富士通完美布局嵌入式系統(tǒng)存儲(chǔ)用了整整二十年

根據(jù)預(yù)測(cè)，2023 年人類數(shù)據(jù)的產(chǎn)生將會(huì)超過(guò) 103 個(gè) ZB(數(shù)據(jù)單位量級(jí) GB\TB\PB\EB\ZB)!全球內(nèi)存市場(chǎng)幾年前價(jià)格瘋漲對(duì)于 IT 產(chǎn)業(yè)業(yè)者大概仍然心有余悸!隨著這場(chǎng)“芯片戰(zhàn)爭(zhēng)”的硝煙而起的是，中國(guó)存儲(chǔ)行業(yè)海量投資的相關(guān)產(chǎn)線紛紛上馬，并預(yù)計(jì)在今年逐漸開(kāi)花結(jié)果，即將可能形成中美韓三國(guó)爭(zhēng)霸的局面，存儲(chǔ)產(chǎn)業(yè)未來(lái)的風(fēng)云變幻也將更加風(fēng)譎云詭。特別是隨著 5G 部署落地、人工智能、大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)的普及，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)已經(jīng)進(jìn)入長(zhǎng)期向上穩(wěn)定增長(zhǎng)的通道。

在存儲(chǔ)技術(shù)領(lǐng)域，低容量密度的嵌入式系統(tǒng)關(guān)鍵數(shù)據(jù)存儲(chǔ)一直似乎風(fēng)平浪靜，其中利用鐵電晶體的鐵電效應(yīng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的 FRAM 技術(shù)波瀾不驚的從一個(gè)小眾產(chǎn)品變成覆蓋幾乎絕大部分應(yīng)用領(lǐng)域的存儲(chǔ)技術(shù)。在 1980 年代首個(gè)試驗(yàn)成功的 FRAM 電路問(wèn)世，其通用功能就被認(rèn)為可以取代 DRAM、SRAM 和 EEPROM 等常規(guī)存儲(chǔ)器，從早期 Ramtron、Celis 半導(dǎo)體、Hynix、Macronix、英飛凌、三星、三洋、TI、東芝等諸多豪強(qiáng)入局“廝殺”，到如今“剩者為王”的少數(shù) FRAM 大廠并存，F(xiàn)RAM 技術(shù)在過(guò)去數(shù)十年的競(jìng)爭(zhēng)中不斷突破與發(fā)展，最終逐漸登上主流行業(yè)與應(yīng)用的“C 位”!

富士通半導(dǎo)體，正是業(yè)界知名的 FRAM 方案提供商之一。在不久前的一次采訪中，富士通電子元器件(上海)有限公司產(chǎn)品管理部總監(jiān)馮逸新告訴筆者：“富士通 FRAM 的優(yōu)勢(shì)總結(jié)起來(lái)就是一組數(shù)據(jù)：10 兆次、20 年、37 億顆!10 兆次代表了富士通 FRAM 產(chǎn)品本身性能優(yōu)異的高讀寫耐久度，20 年則是富士通專注 FRAM、成功量產(chǎn)與不斷創(chuàng)新的寶貴經(jīng)驗(yàn)，37 億顆表示了量產(chǎn)以來(lái)的累計(jì)出貨量。毫無(wú)疑問(wèn)，富士通 FRAM 正在廣泛賦能各行各業(yè)的創(chuàng)新應(yīng)用!”

深耕計(jì)量領(lǐng)域，F(xiàn)RAM 賦能八千萬(wàn)表計(jì)產(chǎn)品

工業(yè)領(lǐng)域可以說(shuō)是富士通 FRAM 的“傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)項(xiàng)目”，從早期發(fā)力工業(yè)三相電表、特殊產(chǎn)業(yè)設(shè)備，到現(xiàn)在“尋常百姓家”隨處可見(jiàn)的水電氣熱等智能表計(jì)，富士通 FRAM 具有競(jìng)爭(zhēng)力的性價(jià)比優(yōu)勢(shì)，進(jìn)一步加速其推廣至更廣泛的工業(yè)應(yīng)用。“FRAM 鐵電存儲(chǔ)器在智能電表行業(yè)已經(jīng)作為標(biāo)準(zhǔn)存儲(chǔ)器被廣泛采用，其高達(dá) 10 兆次的數(shù)據(jù)讀寫耐久度確保了電表的數(shù)據(jù)可靠性，以 1 秒寫入一次數(shù)據(jù)計(jì)算，智能電表的使用壽命可長(zhǎng)達(dá) 10 年，”馮逸新向筆者透露，“富士通 FRAM 面向全球電表客戶累計(jì)交貨 8 千萬(wàn)片，在中國(guó)與海外市場(chǎng)的占有率非常高，已經(jīng)被威勝集團(tuán)、Itron、林洋能源、海興電力、西門子等業(yè)界主流的電表供應(yīng)商所采用。”

