進(jìn)軍智能水/氣表市場(chǎng)，富士通FRAM再下一城

　　在計量?jì)x表行業(yè)，水表/氣表目前仍是不同于電表的一個(gè)“藍?！笔袌?chǎng)，對成本的敏感度遠低于對功耗的敏感度，正是因為這一特點(diǎn)，使得FRAM這一無(wú)電池存儲技術(shù)在無(wú)論是通信單元(中繼)還是計量單元都得到越來(lái)越多的應用。

　　而在深圳最近舉辦的2015智能水/氣計量及管網(wǎng)執行力論壇(WATER&GAS METERING China2015)上，富士通半導體的展臺人頭攢動(dòng)，業(yè)界對這一新型存儲技術(shù)的關(guān)注可見(jiàn)一斑，FRAM在電表領(lǐng)域的成功很快將延伸到一顆電池要用10-15年的水/氣表中，甚至有過(guò)之而無(wú)不及。

　　富士通半導體FRAM產(chǎn)品中國市場(chǎng)負責人、市場(chǎng)部高級經(jīng)理蔡振宇進(jìn)一步分析了個(gè)中因素：相比電表的智能化程度，水表/氣表的電子化和智能化還屬于剛剛起步，因此市場(chǎng)空間巨大，特別是為建設節水型社會(huì )，國家相關(guān)部門(mén)已明確提出用水要全面實(shí)施階梯收費，水表改造的推進(jìn)實(shí)現將快速推動(dòng)數據存儲等電子元件在水表/氣表中的應用;另外，人口紅利消失和勞動(dòng)力成本不斷上升正推動(dòng)遠程抄表系統的部署，水表/氣表的智能化程度必須也正在不斷提到，這也會(huì )帶動(dòng)存儲器的應用，特別是讀寫(xiě)壽命長(cháng)、功耗極低有利于延長(cháng)電池使用壽命的FRAM將有極大的用武之地。

　　富士通半導體作為此次論壇的重要贊助商，除了展出非常適合水表/氣表及工業(yè)應用的FRAM產(chǎn)品方案和演示板、最新的功率及信號繼電器產(chǎn)品系列之外，還在論壇上做了題為“富士通鐵電在流量計中的應用”的精彩演講，深入分析了FRAM相對EEPROM、Flash的優(yōu)勢和應用案例。

　　顛覆對非易失性存儲器的認知

　　作為非易失性存儲器，FRAM具有接近SRAM和DRAM這些傳統易失性存儲器的級別的高速寫(xiě)入速度，讀寫(xiě)周期是傳統非易失性存儲器的1/30,000，但讀寫(xiě)耐久性卻是后者的1,000萬(wàn)倍，達到了10萬(wàn)億次，可實(shí)現高頻繁的數據紀錄 (實(shí)時(shí)的記錄)。

　　“相當于可以從唐朝寫(xiě)到現在!”蔡振宇在演講中這樣形象地描述FRAM的讀寫(xiě)耐久性，若按5ms一次讀寫(xiě)頻率來(lái)計算，達到10萬(wàn)億次花費的時(shí)間是1,585年。EEPROM只有100萬(wàn)次讀寫(xiě)壽命，若按此讀寫(xiě)頻率，1個(gè)半小時(shí)就會(huì )報廢，更別說(shuō)只有10萬(wàn)次讀寫(xiě)壽命的Flash了。另外，FRAM的數據保持時(shí)間也極長(cháng)，在85℃環(huán)境下，可以達到至少10年。

　　“有人可能會(huì )提到，EEPROM/Flash可以分區來(lái)操作讀寫(xiě)以提高壽命，即耗損均衡技術(shù)(wear leveling)，”蔡振宇還分析道，“但這樣會(huì )對軟件的冗余度提出更多要求，并占用CPU(MCU)更多工作時(shí)間，因而會(huì )提升系統功耗，尤其不適合水表/氣表這種電池供電計量應用。而不需要wear leveling的FRAM可實(shí)現存儲器的小容量化，降低軟件的復雜化和漏洞(bug)混入的可能性，工程師犯錯的幾率也降低了，提升了整個(gè)系統的可靠性?！?nbsp;另外他提到，無(wú)論是電池供電還電路供電，采用FRAM后，斷電時(shí)即使需要數據寫(xiě)入操作時(shí)也不需要大電容。

　　而談到器件功耗本身，FRAM又展現“傲嬌”的一面，EEPROM/Flash讀寫(xiě)周期較長(cháng)，擦寫(xiě)時(shí)特別耗電，而FRAM讀寫(xiě)周期短，因而功耗水平只有EEPROM的大約1/300、Flash的1/100,000。

