近五年之內(nèi)，一些新型的非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)如FRAM、PRAM、ReRAM、MRAM不斷涌現(xiàn)，但達(dá)到出色市場量產(chǎn)業(yè)績的只有FRAM。那么現(xiàn)如今FRAM在中國的應(yīng)用進(jìn)展如何？在哪些更多的應(yīng)用領(lǐng)域正在取代傳統(tǒng)的EEPROM、SRAM和閃存和閃存呢？
在日前于上海、北京、深圳三地巡回舉辦的2013富士通半導(dǎo)體MCU/FRAM鐵電存儲(chǔ)器技術(shù)研討會(huì)上，來自日本的華裔存儲(chǔ)器專家、富士通半導(dǎo)體系統(tǒng)存儲(chǔ)器事業(yè)部市場部產(chǎn)品高級(jí)經(jīng)理馮逸新在演講開場白中即提到：“我16年前留學(xué)日本并一直工作生活在那里，這十幾年我深刻地感受到了中國經(jīng)濟(jì)的巨大變化，比如中國已超過日本成為第二大經(jīng)濟(jì)實(shí)體，不久將趕上美國，而中國也已成為日本的第一大經(jīng)濟(jì)伙伴，中國也已成為富士通集團(tuán)全球最大的市場，而富士通FRAM鐵電存儲(chǔ)器的最大市場也是在中國！”
圖1：富士通半導(dǎo)體2013 FRAM鐵電存儲(chǔ)器技術(shù)研討會(huì)現(xiàn)場。
有數(shù)據(jù)顯示，從1999截至2013年6月，富士通的FRAM鐵電存儲(chǔ)器產(chǎn)品累計(jì)交貨已達(dá)23億片，而具有非易失性、低功耗、高速燒寫 、高讀寫耐久性(一萬億次以上)、隨機(jī)存取等正是FRAM脫穎而出的競爭優(yōu)勢。
與傳統(tǒng)的非易失性存儲(chǔ)器如EEPROM相比，富士通FRAM的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在高速燒寫(40,000 倍)、高耐久性(1,000,000 倍)和低功耗(1/1,000 )等方面。高速燒寫可確保實(shí)時(shí)存儲(chǔ)，可幫助系統(tǒng)設(shè)計(jì)者解決實(shí)時(shí)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和幫助系統(tǒng)設(shè)計(jì)者解決了突然斷電數(shù)據(jù)丟失的問題；高耐久性的特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)頻繁記錄操作歷史和系統(tǒng)狀態(tài)；低功耗主要指寫入時(shí)不需要高電壓。這些優(yōu)勢使得FRAM越來越多地被需要高可靠性的應(yīng)用領(lǐng)域所采用，比如計(jì)量儀表（三相電表以及水表、氣表等）、電力自動(dòng)化、醫(yī)療器械及醫(yī)療電子標(biāo)簽、汽車后裝設(shè)備、POS機(jī)/金融ATM機(jī)等等。
馮逸新在演講中表示：“FRAM從性能和實(shí)用性、量產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)等幾個(gè)方面都是在新型非易性失存儲(chǔ)器領(lǐng)域占絕對優(yōu)勢地位的。當(dāng)您在FRAM、MRAM、ReRAM、nvSRAM 、PRAM之間猶豫的時(shí)候，我非常自信地推薦大家采用FRAM。”
富士通FRAM的前世今生
很多人恐怕不知道，迄今為止富士通半導(dǎo)體與FRAM有著14年的淵源和供貨歷史！自1999年開始到2010年之前，作為當(dāng)時(shí)排名前五大半導(dǎo)體公司的富士通半導(dǎo)體一直在為Fabless公司Ramtron(2012年被CYPRESS收購)做單體存儲(chǔ)器的量產(chǎn)晶圓代工。到了2010年雙方的合作因戰(zhàn)略方向變化而終止。2010年后，富士通半導(dǎo)體應(yīng)用獨(dú)自開發(fā)的先進(jìn)工藝技術(shù)繼續(xù)開發(fā),生產(chǎn),并在全球全面推廣銷售FRAM單體存儲(chǔ)器直至現(xiàn)在。
“我們當(dāng)時(shí)做了兩個(gè)戰(zhàn)略上的轉(zhuǎn)移：基于單體FRAM存儲(chǔ)器業(yè)務(wù)與Ramtron代工合作關(guān)系,我們?yōu)槿毡緡鴥?nèi)一些客戶開發(fā)了一些256k、1M和2M存儲(chǔ)器產(chǎn)品，并沒有在全球推廣.。我們把業(yè)務(wù)重點(diǎn)放在為一些頂級(jí)的復(fù)印機(jī)廠商定制集成了FRAM的LSI上,這個(gè)產(chǎn)品是用以防止假冒墨盒的泛濫，這一塊占了我們當(dāng)時(shí)業(yè)務(wù)的很大比例。與Ramtron代工合作結(jié)束后，富士通半導(dǎo)體就正式向全球推廣自己的FRAM產(chǎn)品, 短短三年內(nèi)從當(dāng)時(shí)的三種發(fā)展到現(xiàn)在的17種，這大多是根據(jù)中國市場的需求而開發(fā)的。目前中國市場的銷售額在全球FRAM業(yè)務(wù)銷售額中超過50%。”馮逸新介紹道。
