“人命關(guān)天”――FRAM在醫(yī)療設(shè)備中的應(yīng)用現(xiàn)狀

在最近熱映的影片《環(huán)太平洋》中，面對(duì)怪獸的沖擊波，采用數(shù)字電路控制的機(jī)甲戰(zhàn)士瞬間就癱瘓了，而只有模擬電路扛了下來(lái)。這可以形象地用來(lái)說(shuō)明，電子元器件能否抗輻射有時(shí)候是人命關(guān)天的事兒!回到現(xiàn)實(shí)，在醫(yī)療電子應(yīng)用領(lǐng)域，將能夠抵抗高達(dá)50kGy伽瑪射線消毒的非易失性隨機(jī)存儲(chǔ)器——FRAM用于一些與生命息息的關(guān)鍵醫(yī)療設(shè)備就再合適不過(guò)了。

“其實(shí)，FRAM不只是具有抗輻射的特性，高速/高讀寫(xiě)耐久性(一萬(wàn)億次以上)和低功耗的特性也是它能夠成為醫(yī)療應(yīng)用中最佳存儲(chǔ)器選擇的重要原因。” 富士通半導(dǎo)體系統(tǒng)存儲(chǔ)器事業(yè)部副總裁松宮正人先生在日前于深圳舉辦的第六屆中國(guó)國(guó)際醫(yī)療電子技術(shù)大會(huì)(CMET2013)上表示。他專程從日本趕來(lái)深圳，發(fā)表題為“醫(yī)療應(yīng)用中的無(wú)電池存儲(chǔ)解決方案”的主題演講。

圖1：富士通半導(dǎo)體存儲(chǔ)器事業(yè)部副總裁松宮正人在第六屆中國(guó)國(guó)際醫(yī)療電子技術(shù)大會(huì)(CMET2013)作演講。

采用FRAM克服醫(yī)療存儲(chǔ)技術(shù)挑戰(zhàn)

FRAM(鐵電隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)結(jié)合了傳統(tǒng)非易失性存儲(chǔ)器閃存和E2PROM的掉電仍然能保存數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，并且達(dá)到了SRAM/DRAM的讀寫(xiě)速度，為獨(dú)立存儲(chǔ)器芯片和嵌入式存儲(chǔ)器帶來(lái)一系列獨(dú)一無(wú)二的優(yōu)點(diǎn)。富士通是FRAM技術(shù)的先行者，并在此領(lǐng)域耕耘超過(guò)10年，從1999年開(kāi)始量產(chǎn), 14年間累計(jì)銷售23億片F(xiàn)RAM產(chǎn)品，這其中在中國(guó)市場(chǎng)累計(jì)交貨超過(guò)5,300萬(wàn)片。

近五年來(lái)，一些新型的非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)如FRAM、PRAM、ReRAM、MRAM不斷涌現(xiàn)，但達(dá)到出色市場(chǎng)量產(chǎn)業(yè)績(jī)的只有FRAM。排除一些低端應(yīng)用市場(chǎng)，F(xiàn)RAM在對(duì)需要非易失性存儲(chǔ)、高安全性、高速、低功耗、耐久性和抗輻射性這些綜合性能的應(yīng)用領(lǐng)域表現(xiàn)出眾、口碑良好。在醫(yī)療領(lǐng)域，F(xiàn)RAM在尤其是在一些人命關(guān)天的重要場(chǎng)合，如呼吸機(jī)等設(shè)備中的應(yīng)用，更是引人注目。

松宮正人先生在會(huì)議現(xiàn)場(chǎng)介紹了FRAM在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀：“雖然FRAM在醫(yī)療領(lǐng)域目前已經(jīng)商用了，但是從廣泛性的角度來(lái)看它還處于起步階段。相比日本和歐洲市場(chǎng)，F(xiàn)RAM在中國(guó)市場(chǎng)的認(rèn)知度還有待提高，而未來(lái)富士通半導(dǎo)體也會(huì)加大在醫(yī)療應(yīng)用方面的投入，幫助更多中國(guó)醫(yī)療設(shè)備廠商解決其在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方面所遇到的挑戰(zhàn)。”

下圖2強(qiáng)調(diào)了FRAM所具備的三個(gè)適用于醫(yī)療應(yīng)用的關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)，其中無(wú)需后備電池的特性使其特別適合便攜式醫(yī)療器械的使用，同時(shí)能夠減少設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)的費(fèi)用;而高速/高讀寫(xiě)耐久性使得患者信息可以實(shí)時(shí)，頻繁的存儲(chǔ)記錄;抗輻射的特性更是滿足了醫(yī)療器械高可靠性的要求。

