《電子技術應用》
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汽車和物聯網領跑鐵電存儲器市場

2010-12-08

在林林總總的非易失性存儲器市場,如閃存、EEPROM、MRAM、非易失性RAM、相變存儲器、SSD和移動硬盤等,鐵電存儲器(F-RAM)可能是最不起眼的一種。由于價格貴、容量小和應用市場窄,F-RAM的市場一直做不大。F-RAM主要供應商之一瑞創(Ramtron)也不例外,盡管它是全球首家將鐵電存儲技術帶入商業化應用的公司,但由于其市場一直局限在以電梯和電表為主的工業應用,市場表現一直沒有大的突破。

 但從2008年底起,瑞創開始對目標市場進行重新定位,并重新調整產品開發和市場拓展策略。到了2010年,新策略開始顯出威力,因為今年瑞創的營收大幅提高了一倍,而且增長勢頭沒有任何減弱的跡象,明年營收有望繼續翻一番。

 那么,到底是什么策略使得瑞創有如此脫胎換骨般的市場表現嗎?瑞創亞太區銷售總經理劉勝強坦率地說,其實我們所做的只是突破了原先的思維局限,重新思考市場上真正需要F-RAM獨特 賣點的應用,將F-RAM打進了目前增長勢頭很猛的汽車電子市場,目前主要覆蓋的汽車電子應用包括:安全氣囊、FM收音機、ABS(防抱死)剎車系統、汽車音響、主動導航系統、自動平衡系統和自動防夾車窗。

 劉勝強表示:“大品牌汽車制造商已經大量采用F-RAM來提高汽車電子系統的品質,現在很多中小品牌汽車也在朝這一趨勢邁進,例如,目前每部現代汽車使用的F-RAM數量已經達到15個。改善電子系統品質是提高汽車消費檔次的最快捷和最低成本的方法。”

 此外,瑞創也突破了原先只盯住電梯和電表目標市場的慣性思維,開始將眼光放開到更廣泛的工業市場,如數控機床、運動控制、大廈/地鐵/汽車/火車自動門、智能卡、RFID和安全等應用。

 當然,劉總指出,這些市場還不足以讓我們實現1億美元、2億美元甚至更多的年度營收,因此我們未來的終極發展方向是物聯網,只有它才有可能讓瑞創變成一個更有競爭力的大公司。

 與主要的競爭產品EEPROM相比,F-RAM存儲器的讀寫速度快3萬倍、擦寫次數高出10萬倍、功耗低200倍,再加上其出色的抗干擾能力(包括抗伽瑪射線)、極高的可靠性和工作壽命,這些獨特 賣點是其他任何非易失性存儲器所無法企及的,但是如何才能把這些獨特 賣點轉化成在汽車電子市場、工業控制市場、以及即將到來的物聯網市場上的商業競爭優勢呢?

汽車F-RAM市場快速膨脹

 現在很多汽車電子應用都需要極快速、極可靠、極長工作壽命的存儲器,同時對容量的要求又不高,F-RAM是最合適的選擇,因為EEPROM太慢,MRAM盡管也很快,但它極易受到磁性干擾,因此它不可能用在工作環境非常惡劣的汽車里。

 例如,氣囊系統要求在極短時間里將汽車物理位置信息寫入黑匣子,萬一發生交通事故,精確的位置信息可以幫助事主或保險公司更快地厘清責任和結束爭吵。如采用EEPROM,事故發生時記錄下來的物理位置信息很可能只是事故發生前幾秒鐘的位置,這對事故賠償談判是非常不利的。因此,現在幾乎所有的高檔汽車氣囊系統都采用F-RAM,因為無論在任何環境下,它的高可靠性都能確保它精確地記錄下汽車每分每秒的準確位置。