由于控制著FRAM的整體開發(fā)和量產(chǎn)及組裝程序，加上多年的經(jīng)驗(yàn)，富士通半導(dǎo)體因而能始終保證FRAM產(chǎn)品的高質(zhì)量和穩(wěn)定供應(yīng)。富士通半導(dǎo)體還在低功耗制造工藝上不斷創(chuàng)新，進(jìn)一步降低成本價(jià)格，實(shí)現(xiàn)大容量化。
至于具體的產(chǎn)品系列，下圖顯示了截至2013年5月富士通半導(dǎo)體FRAM單體存儲(chǔ)器的產(chǎn)品系列情況，可按接口類型分為三類：串行I2C接口、串行SPI和并行接口產(chǎn)品。采用串行接口的FRAM替代E2PROM或串行閃存，而采用并行接口的FRAM產(chǎn)品可以代替低功耗SRAM或Pseudo SRAM (PSRAM)。可以看到，該公司的FRAM覆蓋的容量從4Kb到4Mb，非常寬泛，并已在著手研發(fā)8Mb產(chǎn)品，逐步實(shí)現(xiàn)大容量化。
圖2：富士通半導(dǎo)體FRAM單體存儲(chǔ)器的產(chǎn)品系列。
“上圖中已大規(guī)模量產(chǎn)的產(chǎn)品有17種，這么多樣化的產(chǎn)品系列其開發(fā)動(dòng)力主要來自中國市場的需求。我們在中國大陸推廣FRAM產(chǎn)品大概有4年，受到客戶的廣泛青睞。以FRAM在電表行業(yè)的應(yīng)用為例，應(yīng)該來說主流電表公司有80%是我們的客戶。未來我們還會(huì)根據(jù)客戶的需求，開發(fā)更大容量的產(chǎn)品，串行和并行產(chǎn)品都有這樣的計(jì)劃。”馮逸新透露。
他還提到，未來公司還會(huì)考慮在單體的FRAM產(chǎn)品中增加一些電路單元，如RTC、看門狗之類的功能，以滿足一些工業(yè)應(yīng)用的需求，也增加了FRAM產(chǎn)品的賣點(diǎn)并給客戶帶來更多附加值，省去外部一些元件的成本，也可進(jìn)一步提高系統(tǒng)可靠性。
除了獨(dú)立的FRAM產(chǎn)品，富士通半導(dǎo)體還可提供FRAM RFID解決方案，包括HF（高頻）和UHF（超高頻）兩種系列，特別適合滿足高可靠性電子標(biāo)簽應(yīng)用如醫(yī)用標(biāo)簽的需求。FRAM除了之前提到的非易失性、高速寫入、高耐久性和低功耗的特性，還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是對一些X線、伽瑪射線環(huán)境‘免疫’，被照射后保存的數(shù)據(jù)不會(huì)受到影響，而EEPROM等傳統(tǒng)非易失性存儲(chǔ)器就不行了，若被伽瑪線、X線照射后數(shù)據(jù)就會(huì)丟失。因此FRAM RFID很適合經(jīng)常需要用伽瑪線照射進(jìn)行消毒的醫(yī)藥器械電子標(biāo)簽應(yīng)用，可很好實(shí)現(xiàn)倉儲(chǔ)、物流、病患資料數(shù)據(jù)的管理，造福于民。
向智能儀表、工業(yè)/電力自動(dòng)化、汽車等多領(lǐng)域滲透
馮逸新在本次研討會(huì)上還介紹了富士通半導(dǎo)體FRAM的業(yè)務(wù)分布情況。從全球來看，除了智能電表、辦公設(shè)備、工業(yè)控制、游戲機(jī)等一貫優(yōu)勢的應(yīng)用領(lǐng)域，他們還在快速向可再生能源、RFID醫(yī)療器具、助聽器、智能水/氣/熱表等新業(yè)務(wù)領(lǐng)域拓展。
在中國，其業(yè)務(wù)側(cè)重點(diǎn)在某些方面會(huì)有所不同。由于中國電網(wǎng)龐大并處于技術(shù)更新?lián)Q代的歷史時(shí)期，他們?nèi)允挚春弥悄茈姳硎袌龅暮罄m(xù)潛力。“這個(gè)行業(yè)的空間遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過我們的預(yù)期。產(chǎn)品更新?lián)Q代以及Tier-1電表廠商的帶動(dòng)都將推動(dòng)FRAM更大量地進(jìn)一步替換傳統(tǒng)非易失性存儲(chǔ)器。” 馮逸新介紹說。
對于電力系統(tǒng)，除了電表，電力自動(dòng)化設(shè)備包括斷電器，繼電器、繼電保護(hù)、配電設(shè)備等對FRAM的需求也呈增長態(tài)勢；而對工廠自動(dòng)化領(lǐng)域如數(shù)控機(jī)床、電機(jī)控制、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，富士通半導(dǎo)體在中國市場也看到商機(jī)，積極跟進(jìn)。
再者，除了前文提到的醫(yī)療器械，馮還特別提及了汽車后裝市場如汽車音響、安全氣囊、行車記錄儀、GPS等設(shè)備都是FRAM的用武之地，高可靠等存儲(chǔ)重要數(shù)據(jù)。另外像新能源汽車中的電池管理系統(tǒng)也需要FRAM來進(jìn)行安全數(shù)據(jù)的管理。“在中國大陸，已有不少相關(guān)業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的供應(yīng)商和新能源汽車廠商開始用我們的FRAM。”他透露。
最后，他還提到POS和金融ATM、綠色能源（太陽能和風(fēng)能逆變器）等應(yīng)用對FRAM的需求在中國市場也都在逐步起來。