性能差異化為賣(mài)點(diǎn)，富士通這三大技術(shù)要成存儲(chǔ)黑馬

大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)的爆發(fā)讓存儲(chǔ)市場(chǎng)火爆異常，價(jià)格一漲再漲，從手機(jī)、電腦、汽車(chē)、到玩具，幾乎所有電子產(chǎn)品等離不開(kāi)存儲(chǔ)器，而尤其可穿戴、醫(yī)療、工業(yè)設(shè)備更離不開(kāi)高性能、高耐久性以及低功耗特性的關(guān)鍵數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。作為系統(tǒng)關(guān)鍵組成部分，存儲(chǔ)性能至關(guān)重要。面對(duì)市場(chǎng)上參差不齊的存儲(chǔ)器，選擇的方向是什么?未來(lái)，存儲(chǔ)技術(shù)的創(chuàng)新又該從哪些方面下手呢?

在第七屆EEVIA年度中國(guó)ICT媒體論壇暨2018產(chǎn)業(yè)和技術(shù)展望研討會(huì)上，富士通電子元器件產(chǎn)品管理部總監(jiān)馮逸新就富士通對(duì)非易失性存儲(chǔ)器的策略以及創(chuàng)新方向?yàn)榇蠹易隽朔窒怼?ldquo;FRAM(鐵電存儲(chǔ)器)用于數(shù)據(jù)記錄;NRAM(碳納米管存儲(chǔ))用于數(shù)據(jù)記錄和電碼儲(chǔ)存, 還可替代NOR Flash;ReRAM(電阻式記憶體)可替代大容量EEPROM。”在詳細(xì)介紹富士通三大存儲(chǔ)技術(shù)之前，馮逸新首先介紹了它們各自的市場(chǎng)定位，三大各具獨(dú)特性能的存儲(chǔ)技術(shù)有望在各類(lèi)電子產(chǎn)品市場(chǎng)中扮演黑馬角色。

表計(jì)、物聯(lián)網(wǎng)等應(yīng)用之外，F(xiàn)RAM全面拓展汽車(chē)與無(wú)電池應(yīng)用

FRAM的三大優(yōu)勢(shì)我們都很熟悉——耐久性、高速寫(xiě)入、低功耗。什么是耐久性?馮逸新舉了個(gè)例子，假設(shè)寫(xiě)入頻率是1秒/次，如果產(chǎn)品壽命是十年，那么在十年中寫(xiě)入耐久性大概需要3.2億次。很顯然，EEPROM和Flash都是滿(mǎn)足不了的。

FRAM 優(yōu)于 EEPROM和Flash的耐久性。

FRAM的寫(xiě)入速度有多高呢?就寫(xiě)入一個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)間來(lái)講，F(xiàn)RAM的速度大概是EEPROM的1/3000。也就是說(shuō)，如果一個(gè)系統(tǒng)用一個(gè)主控加一個(gè)硬 FRAM，發(fā)生掉電的時(shí)候，數(shù)據(jù)是不會(huì)丟失的。集這么多優(yōu)點(diǎn)于一身的FRAM 都可以應(yīng)用在哪些方面呢?馮逸新表示富士通的FRAM 已經(jīng)廣泛應(yīng)用到了智能表計(jì)系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)(IoT)、醫(yī)療電子等等。隨著車(chē)規(guī)FRAM產(chǎn)品的推出，目前FRAM已經(jīng)全面進(jìn)入無(wú)電池引用以及汽車(chē)電子系統(tǒng)，包括胎壓監(jiān)測(cè)、BMS監(jiān)測(cè)、氣囊等等。

發(fā)生掉電時(shí)，EEPROM、Flash以及FRAM的數(shù)據(jù)丟失情況。

車(chē)載電子控制系統(tǒng)對(duì)于存取各類(lèi)傳感器資料的需求持續(xù)增加，因此對(duì)于高效能非易失性?xún)?nèi)存技術(shù)的需求也越來(lái)越高，因?yàn)楫?dāng)系統(tǒng)在進(jìn)行資料分析或是其他數(shù)據(jù)處理時(shí)，只有這類(lèi)內(nèi)存才能夠可靠而無(wú)延遲地儲(chǔ)存?zhèn)鞲衅魉鸭臄?shù)據(jù)。由于FRAM屬于非失去性?xún)?nèi)存，不僅能進(jìn)行高速隨機(jī)存取，且擁有高耐寫(xiě)度的特性，因此能以最佳的性能滿(mǎn)足這類(lèi)應(yīng)用的需求。2017年富士通推出兩款車(chē)規(guī)級(jí)FRAM存儲(chǔ)解決方案，能夠支持安全氣囊數(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(chē)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)及導(dǎo)航與信息娛樂(lè)系統(tǒng)等應(yīng)用中的實(shí)時(shí)且持續(xù)的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存，從而達(dá)到降低系統(tǒng)復(fù)雜度并提高數(shù)據(jù)完整性的目的。

車(chē)規(guī)級(jí)FRAM是滿(mǎn)足汽車(chē)電子可靠性和無(wú)遲延要求的最佳存儲(chǔ)器選擇。

據(jù)相關(guān)報(bào)道，到2020年，預(yù)計(jì)全球?qū)?huì)有500億設(shè)備接入互聯(lián)網(wǎng)。“富士通針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的無(wú)線(xiàn)無(wú)電池的市場(chǎng)需求，研發(fā)了無(wú)線(xiàn)供電的低功耗嵌入式RFID創(chuàng)新性解決方案。該方案省去了RFID電池供電的需求，省去了MCU，讓產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期更短、開(kāi)發(fā)更加容易、成本更加低廉。”馮逸新說(shuō)到?；贔RAM的RFID有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

