完美的鐵電存儲器

1、FUJITSU完美的鐵電存儲器一.Fujitsu鐵電存儲器(FRAM)技術原理日本Fujitsu公司是全球最大的鐵電存儲器(FRAM)供貨商，至2010年12月31 日，全球已經(jīng)累計出貨17億顆鐵電存儲器！Fujitsu公司鐵電存儲器(FRAM)的核心技術是鐵晶體管材料，這一特殊材料使得 鐵電存儲產(chǎn)品同時擁有隨機存取內(nèi)存(RAM)和非揮發(fā)性存貯產(chǎn)品(ROM)的特性。鐵晶體管材料的工作原理是：當我們把電場加載到鐵晶體管材料上， 晶陣中的中 心原子會沿著電場方向運動，到達穩(wěn)定狀態(tài)，晶陣中的每個自由浮動的中心原子 只有兩個穩(wěn)定狀態(tài)，一個我們拿來記憶邏輯中的0、 另一個記億1,中心原子能 在常溫，沒有

2、電場的情況下停留在此狀態(tài)達一百年以上。 鐵電存儲器不需要定時 刷新，能在斷電情況下保存資料。、Fujitsu鐵電存儲器(FRAM)技術優(yōu)點傳統(tǒng)半導體內(nèi)存有兩大體系：揮發(fā)性內(nèi)存(Volatile Memory)，和非揮發(fā)性內(nèi)存(Non-volatile Memory)。揮發(fā)性內(nèi)存如SRAM和DRAM在沒有電源的情況下都不能保存資料，但這種內(nèi) 存擁有咼性能、易用等優(yōu)點。非揮發(fā)性內(nèi)存像EPROM、EEPROM 和FLASH 能在斷電后仍保存資料，但 由于所有這些內(nèi)存均起源自只讀存儲器 (ROM)技術，所以您不難想象得到它 們都有不易寫入的缺點，確切的來說，這些缺點包括寫入緩慢、有限次寫入次數(shù)、寫入時

3、需要特大功耗等等。FRAM第一個最明顯的優(yōu)點是FRAM可跟隨總線(Bus Speed)速度寫入，若 比 較起EEPROM/Flash的最大不同的是 FRAM在寫入后無須任何等待時間(NoDelayTM Write)，而 EEPROM/Flash 須要等 310 毫秒(mS)才能寫進下 一筆資料。鐵電存儲器(FRAM)的第二大優(yōu)點是近乎無限次讀寫。當EEPROM/Flash 只能 應付十萬次(10的5次方)至一百萬次寫入時， 新一代的鐵電存儲器(FRAM) 已達到一百億個億次(10的10次方)的寫入壽命。鐵電存儲器(FRAM)的第三大優(yōu)點是超低功耗。EEPROM的慢速和高電流寫入 令它需要高出F

4、RAM 2,500倍的能量去寫入每個字節(jié) 。三、Fujitsu FRAM鐵電存儲器的應用我們向來用EEPROM或者Flash來存儲設置資料和啟動程序，用SRAM 來暫 存系統(tǒng)或運算變量.如果掉電后這些資料仍需保留的話， 我們會通過加上后備電 池的方法去實現(xiàn)很久以來我們沒有檢驗這種內(nèi)存架構的合理性鐵電存儲器 (FRAM)的出現(xiàn)為大家提供了一個簡潔而高性能的一體化存貯技術。1. 數(shù)據(jù)采集和記錄鐵電存儲器(FRAM)的出現(xiàn)使工程師可以運用非揮發(fā)性的特點進行多次高速寫 入。在這以前在只有EEPROM和Flash的情況下，大量數(shù)據(jù)采集和記錄對工 程師來說是一件非常頭疼的事。數(shù)據(jù)采集包括記錄和貯存資料，更

5、重要的是能在失去電源的情況下不丟失任何資料。在數(shù)據(jù)采集的過程中，資料需要不斷高速 寫入，對舊資料進行更新，EEPROM和Flash的寫入壽命和速度往往不能滿足 要求。典型應用包括：數(shù)字式儀表(電力表、水表、煤氣表、暖氣表、車用儀表表)、量 測儀器、非接觸式智能卡(RF ID)、門禁保安系統(tǒng)、行駛記錄儀(Black Box)、醫(yī) 療器材和衛(wèi)星天線(Satellite Antenna)等2 .存儲配置參數(shù)(Setting)以往在只有EEPROM和Flash的情況下，由于寫入次數(shù)限制，工程師們只能在 偵測到掉電的時候，才把更新了的配置參數(shù)及時地存進EEPROM和Flash 里,這種做法很明顯地存在著

6、可靠性的問題。鐵電存儲器(FRAM)的推出使工程師可以有更大的發(fā)揮空間去選擇實時記錄最新的配置參數(shù)，免去是否能在掉電時及時 寫入的憂慮。典型應用包括：電話里的電子電話簿、復印機、網(wǎng)絡設備、工業(yè)用微控制器、 游 戲機、機頂盒(Set-Top-Box)、TFT Panel /(Smart Pan el)、自動販賣機 和打印 機等3 .非揮發(fā)性緩沖記憶(Buffer)鐵電存儲器(FRAM)無限次快速讀寫令這種產(chǎn)品十分適合擔當重要系統(tǒng)里的暫存 內(nèi)存。在一些重要系統(tǒng)里，往往需要把資料從一個子系統(tǒng)非實時地傳到另一個子 系統(tǒng)去，由于資料的重要性，緩沖區(qū)內(nèi)的資料在掉電時不能丟失。以往，工程師FUJITSUFU

7、TSU們只能通過SRAM加后備電池的方法去實現(xiàn)雖然知道這種方法隱藏著電池耗 干、化學液體泄出等安全、可靠性等等問題。鐵電存儲器(FRAM)的出現(xiàn)為業(yè)界提供了一個高可靠性，且低成本的解決方案。典型應用包括：自動提款機(ATM)、RAID、商業(yè)結算系統(tǒng)(POS)和MFP等4 . SRAM 的取代和擴展鐵電存儲器(FRAM)無限次快速讀寫和非揮發(fā)性的特點，令系統(tǒng)工程師可以把現(xiàn) 在在線路板上分離的 SRAM和EEPROM組件整合到一個鐵電存儲器(FRAM) 里，更可為整個系統(tǒng)節(jié)省功耗、成本與空間，并同時增加了整個系統(tǒng)的可靠性。.典型應用包括：用鐵電存儲器(FRAM)加一個便宜的微控制芯片(Microc

8、ontroller) 來取代一個較貴的SRAM嵌入式單芯片和外圍EEPROM/FlashFigure 1: Simple embedded systemtwo-memorv chip solutionAddre Bu,MkroconlrolkrFigure 2; Simple embedded systemone-memory chip solutionFUJITSUFUJITSUData Bus -MicrocQfitralleFFUJITSUFUJITSUAddress But四、Fujitsu FRAM 鐵電存儲器的接口方式所有產(chǎn)品皆符合工業(yè)規(guī)格溫度標準-40 C至85 C .，所提供產(chǎn)品有串行I2C和SPI 接口以及并行接口三種方式：1. 串行接口 ： I2C接口配選最少的接腳；SPI (SPI Bus)產(chǎn)品需要多一至兩個接腳，但均具有高速和通訊協(xié)議簡單的優(yōu)點。2. 并行接口：與標準SRAM腳位兼容。并行FRAM對SRAM+