與此同時(shí)，富士通 FRAM 也逐漸打入無(wú)錫聚成、浙江威星、EMERSON、E+H、TEPLOKOM 等全球范圍的智能水氣儀表主要供應(yīng)商，成為準(zhǔn)確記錄和存儲(chǔ)關(guān)鍵數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)元件。與電表直連電源不一樣的是，水氣表的解決方案必須依靠電池供電，因此功耗成為了關(guān)鍵。富士通 FRAM 擁有工作電流小、功耗低的優(yōu)勢(shì)，在解決方案中采用 FRAM 意味著電池可以小型化，而且能延長(zhǎng)電池壽命，簡(jiǎn)化電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)，降低整體 BOM 成本。

圖 1：富士通 FRAM 逐漸被全球范圍的智能水氣儀表供應(yīng)商采用

針對(duì)嚴(yán)苛環(huán)境下的特殊工業(yè)應(yīng)用，富士通還在 2018 年推出了工作溫度低至零下 55℃的 FRAM 鐵電存儲(chǔ)器 MB85RS64TU，進(jìn)一步延伸以往零下 40℃產(chǎn)品的極限低溫，維持在該特性上遠(yuǎn)超競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的優(yōu)勢(shì)?？梢哉f(shuō)，這款產(chǎn)品特別適用于在極寒地區(qū)挖掘天然氣與石油資源的設(shè)備，以及測(cè)量設(shè)備、流量計(jì)及特殊機(jī)器人等，成為了富士通探索極端應(yīng)用場(chǎng)景的一次重大突破!

IoT 存儲(chǔ)器風(fēng)口之爭(zhēng)，F(xiàn)RAM 這些特性成為關(guān)鍵

隨著萬(wàn)物互聯(lián)時(shí)代的到來(lái)，物聯(lián)網(wǎng)對(duì)終端設(shè)備的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力提出了全新的挑戰(zhàn)，如確保數(shù)據(jù)可靠、數(shù)據(jù)快速讀寫以及超低運(yùn)行功耗等，存儲(chǔ)器產(chǎn)品又一次遇上了風(fēng)口!當(dāng)被問(wèn)及 FRAM 在 IoT 領(lǐng)域的應(yīng)用時(shí)，馮逸新稱：“FRAM 在 IoT 中很重要的一個(gè)應(yīng)用是 RFID，F(xiàn)RAM RFID 具有耐輻射性、低功耗與快速讀寫的三大顯著優(yōu)勢(shì)，可以確保 IoT 應(yīng)用中數(shù)據(jù)的可靠性，富士通正在 RFID 行業(yè)與全球領(lǐng)先的標(biāo)簽 /inlay 制造商開(kāi)展緊密合作。”

圖 2：富士通 FRAM RFID 產(chǎn)品系列，賦予嵌入式設(shè)備全新價(jià)值

值得一提的是，富士通 FRAM RFID 技術(shù)作為物流庫(kù)存管理中替代條形碼的最優(yōu)解決方案而廣為人知。類似的如零售行業(yè)中采用 FRAM RFID 技術(shù)的電子紙，僅在顯示數(shù)據(jù)改寫時(shí)才消耗電能，因此不需要電池就可直接驅(qū)動(dòng)，這正是 FRAM 低功耗的優(yōu)勢(shì)!

另外，由于富士通 FRAM RFID 具備抗輻射性，在醫(yī)療領(lǐng)域需要放射線殺菌的應(yīng)用場(chǎng)景中具備突出的優(yōu)勢(shì)。醫(yī)藥品、生化制劑、血漿制劑、醫(yī)療器材等在嵌入 FRAM RFID 后，能夠追溯整個(gè)產(chǎn)品的放射線殺菌過(guò)程，幫助醫(yī)藥產(chǎn)品的管理更加高效和安全。馮逸新總結(jié)道：“在要求高可靠性、抗輻射等高端醫(yī)療設(shè)備中，F(xiàn)RAM 有著近乎 100%的應(yīng)用，并不斷拓展新的技術(shù)!”

