FRAM、NRAM、ReRAM……富士通用創新存儲技術串起關鍵數據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”的更優化設計選項。而嵌入式系統數據存儲領域也是如此，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。

“作為系統關鍵組成部分，存儲性能至關重要?！?富士通電子元器件（上海）有限公司產品管理部總監馮逸新在最近的一次公開演講中指出，“各種系統對存儲器讀寫速度、可重復讀寫次數、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?！痹摴疽宰x寫次數幾乎不受限、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，包括醫療電子、計量儀表、工業自動化、汽車電子，等等市場已經非常普遍?！暗?019年，富士通將為嵌入式系統應用提供包括FRAM、NRAM以及ReRAM在內具有獨特優勢的一攬子存儲解決方案?！?/p>

馮逸新：關鍵數據最佳存儲解決方案

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”，FRAM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據存儲的存儲器，既可以做到像SRAM的隨機讀取，又具備像Flash和EEPROM一樣掉電后重要數據實時保存的特點。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，最適用于需要實時記錄數據的測量儀表應用。

FRAM與其它存儲器的主要性能對比。

“即使電源系統發生停電或驟降，寫入操作中的數據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?！?馮逸新指出。事實上，這種個性“定制化”的產品方案已經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首次將工作環境溫度擴展到高達攝氏125度，專為汽車產業和安裝有電機的工業控制機械等設計，且符合嚴苛的汽車行業AEC Q100標準規范。

富士通在去年業界最高密度ReRAM（可變電阻式存儲器）產品MB85AS4MT，擁有業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據?！叭绻鸕eRAM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數據，存取速率比閃存快20倍?！?/p>

富士通半導體成為宣布量產NRAM的全球首家廠商，NRAM性能是DRAM 1000倍、但像NAND閃存那樣存儲數據的新型內存。富士通半導體計劃到2018年底開發一款采用DDR4接口的定制嵌入式存儲級內存模塊。NRAM產品將面向數據中心和服務器，也可能會用于消費類產品，甚至應用到移動設備。由于NRAM能耗極低，不需要后臺的數據擦除操作，它可能把移動設備的待機時間延長至數個月。

富士通非易失性存儲器三類產品：FRAM、ReRAM、NRAM

“高讀/寫耐久性和高速的FRAM已經成為類似電力儀表這樣的行業應用存儲重要數據的最佳方案；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據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?！?馮逸新在近期的一個表計行業演講中總結道。作為已經批量生產推向市場超過18年的產品，FRAM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的顯著競爭優勢已經成為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據的應用中發揮著關鍵作用?！半娏κ褂玫闹匾獢祿枰诜浅６痰拈g隔（1次～3次/秒）保存，瞬間掉電時，這些重要數據也必須準確完整地保留下來掉電前的一瞬間，這些是FRAM獨特優勢所在，幫助用戶實時寫入并保存當前的重要數據?！?馮逸新表示，“富士通FRAM能夠實時準確存儲電力使用重要數據，從而確保了電力產業的準確收費，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>

富士通提供了業界豐富的FRAM產品類別

FRAM在存儲性能上的優勢顯著，然而作為計量產品客戶首要關注的是質量?！案皇客ò雽w使用成熟技術生產FRAM的時間已經超過18年，累計銷售達到33億片，高可靠性、完備一體的供貨系統、宏大的經營業務遠景是我們的FRAM獲得客戶在電表中廣泛應用的關鍵因素之一?！?馮逸新指出。據悉，富士通強大的FRAM產品陣容——串行接口存儲器的產品有16Kb至4Mb的SPI接口產品，以及 4Kb至 1Mb的I2C接口產品。電源電壓除主要的3.3V工作產品外，擴充到1.8V工作產品。

超低功耗&高安全性，FRAM在傳統三表市場突破

強調數據安全性、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復制?！巴ㄟ^獲取你家的用電數據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?！?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獨特優點是采用不同的單元結構，這種結構具有優秀的器件級防篡改能力，防范未經授權的數據讀取，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，FRAM通過了EAL4+認證?；贔RAM的電力存儲方案在當黑客的篡改事件發生時，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）瞬間消去重要數據。

據悉，面向單相智能電表的富士通FRAM提案富士通計劃開發超低容量FRAM （1Kb）和EEPROM并用，可以讓單相電表實現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規范可能逐漸提高可靠性以及安全性標準，FRAM的優勢將在單相電表中展現?！?馮逸新指出。在傳統數據存儲上，隨著智能電表的普及，富士通FRAM RFID雙接口將成為 電表抄表系統的最佳解決方案提高工作效率，幫助電力公司節約成本，并實現斷電保護數據安全可靠，以及實現無線抄表無源故障檢測。

對于成本更為敏感的傳統三表中的氣表水表，FRAM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數據寫入為例，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。

“中國市場已經成為富士通半導體FRAM在全球的重要市場。我們在產品的價格、交貨、工廠產能分配及技術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、氣表設計生產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三相電表市場的深度關注之后，FRAM在單相電表、水表和氣表行業正在迎來新一波應用增長期。