铁电存储器助富士通半导体拓展多领域应用

在以往产品开发过程中，大量的数据采集对于工程师来说一直是件头疼的事情。数据需要不断地高速写入，传统的存储技术如EERPOM、Flash的写入寿命和读写速度往往不能满足其要求，而FRAM（铁电随机存取存储器）的推出使得这些问题迎刃而解。

和传统的存储技术相比，FRAM在对需要非易失性、高速读写、低功耗、高读写耐久性和抗辐射性这些综合性能的应用领域表现出众、口碑良好。FRAM的特点是速度快，能够像RAM一样操作，读写功耗极低，不存在如EEPROM的最大写入次数的问题，是一种高可靠性的存储器，目前在仪器仪表、汽车电子、医疗电子、工业控制等领域有广泛应用。

目前，全球同时具备研发和生产FRAM的厂家仅有富士通一家。富士通半导体亚太区销售总经理欧阳坚（James Ouyang）表示：“FRAM结合了闪存和EEPROM的非易失性，和SRAM的高速、随机存储的特长，为独立存储器芯片和嵌入式存储器带来一系列独一无二的优点。富士通开创了FRAM技术，并在此领域耕耘超过10年，从1999年开始量产，最初为客户提供产品定制化服务，后续又向市场推出单体FRAM存储器产品，14年累计全球销售23亿片FRAM产品，这其中在中国市场累计交货达5300万片。”



图1 富士通半导体亚太区销售总经理欧阳坚（James Ouyang）

谈到生产和供货时，富士通半导体（上海）有限公司市场部高级产品工程师伍宏杰（Dick Wu）说：“由于富士通控制着FRAM的整体开发和量产及组装程序，加上多年的经验，富士通半导体能始终保证FRAM产品的高质量和稳定供应。富士通半导体还在低功耗制造工艺上不断创新，进一步降低成本价格，并实现大容量化。唯一的不足是目前的最大容量只能支持到4Mbit，后续富士通半导体会开发更多大容量的FRAM产品。”



图2 富士通半导体（上海）有限公司市场部高级产品工程师伍宏杰（Dick Wu）

与传统的非易失性存储器如EEPROM相比，富士通FRAM的优势主要体现在高速烧写(40,000 倍)、高耐久性(1,000,000 倍 )和低功耗(1/1,000 )等方面。高速烧写可确保实时存储，可帮助系统设计者解决实时存储数据突然断电数据丢失的问题；高耐久性的特点，可以实现频繁记录操作历史和系统状态；低功耗主要指写入时不需要高电压。这些优势使得FRAM越来越多地被需要高可靠性的应用领域所采用，比如计量仪表（三相电表及水表、气表等）、电力自动化、医疗器械及医疗电子标签、汽车后装设备、POS机/金融ATM机等。

在谈到富士通半导体的FRAM产品线时，伍宏杰表示：“目前富士通FRAM产品线涵盖SPI和IIC串行接口、并行接口。采用串行接口的FRAM可以替代EEPROM或串行闪存，而采用并行接口的FRAM产品可以代替低功耗SRAM或Pseudo SRAM (PSRAM)。可以看到，我们公司的FRAM覆盖的容量从4Kb到4Mb，非常宽泛，并已经在着手研发8Mb的产品，未来富士通还会不断推出更多新品，逐步实现大容量化。”


图3 FRAM单体存储器产品系列及其主要应用领域

在智能电表领域，由于需要频繁的更新用户数据，传统存储器的寿命已经无法满足产品设计要求，FRAM使这一难题得以解决。对此，伍宏杰介绍说：“例如，汽车行驶记录仪需要存储一些汽车行驶的实时数据,这就对存储器的可靠性要求很高，即需要存储器具有非易失性、又需要快速存储和频繁读写，目前只有FRAM能同时达到这些要求。在医疗电子应用领域，排除一些低端应用市场，在要求高可靠性、高速/高耐久性数据读写、低功耗、抗辐射等高端的医疗设备中，FRAM都有着广泛的应用。”


图4 FRAM在医疗电子领域的应用及其优势

谈到富士通在FRAM产品及其市场发展方面的想法和策略时，欧阳坚表示：“未来在市场推广的同时，富士通也会不断的开发更多的新产品，比如在工业控制领域，很多用户需要大容量的存储，富士通会通过开发一些大容量FRAM来满足这些用户的要求。未来公司还会考虑在单体的FRAM产品中增加一些电路单元，如RTC、看门狗之类的功能，以满足一些工业应用的需求，也增加了FRAM产品的卖点并给客户带来更多附加值，省去外部一些元件的成本，也可进一步提高系统的可靠性。”