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大數據、云計算、物聯(lián)網(wǎng)的爆發(fā)讓存儲市場(chǎng)火爆異常，價(jià)格一漲再漲，從手機、電腦、汽車(chē)、到玩具，幾乎所有電子產(chǎn)品等離不開(kāi)存儲器，而尤其可穿戴、醫療、工業(yè)設備更離不開(kāi)高性能、高耐久性以及低功耗特性的關(guān)鍵數據存儲。作為系統關(guān)鍵組成部分，存儲性能至關(guān)重要。面對市場(chǎng)上參差不齊的存儲器，選擇的方向是什么？未來(lái)，存儲技術(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)品管理部總監馮逸新就富士通對非易失性存儲器的策略以及創(chuàng )新方向為大家做了分享�！癋RAM（鐵電存儲器）用于數據記錄；NRAM（碳納米管存儲）用于數據記錄和電碼儲存, 還可替代NOR Flash；ReRAM（電阻式記憶體）可替代大容量EEPROM�！痹谠敿毥榻B富士通三大存儲技術(shù)之前，馮逸新首先介紹了它們各自的市場(chǎng)定位，三大各具獨特性能的存儲技術(shù)有望在各類(lèi)電子產(chǎn)品市場(chǎng)中扮演黑馬角色。 表計、物聯(lián)網(wǎng)等應用之外，FRAM全面拓展汽車(chē)與無(wú)電池應用 FRAM的三大優(yōu)勢我們都很熟悉——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)數據時(shí)間來(lái)講，FRAM的速度大概是EEPROM的1/3000。也就是說(shuō)，如果一個(gè)系統用一個(gè)主控加一個(gè)硬 FRAM，發(fā)生掉電的時(shí)候，數據是不會(huì )丟失的。集這么多優(yōu)點(diǎn)于一身的FRAM 都可以應用在哪些方面呢？馮逸新表示富士通的FRAM 已經(jīng)廣泛應用到了智能表計系統、物聯(lián)網(wǎng)（IoT）、醫療電子等等。隨著(zhù)車(chē)規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，包括胎壓監測、BMS監測、氣囊等等。
發(fā)生掉電時(shí)，EEPROM、Flash以及FRAM的數據丟失情況。 車(chē)載電子控制系統對于存取各類(lèi)傳感器資料的需求持續增加，因此對于高效能非易失性?xún)却婕夹g(shù)的需求也越來(lái)越高，因為當系統在進(jìn)行資料分析或是其他數據處理時(shí)，只有這類(lèi)內存才能夠可靠而無(wú)延遲地儲存傳感器所搜集的數據。由于FRAM屬于非失去性?xún)却�，不僅能進(jìn)行高速隨機存取，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)應用的需求。2017年富士通推出兩款車(chē)規級FRAM存儲解決方案，能夠支持安全氣囊數據儲存、事故數據記錄器（EDR）、電池管理系統（BMS）、汽車(chē)駕駛輔助系統（ADAS）及導航與信息娛樂(lè )系統等應用中的實(shí)時(shí)且持續的數據儲存，從而達到降低系統復雜度并提高數據完整性的目的。
車(chē)規級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器選擇。 據相關(guān)報道，到2020年，預計全球將會(huì )有500億設備接入互聯(lián)網(wǎng)�！案皇客ㄡ槍ξ锫�(lián)網(wǎng)應用的無(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�！瘪T逸新說(shuō)到�；贔RAM的RFID有以下幾個(gè)特點(diǎn)： 一、耐輻射性，在強輻射的照射下數據仍然可以安全存儲; 二、低功耗和外部元器件供電，在不穩定電源或者不需要電源狀態(tài)下，仍然可以實(shí)現高可靠的讀寫(xiě)應用; 三、快速讀寫(xiě)能力，提高標簽的讀寫(xiě)吞吐量提高效率。還有，大容量可以滿(mǎn)足大量數據的存儲，同等的讀寫(xiě)距離使應用更方便。 FRAM技術(shù)的優(yōu)勢結合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)的應用中擁有廣闊的市場(chǎng)。
FRAM在無(wú)線(xiàn)無(wú)源應用中創(chuàng )新。 存儲“新生代”之NRAM，與FRAM形成市場(chǎng)互補 “無(wú)論是從讀寫(xiě)耐久性、寫(xiě)入的速度還是功耗來(lái)講，FRAM比傳統的Flash、EEPROM等都更具有優(yōu)勢，但是目前FRAM 成本比較高，一般的消費類(lèi)產(chǎn)品還無(wú)法承擔�！瘪T逸新在介紹NRAM時(shí)說(shuō)。針對一般的消費類(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 NRAM是一種基于CNT(Carbon，NanoTubes,碳素納米管）的非易失性RAM。BCC Research預計，全球NRAM市場(chǎng)將從2018年到2023年實(shí)現62.5%的復合年成長(cháng)率(CAGR)，其中嵌入式系統市場(chǎng)預計將在2018年達到470萬(wàn)美元，到了2023年將成長(cháng)至2.176億美元，CAGR高達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； 3）高可靠性：存儲信息能保持更長(cháng)久（85℃時(shí)可達1千年，300℃時(shí)可達10年）； 4）低功耗 : 待機模式時(shí)功耗幾乎為零； 5）無(wú)線(xiàn)的可擴展性：未來(lái)生產(chǎn)工藝技術(shù)將低于5nm； 6）與CMOS晶圓廠(chǎng)的親和力：因為只有CNT工藝可以放入CMOS工藝里，唯一需要增加的元素就是碳，不必擔心材料的短缺和工廠(chǎng)的金屬污染； 7）低成本：目前的生產(chǎn)成本約為DRAM一半，隨著(zhù)存儲密度的提高，生產(chǎn)成本會(huì )越來(lái)越低。 “NRAM 不但可以做數據儲存也可以做程序儲存，這一特性對消費類(lèi)電子市場(chǎng)很有吸引力。就競爭格局來(lái)說(shuō)，NRAM在高溫操作、數據保持、高速讀寫(xiě)上都比傳統存儲器更具優(yōu)勢，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）�！痹谡劦絅RAM的未來(lái)市場(chǎng)時(shí)，馮逸新表示。 存儲“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存儲器，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“0”和“1”， 將DRAM的讀寫(xiě)速度與SSD的非易失性結合于一身，同時(shí)具備更低的功耗及更快的讀寫(xiě)速度。據馮逸新介紹，富士通的第一代ReRAM產(chǎn)品已經(jīng)被應用在歐洲一部分助聽(tīng)器中。 與FRAM不一樣，ReRAM的規格更類(lèi)似于EEPROM，內存容量比大，但尺寸比EEPROM小。與EEPROM不同的是，ReRAM最大的應用優(yōu)勢就是低功耗、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，遠遠低于同樣條件的EEPROM（3mA@5MHz）. ReRAM作為存儲器前沿技術(shù)，未來(lái)預期可以替代目前的FlashRAM，并且具有成本更低、性能更突出的優(yōu)勢。預期ReRAM高密度且低功耗的特性可使其大量運用在電池供電的穿戴式設備、助聽(tīng)器等醫療設備，以及量表與傳感器等物聯(lián)網(wǎng)設備。 |
