富士通FRAM嵌入式系统存储

 富士通半导体，正是业界知名的FRAM方案提供商之一。在不久前的一次采访中，富士通电子元器件(上海)有限公司产品管理部总监冯逸新告诉笔者：“富士通FRAM的优势总结起来就是一组数据：10兆次、20年、37亿颗!10兆次代表了富士通FRAM产品本身性能优异的高读写耐久度，20年则是富士通专注FRAM、成功量产与不断创新的宝贵经验，37亿颗表示了量产以来的累计出货量。毫无疑问，富士通FRAM正在广泛赋能各行各业的创新应用!”

工业领域可以说是富士通FRAM的“传统优势项目”，从早期发力工业三相电表、特殊产业设备，到现在“寻常百姓家”随处可见的水电气热等智能表计，富士通FRAM具有竞争力的性价比优势，进一步加速其推广至更广泛的工业应用。“FRAM铁电存储器在智能电表行业已经作为标准存储器被广泛采用，其高达10兆次的数据读写耐久度确保了电表的数据可靠性，以1秒写入一次数据计算，智能电表的使用寿命可长达10年，”冯逸新向笔者透露，“富士通FRAM面向全球电表客户累计交货8千万片，在中国与海外市场的占有率非常高，已经被威胜集团、Itron、林洋能源、海兴电力、西门子等业界主流的电表供应商所采用。”

全球内存市场几年前价格疯涨对于IT产业业者大概仍然心有余悸!随着这场“芯片战争”的硝烟而起的是，中国存储行业海量投资的相关产线纷纷上马，并预计在今年逐渐开花结果，即将可能形成中美韩三国争霸的局面，存储产业未来的风云变幻也将更加风谲云诡。特别是随着5G部署落地、人工智能、大数据和物联网的普及，数据存储已经进入长期向上稳定增长的通道。根据预测，2023年人类数据的产生将会超过103个ZB(数据单位量级GB\TB\PB\EB\ZB)!

在存储技术领域，低容量密度的嵌入式系统关键数据存储一直似乎风平浪静，其中利用铁电晶体的铁电效应实现数据存储的FRAM技术波澜不惊的从一个小众产品变成覆盖几乎绝大部分应用领域的存储技术。在1980年代首个试验成功的FRAM电路问世，其通用功能就被认为可以取代DRAM、SRAM和EEPROM等常规存储器，从早期Ramtron、Celis半导体、Hynix、Macronix、英飞凌、三星、三洋、TI、东芝等诸多豪强入局“厮杀”，到如今“剩者为王”的少数FRAM大厂并存，FRAM技术在过去数十年的竞争中不断突破与发展，最终逐渐登上主流行业与应用的“C位”!

富士通FRAM也逐渐打入无锡聚成、浙江威星、EMERSON、E+H、TEPLOKOM等全球范围的智能水气仪表主要供应商，成为准确记录和存储关键数据的标准元件。与电表直连电源不一样的是，水气表的解决方案必须依靠电池供电，因此功耗成为了关键。富士通FRAM拥有工作电流小、功耗低的优势，在解决方案中采用FRAM意味着电池可以小型化，而且能延长电池寿命，简化电路系统设计，降低整体BOM成本。

图1：富士通FRAM逐渐被全球范围的智能水气仪表供应商采用

针对严苛环境下的特殊工业应用，富士通还在2018年推出了工作温度低至零下55℃的FRAM铁电存储器MB85RS64TU，进一步延伸以往零下40℃产品的极限低温，维持在该特性上远超竞争对手的优势。可以说，这款产品特别适用于在极寒地区挖掘天然气与石油资源的设备，以及测量设备、流量计及特殊机器人等，成为了富士通探索极端应用场景的一次重大突破!

