FRAM、NRAM、ReRAM……富士通用創(chuàng)新存儲(chǔ)技術(shù)串起關(guān)鍵數(shù)據(jù)存儲(chǔ)一攬子解決方案

《華爾街日?qǐng)?bào)》前不久的一篇文章指出，近年來智能手機(jī)、PC、平板電腦等設(shè)備的進(jìn)化并沒有以往那么快速，不過它們正以新的方式推進(jìn)創(chuàng)新，硬件廠商更多針對(duì)特定任務(wù)采用定制芯片。沒錯(cuò)，技術(shù)的多樣性正在為各種應(yīng)用帶來類似 “定制化”的更優(yōu)化設(shè)計(jì)選項(xiàng)。而嵌入式系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)領(lǐng)域也是如此，以不同獨(dú)特性能的各種存儲(chǔ)技術(shù)正在為許多應(yīng)用需求提供“定制化”的方案，其中富士通在FRAM、NRAM以及ReRAM技術(shù)上正在這樣做。

“作為系統(tǒng)關(guān)鍵組成部分，存儲(chǔ)性能至關(guān)重要?！?富士通電子元器件（上海）有限公司產(chǎn)品管理部總監(jiān)馮逸新在最近的一次公開演講中指出，“各種系統(tǒng)對(duì)存儲(chǔ)器讀寫速度、可重復(fù)讀寫次數(shù)、讀寫功耗、安全性以及對(duì)供電的要求都各不相同，存儲(chǔ)技術(shù)正在走向細(xì)分?！痹摴疽宰x寫次數(shù)幾乎不受限、超低功耗和超高讀寫速度的FRAM存儲(chǔ)器近年來在各種市場(chǎng)獲得廣泛應(yīng)用就是很好的例子，包括醫(yī)療電子、計(jì)量儀表、工業(yè)自動(dòng)化、汽車電子，等等市場(chǎng)已經(jīng)非常普遍。“到2019年，富士通將為嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用提供包括FRAM、NRAM以及ReRAM在內(nèi)具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)的一攬子存儲(chǔ)解決方案?！?/p>

馮逸新：關(guān)鍵數(shù)據(jù)最佳存儲(chǔ)解決方案

多種工藝技術(shù)全方位“定制”存儲(chǔ)個(gè)性化解決方案

作為存儲(chǔ)技術(shù)的“非典型”，F(xiàn)RAM技術(shù)本身具有很強(qiáng)的非典型特點(diǎn)——它是運(yùn)用鐵電材料（PZT等）的鐵電性和鐵電效應(yīng)來進(jìn)行非易失性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的存儲(chǔ)器，既可以做到像SRAM的隨機(jī)讀取，又具備像Flash和EEPROM一樣掉電后重要數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)保存的特點(diǎn)。此外，富士通半導(dǎo)體FRAM具有高速寫入性能，保證10萬億次的讀寫次數(shù)，最適用于需要實(shí)時(shí)記錄數(shù)據(jù)的測(cè)量儀表應(yīng)用。

FRAM與其它存儲(chǔ)器的主要性能對(duì)比。

“即使電源系統(tǒng)發(fā)生停電或驟降，寫入操作中的數(shù)據(jù)可被完整地保護(hù)下來。在如電表等基礎(chǔ)生活有關(guān)的相關(guān)的測(cè)量儀表，以及要求有高可靠性的工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備，金融終端等應(yīng)用中，因此我們的 FRAM 得到了非常廣泛的認(rèn)可和使用。” 馮逸新指出。事實(shí)上，這種個(gè)性“定制化”的產(chǎn)品方案已經(jīng)擴(kuò)展到更多的應(yīng)用領(lǐng)域，富士通前不久推出全新FRAM解決方案——MB85RS128TY和MB85RS256T首次將工作環(huán)境溫度擴(kuò)展到高達(dá)攝氏125度，專為汽車產(chǎn)業(yè)和安裝有電機(jī)的工業(yè)控制機(jī)械等設(shè)計(jì)，且符合嚴(yán)苛的汽車行業(yè)AEC Q100標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

富士通在去年業(yè)界最高密度ReRAM（可變電阻式存儲(chǔ)器）產(chǎn)品MB85AS4MT，擁有業(yè)界非易失性內(nèi)存最低的讀取功耗（5MHz頻率下平均僅消耗0.2mA）。ReRAM將DRAM的讀寫速度與SSD的非易失性結(jié)合于一身。換句話說，關(guān)閉電源后存儲(chǔ)器仍能記住數(shù)據(jù)?！叭绻鸕eRAM有足夠大的空間，一臺(tái)配備ReRAM的PC將不需要載入時(shí)間?！?馮逸新的例子讓人對(duì)ReRAM快速寫入特點(diǎn)印象深刻，“ReRAM一直被認(rèn)為是未來閃存的替代方案，能在單塊芯片上存儲(chǔ)1T數(shù)據(jù)，存取速率比閃存快20倍?！?/p>

