在前不久落下帷幕的深圳國際電子展現(xiàn)場，聚集了大量專業(yè)觀眾的富士通展臺格外亮眼，而引發(fā)這場圍觀的“黑科技”之一就是已“上天入地”的鐵電隨機存儲器(FRAM)。據(jù)富士通展臺工程師介紹，從要抗宇宙輻射的衛(wèi)星裝置，到頗接地氣的無電池舒適智能家居設備，已處處可見這種先進非易失性嵌入式存儲技術的身影。除FRAM外，在本次展會上富士通還展示了繼電器Relay、設計可追溯管理工具SQTRACER等領先技術。
圖1：深圳電子展富士通展臺。
最具潛力的FRAM應用領域是哪些？
FRAM可以說天生傲驕，相較于傳統(tǒng)EEPROM的無延遲高速寫入、10萬億次高讀寫耐久性、10年以上數(shù)據(jù)保持時間、無電池低功耗等特性，以及優(yōu)于MRAM的抗電磁輻射能力，使得采用了FRAM的產(chǎn)品也成了高要求、高品質(zhì)、高科技的象征。FRAM的上述特性可幫助拓展很多應有的想象空間，其中低功耗特性已被應用到助聽器、POS機、水表、氣表等場景中，高讀寫耐久性、高速寫入則為太陽能、電表、ATM機等提供極佳的解決方案，而高速寫入和數(shù)據(jù)保持的特性使其廣泛進入行車記錄、醫(yī)療器械、PLC等對嚴苛應用環(huán)境中。
圖2：按FRAM的性能劃分應用范圍。
富士通還受邀參加了本屆深圳電子展同期舉辦的第九屆中國國際醫(yī)療電子技術大會。會上，富士通電子產(chǎn)品管理部高級經(jīng)理章堃重點向來賓介紹了FRAM針對醫(yī)療行業(yè)的優(yōu)勢特性和應用案例，同時還列舉了富士通FRAM在諸如智能家居、物聯(lián)網(wǎng)、機器人、工業(yè)控制等其它領域中的新興應用案例。
圖3：富士通產(chǎn)品管理部高級經(jīng)理張堃
“基于我們多年的技術積累和自主制造能力，富士通的FRAM是非常具有競爭力的，小容量產(chǎn)品在智能卡、認證電子設備等領域表現(xiàn)出色，中容量產(chǎn)品已廣泛進入到三表、工業(yè)控制、汽車導航等領域，大容量產(chǎn)品將持續(xù)在SSD、醫(yī)療器械、電池管理、助聽器等領域發(fā)力。所有這些都是我們看好的潛力市場。”章堃介紹道。
圖4：按容量劃分FRAM應用范圍。
如何充分發(fā)揮FRAM特色？
鐵電存儲器（FRAM）產(chǎn)品將ROM的非易失性數(shù)據(jù)存儲特性和RAM的無限次讀寫、高速讀寫以及低功耗等優(yōu)勢合而為一，這使FRAM在以下應用領域中具有了較大的優(yōu)勢：
1.頻繁數(shù)據(jù)記錄環(huán)境
更高寫入耐性的FRAM允許無任何限制的變更記錄。任何時間系統(tǒng)狀態(tài)和數(shù)據(jù)的改變，都將及時寫入到存儲器中，這樣可以保證系統(tǒng)可以頻繁存儲最新狀態(tài)和重要數(shù)據(jù)， 防止任何意外導致的數(shù)據(jù)丟失。。
2.高噪聲環(huán)境
錯誤的概率跟窗口的大小成正比，在劇烈的噪音或功率波動情況下，EEPROM的寫入時間過長會出現(xiàn)漏洞(以毫秒衡量)，在此期間寫入可能被中斷，而FRAM的寫入執(zhí)行窗口少于200ns。
圖5：幾乎零延時的富士通FRAM高速寫入性能演示。
3.RFID系統(tǒng)
低功耗訪問在RFID系統(tǒng)中至關重要，因為能源消耗是與距離呈指數(shù)下降的。在非接觸式存儲器領域里，F(xiàn)RAM提供一個理想的解決方案，通過對射頻發(fā)射機和接收機改進寫入距離，降低運動的靈敏性以及降低射頻功率需求，使需要寫入的應用獲得優(yōu)勢。
4.診斷和維護系統(tǒng)
在一個復雜的系統(tǒng)里，記錄系統(tǒng)失效時的操作歷史和系統(tǒng)狀態(tài)是非常寶貴的。由于FRAM具備高耐久性的特點，可以生成一個理想的系統(tǒng)日志，因而從計算機工作站到工業(yè)過程控制等不同的系統(tǒng)，都能從FRAM中獲益。
作為全球領先的ICT提供商，富士通不斷推陳出新，為市場帶來新產(chǎn)品新技術。“富士通在FRAM研發(fā)和制造上擁有豐富的經(jīng)驗，從1995年開始量產(chǎn)，16年間已累計銷售25.8億片F(xiàn)RAM，并已形成自己的產(chǎn)品特色。一方面富士通的FRAM集成度較高，性價比非常有優(yōu)勢，另一方面富士通有自己的工廠，從設計到生產(chǎn)全方位保證了產(chǎn)品的質(zhì)量，還有非常重要的一點是：富士通以不斷創(chuàng)新來滿足客戶的不同需求。”章堃深入分析了富士通的優(yōu)勢所在。
