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

作者: 時(shí)間:2017-07-18 來源:電子產(chǎn)品世界 收藏

  《華爾街日?qǐng)?bào)》前不久的一篇文章指出,近年來智能手機(jī)、PC、平板電腦等設(shè)備的進(jìn)化并沒有以往那么快速,不過它們正以新的方式推進(jìn)創(chuàng)新,硬件廠商更多針對(duì)特定任務(wù)采用定制芯片。沒錯(cuò),技術(shù)的多樣性正在為各種應(yīng)用帶來類似 “定制化”的更優(yōu)化設(shè)計(jì)選項(xiàng)。而嵌入式系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)領(lǐng)域也是如此,以不同獨(dú)特性能的各種存儲(chǔ)技術(shù)正在為許多應(yīng)用需求提供“定制化”的方案,其中富士通在、以及ReRAM技術(shù)上正在這樣做。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/201707/361869.htm

  “作為系統(tǒng)關(guān)鍵組成部分,存儲(chǔ)性能至關(guān)重要。” 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(duì)存儲(chǔ)器讀寫速度、可重復(fù)讀寫次數(shù)、讀寫功耗、安全性以及對(duì)供電的要求都各不相同,存儲(chǔ)技術(shù)正在走向細(xì)分?!痹摴疽宰x寫次數(shù)幾乎不受限、超低功耗和超高讀寫速度的存儲(chǔ)器近年來在各種市場(chǎng)獲得廣泛應(yīng)用就是很好的例子,包括醫(yī)療電子、計(jì)量?jī)x表、工業(yè)自動(dòng)化、汽車電子,等等市場(chǎng)已經(jīng)非常普遍。“到2019年,富士通將為嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用提供包括以及ReRAM在內(nèi)具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)的一攬子存儲(chǔ)解決方案?!?nbsp; 

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  馮逸新:關(guān)鍵數(shù)據(jù)最佳存儲(chǔ)解決方案

  多種工藝技術(shù)全方位“定制”存儲(chǔ)個(gè)性化解決方案

  作為存儲(chǔ)技術(shù)的“非典型”,F(xiàn)RAM技術(shù)本身具有很強(qiáng)的非典型特點(diǎn)——它是運(yùn)用鐵電材料(PZT等)的鐵電性和鐵電效應(yīng)來進(jìn)行非易失性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的存儲(chǔ)器,既可以做到像SRAM的隨機(jī)讀取,又具備像Flash和EEPROM一樣掉電后重要數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)保存的特點(diǎn)。此外,富士通半導(dǎo)體FRAM具有高速寫入性能,保證10萬(wàn)億次的讀寫次數(shù),最適用于需要實(shí)時(shí)記錄數(shù)據(jù)的測(cè)量?jī)x表應(yīng)用。

    

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  FRAM與其它存儲(chǔ)器的主要性能對(duì)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(hù)下來。在如電表等基礎(chǔ)生活有關(guān)的相關(guān)的測(cè)量?jī)x表,以及要求有高可靠性的工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備,金融終端等應(yīng)用中,因此我們的 FRAM 得到了非常廣泛的認(rèn)可和使用。” 馮逸新指出。事實(shí)上,這種個(gè)性“定制化”的產(chǎn)品方案已經(jīng)擴(kuò)展到更多的應(yīng)用領(lǐng)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(kuò)展到高達(dá)攝氏125度,專為汽車產(chǎn)業(yè)和安裝有電機(jī)的工業(yè)控制機(jī)械等設(shè)計(jì),且符合嚴(yán)苛的汽車行業(yè)AEC Q100標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

  富士通在去年業(yè)界最高密度ReRAM(可變電阻式存儲(chǔ)器)產(chǎn)品MB85AS4MT,擁有業(yè)界非易失性內(nèi)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(jié)合于一身。換句話說,關(guān)閉電源后存儲(chǔ)器仍能記住數(shù)據(jù)?!叭绻鸕eRAM有足夠大的空間,一臺(tái)配備ReRAM的PC將不需要載入時(shí)間?!?nbsp;馮逸新的例子讓人對(duì)ReRAM快速寫入特點(diǎn)印象深刻,“ReRAM一直被認(rèn)為是未來閃存的替代方案,能在單塊芯片上存儲(chǔ)1T數(shù)據(jù),存取速率比閃存快20倍。”

  富士通半導(dǎo)體成為宣布量產(chǎn)的全球首家廠商,NRAM性能是DRAM 1000倍、但像NAND閃存那樣存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的新型內(nèi)存。富士通半導(dǎo)體計(jì)劃到2018年底開發(fā)一款采用DDR4接口的定制嵌入式存儲(chǔ)級(jí)內(nèi)存模塊。NRAM產(chǎn)品將面向數(shù)據(jù)中心和服務(wù)器,也可能會(huì)用于消費(fèi)類產(chǎn)品,甚至應(yīng)用到移動(dòng)設(shè)備。由于NRAM能耗極低,不需要后臺(tái)的數(shù)據(jù)擦除操作,它可能把移動(dòng)設(shè)備的待機(jī)時(shí)間延長(zhǎng)至數(shù)個(gè)月。

    

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  富士通非易失性存儲(chǔ)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(yīng)用存儲(chǔ)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(zhǎng)時(shí)間保持?jǐn)?shù)據(jù)的流量?jī)x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(gè)提高表計(jì)性能的重要元件。” 馮逸新在近期的一個(gè)表計(jì)行業(yè)演講中總結(jié)道。作為已經(jīng)批量生產(chǎn)推向市場(chǎng)超過18年的產(chǎn)品,F(xiàn)RAM依然是富士通存儲(chǔ)解決方案當(dāng)前的明星“花旦”,ReRAM和NRAM將為嵌入式系統(tǒng)存儲(chǔ)一攬子解決方案提供完美補(bǔ)充。

