存儲領(lǐng)域叢林法則下，富士通用20年的專注演繹另類崛起

　　市場經(jīng)濟下每一個技術(shù)領(lǐng)域的競爭都是一場叢林法則的生動演繹。隨著物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)等新興應(yīng)用的爆發(fā)增長，存儲器領(lǐng)域的叢林法則年年都在上演“生動”的故事。不過，在存儲領(lǐng)域卻有一種技術(shù)過著一種與“主流”無爭的日子，在嵌入式系統(tǒng)關(guān)鍵數(shù)據(jù)存儲領(lǐng)域默默耕耘二十年，憑借高讀寫耐久性、高速寫入和超低功耗的獨特特質(zhì)，近年來在Kbit和Mbit級小規(guī)模數(shù)據(jù)存儲領(lǐng)域開始風(fēng)生水起，在各種應(yīng)用領(lǐng)域頻頻“露臉”并大有斬獲，這就是鐵電存儲器FRAM。

　　FRAM的非易失性對于當(dāng)時業(yè)界可以說是顛覆性的，存儲器的非易失性指在沒有上電的狀態(tài)下依然可以保存所存儲信息的特性，這意味著電路中無須加入后備電池，仍可在偶發(fā)斷電時保存重要數(shù)據(jù)，因此一經(jīng)推出即備受關(guān)注。而當(dāng)談及FRAM，往往無法避開這一家半導(dǎo)體廠商，它就是——富士通半導(dǎo)體。

　　圖1：FRAM存儲的三大關(guān)鍵優(yōu)勢

　　從非主流到“網(wǎng)紅”，37億出貨量讓FRAM無處不在

　　FRAM技術(shù)堪稱出身“寒門”——最初的FRAM器件幾乎集中在Kbit量級，有限的容量和并不低的價格導(dǎo)致早期僅僅局限在工業(yè)三相電表等少數(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的絕對“非主流”，1999年其銷量僅3M片。在不久前的一次活動中，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，富士通早在1995年已開始研發(fā)FRAM存儲器，至1999年成功量產(chǎn)推向市場，迄今已有20年的量產(chǎn)經(jīng)驗，出貨量累計更是達(dá)到驚人的37億顆，涉及的領(lǐng)域幾乎覆蓋所有主要領(lǐng)域，堪稱存儲界的“網(wǎng)紅”!

　　經(jīng)過市場的長期廣泛驗證以及技術(shù)的不斷突破，富士通FRAM產(chǎn)品已成功應(yīng)用于智能卡及IC卡等卡片領(lǐng)域、電力儀表及產(chǎn)業(yè)設(shè)備等工業(yè)領(lǐng)域，醫(yī)療設(shè)備及醫(yī)療RFID標(biāo)簽等醫(yī)療領(lǐng)域。近些年來，IoT以及汽車電氣化等趨勢不斷涌現(xiàn)，富士通進(jìn)一步推出更低功耗、或者車規(guī)級的FRAM產(chǎn)品，適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、汽車電子等行業(yè)發(fā)展，為客戶提供高質(zhì)量、高可靠性的解決方案。

　　圖2：富士通FRAM產(chǎn)品出貨量累計已超過37億顆

　　獨特性能成就技術(shù)“硬核”，F(xiàn)RAM是存儲界的實力派。馮逸新信心十足地指出，富士通FRAM具備三大主要優(yōu)勢：高讀寫入耐久性、高速寫入以及低功耗，這是絕大多數(shù)同類型存儲器無法比擬的。其中，F(xiàn)RAM寫入次數(shù)壽命高達(dá)10萬億次、而EEPROM僅有百萬次(10^6)。同時，富士通FRAM寫入數(shù)據(jù)可在150ns內(nèi)完成、速度約為EEPROM的1/30,000，寫入一個字節(jié)數(shù)據(jù)的功耗僅為150nJ、約為EEPROM的1/400，在電池供電應(yīng)用中具有無與倫比的優(yōu)勢。

　　圖3：與主要競爭技術(shù)對比，F(xiàn)RAM優(yōu)勢突出

　　實現(xiàn)如此優(yōu)越的性能，這與富士通FRAM深厚的技術(shù)積累以及采用獨特的PZT晶體結(jié)構(gòu)不無關(guān)系。馮逸新解釋稱：“富士通FRAM在晶體點陣中有鋯或鈦離子兩個穩(wěn)定點。當(dāng)加置電場時就會產(chǎn)生極化，鋯/鈦離子在晶體中即向上或向下移動。即使在不加置電場的情況下，也能保持電極。此時，兩個穩(wěn)定的狀態(tài)就以“0”或“1”的形式存儲，這就是FRAM的工作方式。同時，積累20年的量產(chǎn)經(jīng)驗，富士通FRAM的生產(chǎn)制造技術(shù)不斷完善，確保了穩(wěn)定、可靠、持續(xù)的供貨!”