富士通半導(dǎo)體成為宣布量產(chǎn)NRAM的全球首家廠商，NRAM性能是DRAM 1000倍、但像NAND閃存那樣存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的新型內(nèi)存。富士通半導(dǎo)體計(jì)劃到2018年底開發(fā)一款采用DDR4接口的定制嵌入式存儲(chǔ)級(jí)內(nèi)存模塊。NRAM產(chǎn)品將面向數(shù)據(jù)中心和服務(wù)器，也可能會(huì)用于消費(fèi)類產(chǎn)品，甚至應(yīng)用到移動(dòng)設(shè)備。由于NRAM能耗極低，不需要后臺(tái)的數(shù)據(jù)擦除操作，它可能把移動(dòng)設(shè)備的待機(jī)時(shí)間延長至數(shù)個(gè)月。

富士通非易失性存儲(chǔ)器三類產(chǎn)品：FRAM、ReRAM、NRAM

“高讀/寫耐久性和高速的FRAM已經(jīng)成為類似電力儀表這樣的行業(yè)應(yīng)用存儲(chǔ)重要數(shù)據(jù)的最佳方案；而低功耗和大容量的ReRAM是那些以讀操作為主，更換電池困難、抄表困難但需長時(shí)間保持?jǐn)?shù)據(jù)的流量儀表的最佳解決方案；高讀/寫耐久性和大容量的NRAM也將成為另一個(gè)提高表計(jì)性能的重要元件。” 馮逸新在近期的一個(gè)表計(jì)行業(yè)演講中總結(jié)道。作為已經(jīng)批量生產(chǎn)推向市場(chǎng)超過18年的產(chǎn)品，F(xiàn)RAM依然是富士通存儲(chǔ)解決方案當(dāng)前的明星“花旦”，ReRAM和NRAM將為嵌入式系統(tǒng)存儲(chǔ)一攬子解決方案提供完美補(bǔ)充。

三相電表普及應(yīng)用打造了FRAM的“樣板工程”

“富士通全球FRAM存儲(chǔ)器銷量在2016年就已經(jīng)超過33億片，其中面向世界電表客戶累計(jì)交貨4000萬片。包括中國在內(nèi)世界主要的電表制造商都是FRAM產(chǎn)品的忠實(shí)擁躉，特別是三相電表中FRAM的應(yīng)用滲透率非常高?！瘪T逸新指出。按照他的說法，在全球三相電表中體現(xiàn)的顯著競爭優(yōu)勢(shì)已經(jīng)成為FRAM全球推廣極具說服力的“樣板工程”。

富士通FRAM在需要準(zhǔn)確記錄和存儲(chǔ)智能電表的重要數(shù)據(jù)的應(yīng)用中發(fā)揮著關(guān)鍵作用?！半娏κ褂玫闹匾獢?shù)據(jù)需要在非常短的間隔（1次～3次/秒）保存，瞬間掉電時(shí)，這些重要數(shù)據(jù)也必須準(zhǔn)確完整地保留下來掉電前的一瞬間，這些是FRAM獨(dú)特優(yōu)勢(shì)所在，幫助用戶實(shí)時(shí)寫入并保存當(dāng)前的重要數(shù)據(jù)。” 馮逸新表示，“富士通FRAM能夠?qū)崟r(shí)準(zhǔn)確存儲(chǔ)電力使用重要數(shù)據(jù)，從而確保了電力產(chǎn)業(yè)的準(zhǔn)確收費(fèi)，內(nèi)置有FUJITSU FRAM的智能電表是電力公司所追求的理想解決方案?！?/p>

富士通提供了業(yè)界豐富的FRAM產(chǎn)品類別

FRAM在存儲(chǔ)性能上的優(yōu)勢(shì)顯著，然而作為計(jì)量產(chǎn)品客戶首要關(guān)注的是質(zhì)量?！案皇客ò雽?dǎo)體使用成熟技術(shù)生產(chǎn)FRAM的時(shí)間已經(jīng)超過18年，累計(jì)銷售達(dá)到33億片，高可靠性、完備一體的供貨系統(tǒng)、宏大的經(jīng)營業(yè)務(wù)遠(yuǎn)景是我們的FRAM獲得客戶在電表中廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵因素之一?！?馮逸新指出。據(jù)悉，富士通強(qiáng)大的FRAM產(chǎn)品陣容——串行接口存儲(chǔ)器的產(chǎn)品有16Kb至4Mb的SPI接口產(chǎn)品，以及 4Kb至 1Mb的I2C接口產(chǎn)品。電源電壓除主要的3.3V工作產(chǎn)品外，擴(kuò)充到1.8V工作產(chǎn)品。

