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富士通:铁电存储器为物联网应用加油
2015-03-09 21:08:22
来源:
本站原创
铁电存储器
大家并不陌生,它的工作原理是在两个电极之间加入一层特殊的膜层——PZT晶体,锆钛酸铅。当加入电场时,晶体结构中的锆钛离子就会上下移动,从而形成0或1的状态,产生数据的记录,最重要的是,当电场离开后,离子的位置保持不动,这也就保持了数据的记录状态。
图1:
铁电存储器
工作原理
基于上述的存储原理,
铁电存储器
FRAM相比于目前主流存储器如E2PROM、FLASH、SRAM具有很多显著优点:它的读写速度比E2PROM快四万倍,读写寿命是E2PROM的一百万倍,工作电流仅10uA,节能,此外,它还有一个独有的优势,就是抗辐射能力强。这些优点使得它非常适合
物联网
的各种应用,比如在工厂自动化、物流运输、医疗器械追踪等应用中各种信息数据的实时记录和频繁的记录。
如此看来,如何将FRAM更好地应用在各种市场中,充分发挥它的优势更为关键。
富士通
公司近年来一直专注于FRAM的研发和市场应用的拓展,在2015易维讯的媒体论坛上,
富士通
半导体
上海有限公司的市场部经理蔡振宇分享了很多
富士通
在FRAM应用方面的创新。
富士通
FRAM业务主要分为三大部分,一是FRAM本体产品,二是FRAM应用于
RF
ID的产品,三是FRAM应用于认证的
芯片
。
富士通
FRAM本体产品线主要按照接口标准分I2C、SPI和并行三大产品线,已经量产的产品存储密度从4K至4M都有。今年下半年会发布QSPI的产品,其存储速度将大大提高,封装小,节能,成本低。
目前市场上常用的
RF
ID内嵌存储器是E2PROM,
富士通
用FRAM取代
RF
ID内嵌的E2PROM,可以获得很多优点。它的读写速度更快,抗辐射能力非常强,读写寿命更高,此外它的读写的距离也一致。
富士通
用于
RF
ID的内嵌FRAM存储密度从256bit到2Kbit、8Kbit,最高可达64Kbit,而基于E2PROM的
RF
ID存储密度从128bit到512bit,最高只有8Kbit。
基于FRAM的
RF
ID可应用于工厂自动化维护、医疗医药、物流运输等各个要求大容量存储、快速读写,并且抗干扰的领域。在工厂自动化维护方面的应用实例有大众
汽车
的生产线,每年需要提升产量,要求它的零件的
RF
ID的读取速度也要加快,因此
FRAM
RF
ID
可以满足他们的要求。还有波音飞机公司,每年需要定时对飞机进行检修,需要通过
RF
ID获得零件以往的维修记录和状态,以便于进行合理的检修和维护。
图2:
FRAM
RF
ID
的应用
在医疗和医药领域,对于手术台的追溯,药剂盒的跟踪,各种血液透析管的管理也需要
RF
ID来进行记录,这些设备都必须经过伽马射线消毒,基于FRAM的
RF
ID的抗辐射能力经消毒后仍能准确的记录数据。这种需求过去主要产生在美国和欧洲的医疗市场,现在中国的医疗市场也开始产生大量的需求。
在物流运输方面,中国国内市场潜力也非常大。一个具体的例子是用于冷链运输控制,杭州一家客户需要运输一批疫苗,要求记录整个运输过程中的温度。过去,他们是通过在车厢内安装Wi-Fi节点,到目的地后再读取数据,整个花费要100多人民币。现在只需用一个简单的MCU加上温度传感器和基于FRAM的
RF
ID模块,读取
RF
ID上的数据即可,成本可节省一半。
基于FRAM的认证
芯片
,其架构是FRAM外加I2C通信控制和AES128加密算法。通用验证
芯片
的使用原理是在主机和外设各安装一个验证
芯片
,并且在出厂时就在
芯片
内预设了密码信息,当主机的MCU向验证
芯片
发送随机数据,验证
芯片
接受该数据,通过计算并加密后,对MCU响应,MCU对来自主机和外设的各个验证
芯片
的响应值进行验证,正确的话,判断为验证成功。一个典型的应用就是打印机和墨盒,在打印机和各个墨盒上都安装验证
芯片
,预设密码,如果不是来自原厂的墨盒,就无法通过验证,这样可以很好地保护正版和知识产权。
图3:FRAM验证
芯片
原理
还有一个中国国内的应用案例是一家做有线内窥镜的厂商,希望他的内窥镜转换头必须与内窥镜的镜片相匹配,应用
富士通
的FRAM验证
芯片
正好可以解决这个问题。可以看到,很多应用用
芯片
方案实现起来并不难,关键的是找到和发现这些潜在的应用。
基于FRAM的技术在
物联网
的领域里已经找到了很多应用场景,随着其成本的不断下降,一定可以成为未来
物联网
产业链上必不可少的重要一环。
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