圖2.富士通半導(dǎo)體FRAM適用于醫(yī)療應(yīng)用的三大優(yōu)勢(shì)。

EEPROM的相對(duì)成本優(yōu)勢(shì)正在消失

與傳統(tǒng)的非易失性存儲(chǔ)器如EEPROM相比，富士通FRAM的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在高速燒寫(xiě)(是EEPROM的40,000 倍)、高耐久性(是EEPROM的1,000,000 倍 )和低功耗(是EEPROM的1/1,000 )等方面。這些優(yōu)勢(shì)使得FRAM越來(lái)越多地被需要高可靠性的應(yīng)用領(lǐng)域所采用，比如計(jì)量?jī)x表(三相電表以及水表、氣表等)、電力自動(dòng)化、醫(yī)療器械及醫(yī)療電子標(biāo)簽、汽車后裝設(shè)備、POS機(jī)/金融ATM機(jī)等等。

FRAM除了能夠在一些應(yīng)用中替代EEPROM外，更重要的是在一些關(guān)鍵醫(yī)療應(yīng)用中能夠?qū)崿F(xiàn)EEPROM所不能實(shí)現(xiàn)的功能。例如，在涉及CT掃描X射線、用于消毒的紫外線和伽馬射線的醫(yī)學(xué)和生物處理領(lǐng)域中，如前所述，F(xiàn)RAM對(duì)輻射有很強(qiáng)的耐受性?；贔RAM的RFID可輕松通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)醫(yī)療滅菌過(guò)程，而基于EEPROM的RFID在這一過(guò)程會(huì)被擦除。

對(duì)于FRAM的成本問(wèn)題，松宮正人先生也闡述了他的觀點(diǎn)：“這是和存儲(chǔ)容量相關(guān)的，容量不同，價(jià)格不同，現(xiàn)在FRAM和EEPROM一般的價(jià)格差距在2～5倍，而在大容量方面，例如1M～2M的FRAM和EEPROM的價(jià)格差距并不大，就只有1～2倍，所以，在大容量應(yīng)用中，EEPROM的價(jià)格并不占優(yōu)勢(shì)，未來(lái)將會(huì)被FRAM所替代。”

另一方面，由于控制著FRAM的整個(gè)研究開(kāi)發(fā)，晶圓生產(chǎn)及封裝流程，加上多年的經(jīng)驗(yàn)，富士通半導(dǎo)體能始終保證FRAM產(chǎn)品的高質(zhì)量和穩(wěn)定供應(yīng)。富士通半導(dǎo)體還在低功耗制造工藝上不斷創(chuàng)新，進(jìn)一步降低成本價(jià)格，并實(shí)現(xiàn)大容量化。相對(duì)來(lái)說(shuō)，EEPROM的制造工藝卻長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有變化，隨著時(shí)間的推移，EEPROM在成本上的優(yōu)勢(shì)將會(huì)逐漸減弱。

FRAM 100%被用于關(guān)乎生命的醫(yī)療設(shè)備

“排除非常便宜的一些低端應(yīng)用市場(chǎng)，在要求高可靠性，高速/高耐久性數(shù)據(jù)讀寫(xiě)、低功耗、抗輻射等人命關(guān)天的醫(yī)療設(shè)備中，F(xiàn)RAM有著100%的應(yīng)用。” 松宮先生進(jìn)一步指出。

下面就讓我們跟隨松宮正人先生去醫(yī)院看看，都有哪些設(shè)備用到了富士通半導(dǎo)體的FRAM?并且為什么FRAM會(huì)與我們的生命息息相關(guān)?

圖3. FRAM單體存儲(chǔ)器在醫(yī)療器械領(lǐng)域的應(yīng)用。

上圖3所示的這些應(yīng)用有一個(gè)共同的特點(diǎn)就是無(wú)需獨(dú)立電池為存儲(chǔ)器不間斷供電。這正是松宮正人先生的演講中所重點(diǎn)介紹的內(nèi)容之一——“醫(yī)療應(yīng)用中的無(wú)電池存儲(chǔ)解決方案”。對(duì)于不同的醫(yī)療器械，富士通半導(dǎo)體都有與之相應(yīng)的產(chǎn)品型號(hào)可以應(yīng)用，下面列出這位FRAM專家為不同應(yīng)用所推薦的不同的具體產(chǎn)品型號(hào)以及采用FRAM所帶來(lái)的好處。

1、呼吸機(jī)(CPAP Machine)

推薦產(chǎn)品型號(hào)：-SPI接口: MB85RS1MT(1Mbit),MB85RS2MT(2Mbit)。

選用FRAM 的優(yōu)勢(shì)：

-節(jié)能環(huán)保(FRAM無(wú)需電池);

-儲(chǔ)存設(shè)定參數(shù)(FRAM的高可靠性);

-患者呼吸狀態(tài)履歷實(shí)時(shí)記錄(FRAM的高速/高讀寫(xiě)耐久性)。

2、輸液泵(Infusion Pump)

推薦產(chǎn)品型號(hào)：-I2C接口: MB85RC1MT(1Mbit),MB85RS2MT(2Mbit)。

選用FRAM 的優(yōu)勢(shì)：

-節(jié)能環(huán)保(FRAM無(wú)需后備電池，無(wú)需大電容);

-儲(chǔ)存設(shè)定參數(shù)(FRAM的高可靠性);