　　圖4：富士通FRAM獨特的PZT晶體結(jié)構(gòu)與工作原理

　　“通吃”新興領(lǐng)域， FRAM多路“掘金”

　　如果說技術(shù)是產(chǎn)品的內(nèi)在基礎(chǔ)，那么案例就是產(chǎn)品的外在背書。在過去的一年，富士通FRAM在各個領(lǐng)域的市場推廣中取得不俗的進(jìn)展。據(jù)悉，在汽車電子領(lǐng)域的BMS應(yīng)用，整車廠如吉利汽車日前已決定采用富士通5V 64Kbit SPI的FRAM產(chǎn)品用于其自主研發(fā)BMS系統(tǒng)中。同時，給東風(fēng)、金龍、宇通、上汽通用五菱、華晨寶馬、一汽、御捷、江淮、奇瑞等整車廠提供BMS的Tier-1、Tier-2等諸多廠商，也正在采用或即將采用富士通FRAM產(chǎn)品。此外，業(yè)界知名的一家意大利FI輪胎制造廠商亦采用富士通FRAM產(chǎn)品用于胎壓監(jiān)測。憑借高耐久性、高速寫入、高可靠性的特性，與通過車規(guī)級認(rèn)證的產(chǎn)品優(yōu)勢，富士通FRAM成為賦能關(guān)鍵型汽車應(yīng)用的外掛存儲器首選。

　　圖5：富士通車規(guī)級FRAM在汽車電子場景廣泛應(yīng)用

　　除了車規(guī)級FRAM產(chǎn)品賦能汽車電子應(yīng)用外，富士通FRAM具備高燒寫耐久性以及低功耗等特性，適用于系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)(Gateway)中記錄與存儲重要的數(shù)據(jù)。在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，往往需要每1秒或2秒即實時、連續(xù)地存儲終端數(shù)據(jù)，且系統(tǒng)同步將終端數(shù)據(jù)發(fā)往后臺服務(wù)器，加上系統(tǒng)多數(shù)采用長壽命電池供電的方式，故低功耗是整個系統(tǒng)不可或缺的要素。馮逸新表示：“廣州一家客戶目前采用富士通FRAM產(chǎn)品應(yīng)用于智能抄表系統(tǒng)。這一抄表系統(tǒng)可用于大學(xué)等集體宿舍的水、電、煤氣用量記錄，提高抄表效率與準(zhǔn)確性。富士通FRAM的寫入壽命達(dá)到10萬億次，按照1秒寫入1次數(shù)據(jù)，可滿足抄表系統(tǒng)長達(dá)10年的數(shù)據(jù)寫入需求，因此備受這一類客戶的青睞?！?/p>

　　圖6：富士通FRAM在網(wǎng)關(guān)Gateway中的應(yīng)用框圖

　　特別指出的是，高可靠性FRAM更是適用于高端醫(yī)療領(lǐng)域的為數(shù)不多的電子產(chǎn)品之一。例如，當(dāng)今醫(yī)院的手術(shù)器具、注射器具已經(jīng)加入電子標(biāo)簽，用于追蹤運輸、使用、處理、消毒等完整記錄。這些器具在消毒時需要伽瑪射線進(jìn)行特定劑量、特定時間的照射，而能夠抵抗高劑量伽瑪射線照射消毒的電子標(biāo)簽存儲器目前僅有FRAM。傳統(tǒng)閃存或EEPROM因為利用電荷注入的方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲，無法抵抗X射線、伽瑪射線等醫(yī)療領(lǐng)域常用射線的干擾，極易造成數(shù)據(jù)丟失。馮逸新繼續(xù)補充：“得益于高可靠性、可抵抗射線干擾、低功耗等優(yōu)勢，富士通FRAM已成功應(yīng)用在CT掃描機、監(jiān)護(hù)儀、自動CPAP(連續(xù)正氣道壓力)設(shè)備、助聽器、醫(yī)療電子標(biāo)簽等產(chǎn)品中，提高醫(yī)療行業(yè)的生產(chǎn)效率?？偨Y(jié)地說，在要求高可靠性、高速/高耐久性數(shù)據(jù)讀寫、低功耗、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?！?/p>

　　性能+性價比，劍指40億小目標(biāo)

　　“以往業(yè)內(nèi)人士談及富士通FRAM，常常說一個貴字?！瘪T逸新打趣道。毫無疑問，存儲IC類產(chǎn)品隨著出貨量不斷增加，研發(fā)成本不斷均攤，每一比特的價格就會隨之下降。與此同時，物聯(lián)網(wǎng)、汽車電子化、關(guān)鍵型醫(yī)療應(yīng)用等行業(yè)大趨勢也催生了FRAM源源不斷的市場機遇，加上富士通自身不斷升級制造工藝、提高晶圓良率、擴大晶圓尺寸等因素，富士通FRAM產(chǎn)品在未來幾年的價格優(yōu)勢將得到進(jìn)一步的體現(xiàn)。

　　馮逸新稱，富士通所有FRAM產(chǎn)品的開發(fā)都是基于客戶的需求，并透過客戶的需求充分挖掘市場的潛力，既可以根據(jù)客戶需求定制研發(fā)生產(chǎn)，也可以將定制的產(chǎn)品復(fù)用，實現(xiàn)高效率，為市場提供更加易于使用、性價比更好的產(chǎn)品。據(jù)透露，2019年，富士通的FRAM產(chǎn)品有望沖擊40億出貨量的目標(biāo)。“FRAM是十分好的產(chǎn)品，但產(chǎn)品的市場發(fā)展既需要技術(shù)積累、也需要時間驗證。我們正在將好的產(chǎn)品帶給更多的客戶與更廣泛的應(yīng)用場景，這一點我們信心十足!”