为了适应现代社会对具有优良特性的存储器件的需求,我们急需一种读写速度快的非易失性存储器,而铁电存储器便是一种符合以上需求的新型存储器件。铁电存储器的核心是一种具有极化特性的铁电材料,将铁电材料制备成为跟CMOS工艺相兼容的铁电电容,就可以利用铁电材料的特性来实现非易失性存储的功能。本文使用具有铁电性的新型的氧化铪材料制备铁电电容,并且使用2T2C型存储单元。目前铁电存储器读写电路设计中存在以下问题,一是铁电材料存在极化疲劳失效、印记失效、保持损失失效以及老化现象,这些问题会导致存储器寿命减少;二是不合理的存储阵列结构会使位线电压差减小,从而影响灵敏放大器的工作;三是阈值损失效应会使铁电电容极化电压减小;四是不同的读出方式会减弱铁电电容的剩余极化强度或者加速铁电材料的失效;最后是在写入数据时,如果新写入的数据与存储阵列中原有数据相同,则会造成重复写入,从而加速铁电材料的疲劳,但是由于ECC电路的存在,要求存储器在每一次写入前,都要先将对应的数据读出,这样就可以在写入数据之前明确存储阵列中的数据内容,从而避免重复写入。为解决以上问题,本文分别设计并优化了以下电路结构。一是对存储阵列的优化,用于解决位线电压差过小的问题;二是对字线升压电路的优化设计,解决了阈值损失效应的问题,并且缓解了铁电老化现象的发生;三是提出了一种能够提升铁电存储器读写次数的电路结构,用以解决存储单元重复写入的问题;四是设计了可编程时序控制电路以及优化了板线驱动电路,用以解决铁电材料极化疲劳、保持损失失效所带来的问题。并且最终通过仿真对整体电路进行了验证,本文所设计的铁电存储器电路能够实现正确的读写功能,而相较于前代铁电存储器,本文所设计的铁电存储器的脉冲中读取的access time由56ns减少至34.5ns,读取速度提升了38.4%。本文对铁电存储器的基本工作原理及其设计中存在的一些问题进行了介绍,并且提出了相应的方法去解决这些问题,主要创新点在于这些问题的解决方法以及最终设计出的完整电路的读写速度的提升,本文的工作为后续铁电存储器的版图设计及流片工作提供了依据,并且为之后更大规模的铁电存储器的设计提供指导。