【導讀】存儲器是現代信息係統最關鍵的組件之一
，在當前物聯網與人工智能聯合推動下的數據爆發時代
，存儲器行業的“加速鍵”隨之開啟。據YOLE統計，自2019年以來
，存儲器成為半導體增速最快的細分行業，總體市場空間從2019年的1110億美元將增長至2025年的1850億美元。細分市場中，以FeRAM（鐵電存儲）和ReRAM（電阻式存儲）為代表的新型存儲器市場增速最快，將從5億美元增長到40億美元，年複合增長率達到42%，發展潛力巨大。

圖1：全球存儲器市場規模及增速（資料來源：YOLE）

業界將相變存儲器、鐵電存儲器
、磁性存儲器和阻變存儲器在內的非易失性作為打破傳統架構限製的新型存儲器（non-volatile RAM）
，普遍認為在新增市場和新應用中麵臨機遇。而其中FeRAM是一種理想的存儲器，在計算機、航天航空、軍工等領域具有廣闊的應用前景

，世界上許多大的半導體公司對此都十分重視。 “與EEPROM和閃存等現有類型的非易失性存儲器相比，FeRAM具有高寫入速度

、高讀/寫耐久性和低功耗的特點
，廣泛應用於IC卡、RFID標簽、功率計和工業機械等，同時由於其尺寸小的特性也非常適合可穿戴設備和傳感器網絡。”加賀富儀艾電子（上海）有限公司產品經理梅宏飛表示。加賀富儀艾電子旗下代理品牌富士通半導體存儲器解決方案有限公司於 1995 年已開始研發 FeRAM 存儲器
，至 1999 年成功量產推向市場，迄今已有 20多年的量產經驗
，出貨量累計超過40億顆。

智能製造數據先行
，高頻存儲很關鍵

數據是製造業提高核心能力、整zheng合he產chan業ye鏈lian的de關guan鍵jian，也ye是shi實shi現xian從cong要yao素su驅qu動dong向xiang創chuang新xin驅qu動dong轉zhuan型xing的de有you力li手shou段duan。數shu據ju所suo帶dai來lai的de核he心xin價jia值zhi在zai於yu可ke以yi真zhen實shi地di反fan映ying和he描miao述shu生sheng產chan製zhi造zao過guo程cheng，這zhe也ye就jiu為wei製zhi造zao過guo程cheng的de分fen析xi和he優you化hua提ti供gong了le全quan新xin的de手shou段duan與yu方fang法fa。因yin此ci，數shu據ju驅qu動dong也ye可ke以yi說shuo是shi實shi現xian智zhi能neng製zhi造zao的de關guan鍵jian步bu驟zhou。作zuo為wei製zhi造zao業ye的de心xin髒zang，傳chuan統tong的de電dian機ji控kong製zhi平ping台tai已yi經jing不bu能neng滿man足zu現xian代dai製zhi造zao商shang對dui電dian機ji的de控kong製zhi和he保bao護hu的de要yao求qiu
，工gong廠chang中zhong多duo台tai電dian機ji運yun轉zhuan產chan生sheng的de電dian流liu、電壓以及振動的波形數據具有海量
、高頻
、分散的特點，因此以對海量數據進行存儲和分析為核心的大數據在電機管理係統中發揮著越來越大的作用。

圖2：FeRAM應用之旋轉編碼器

“與傳統的非易失性存儲器如EEPROM相比，富士通半導體FeRAM的優勢主要體現在高速讀寫、高gao耐nai久jiu性xing和he低di功gong耗hao等deng方fang麵mian。高gao速su讀du寫xie可ke確que保bao實shi時shi存cun儲chu，可ke幫bang助zhu係xi統tong設she計ji者zhe解jie決jue實shi時shi存cun儲chu數shu據ju和he幫bang助zhu係xi統tong設she計ji者zhe解jie決jue了le突tu然ran斷duan電dian數shu據ju丟diu失shi的de問wen題ti；高耐久性的特點，可以實現頻繁記錄操作曆史和係統狀態；低功耗主要指寫入時不需要高電壓，功耗消耗相比傳統存儲器減少90%以上。” 梅宏飛表示。富士通半導體具有快速數據傳輸功能的8Mbit FeRAM，在高達105℃的高溫環境中

，能夠以最大108MHz的工作頻率實現每秒54MB的快速數據傳輸速率。該類產品具有高速運行和非易失性特性，是高性能計算 （HPC）、數據中心和工業計算（如可編程邏輯控製器 （PLC）、人機界麵 （HMI） 和 RAID 控製器）的理想選擇。

圖3：FeRAM應用之PLC

BMS運行參數實時監測
，可靠、高耐久性是“剛需”

