FRAM以領(lǐng)先特性解決應用瓶頸、促進(jìn)產(chǎn)品創(chuàng )新

　　在海量的固態(tài)存儲技術(shù)已經(jīng)非常廣泛應用、云存儲正在盛行的今天，還有一種KB、MB量級的存儲技術(shù)大賣(mài)，并且在物聯(lián)網(wǎng)、醫療電子、消費電子、工業(yè)電子……幾乎所有的行業(yè)中無(wú)處不在。這種存儲技術(shù)就是鐵電存儲器(FRAM)。在近日于深圳舉辦的易維訊年度中國ICT媒體論壇上，富士通半導體(上海)有限公司市場(chǎng)部經(jīng)理蔡振宇分享了FRAM產(chǎn)品在應用中的獨特技術(shù)特性?xún)?yōu)勢，特別是FRAM RFID和認證FRAM方面眾多的創(chuàng )新應用案例對電子產(chǎn)品的設計具有很好的創(chuàng )新啟發(fā)，受到與會(huì )嘉賓的關(guān)注。

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　　圖1. 富士通半導體(上海)有限公司市場(chǎng)部經(jīng)理蔡振宇發(fā)表“FRAM為您系統創(chuàng )新而生”主題演講。

　　DEMO演示FRAM 特性—“多、快、省”

　　擁有15年FRAM量產(chǎn)經(jīng)驗的富士通半導體，已經(jīng)走在技術(shù)與市場(chǎng)的前列。而我們將從一個(gè)現場(chǎng)Demo演示開(kāi)始，為您呈現FRAM的性能優(yōu)勢。如下圖2所示，為富士通半導體的FRAM和EEPROM性能對比Demo演示圖。

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　　圖2. 富士通半導體FRAM和EEPROM性能對比Demo演示。

　　演示本身并不復雜，一個(gè)照相機實(shí)時(shí)拍一張照片，然后將照片分別存儲到EEPROM和FRAM中，直觀(guān)的比較圖像數據寫(xiě)入過(guò)程中EEPROM和FRAM的性能差異。在此演示中，采用并口傳輸數據，FRAM大概用了0.19秒存儲數據，而EEPROM大概用了6.23秒;FRAM存儲數據的比特率約為808kB/s，而EEPROM存儲數據的比特率約為24kB/s;功耗方面，FRAM約為0.4mWs,而EEPROM約為61.7mWs。FRAM的快速讀寫(xiě)和超低功耗特性顯而易見(jiàn)。

　　"多"、"快"、"省"可以形象的概括出FRAM的特點(diǎn)。"多"指的是FRAM的高讀寫(xiě)耐久性(1萬(wàn)億次)的特點(diǎn)，可以頻繁記錄操作歷史和系統狀態(tài);"快"指的是FRAM的高速燒寫(xiě)(是EEPROM的40000倍)特性，這可以幫助系統設計者解決突然斷電數據丟失的問(wèn)題;"省"指的是FRAM超低功耗(是EEPROM的1/1,000)特性，特別是寫(xiě)入時(shí)無(wú)需升壓?！辈陶裼钪赋?。

　　FRAM除了和EEPROM相比具有明顯優(yōu)勢外，其相比其他的存儲器，如FLASH和SRAM，也在性能上更勝一籌，如下圖3所示，為其性能比較。

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　　圖3. FRAM與其它存儲器的比較。

　　寬泛的FRAM產(chǎn)品線(xiàn)—涵蓋SPI、IIC、并行接口，容量向16Mb邁進(jìn)

　　由于掌握著(zhù)從FRAM的研發(fā)、設計到量產(chǎn)及封裝的整個(gè)流程，加上多年的經(jīng)驗，富士通半導體因而能始終保證FRAM產(chǎn)品的高質(zhì)量和穩定供應?！拔覀兊腇RAM產(chǎn)品線(xiàn)相當寬泛，容量從4Kb到4Mb，涵蓋SPI和I2C串行接口、并行接口。未來(lái)富士通半導體還會(huì )不斷推出更多新品，逐步實(shí)現大容量化。我們已經(jīng)在著(zhù)手研發(fā)8Mb、16Mb的產(chǎn)品?！辈陶裼钔嘎?。

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　　圖4. FRAM單體存儲器產(chǎn)品線(xiàn)。

　　在通訊速度方面，I2C接口能夠達到1MHz，SPI接口最快達到50MHz?！岸赟PI接口的基礎上，我們今年后半年會(huì )推出QSPI的接口，這樣整個(gè)通訊速率就會(huì )達到和并口相當的數量級，這給客戶(hù)帶來(lái)很多好處?！辈陶裼钪赋?，“QSPI只有16到20個(gè)引腳，而并口要至少40個(gè)引腳，并且QSPI可以達到和并口同樣的速率，對客戶(hù)而言就意味著(zhù)能夠節省一些功耗和產(chǎn)品成本?！?/p>

　　據悉，采用串行接口的FRAM可以替代EEPROM或串行閃存，而采用并行接口的FRAM產(chǎn)品可以代替低功耗SRAM或PSRAM (Pseudo SRAM)。在封裝方面，目前FRAM基本可以直接替換EEPROM，FRAM的封裝和EEPROM的封裝是完全兼容的。

　　據悉，富士通半導體的FRAM最開(kāi)始是以日本國內應用為主，后來(lái)逐漸拓展至醫療、智能儀表、工業(yè)自動(dòng)化設備等多元化應用領(lǐng)域?，F在，富士通半導體的FRAM主要包括三大類(lèi)(單體FRAM、RFID和內嵌FRAM的認證芯片)，在很多產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域實(shí)現了批量應用，并促成了大量的創(chuàng )新應用案例。

