FRAM：智能電表應用中的低功耗非易失性存儲器

　　鐵電存儲器(FRAM)廣泛應用于工業(yè)控制系統(tǒng)、工業(yè)自動化、關鍵任務空間應用、高可靠性軍事和各種汽車應用。FRAM的特性不僅使其適用于上述應用，而且它還以其低功耗和高耐用性(圖1)的固有特性成為了智能電表應用的可靠選擇。

　　(圖1)：高端非易失性存儲器對比

　　電子設計的一個主要考慮因素是降低總功耗的同時提高可靠性。設計人員必須考慮增加功能，同時減少系統(tǒng)的功率預算，以實現更長久的電池壽命。但是與此同時，嵌入式軟件正變得日益復雜，需要配備更多的存儲器，但這一點對功耗也有了進一步要求。

　　一般來講，智能電表將計費和使用數據存儲在安全的NV存儲器內。FRAMs具有出色的防篡改特點，并且單元結構可防止未經授權讀取數據，因而很好地確保了安全性。傳統(tǒng)類型的存儲器將數據存儲為電荷，未經授權者可通過掃描進行篡改。FRAM將數據作為極化狀態(tài)進行存儲，因此具有較少的暴露和被篡改的風險。

　　電表的典型框圖

　　( Block Diagram 框圖 F-RAM鐵電存儲器 Tamper sensor篡改感應器Voltage sensor 電壓傳感器 current sensor 電流傳感器 microcontroller 微控制器 LCD 液晶顯示屏Powerline 電線 Wireless無線 Nonvolatile memory: 非易失性存儲器 Wired I/O 有線輸入/輸出接口)

　　與其他非易失性存儲設備相比，FRAM具有以下突出優(yōu)點：

　　1. 實時數據存儲，無寫入延遲或預備時間：EEPROM和NOR閃存都有寫入延遲(5ms到10ms)，導致無法進行數據字節(jié)寫入。在需要快速記錄計費信息或關鍵的時間標記信息等時候，FRAM速度快于任何其他非易失性存儲器。

　　2. 近無限耐久性: 例如，賽普拉斯的FRAMS具有100萬億次的寫入周期耐久性。這種高耐久性是頻繁寫入系統(tǒng)不可或缺的。由于存儲“區(qū)間數據”(用戶電力使用、峰值功率、收費信息)變得愈加頻繁，設計也日趨復雜，損耗平衡會增加系統(tǒng)設計的難度。

　　3. 低寫入功耗：如圖1所示，FRAM的瞬時寫入和低有效寫入電流的特性，使得依靠電池運行的系統(tǒng)可更為輕松地延長其運行壽命。

　　4. 安全可靠的數據存儲：收費信息是非易失性存儲器上存儲的最重要信息之一。例如，全球的電力提供商都會遇到很多關于收費真實性的難題。FRAM具有數據存儲安全的固有優(yōu)勢，有助靈活實施和簡化基于閃存或EEPROM的設計。

　　總結來說，與NOR閃存、EEPROM、采用電池的傳統(tǒng)靜態(tài)存儲器等其他同類技術相比，鐵電存儲器(FRAM)可降低系統(tǒng)成本，提高系統(tǒng)效率，降低復雜性，而且大大降低功耗。