近jin年nian來lai，新xin能neng源yuan汽qi車che銷xiao量liang的de快kuai速su增zeng長chang帶dai動dong了le相xiang關guan汽qi車che電dian子zi產chan業ye鏈lian的de發fa展zhan，由you於yu采cai用yong電dian力li驅qu動dong
，新xin能neng源yuan汽qi車che的de結jie構gou有you別bie於yu傳chuan統tong的de燃ran油you汽qi車che，動dong力li電dian池chi、電池管理係統（BMS）
、整車控製單元（VCU）三san大da係xi統tong成cheng為wei汽qi車che的de核he心xin功gong能neng部bu件jian。這zhe些xie關guan鍵jian部bu件jian無wu時shi無wu刻ke不bu產chan生sheng特te征zheng數shu據ju
，高gao性xing能neng存cun儲chu器qi成cheng為wei這zhe些xie核he心xin部bu件jian不bu可ke或huo缺que的de關guan鍵jian元yuan件jian。加jia賀he富fu儀yi艾ai電dian子zi（上海）有限公司產品管理部總監馮逸新認為：“無論是BMS還是VCU，這些係統都需要實時
、連續地對當前狀態信息進行監控
、記錄和分析處理
，因此需要提高存儲器性能和耐久性設計。非易失性、高速讀寫、高讀寫耐久性的車規級FeRAM很好的滿足了這些對可靠性和無遲延的要求”。

BMS是連接車載動力電池和電動汽車的重要紐帶，其主要功能包括：電池物理參數實時監測；電池狀態估計；在線診斷與預警
；充、放電與預充控製；均衡管理和熱管理等等。“舉個簡單的例子，電池單元電量一般維持在30%~75%之間表示正常運作，如有不均衡的情況需從別的單元補充過來，這時係統需要檢測記錄電池單元的電量、溫度
、電壓
、電流等等數據，而且單次監測記錄的時間不能間隔太長。” 馮逸新解釋道。這也就意味著，BMS的數據記錄與寫入同樣非常頻繁，對非易失性存儲器的寫入次數要求比較高。同時在實際工作中，BMS係統不僅會以每秒或每0.1秒的頻率去記錄電池單元的電壓、溫度和電流等當前數據，而且要監控電池的短期（最後幾個充電周期）和長期（整個使用壽命）的狀態，這對最大程度延長電池使用壽命至關重要。“針對這些獨特要求，還需要提高存儲器性能和耐久性設計

，因此非易失性、高耐久性
、高速的車規級FeRAM是BMS的理想選擇。” 馮逸新指出。

圖4：FeRAM應用之電池管理係統BMS

通過采用FeRAM技術
，汽車製造商可以大大降低係統的複雜性和提高數據的完整性。自2017年開始，富士通半導體先後推出多款可在高達125℃高溫環境下運作的車規級FeRAM產品。據悉
，這些產品已經成功進入了東風、金龍
、宇通

、上汽通用五菱、華晨寶馬、一汽、禦捷、江淮、奇瑞等整車廠的諸多Tier-1、Tier-2供應鏈。目前FeRAM已被廣泛應用於新能源汽車的關鍵電子係統
，如安全氣囊數據存儲、事故數據記錄器(EDR)
、新能源汽車CAN盒(CAN-BOX)、新能源車載終端(T-BOX)

、胎壓監測、汽車駕駛輔助係統(ADAS)和導航與信息娛樂係統。

圖5：FeRAM在汽車電子係統上的應用

滿足差異化市場需求，打造全覆蓋存儲產品陣列

圖6：FeRAM具有非常廣泛的應用場景

在互聯網、物聯網
、大數據、雲計算和人工智能等產業趨勢下，自動化、信息化、智能化等技術加速滲透到生產和生活的方方麵麵，數據無處不在。傳統製造向智能製造變革，開啟了可視化、數字化時代。“這也為像FeRAM這樣有獨特性能優勢的存儲技術開拓了大量的市場機會，除了前麵提到的電機數據存儲
、汽車數據存儲
，以及傳統的三表計量應用
，像這幾年火熱的太陽能、風能以及儲能等新興行業應用都對FeRAM這樣的高性能存儲提供了海量的應用需求。”梅宏飛指出。

富士通半導體除了可以提供FeRAM 產品，還有量產另外一種新型存儲器ReRAM。ReRAM的主要優點是數據讀取次數接近無限，讀取電流極小

，非常適用於一些對頻繁讀取數據有要求的一些應用。此外，也可以通過使用ReRAM來延長電池壽命，是助聽器等醫療設備和智能手表等小型可穿戴設備的理想選擇。

“富士通半導體一直注重產品研發能力的提升
，近年來陸續推出能滿足更多應用場景的產品，例如更新了54MB/s數據寫入能力的8Mb Quad SPI FeRAM，支持高達100萬億次寫入次數的新款8Mb FeRAM，量產可以工作於125℃的FeRAM車規級產品，等等。” 馮(feng)逸(yi)新(xin)表(biao)示(shi)。作(zuo)為(wei)物(wu)聯(lian)網(wang)設(she)備(bei)和(he)服(fu)務(wu)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)的(de)領(ling)先(xian)供(gong)應(ying)商(shang)，富(fu)士(shi)通(tong)半(ban)導(dao)體(ti)擁(yong)有(you)豐(feng)富(fu)的(de)專(zhuan)業(ye)知(zhi)識(shi)
，使(shi)得(de)其(qi)能(neng)夠(gou)開(kai)發(fa)滿(man)足(zu)各(ge)種(zhong)需(xu)求(qiu)的(de)高(gao)級(ji)非(fei)易(yi)失(shi)性(xing)存(cun)儲(chu)器(qi)需(xu)求(qiu)，除(chu)了(le)已(yi)經(jing)獲(huo)得(de)超(chao)過(guo)40億顆應用的FeRAM，還研發出了例如以碳納米管為材料的非易失性存儲器（NRAM）。未來，富士通半導體將繼續提供高度可靠的產品，為客戶創造和提供新的價值和最佳服務。

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