  三相電表普及應(yīng)用打造了FRAM的“樣板工程”

  “富士通全球FRAM存儲(chǔ)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(jì)交貨4000萬(wàn)片。包括中國(guó)在內(nèi)世界主要的電表制造商都是FRAM產(chǎn)品的忠實(shí)擁躉,特別是三相電表中FRAM的應(yīng)用滲透率非常高。”馮逸新指出。按照他的說法,在全球三相電表中體現(xiàn)的顯著競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)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(zhǔn)確記錄和存儲(chǔ)智能電表的重要數(shù)據(jù)的應(yīng)用中發(fā)揮著關(guān)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(shí),這些重要數(shù)據(jù)也必須準(zhǔn)確完整地保留下來掉電前的一瞬間,這些是FRAM獨(dú)特優(yōu)勢(shì)所在,幫助用戶實(shí)時(shí)寫入并保存當(dāng)前的重要數(shù)據(jù)?!?nbsp;馮逸新表示,“富士通FRAM能夠?qū)崟r(shí)準(zhǔn)確存儲(chǔ)電力使用重要數(shù)據(jù),從而確保了電力產(chǎn)業(yè)的準(zhǔn)確收費(fèi),內(nèi)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>

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  富士通提供了業(yè)界豐富的FRAM產(chǎn)品類別

  FRAM在存儲(chǔ)性能上的優(yōu)勢(shì)顯著,然而作為計(jì)量產(chǎn)品客戶首要關(guān)注的是質(zhì)量?!案皇客ò雽?dǎo)體使用成熟技術(shù)生產(chǎn)FRAM的時(shí)間已經(jīng)超過18年,累計(jì)銷售達(dá)到33億片,高可靠性、完備一體的供貨系統(tǒng)、宏大的經(jīng)營(yíng)業(yè)務(wù)遠(yuǎn)景是我們的FRAM獲得客戶在電表中廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵因素之一?!?nbsp;馮逸新指出。據(jù)悉,富士通強(qiáng)大的FRAM產(chǎn)品陣容——串行接口存儲(chǔ)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(kuò)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(chǎng)突破

  強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)安全性、可靠性的三相電表市場(chǎng)無疑是FRAM的明星應(yīng)用,而單相電表、氣表和水表的傳統(tǒng)民用市場(chǎng)FRAM如何突破?馮逸新認(rèn)為超低功耗和高安全性讓FRAM在三相表市場(chǎng)的成功可以繼續(xù)復(fù)制?!巴ㄟ^獲取你家的用電數(shù)據(jù)就可以判斷你家庭的活動(dòng)狀況,從而可能方便壞人進(jìn)行違法行為?!?nbsp;對(duì)于安全問題,馮逸新分享的這個(gè)角度似乎有點(diǎn)007電影的味道,不過其實(shí)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(yīng)用的第二塊重要市場(chǎng)。

  FRAM獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)是采用不同的單元結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)具有優(yōu)秀的器件級(jí)防篡改能力,防范未經(jīng)授權(quán)的數(shù)據(jù)讀取,并通過了一系列嚴(yán)苛的安全認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn),例如在由法國(guó)國(guó)防部的DCSSI實(shí)施的EAL (基于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO/IEC 15408的評(píng)估保證級(jí)別)認(rèn)證中,F(xiàn)RAM通過了EAL4+認(rèn)證?;贔RAM的電力存儲(chǔ)方案在當(dāng)黑客的篡改事件發(fā)生時(shí),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(biāo)準(zhǔn)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(jì)劃開發(fā)超低容量FRAM (1Kb)和EEPROM并用,可以讓單相電表實(shí)現(xiàn)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(yè)規(guī)范可能逐漸提高可靠性以及安全性標(biāo)準(zhǔn),F(xiàn)RAM的優(yōu)勢(shì)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(chǔ)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(shí)現(xiàn)斷電保護(hù)數(shù)據(jù)安全可靠,以及實(shí)現(xiàn)無線抄表無源故障檢測(cè)。

  對(duì)于成本更為敏感的傳統(tǒng)三表中的氣表水表,F(xiàn)RAM的機(jī)會(huì)在哪里呢?功耗是氣表和水表解決方案的關(guān)鍵,因?yàn)闅獗砗退肀仨氂呻姵毓╇?。?4Kb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(yùn)行。此外,其平均電流極低,以3.4 MHz運(yùn)行時(shí)為170μA(以1 MHz運(yùn)行時(shí)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(zhǎng)電池壽命。

  “中國(guó)市場(chǎng)已經(jīng)成為富士通半導(dǎo)體FRAM在全球的重要市場(chǎng)。我們?cè)诋a(chǎn)品的價(jià)格、交貨、工廠產(chǎn)能分配及技術(shù)支持等方面都給予了中國(guó)客戶很大支持?!瘪T逸新在與來自政府、水表、氣表設(shè)計(jì)生產(chǎn)廠家以及自來水和燃?xì)夤径鄬用娼涣髦卸汲L岬竭@點(diǎn)。FRAM的卓越特性受到工業(yè)三相電表市場(chǎng)的深度關(guān)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(yīng)用增長(zhǎng)期。



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