 汽車收音系統也是如此。當用戶調臺時,存儲器中的頻率信息必須快速被改變,以利于后端的PLL更好地鎖住頻率。如果存儲器寫入速度太慢,PLL鎖住頻率很可能比外部調節指針所指向的頻率是慢一拍的,是對不起來的,這會導致用戶很難對準某一廣播頻率,FM音箱的收聽效果就不會太好,雜音或噪聲會較大,消費者據此就可說這輛汽車性能不行等抱怨話。因此,盡管F-RAM單價比EEPROM高很多,但很多追求更好更多汽車消費品質的用戶寧愿多花一些錢買一輛音響系統采用F-RAM的汽車。

 GPS導航和位置服務也是如此。現在的汽車導航儀能提供交通位置信息和天氣預報已不是什么新鮮事,人們更希望在GPS導航儀上看見周邊的環境信息,比如汽車所在位置的信息,能夠給出周邊一些動態服務信息,比如酒店、餐廳、旅游景點和加油站等。由于汽車的速度一般很快,因此需要極高寫入速度和擦寫次數的非易失性存儲器,這一性能要求只有F-RAM才能實現,其它種類非易失性存儲器不是滿足不了這一要求,就是滿足不了那一要求。

 在電動防夾車窗控制系統應用中,F-RAM允許實時記錄車窗旋轉馬達的位置,即可以實時檢測車窗是否完全關閉和開啟,而不需要額外安裝位置傳感器。其它非易失性RAM則很難滿足實時性能要求或可靠性要求。

  

《國際電子商情》
F-RAM可以實時更新道路位置信息

物聯網市場潛力無限

 物聯網市場可為F-RAM提供了無窮的發展空間,例如,未來超市里的每件物品都會有一個RFID標簽,這樣出匣時就不再需要收銀員人工收費了,而是只要按正常速度走出匣門,收費就自動完成了。但由于標準和RFID標簽成本問題,目前這一應用還遠未到大規模商用程度。

 目前商業部署比較多的應用是汽車高速公路自動收費系統。傳統的汽車RFID標簽采用的是EEPROM,它的寫入速度比較慢,寫入距離也比較近,因此為了讓自動收費系統有足夠時間采集數據、處理數據和寫回收款后的數據,基本上目前所有的汽車自動收費通道都安裝了5.8GHz RF頻率,而不是標準的860M-960MHz采集頻率,這類系統采集一個設備可能需要長達數秒的時間,因此必須采用更高頻率的信號以延長信號輻射距離,從而為讀寫數據贏得時間,而且對車速也有一定限制,這對于車輛密集的擁堵路段來說是難以接受的。

 但如果汽車RFID標簽采用F-RAM,汽車自動收費站就可以采用標準的860M-960MHz數據采集頻率,因為F-RAM將寫入距離從5m延長到了15m,而且寫入速率非??欤?秒內就可對100輛汽車完成讀寫操作,從而可以大幅節省自動收費系統的部署成本和通關時間,此外,F-RAM寫入電壓只有1.6V,EEPROM的寫入電壓高達13V,所以采用EEPROM的存儲器的應答器還需要額外的電池供電,而F-RAM不需要,因此可以節省許多功耗。EEPROM和F-RAM的性能差異見下表。

  

《國際電子商情》
RFID性能參數:F-RAM和EEPROM比較

 

 

《國際電子商情》
RFID在電子收費系統上的應用

工業應用市場挖潛

 

F-RAM在工業市場的應用已不再局限于傳統電梯和電表市場,數控機床、地鐵/汽車/火車/大廈的自動門也已開始大量采用F-RAM,因為這些工業應用都需要極快的響應速度或數據寫入速度,以及極高的可靠性和工作壽命,而只有F-RAM完美地滿足了這些獨特的性能要求。

 

 

《國際電子商情》
電表是F-RAM的傳統工業應用。

 

除了以上應用,現在越來越多的工業電腦也開始采用F-RAM替代SRAM作為CPU與主存之間快速緩存,與SRAM相比,F-RAM讀寫速度更快,而且功耗低,不需額外供電,同等容量的體積可以做到更小,這樣可有效節省設計空間,最重要地是F-RAM比SRAM更適合集成應用,可大大減小系統設計的復雜性,同時提高了系統的可靠性。

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