　　“若水表/氣表沒(méi)有辦法從MCU的角度去降低功耗，可以再考慮轉換存儲器類(lèi)型來(lái)幫助降低整個(gè)系統功耗?！辈陶裼罱o參加論壇的業(yè)內人士建議道。而且，如果使用EEPROM或Flash的話(huà)，若在長(cháng)時(shí)間的數據寫(xiě)入期間發(fā)生電源中斷，數據有丟失的危險，而FRAM不會(huì )有此風(fēng)險，因而斷電時(shí)，即使需要數據寫(xiě)入操作時(shí)，也不需要大電容。

　　在本次論壇的展區現場(chǎng)，富士通半導體通過(guò)拍攝圖片的方式現場(chǎng)演示了FRAM的高速讀寫(xiě)和可靠保存數據的優(yōu)勢，并通過(guò)接通一盞LED的亮度不同體現功耗的巨大差異。

　　另外，蔡振宇在演講時(shí)還特別強調，富士通半導體的FRAM與EEPROM封裝相同，引腳也完全兼容，功能方面也具有兼容性，各種接口通用(I2C 、SPI 和并口)，協(xié)議兼容，替代使用上沒(méi)有任何障礙。

　　流量計中的中、外應用實(shí)例

　　而FRAM的應用領(lǐng)域廣泛，富士通FRAM過(guò)去幾年在中國的智能卡、電力儀表(三相表和集中器)、工業(yè)控制、辦公設備、汽車(chē)音響導航儀器、游戲機、RFID、醫療器械及醫療電子標簽等等行業(yè)率先取得了可喜的成績(jì)，得到大批量應用。如下圖所示，富士通半導體的FRAM進(jìn)入水、氣表市場(chǎng)領(lǐng)域已近兩年，那么進(jìn)展情況如何呢?據蔡振宇介紹，雖說(shuō)整體經(jīng)濟環(huán)境比較疲軟，但并沒(méi)有阻止水表氣表的智能化進(jìn)程，對FRAM需求增長(cháng)平穩，富士通FRAM在這領(lǐng)域的營(yíng)收增長(cháng)達到了30%。

　　他進(jìn)一步指出：“中國的水表氣表制造商/方案商集中在江浙滬、重慶等地，已有不少開(kāi)始采用FRAM進(jìn)行新產(chǎn)品的研發(fā)，而集中抄表模塊制造商、開(kāi)發(fā)商在華南居多，他們對FRAM也產(chǎn)生了濃厚興趣，一些新項目研發(fā)已在開(kāi)始采用FRAM?！?/p>

　　與電力儀表一樣，富士通FRAM正在成為水表/氣表及其集抄系統的最佳解決方案選擇。如下圖所示，在水表/氣表系統，從集中器到每家每戶(hù)的水表/氣表終端，都能夠看到FRAM的身影。在集中器中，FRAM用于儲存通信歷史數據，而在氣表應用中，FRAM用于儲存煤氣流量歷史數據，在水表應用中，FRAM用于儲存水流量歷史數據。

　　蔡振宇表示：“電池壽命問(wèn)題是靠一個(gè)電池供電的水表/氣表的關(guān)鍵所在，里面的電池需要用到10-15年。而低功耗的富士通半導體FRAM本身功耗就相對很低，加上富士通FRAM的讀寫(xiě)高速性能將大大縮短微處理器演算狀態(tài),延長(cháng)其待機狀態(tài)，因而能進(jìn)一步延長(cháng)電池壽命!”

　　如上圖所示，在相同的條件下(元件容量為16Kbit，功耗包括待機電流)，采用EEPROM 耗電量高達500mAh，而采用FRAM的耗電量?jì)H10mAh，后者僅為前者的1/50!

　　“FRAM在性能上的優(yōu)勢是明顯的，不過(guò)存儲產(chǎn)品的質(zhì)量也是客戶(hù)非?？粗氐牧硗庖粋€(gè)因素?！辈陶裼钭詈罂偨Y道，“富士通半導體使用成熟技術(shù)生產(chǎn)FRAM的時(shí)間已經(jīng)超過(guò)10年。我們從1999年開(kāi)始量產(chǎn)，15年已經(jīng)累計銷(xiāo)售達到25.8億片FRAM產(chǎn)品。高可靠性、完備一體的供貨系統、宏大的經(jīng)營(yíng)業(yè)務(wù)遠景是我們對客戶(hù)的承諾?！?/p>