FRAM成高要求醫(yī)療電子最佳解決方案
健康產(chǎn)業(yè)被比爾·蓋茨喻為“未來能超越信息產(chǎn)業(yè)的重點產(chǎn)業(yè)”，而西方經(jīng)濟學家則把它看作是繼IT產(chǎn)業(yè)后的“全球財富第五波“，這也反映了這一產(chǎn)業(yè)巨大的增長潛力。
在中國，醫(yī)療健康產(chǎn)業(yè)已經(jīng)發(fā)展成為一個近4萬億的市場。這個市場在過去五年中保持了超過20%的年復合增長率，預計在未來五年它的規(guī)模還將翻一倍，達到8萬億，接近屆時中國GDP的10%。
圖7：2010~2018年醫(yī)療器械增長趨勢圖
富士通正加速在健康產(chǎn)業(yè)的布局，主要包括FRAM單體存儲器在醫(yī)療器械中的應用、FRAM RFID在醫(yī)療醫(yī)藥中的應用、FRAM認證芯片在醫(yī)療醫(yī)藥中的應用這三方面。
FRAM是高要求醫(yī)療器械的最佳解決方案，尤其適用于需要非易失性、頻繁記錄重要參數(shù)和高可靠性的產(chǎn)品。例如在監(jiān)護儀的應用中，F(xiàn)RAM的高可靠性為儲存設定參數(shù)提供保障，F(xiàn)RAM的高速讀寫/高讀寫耐久性可以實現(xiàn)對被監(jiān)護者信息的實時監(jiān)測，F(xiàn)RAM無需電池、大電容的特性使醫(yī)療器械更加節(jié)能環(huán)保，以上優(yōu)點還被廣泛應用于呼吸機、輸液泵、掃描儀、有線內(nèi)視鏡等醫(yī)療器械中。
圖8：FRAM在監(jiān)護儀中的應用.
鐵電FRAM利用結晶的分極來保存數(shù)據(jù)，EEPROM則是利用電荷來保存數(shù)據(jù)。由于保存數(shù)據(jù)的原理不同，F(xiàn)RAM 比EEPROM更加適合應用于醫(yī)療醫(yī)藥行業(yè)。比如伽馬線和電子線滅菌易使EEPROM保存的數(shù)據(jù)丟失，而使用了FRAM標簽的醫(yī)療設備、包裝材料可以直接進行滅菌，標簽內(nèi)的數(shù)據(jù)并不會消失。富士通FRAM RFID在醫(yī)療醫(yī)藥中的應用可分為自動識別、醫(yī)院管理、放射線耐性、醫(yī)院管理四個部分。
醫(yī)療醫(yī)藥認證是極為嚴格的檢測，對產(chǎn)品要求也較高，而FRAM很好地滿足了這一需求。需要注意的是，使用了FRAM的驗證芯片需要同時裝備于電子器械的主體和外設，驗證過程為：首先MCU向驗證芯片發(fā)送隨機數(shù)據(jù)，然后驗證芯片進行演算，并將演算結果加密后對MCU發(fā)出響應，最后由MCU對主體和外設的響應值進行驗證，響應值正確就判斷為成功。在這一過程中加密密鑰是保存在FRAM中的，這有效地保護了數(shù)據(jù)的安全。
圖9：FRAM在通用驗證芯片中的應用
FRAM RFID技術助力物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展
近年，萬物互聯(lián)已成全球發(fā)展趨勢。據(jù)Gartner(高德納咨詢公司)和麥肯錫等調(diào)研機構預測，全球連接到互聯(lián)網(wǎng)上的設備到2020年將超過260億臺，這意味著萬物互聯(lián)每年將為全球經(jīng)濟帶來高達3.9萬億至11.1萬億美元的影響力。隨著聯(lián)網(wǎng)設備的增加，如何使其更加安全、便捷、節(jié)能逐漸成為人們關注的焦點。
關于富士通FRAM在物聯(lián)網(wǎng)領域的應用，章堃分享道：“日本某知名廠商正研發(fā)新一代的智能馬桶，利用富士通最新的FRAM RFID技術，實現(xiàn)了控制器的去電池化，借助外部極小的能量便可啟動控制器實現(xiàn)對馬桶的控制，省去了布線、換電池的麻煩。”
圖10：FRAM RFID的廣泛應用
據(jù)章堃透露，2017年中富士通有望將量產(chǎn)新一代FRAM產(chǎn)品，集成度更高，會加入更多邏輯，集成一些傳感器，針對非電池系統(tǒng)，可以替代部分MCU的功能。新一代產(chǎn)品可以實現(xiàn)信息的收集，其中一個非常典型的應用例子是電子紙，可用來存儲超市出售商品的各種信息供消費者參考。
“FRAM的未來值得期待，而富士通FRAM新產(chǎn)品同樣值得期待！”他表示。