F-RAM與BBSRAM功能和系統(tǒng)設(shè)計(jì)之比較

　　應(yīng)用實(shí)例

　　F-RAM廣泛用于計(jì)量、計(jì)算、工業(yè)、科研和醫(yī)療領(lǐng)域的各種要求嚴(yán)苛的場(chǎng)合。F-RAM的獨(dú)特性質(zhì)，使它特別適合用于廣范的關(guān)鍵性任務(wù)諸如:電信應(yīng)用(如橋接、路由器和電信交換機(jī)) 和要求高可靠性和可用性的工業(yè)應(yīng)用中，作為BBSRAM的替代器件。以下將通過兩個(gè)應(yīng)用實(shí)例來說明BBSRAM 和 F-RAM之間的差異：

　　電信系統(tǒng)：大多數(shù)電信和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都帶有一個(gè)串行“控制端口”，用以進(jìn)行初始化配置。附加配置可通過基于網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程登錄或通過該串行控制端口完成。

　　BBSRAM通常為設(shè)備提供永久性存儲(chǔ)，以存儲(chǔ)系統(tǒng)配置腳本、補(bǔ)丁和可重寫日志等信息：

　　● 保存路由器模塊最后復(fù)位以來的配置變化。

　　● 集成硬件修改與識(shí)別信息的永久性存儲(chǔ)，并記錄LAN接口的媒體訪問控制(MAC)地址。

　　舉例，當(dāng)路由器啟動(dòng)時(shí)，便會(huì)從閃存拷貝到操作系統(tǒng)，并從BBSRAM拷貝整個(gè)配置設(shè)置參數(shù)到SDRAM，直至路由器關(guān)斷。然后，它們會(huì)配置接口，并構(gòu)建自己的路由表。當(dāng)路由器有足夠信息確定數(shù)據(jù)包的發(fā)送目的地時(shí)，便會(huì)開始轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。

　　BBSRAM是一種采用了額外電路和封裝的標(biāo)準(zhǔn)易失性SRAM。去掉外部電源時(shí)，器件便會(huì)切換到電池供電模式，以維持存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。雖然SRAM也可以通過與大型電池連接變成非易失性的存儲(chǔ)器，但因?yàn)殡姵氐膲勖冀K有限，所以BBSRAM子系統(tǒng)并不是真正的非易失性器件。另外，這些子系統(tǒng)還可能因電池泄漏、受到撞擊、電池老化等等事故而出現(xiàn)故障。

　　在當(dāng)前的任務(wù)關(guān)鍵性設(shè)備中，電池被用來在特殊的工作環(huán)境條件下維持設(shè)備的使用壽命。在有些情況下，它是無法進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)更換的。隨著系統(tǒng)復(fù)雜性的增加，市場(chǎng)對(duì)更大電池容量的需求在增長(zhǎng)。BBSRAM因其尺寸、可靠性和成本競(jìng)爭(zhēng)力方面的局限性，已逐漸成為日漸式微的選擇。

　　相反地，在電信和網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，F(xiàn)-RAM能夠提供以下優(yōu)勢(shì)：

　　● 以SRAM十分之一的外形尺寸提供相同的快速隨機(jī)訪問性能;

　　● 無需電池維護(hù);

　　● 與其它非易失性存儲(chǔ)器相比，故障點(diǎn)最少;

　　● 比BBSRAM 解決方案的成本低。

　　工業(yè)系統(tǒng)：BBSRAM常用于工廠自動(dòng)化等工業(yè)應(yīng)用中：

　　● 保存完整的機(jī)器設(shè)置參數(shù)，以控制機(jī)器工作;

　　● 保存工藝歷史記錄，當(dāng)供電恢復(fù)時(shí)即刻繼續(xù)運(yùn)作，確保最少中斷;

　　● 為以下更高級(jí)別的管理系統(tǒng)收集數(shù)據(jù)：監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集 (SCADA)，制造執(zhí)行系統(tǒng) (MES)，分布式控制系統(tǒng)(DCS) 。

　　工業(yè)環(huán)境下設(shè)備的典型壽命通常在10 到 20年左右。而這些應(yīng)用要求非常高的可用性和可靠性，以盡量減小計(jì)劃以內(nèi)及以外的維護(hù)運(yùn)作成本，例如是由停機(jī)或損失的生產(chǎn)時(shí)間所造成的高昂成本。

　　鑒于BBSRAM子系統(tǒng)有以下幾方面的缺陷，因而不太適合于某些應(yīng)用：

　　● 占位面積和高度：不可用于微米/納米PLC。

　　● 可靠性：大量潛在故障點(diǎn)，本身易受撞擊和震動(dòng)的影響，負(fù)電壓尖刺可能擦除SRAM 上的內(nèi)容，電池壽命問題。

　　● 數(shù)據(jù)安全性：關(guān)鍵數(shù)據(jù)可能被篡改。

　　● 安全性問題：在安全環(huán)境中也可能發(fā)生爆炸。

　　● 擁有成本高：棄置成本相當(dāng)高 – 電池的棄置方法必須符合相關(guān)規(guī)范，電池維護(hù)和停機(jī)時(shí)間所導(dǎo)致的高成本，制造復(fù)雜性(業(yè)界目前采用的一次性電池?zé)o法經(jīng)受回流焊工藝等)。

　　在這些應(yīng)用中，F(xiàn)-RAM以其高成本效益和高性能，以及對(duì)環(huán)境的影響小等優(yōu)勢(shì)，逐漸成為BBSRAM的一種替代方案。

　　結(jié)語(yǔ)

　　F-RAM 和 BBSRAM存儲(chǔ)器都具有特定應(yīng)用所需的重要特性。通過比較這兩種存儲(chǔ)器的功能性和設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)，可清晰看出F-RAM能夠提供更環(huán)保的設(shè)計(jì)選擇、更大的設(shè)計(jì)靈活性、長(zhǎng)期成本優(yōu)勢(shì)，以及更低的功耗及系統(tǒng)維護(hù)成本。F-RAM解決方案無需，為設(shè)計(jì)工程師提供了一個(gè)真正面向未來的選擇，有助于減少環(huán)境污染，提高成本效益。

　　在評(píng)估F-RAM存儲(chǔ)器是否是BBSRAM的可行替代方案或新設(shè)計(jì)的最佳選擇時(shí)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員應(yīng)該考慮到以下事項(xiàng)：

　　● 系統(tǒng)設(shè)計(jì)受阻于電池在尺寸、焊接工藝方面的限制嗎?

　　● BBSRAM 系統(tǒng)需要頻繁或成本高昂的現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)嗎?

　　● 設(shè)計(jì)是否易受潮濕、撞擊或震動(dòng)的影響?

　　● 存在性能可靠性問題嗎?

　　● 功耗和節(jié)能是否為重要考慮因素?

　　● 有嚴(yán)格的功率預(yù)算嗎?

　　● 設(shè)計(jì)必須遵循嚴(yán)格的環(huán)保規(guī)范嗎?

　　● 電池處理方面有潛在問題嗎?

　　● 電池存在泄漏問題嗎?

　　上述考慮事項(xiàng)將幫助工程師在F-RAM 和 BBSRAM二者間做出明智的選擇。