一、耐輻射性，在強(qiáng)輻射的照射下數(shù)據(jù)仍然可以安全存儲(chǔ);

二、低功耗和外部元器件供電，在不穩(wěn)定電源或者不需要電源狀態(tài)下，仍然可以實(shí)現(xiàn)高可靠的讀寫(xiě)應(yīng)用;

三、快速讀寫(xiě)能力，提高標(biāo)簽的讀寫(xiě)吞吐量提高效率。還有，大容量可以滿(mǎn)足大量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，同等的讀寫(xiě)距離使應(yīng)用更方便。

FRAM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)結(jié)合RFID技術(shù)，我們相信富士通的無(wú)源解決方案將在物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用中擁有廣闊的市場(chǎng)。

FRAM在無(wú)線(xiàn)無(wú)源應(yīng)用中創(chuàng)新。

存儲(chǔ)“新生代”之NRAM，與FRAM形成市場(chǎng)互補(bǔ)

“無(wú)論是從讀寫(xiě)耐久性、寫(xiě)入的速度還是功耗來(lái)講，F(xiàn)RAM比傳統(tǒng)的Flash、EEPROM等都更具有優(yōu)勢(shì)，但是目前FRAM 成本比較高，一般的消費(fèi)類(lèi)產(chǎn)品還無(wú)法承擔(dān)。”馮逸新在介紹NRAM時(shí)說(shuō)。針對(duì)一般的消費(fèi)類(lèi)市場(chǎng)，富士通與開(kāi)發(fā)了NRAM® 專(zhuān)利技術(shù)的Nantero公司合作，共同研發(fā)55nm CMOS技術(shù)的NRAM。

圖8. NRAM的優(yōu)勢(shì)

NRAM是一種基于CNT(Carbon，NanoTubes,碳素納米管)的非易失性RAM。BCC Research預(yù)計(jì)，全球NRAM市場(chǎng)將從2018年到2023年實(shí)現(xiàn)62.5%的復(fù)合年成長(zhǎng)率(CAGR)，其中嵌入式系統(tǒng)市場(chǎng)預(yù)計(jì)將在2018年達(dá)到470萬(wàn)美元，到了2023年將成長(zhǎng)至2.176億美元，CAGR高達(dá)115.3% 。

為什么會(huì)有如此大的市場(chǎng)呢?這要從NRAM 的7大特性說(shuō)起

1)高速讀寫(xiě)：速度接近于DRAM, 比NAND Flash快 100倍;

2)高讀寫(xiě)耐久性：多于Flash1000倍以上的讀寫(xiě)次數(shù);

3)高可靠性：存儲(chǔ)信息能保持更長(zhǎng)久(85℃時(shí)可達(dá)1千年，300℃時(shí)可達(dá)10年);

4)低功耗 : 待機(jī)模式時(shí)功耗幾乎為零;

5)無(wú)線(xiàn)的可擴(kuò)展性：未來(lái)生產(chǎn)工藝技術(shù)將低于5nm;

6)與CMOS晶圓廠的親和力：因?yàn)橹挥蠧NT工藝可以放入CMOS工藝?yán)?，唯一需要增加的元素就是碳，不必?fù)?dān)心材料的短缺和工廠的金屬污染;

7)低成本：目前的生產(chǎn)成本約為DRAM一半，隨著存儲(chǔ)密度的提高，生產(chǎn)成本會(huì)越來(lái)越低。

“NRAM 不但可以做數(shù)據(jù)儲(chǔ)存也可以做程序儲(chǔ)存，這一特性對(duì)消費(fèi)類(lèi)電子市場(chǎng)很有吸引力。就競(jìng)爭(zhēng)格局來(lái)說(shuō)，NRAM在高溫操作、數(shù)據(jù)保持、高速讀寫(xiě)上都比傳統(tǒng)存儲(chǔ)器更具優(yōu)勢(shì)，未來(lái)NRAM 有望替換大容量EEPROM (容量低于8Mb)和小容量NOR Flash (容量大于16Mb)。”在談到NRAM的未來(lái)市場(chǎng)時(shí)，馮逸新表示。

存儲(chǔ)“新生代”之ReRAM，融合DRAM讀寫(xiě)速度與SSD非易失性

ReRAM是一種新型阻變式的非易失性隨機(jī)存儲(chǔ)器，通過(guò)向金屬氧化物薄膜施加脈沖電壓，產(chǎn)生大的電阻差值來(lái)存儲(chǔ)“0”和“1”， 將DRAM的讀寫(xiě)速度與SSD的非易失性結(jié)合于一身，同時(shí)具備更低的功耗及更快的讀寫(xiě)速度。據(jù)馮逸新介紹，富士通的第一代ReRAM產(chǎn)品已經(jīng)被應(yīng)用在歐洲一部分助聽(tīng)器中。

與FRAM不一樣，ReRAM的規(guī)格更類(lèi)似于EEPROM，內(nèi)存容量比大，但尺寸比EEPROM小。與EEPROM不同的是，ReRAM最大的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)就是低功耗、易于寫(xiě)入。

1)易于寫(xiě)入：寫(xiě)入操作之前，不需要擦除操作

2)低功耗：5MHz的讀出操作最大電流僅為0.5mA，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于同樣條件的EEPROM(3mA@5MHz).

ReRAM作為存儲(chǔ)器前沿技術(shù)，未來(lái)預(yù)期可以替代目前的FlashRAM，并且具有成本更低、性能更突出的優(yōu)勢(shì)。預(yù)期ReRAM高密度且低功耗的特性可使其大量運(yùn)用在電池供電的穿戴式設(shè)備、助聽(tīng)器等醫(yī)療設(shè)備，以及量表與傳感器等物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。