超低功耗&高安全性，F(xiàn)RAM在傳統(tǒng)三表市場(chǎng)突破

強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)安全性、可靠性的三相電表市場(chǎng)無疑是FRAM的明星應(yīng)用，而單相電表、氣表和水表的傳統(tǒng)民用市場(chǎng)FRAM如何突破？馮逸新認(rèn)為超低功耗和高安全性讓FRAM在三相表市場(chǎng)的成功可以繼續(xù)復(fù)制?！巴ㄟ^獲取你家的用電數(shù)據(jù)就可以判斷你家庭的活動(dòng)狀況，從而可能方便壞人進(jìn)行違法行為。” 對(duì)于安全問題，馮逸新分享的這個(gè)角度似乎有點(diǎn)007電影的味道，不過其實(shí)這樣的安全考慮并不為過，單相電表基于各種安全和性能考慮，在三相電表之外正在開啟FRAM在電力應(yīng)用的第二塊重要市場(chǎng)。

FRAM獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)是采用不同的單元結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)具有優(yōu)秀的器件級(jí)防篡改能力，防范未經(jīng)授權(quán)的數(shù)據(jù)讀取，并通過了一系列嚴(yán)苛的安全認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，例如在由法國國防部的DCSSI實(shí)施的EAL （基于國際標(biāo)準(zhǔn)ISO/IEC 15408的評(píng)估保證級(jí)別）認(rèn)證中，F(xiàn)RAM通過了EAL4+認(rèn)證?；贔RAM的電力存儲(chǔ)方案在當(dāng)黑客的篡改事件發(fā)生時(shí)，低功耗和高速的FRAM可以利用給RTC供電的小型電池的電源（標(biāo)準(zhǔn)放電電流：0.1mA）瞬間消去重要數(shù)據(jù)。

據(jù)悉，面向單相智能電表的富士通FRAM提案富士通計(jì)劃開發(fā)超低容量FRAM （1Kb）和EEPROM并用，可以讓單相電表實(shí)現(xiàn)電表性能的高可靠性，并去掉電容降低BOM成本?！半S著超低容量FRAM方案的推出，以及全球智能電表新的行業(yè)規(guī)范可能逐漸提高可靠性以及安全性標(biāo)準(zhǔn)，F(xiàn)RAM的優(yōu)勢(shì)將在單相電表中展現(xiàn)。” 馮逸新指出。在傳統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)上，隨著智能電表的普及，富士通FRAM RFID雙接口將成為 電表抄表系統(tǒng)的最佳解決方案提高工作效率，幫助電力公司節(jié)約成本，并實(shí)現(xiàn)斷電保護(hù)數(shù)據(jù)安全可靠，以及實(shí)現(xiàn)無線抄表無源故障檢測(cè)。

對(duì)于成本更為敏感的傳統(tǒng)三表中的氣表水表，F(xiàn)RAM的機(jī)會(huì)在哪里呢？功耗是氣表和水表解決方案的關(guān)鍵，因?yàn)闅獗砗退肀仨氂呻姵毓╇?。?4Kb數(shù)據(jù)寫入為例，MB85RC64T采用I2C接口，能以最高3.4 MHz的頻率及1.8V至3.6V寬電源電壓運(yùn)行。此外，其平均電流極低，以3.4 MHz運(yùn)行時(shí)為170μA（以1 MHz運(yùn)行時(shí)則為80μA），因此采用FRAM意味著不但可以使電池小型化，而且延長電池壽命。

“中國市場(chǎng)已經(jīng)成為富士通半導(dǎo)體FRAM在全球的重要市場(chǎng)。我們?cè)诋a(chǎn)品的價(jià)格、交貨、工廠產(chǎn)能分配及技術(shù)支持等方面都給予了中國客戶很大支持?！瘪T逸新在與來自政府、水表、氣表設(shè)計(jì)生產(chǎn)廠家以及自來水和燃?xì)夤径鄬用娼涣髦卸汲Ｌ岬竭@點(diǎn)。FRAM的卓越特性受到工業(yè)三相電表市場(chǎng)的深度關(guān)注之后，F(xiàn)RAM在單相電表、水表和氣表行業(yè)正在迎來新一波應(yīng)用增長期。