauh lebih cepat dari DRAM.

3.3 Perbandingan FeRAM dengan EEPROM

A. Kecepatan.

FeRAM memerlukan waktu yang lebih cepat dalam penulisan. Waktu yang sebenarnya untuk menulis sebuah sel memori FeRAM kurang dari 50ns. Itu adalah sekitar 1000x lebih cepat dari EEPROM. Selain itu, tidak seperti EEPROM dimana harus memiliki dua langkah untuk menulis data: sebuah perintah tulis, diikuti dengan membaca / memverifikasi perintah. Sedangkan menulis pada fungsi FeRAM memori yang terjadi dalam proses yang sama sebagai memori membaca. Hanya ada satu memori akses perintah, satu langkah baik untuk membaca atau menulis. Jadi pada dasarnya, semua waktu yang terkait dengan transaksi tulis EEPROM secara efektif dihilangkan dalam FeRAM

B.Konsumsi Daya.

Menulis ke sel FRAM terjadi pada tegangan rendah dan sangat sedikit tegangan yang diperlukan untuk mengubah data. EEPROM memerlukan tegangan yang tinggi, sedangkan FRAM menggunakan daya sangat rendah - 1.5v dibandingkan dengan 10-14V untuk EEPROM. Tegangan rendah FRAM yang diterjemahkan ke dalam penggunaan daya rendah memungkinkan memberikan kecepatan fungsionalitas.

3.1 Kesimpulan

FeTRAM adalah memori non-volatile yang dapat menyimpan data bahkan setelah itu dimatikan.. FeTRAM memerlukan konsumsi daya yang lebih rendah dibandingkan dengan Flash Memory, DRAM, EEPROM bahkan FeRAM. Sama dengan FeRAM, Teknologi FeTRAM ini tidak mengalami siklus refresh seperti yang terjadi pada DRAM. FeTRAM ini memungkinkan pembacaan yang tidak destruktif, artinya informasi dapat dibaca tanpa menghilangkannya. Pembacaan non-destruktif ini dimungkinkan dengan menyimpan informasi menggunakan transistor feroelektrik, bukan kapasitor, yang digunakan dalam FeRAM konvensional. Dari segi ketahanan dan masa pakai, memory FeTRAM ini lebih baik bila dibandingkan dengan FeRAM, yakni mampu menyimpan data antara 10-20 tahun, hal ini berbeda dengan memory FeRAM yang hanya menyimpan data kurang lebih sampai 10 tahun.

Daftar Rujukan

1. Anoname. 2011.Teknologi FeTRAM,(Online) http://www.faktailmiah.com/2011/09/28/fetram-teknologi-memori-komputer-yang-menjanjikan.html diakses 7 Oktober 2011