　　技術(shù)優(yōu)勢解決系列應用瓶頸

　　富士通半導體內嵌FRAM的RFID產(chǎn)品相比其單體FRAM產(chǎn)品是比較新的，而市場(chǎng)上常用的RFID產(chǎn)品嵌入的是EEPROM。與內嵌EEPROM的RFID產(chǎn)品相比，內嵌FRAM的RFID讀寫(xiě)速度快很多，并且其抗輻射性比EEPROM高出不止一個(gè)數量級。如下圖5所示為FRAM RFID產(chǎn)品線(xiàn)。

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　　圖5. FRAMRFID產(chǎn)品線(xiàn)。

　　“和目前常用的EEPROM RFID相比，FRAM RFID的容量會(huì )更大。市面上比較多的RFID產(chǎn)品都是128b或是512b，而客戶(hù)有往里面存儲更多信息的需求.”蔡振宇表示。

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　　圖6. FRAM RFID創(chuàng )新應用

　　FRAM RFID的讀寫(xiě)次數是1012，EEPROM RFID最多只有一百萬(wàn)次，這在某些應用場(chǎng)合下使用可能會(huì )有問(wèn)題，例如高速收費?！伴_(kāi)車(chē)的朋友可能會(huì )有這樣的經(jīng)歷，在經(jīng)過(guò)有些高速公里的收費站的時(shí)候，您的交通收費卡在進(jìn)站和出站的時(shí)候會(huì )無(wú)法讀取，原因是您的交通卡使用的頻率比較高，而這些交通卡又都是EEPROM的RFID，超過(guò)了他的讀寫(xiě)次數?！?蔡振宇指出。

　　在工廠(chǎng)自動(dòng)化和維護的應用中，在制造組裝生產(chǎn)線(xiàn)上的歷史數據、手冊、零件信息等都可以被寫(xiě)進(jìn)標簽，從而縮短了讀取時(shí)間，使生產(chǎn)線(xiàn)構成更加柔性化。據悉，汽車(chē)生產(chǎn)線(xiàn)例如大眾汽車(chē)，其每年的生產(chǎn)量之所以都會(huì )提升，是因為在整個(gè)汽車(chē)生產(chǎn)過(guò)程中使用了FRAM RFID。

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　　圖7. FRAM RFID應用于工廠(chǎng)自動(dòng)化和維護。

　　“如果要把生產(chǎn)線(xiàn)、流水線(xiàn)變快，那么RFID讀取速度也要變快。富士通半導體的118C就成功的運用在這樣的領(lǐng)域?！?蔡振宇表示，“此外，將零件的維護信息和操作歷史數據記錄在標簽內，還可飛躍性地提高飛機、基礎設施、土木等維護操作的工作效率?！?/p>

　　而在醫療和醫藥中更加少不了FRAM RFID，其被用于諸如手術(shù)臺的追溯、藥劑盒子、類(lèi)似于穿刺、血透的管子等中。美國和歐洲的國家會(huì )有很多接觸到醫療器械的地方，需要經(jīng)過(guò)伽瑪放射性消毒，FRAM對輻射有很強的耐受性?；贔RAM的RFID可輕松通過(guò)標準醫療滅菌過(guò)程，而基于EEPROM的RFID在這一過(guò)程中信息會(huì )被破壞。

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　　圖8. FRAM RFID應用于生化、醫藥、醫療。

　　“從目前的情況來(lái)看，原來(lái)是美國和歐洲在這方面的應用需求比較多，如今我們慢慢地看到，中國的醫院和中國客戶(hù)也提出此類(lèi)需求。目前市場(chǎng)上只有我們的FRAM的RFID能夠滿(mǎn)足這些需求?！辈陶裼畋硎?。

　　此外，冷鏈控制也是FRAM RFID的用武之地，如果您要追溯運輸途中每一個(gè)結點(diǎn)溫度的變化，如何保證整個(gè)運輸途中都能在這個(gè)溫度以下?就需要在整個(gè)車(chē)箱里加一個(gè)RFID的模塊，實(shí)時(shí)把數據傳到接收端，客戶(hù)讀一下就可以看出一小時(shí)運輸范圍內有沒(méi)有超過(guò)溫度系數、溫度范圍，擁有SPI接口的RFID可以實(shí)現這樣的應用。

　　創(chuàng )新的FRAM 認證芯片促進(jìn)應用創(chuàng )新

　　FRAM 認證芯片是FRAM的又一創(chuàng )新應用。驗證芯片多應用于電子器械的與主機(例如：打印機等)相連的外設(例如墨盒)的真假鑒別,通過(guò)主機與外設之間的質(zhì)詢(xún)-響應(Challenge& Response)來(lái)進(jìn)行驗證的,從而鑒別出授權部件或非授權部件(真偽鑒別)。

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　　圖9. 通用驗證芯片的使用原理

　　“例如，大家在使用打印機時(shí)都有這樣的經(jīng)歷，打印機只認原裝的墨盒，如使用假墨盒打印機就會(huì )彈出警告信息，提示你用了盜版的墨盒。這種打印機就是使用了富士通半導體的FRAM認證芯片?！辈陶裼钪赋?。

　　據蔡振宇介紹，這種實(shí)現方案是把一個(gè)芯片放在打印機里面，一個(gè)芯片放在墨盒里，在打印機取墨時(shí)和對認證信息,以確定墨盒是否為原裝。由于打印機取墨很頻繁，一天打幾十次、幾百次都有可能，EEPROM過(guò)一段時(shí)間就沒(méi)辦法使用了。所以FRAM的性能在這個(gè)時(shí)候充分滿(mǎn)足了客戶(hù)的需求.