富士通3大存儲技術(shù)將成黑馬，F(xiàn)RAM，NRAM、ReRAM可替代EEPROM

【導讀】：隨著大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)的爆發(fā)讓存儲器市場也一場火爆，價格也一路飆升。生活中的電子產(chǎn)品都離不開存儲器。其中，可穿戴設備、醫(yī)療電子、工業(yè)設備對存儲器的性能要求更高。存儲器作為電子設備系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分，性能至關(guān)重要。市面上的存儲器參差不齊，該作何選擇？未來的存儲技術(shù)又該何去何從呢？

隨著大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)的爆發(fā)讓存儲器市場也一場火爆，價格也一路飆升。生活中的電子產(chǎn)品都離不開存儲器。其中，可穿戴設備、醫(yī)療電子、工業(yè)設備對存儲器的性能要求更高。存儲器作為電子設備系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分，性能至關(guān)重要。市面上的存儲器參差不齊，該作何選擇？未來的存儲技術(shù)又該何去何從呢？

在第七屆EEVIA年度中國ICT媒體論壇暨2018產(chǎn)業(yè)和技術(shù)展望研討會上，富士通電子元器件產(chǎn)品管理部總監(jiān)馮逸新就富士通對非易失性存儲器的策略以及創(chuàng)新方向為大家做了分享?！癋RAM（鐵電存儲器）用于數(shù)據(jù)記錄；NRAM（碳納米管存儲）用于數(shù)據(jù)記錄和電碼儲存， 還可替代NOR Flash；ReRAM（電阻式記憶體）可替代大容量EEPROM。”在詳細介紹富士通三大存儲技術(shù)之前，馮逸新首先介紹了它們各自的市場定位，三大各具獨特性能的存儲技術(shù)有望在各類電子產(chǎn)品市場中扮演黑馬角色。

表計、物聯(lián)網(wǎng)等應用之外，F(xiàn)RAM全面拓展汽車與無電池應用

FRAM的三大優(yōu)勢我們都很熟悉——耐久性、高速寫入、低功耗。什么是耐久性？馮逸新舉了個例子，假設寫入頻率是1秒/次，如果產(chǎn)品壽命是十年，那么在十年中寫入耐久性大概需要3.2億次。很顯然，EEPROM和Flash都是滿足不了的。

FRAM 優(yōu)于 EEPROM和Flash的耐久性。

FRAM的寫入速度有多高呢？就寫入一個數(shù)據(jù)時間來講，F(xiàn)RAM的速度大概是EEPROM的1/3000。也就是說，如果一個系統(tǒng)用一個主控加一個硬 FRAM，發(fā)生掉電的時候，數(shù)據(jù)是不會丟失的。集這么多優(yōu)點于一身的FRAM 都可以應用在哪些方面呢？馮逸新表示富士通的FRAM 已經(jīng)廣泛應用到了智能表計系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)（IoT）、醫(yī)療電子等等。隨著車規(guī)FRAM產(chǎn)品的推出，目前FRAM已經(jīng)全面進入無電池引用以及汽車電子系統(tǒng)，包括胎壓監(jiān)測、BMS監(jiān)測、氣囊等等。

發(fā)生掉電時，EEPROM、Flash以及FRAM的數(shù)據(jù)丟失情況。

車載電子控制系統(tǒng)對于存取各類傳感器資料的需求持續(xù)增加，因此對于高效能非易失性內(nèi)存技術(shù)的需求也越來越高，因為當系統(tǒng)在進行資料分析或是其他數(shù)據(jù)處理時，只有這類內(nèi)存才能夠可靠而無延遲地儲存?zhèn)鞲衅魉鸭臄?shù)據(jù)。由于FRAM屬于非失去性內(nèi)存，不僅能進行高速隨機存取，且擁有高耐寫度的特性，因此能以最佳的性能滿足這類應用的需求。2017年富士通推出兩款車規(guī)級FRAM存儲解決方案，能夠支持安全氣囊數(shù)據(jù)儲存、事故數(shù)據(jù)記錄器（EDR）、電池管理系統(tǒng)（BMS）、汽車駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）及導航與信息娛樂系統(tǒng)等應用中的實時且持續(xù)的數(shù)據(jù)儲存，從而達到降低系統(tǒng)復雜度并提高數(shù)據(jù)完整性的目的。

車規(guī)級FRAM是滿足汽車電子可靠性和無遲延要求的最佳存儲器選擇。

據(jù)相關(guān)報道，到2020年，預計全球?qū)?00億設備接入互聯(lián)網(wǎng)?！案皇客ㄡ槍ξ锫?lián)網(wǎng)應用的無線無電池的市場需求，研發(fā)了無線供電的低功耗嵌入式RFID創(chuàng)新性解決方案。該方案省去了RFID電池供電的需求，省去了MCU，讓產(chǎn)品開發(fā)周期更短、開發(fā)更加容易、成本更加低廉?！瘪T逸新說到?；贔RAM的RFID有以下幾個特點：