高溫特性獲得突破，汽車關(guān)鍵信息存儲(chǔ)獲青睞

2017 年開(kāi)始，富士通先后推出適用于汽車電子應(yīng)用的 FRAM 產(chǎn)品 MB85RS256TY、MB85RS128TY、MB85RS64VY 和 MB85RS2MTY，這幾款器件可在高達(dá) 125℃的高溫環(huán)境下運(yùn)作，專為汽車產(chǎn)業(yè)和安裝有電機(jī)的工業(yè)控制設(shè)備而打造，并在同年驗(yàn)證通過(guò)了嚴(yán)苛的汽車行業(yè) AEC Q100 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

圖 3：富士通率先推出工作溫度達(dá) 125℃的車規(guī)級(jí) FRAM 產(chǎn)品

馮逸新稱：“汽車產(chǎn)業(yè)正在經(jīng)歷史上最大幅度的轉(zhuǎn)型，一方面是新能源汽車的普及，另一方面則在于自動(dòng)駕駛技術(shù)的突破。這兩款 FRAM 產(chǎn)品是針對(duì)汽車產(chǎn)業(yè)變革而嘗試突破的創(chuàng)新產(chǎn)品，富士通研發(fā)人員從內(nèi)部回路開(kāi)始重新設(shè)計(jì)，使得產(chǎn)品工作溫度范圍擴(kuò)大至 -40~125℃，進(jìn)一步提高了產(chǎn)品的可靠性。”

新能源汽車與自動(dòng)駕駛技術(shù)的發(fā)展，要求車載電子控制系統(tǒng)對(duì)于存取各類傳感器數(shù)據(jù)的需求持續(xù)增加，因此高效能非易失性內(nèi)存技術(shù)的需求愈發(fā)凸顯。FRAM 擁有高速隨機(jī)存取、高讀寫耐久度、非易失性等優(yōu)勢(shì)，可完美適配此類應(yīng)用。富士通車規(guī)級(jí) FRAM 產(chǎn)品可支持如胎壓監(jiān)測(cè)(TPMS)、安全氣囊數(shù)據(jù)儲(chǔ)存、事故數(shù)據(jù)記錄器(EDR)、電池管理系統(tǒng)(BMS)、汽車駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)及導(dǎo)航與信息娛樂(lè)系統(tǒng)等應(yīng)用中實(shí)時(shí)且持續(xù)的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存。經(jīng)過(guò)僅僅兩年時(shí)間的市場(chǎng)推廣，富士通車規(guī)級(jí) FRAM 產(chǎn)品就成功打入了東風(fēng)、金龍、宇通、上汽通用五菱、華晨寶馬、一汽、御捷、江淮、奇瑞等整車廠的諸多 Tier-1、Tier-2 供應(yīng)鏈，市場(chǎng)表現(xiàn)十分出色!

FRAM 與 NRAM、ReRAM 并舉，富士通差異化市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)策略

事實(shí)上，除了以上領(lǐng)域富士通 FRAM 已經(jīng)廣泛應(yīng)用在更多的領(lǐng)域，包括醫(yī)療、工業(yè)等等。為滿足更多差異化應(yīng)用需求，富士通近年來(lái)還投入開(kāi)發(fā)與試產(chǎn)下一代高性能存儲(chǔ)產(chǎn)品——納米隨機(jī)存儲(chǔ)器 NRAM 及可變電阻式隨機(jī)存取內(nèi)存 ReRAM。前者兼具 FRAM 的高速寫入、高讀寫耐久性，又具備與 NOR Flash 相當(dāng)?shù)拇笕萘颗c造價(jià)成本并實(shí)現(xiàn)很低的功耗，富士通 NRAM 的第一代產(chǎn)品、16Mbit 的 DDR3 SPI 接口產(chǎn)品最快將于 2020 年底上市;后者已經(jīng)成功推向市場(chǎng)并量產(chǎn)，首款 8Mbit 的 MB85AS8MT 一大特色是極低的平均電流，在 5MHz 工作頻率下僅需 0.15mA 讀取數(shù)據(jù)，這讓需透過(guò)電池供電且經(jīng)常讀取數(shù)據(jù)的裝置能達(dá)到最低功耗。“簡(jiǎn)略地講，F(xiàn)RAM 用于數(shù)據(jù)記錄;ReRAM 可替代大容量 EEPROM;NRAM 用于數(shù)據(jù)記錄和電碼儲(chǔ)存，還可替代 NOR Flash。” 馮逸新總結(jié)道。擅長(zhǎng)以差異化獨(dú)特性能產(chǎn)品打市場(chǎng)的富士通即將建立更完善的嵌入式系統(tǒng)存儲(chǔ)產(chǎn)品陣列，勢(shì)必將在存儲(chǔ)行業(yè)再次快速拓展新局面。