IoT存储器风口之争，FRAM这些特性成为关键

随着万物互联时代的到来，物联网对终端设备的数据存储能力提出了全新的挑战，如确保数据可靠、数据快速读写以及超低运行功耗等，存储器产品又一次遇上了风口!当被问及FRAM在IoT领域的应用时，冯逸新称：“FRAM在IoT中很重要的一个应用是RFID，FRAM RFID具有耐辐射性、低功耗与快速读写的三大显著优势，可以确保IoT应用中数据的可靠性，富士通正在RFID行业与全球领先的标签/inlay 制造商开展紧密合作。”

值得一提的是，富士通FRAM RFID技术作为物流库存管理中替代条形码的最优解决方案而广为人知。类似的如零售行业中采用FRAM RFID技术的电子纸，仅在显示数据改写时才消耗电能，因此不需要电池就可直接驱动，这正是FRAM低功耗的优势!

另外，由于富士通FRAM RFID具备抗辐射性，在医疗领域需要放射线杀菌的应用场景中具备突出的优势。医药品、生化制剂、血浆制剂、医疗器材等在嵌入FRAM RFID后，能够追溯整个产品的放射线杀菌过程，帮助医药产品的管理更加高效和安全。冯逸新总结道：“在要求高可靠性、抗辐射等高端医疗设备中，FRAM有着近乎100%的应用，并不断拓展新的技术!”

FRAM与NRAM、ReRAM并举，富士通差异化市场竞争策略

事实上，除了以上领域富士通FRAM已经广泛应用在更多的领域，包括医疗、工业等等。为满足更多差异化应用需求，富士通近年来还投入开发与试产下一代高性能存储产品——纳米随机存储器NRAM及可变电阻式随机存取内存ReRAM。前者兼具FRAM的高速写入、高读写耐久性，又具备与NOR Flash相当的大容量与造价成本并实现很低的功耗，富士通NRAM的第一代产品、16Mbit的DDR3 SPI接口产品最快将于2020年底上市;后者已经成功推向市场并量产，首款8Mbit的MB85AS8MT一大特色是极低的平均电流，在5MHz工作频率下仅需0.15mA读取数据，这让需透过电池供电且经常读取数据的装置能达到最低功耗。“简略地讲，FRAM用于数据记录;ReRAM可替代大容量EEPROM;NRAM 用于数据记录和电码储存，还可替代NOR Flash。” 冯逸新总结道。擅长以差异化独特性能产品打市场的富士通即将建立更完善的嵌入式系统存储产品阵列，势必将在存储行业再次快速拓展新局面。

高温特性获得突破，汽车关键信息存储获青睐

2017年开始，富士通先后推出适用于汽车电子应用的FRAM产品MB85RS256TY、MB85RS128TY、MB85RS64VY 和MB85RS2MTY，这几款器件可在高达125℃的高温环境下运作，专为汽车产业和安装有电机的工业控制设备而打造，并在同年验证通过了严苛的汽车行业AEC Q100标准规范。冯逸新称：“汽车产业正在经历史上最大幅度的转型，一方面是新能源汽车的普及，另一方面则在于自动驾驶技术的突破。这两款FRAM产品是针对汽车产业变革而尝试突破的创新产品，富士通研发人员从内部回路开始重新设计，使得产品工作温度范围扩大至-40~125℃，进一步提高了产品的可靠性。”

新能源汽车与自动驾驶技术的发展，要求车载电子控制系统对于存取各类传感器数据的需求持续增加，因此高效能非易失性内存技术的需求愈发凸显。FRAM拥有高速随机存取、高读写耐久度、非易失性等优势，可完美适配此类应用。富士通车规级FRAM产品可支持如胎压监测(TPMS)、安全气囊数据储存、事故数据记录器(EDR)、电池管理系统(BMS)、汽车驾驶辅助系统(ADAS)及导航与信息娱乐系统等应用中实时且持续的数据储存。经过仅仅两年时间的市场推广，富士通车规级FRAM产品就成功打入了东风、金龙、宇通、上汽通用五菱、华晨宝马、一汽、御捷、江淮、奇瑞等整车厂的诸多Tier-1、Tier-2供应链，市场表现十分出色!