FRAM、NRAM、ReRAM……富士通用創(chuàng)新存儲技術串起關鍵數(shù)據(jù)存儲一攬子解決方案

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

　　“作為系統(tǒng)關鍵組成部分，存儲性能至關重要?！?nbsp;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)對存儲器讀寫速度、可重復讀寫次數(shù)、讀寫功耗、安全性以及對供電的要求都各不相同，存儲技術正在走向細分。”該公司以讀寫次數(shù)幾乎不受限、超低功耗和超高讀寫速度的FRAM存儲器近年來在各種市場獲得廣泛應用就是很好的例子，包括醫(yī)療電子、計量儀表、工業(yè)自動化、汽車電子，等等市場已經(jīng)非常普遍?！暗?019年，富士通將為嵌入式系統(tǒng)應用提供包括FRAM、NRAM以及ReRAM在內具有獨特優(yōu)勢的一攬子存儲解決方案。”  

　　馮逸新：關鍵數(shù)據(jù)最佳存儲解決方案

　　多種工藝技術全方位“定制”存儲個性化解決方案

　　作為存儲技術的“非典型”，F(xiàn)RAM技術本身具有很強的非典型特點——它是運用鐵電材料(PZT等)的鐵電性和鐵電效應來進行非易失性數(shù)據(jù)存儲的存儲器，既可以做到像SRAM的隨機讀取，又具備像Flash和EEPROM一樣掉電后重要數(shù)據(jù)實時保存的特點。此外，富士通半導體FRAM具有高速寫入性能，保證10萬億次的讀寫次數(shù)，最適用于需要實時記錄數(shù)據(jù)的測量儀表應用。

　　FRAM與其它存儲器的主要性能對比

　　“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)可被完整地保護下來。在如電表等基礎生活有關的相關的測量儀表，以及要求有高可靠性的工業(yè)自動化設備，金融終端等應用中，因此我們的 FRAM 得到了非常廣泛的認可和使用?！?nbsp;馮逸新指出。事實上，這種個性“定制化”的產(chǎn)品方案已經(jīng)擴展到更多的應用領域，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)境溫度擴展到高達攝氏125度，專為汽車產(chǎn)業(yè)和安裝有電機的工業(yè)控制機械等設計，且符合嚴苛的汽車行業(yè)AEC Q100標準規(guī)范。

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

　　富士通半導體成為宣布量產(chǎn)NRAM的全球首家廠商，NRAM性能是DRAM 1000倍、但像NAND閃存那樣存儲數(shù)據(jù)的新型內存。富士通半導體計劃到2018年底開發(fā)一款采用DDR4接口的定制嵌入式存儲級內存模塊。NRAM產(chǎn)品將面向數(shù)據(jù)中心和服務器，也可能會用于消費類產(chǎn)品，甚至應用到移動設備。由于NRAM能耗極低，不需要后臺的數(shù)據(jù)擦除操作，它可能把移動設備的待機時間延長至數(shù)個月。

　　富士通非易失性存儲器三類產(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)應用存儲重要數(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、抄表困難但需長時間保持數(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也將成為另一個提高表計性能的重要元件?！?nbsp;馮逸新在近期的一個表計行業(yè)演講中總結道。作為已經(jīng)批量生產(chǎn)推向市場超過18年的產(chǎn)品，F(xiàn)RAM依然是富士通存儲解決方案當前的明星“花旦”，ReRAM和NRAM將為嵌入式系統(tǒng)存儲一攬子解決方案提供完美補充。

　　三相電表普及應用打造了FRAM的“樣板工程”

　　“富士通全球FRAM存儲器銷量在2016年就已經(jīng)超過33億片，其中面向世界電表客戶累計交貨4000萬片。包括中國在內世界主要的電表制造商都是FRAM產(chǎn)品的忠實擁躉，特別是三相電表中FRAM的應用滲透率非常高?！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在需要準確記錄和存儲智能電表的重要數(shù)據(jù)的應用中發(fā)揮著關鍵作用?！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，這些重要數(shù)據(jù)也必須準確完整地保留下來掉電前的一瞬間，這些是FRAM獨特優(yōu)勢所在，幫助用戶實時寫入并保存當前的重要數(shù)據(jù)?！?nbsp;馮逸新表示，“富士通FRAM能夠實時準確存儲電力使用重要數(shù)據(jù)，從而確保了電力產(chǎn)業(yè)的準確收費，內置有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在存儲性能上的優(yōu)勢顯著，然而作為計量產(chǎn)品客戶首要關注的是質量。“富士通半導體使用成熟技術生產(chǎn)FRAM的時間已經(jīng)超過18年，累計銷售達到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)務遠景是我們的FRAM獲得客戶在電表中廣泛應用的關鍵因素之一?！?nbsp;馮逸新指出。據(jù)悉，富士通強大的FRAM產(chǎn)品陣容——串行接口存儲器的產(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)三表市場突破

　　強調數(shù)據(jù)安全性、可靠性的三相電表市場無疑是FRAM的明星應用，而單相電表、氣表和水表的傳統(tǒng)民用市場FRAM如何突破?馮逸新認為超低功耗和高安全性讓FRAM在三相表市場的成功可以繼續(xù)復制。“通過獲取你家的用電數(shù)據(jù)就可以判斷你家庭的活動狀況，從而可能方便壞人進行違法行為?！?nbsp;對于安全問題，馮逸新分享的這個角度似乎有點007電影的味道，不過其實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在電力應用的第二塊重要市場。

　　FRAM獨特優(yōu)點是采用不同的單元結構，這種結構具有優(yōu)秀的器件級防篡改能力，防范未經(jīng)授權的數(shù)據(jù)讀取，并通過了一系列嚴苛的安全認證標準，例如在由法國國防部的DCSSI實施的EAL (基于國際標準ISO/IEC 15408的評估保證級別)認證中，F(xiàn)RAM通過了EAL4+認證。基于FRAM的電力存儲方案在當黑客的篡改事件發(fā)生時，低功耗和高速的FRAM可以利用給RTC供電的小型電池的電源(標準放電電流: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提案富士通計劃開發(fā)超低容量FRAM (1Kb)和EEPROM并用，可以讓單相電表實現(xiàn)電表性能的高可靠性，并去掉電容降低BOM成本。“隨著超低容量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準，F(xiàn)RAM的優(yōu)勢將在單相電表中展現(xiàn)?！?nbsp;馮逸新指出。在傳統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲上，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，并實現(xiàn)斷電保護數(shù)據(jù)安全可靠，以及實現(xiàn)無線抄表無源故障檢測。

　　對于成本更為敏感的傳統(tǒng)三表中的氣表水表，F(xiàn)RAM的機會在哪里呢?功耗是氣表和水表解決方案的關鍵，因為氣表和水表必須由電池供電。以64Kb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寬電源電壓運行。此外，其平均電流極低，以3.4 MHz運行時為170μA(以1 MHz運行時則為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。

　　“中國市場已經(jīng)成為富士通半導體FRAM在全球的重要市場。我們在產(chǎn)品的價格、交貨、工廠產(chǎn)能分配及技術支持等方面都給予了中國客戶很大支持。”馮逸新在與來自政府、水表、氣表設計生產(chǎn)廠家以及自來水和燃氣公司多層面交流中都常提到這點。FRAM的卓越特性受到工業(yè)三相電表市場的深度關注之后，F(xiàn)RAM在單相電表、水表和氣表行業(yè)正在迎來新一波應用增長期。