一、耐輻射性，在強輻射的照射下數(shù)據(jù)仍然可以安全存儲;

二、低功耗和外部元器件供電，在不穩(wěn)定電源或者不需要電源狀態(tài)下，仍然可以實現(xiàn)高可靠的讀寫應用;

三、快速讀寫能力，提高標簽的讀寫吞吐量提高效率。還有，大容量可以滿足大量數(shù)據(jù)的存儲，同等的讀寫距離使應用更方便。

FRAM技術(shù)的優(yōu)勢結(jié)合RFID技術(shù)，我們相信富士通的無源解決方案將在物聯(lián)網(wǎng)的應用中擁有廣闊的市場。

FRAM在無線無源應用中創(chuàng)新。

存儲“新生代”之NRAM，與FRAM形成市場互補

“無論是從讀寫耐久性、寫入的速度還是功耗來講，F(xiàn)RAM比傳統(tǒng)的Flash、EEPROM等都更具有優(yōu)勢，但是目前FRAM 成本比較高，一般的消費類產(chǎn)品還無法承擔。”馮逸新在介紹NRAM時說。針對一般的消費類市場，富士通與開發(fā)了NRAM? 專利技術(shù)的Nantero公司合作，共同研發(fā)55nm CMOS技術(shù)的NRAM。

NRAM的優(yōu)勢

NRAM是一種基于CNT（Carbon，NanoTubes，碳素納米管）的非易失性RAM。BCC Research預計，全球NRAM市場將從2018年到2023年實現(xiàn)62.5%的復合年成長率（CAGR），其中嵌入式系統(tǒng)市場預計將在2018年達到470萬美元，到了2023年將成長至2.176億美元，CAGR高達115.3% 。

為什么會有如此大的市場呢？這要從NRAM 的7大特性說起

1）高速讀寫：速度接近于DRAM， 比NAND Flash快 100倍；

2）高讀寫耐久性：多于Flash1000倍以上的讀寫次數(shù)；

3）高可靠性：存儲信息能保持更長久（85℃時可達1千年，300℃時可達10年）；

4）低功耗 ： 待機模式時功耗幾乎為零；

5）無線的可擴展性：未來生產(chǎn)工藝技術(shù)將低于5nm；

6）與CMOS晶圓廠的親和力：因為只有CNT工藝可以放入CMOS工藝里，唯一需要增加的元素就是碳，不必擔心材料的短缺和工廠的金屬污染；

7）低成本：目前的生產(chǎn)成本約為DRAM一半，隨著存儲密度的提高，生產(chǎn)成本會越來越低。

“NRAM 不但可以做數(shù)據(jù)儲存也可以做程序儲存，這一特性對消費類電子市場很有吸引力。就競爭格局來說，NRAM在高溫操作、數(shù)據(jù)保持、高速讀寫上都比傳統(tǒng)存儲器更具優(yōu)勢，未來NRAM 有望替換大容量EEPROM （容量低于8Mb）和小容量NOR Flash （容量大于16Mb）?！痹谡劦絅RAM的未來市場時，馮逸新表示。

存儲“新生代”之ReRAM，融合DRAM讀寫速度與SSD非易失性

ReRAM是一種新型阻變式的非易失性隨機存儲器，通過向金屬氧化物薄膜施加脈沖電壓，產(chǎn)生大的電阻差值來存儲“0”和“1”， 將DRAM的讀寫速度與SSD的非易失性結(jié)合于一身，同時具備更低的功耗及更快的讀寫速度。據(jù)馮逸新介紹，富士通的第一代ReRAM產(chǎn)品已經(jīng)被應用在歐洲一部分助聽器中。

與FRAM不一樣，ReRAM的規(guī)格更類似于EEPROM，內(nèi)存容量比大，但尺寸比EEPROM小。與EEPROM不同的是，ReRAM最大的應用優(yōu)勢就是低功耗、易于寫入。

1）易于寫入：寫入操作之前，不需要擦除操作

2）低功耗：5MHz的讀出操作最大電流僅為0.5mA，遠遠低于同樣條件的EEPROM（3mA@5MHz）。

ReRAM作為存儲器前沿技術(shù)，未來預期可以替代目前的FlashRAM，并且具有成本更低、性能更突出的優(yōu)勢。預期ReRAM高密度且低功耗的特性可使其大量運用在電池供電的穿戴式設備、助聽器等醫(yī)療設備，以及量表與傳感器等物聯(lián)網(wǎng)設備。

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