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近日，德州儀器（TI）推出了業(yè)界首款超低功耗FRAM（鐵電存儲器）微控制器MSP430FR57xx系列。其特點(diǎn)是器件集成了FRAM而不是通常的閃存（FLASH）和EEPROM。與后者相比，該FRAM系列MCU的擦寫(xiě)速度提升了100倍，功耗降低了250倍，而且擦寫(xiě)次數幾乎不受限制。那么，該產(chǎn)品是為何開(kāi)發(fā)的？鐵電MCU真的有那么好嗎？TI公司MSP430中國區業(yè)務(wù)拓展經(jīng)理刁勇為我們做了講解。 刁勇說(shuō)，鐵電MCU主要是針對傳感器網(wǎng)絡(luò )開(kāi)發(fā)的。為提高傳感器網(wǎng)絡(luò )的智能化水平，我們需要數量更多的傳感器和更多的實(shí)時(shí)數據采集。但在很多情況下（如野外），眾多傳感模塊的供電成為問(wèn)題。如果靠電池供電，其壽命必然受到制約。如果靠外界能量（如風(fēng)能、震動(dòng)、熱能）供電，則這些電能有限且不穩定。所以開(kāi)發(fā)功耗更低的傳感模塊就更有意義。 另一方面，實(shí)時(shí)數據采集對MCU的存儲器擦寫(xiě)次數提出了挑戰。目前的單片機通常采用閃存作為非易失性存儲器，但閃存的擦寫(xiě)次數僅幾萬(wàn)到幾十萬(wàn)次，如果每秒進(jìn)行幾十次采樣則僅能維持10分鐘左右工作時(shí)間，這顯然不能滿(mǎn)足實(shí)時(shí)數據采集的要求。 TI此次推出的MSP430FR57xx系列FRAM系列完全滿(mǎn)足大批量傳感器的實(shí)時(shí)數據采集要求。該系列的工作電流僅9微安，是閃存單片機的250分之一。寫(xiě)入速度為10毫秒，是閃存單片機的100多倍。其寫(xiě)入次數可達100萬(wàn)億次以上，幾乎不受任何限制。另外，由于讀寫(xiě)速度快其不易失，這種MCU無(wú)需外置EEPROM和SRAM，進(jìn)一步減少了系統功耗，并簡(jiǎn)化了軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程。 
圖1：四種常用存儲器特性對比 刁勇介紹說(shuō)，TI之所以能夠開(kāi)發(fā)FRAM單片機，這和TI與Ramtron公司的合作是分不開(kāi)的。Ramtron是鐵電存儲器專(zhuān)業(yè)廠(chǎng)商，它的器件有TI代為生產(chǎn)，雙方已有10年的合作歷史。在此過(guò)程中，TI逐漸意識到集成FRAM的單片機可用于物聯(lián)網(wǎng)這樣的領(lǐng)域，因此規劃了三四年的時(shí)間。通過(guò)克服諸多工藝難點(diǎn)，終于成功開(kāi)發(fā)出了首款基于FRAM的MSP430系列。 刁勇提醒說(shuō)，FRAM單片機在攝氏260度以上溫度下可靠性較差，因此在焊接的時(shí)候要特別注意。該器件的工作溫度范圍為-40至+85攝氏度，可適應大多數工業(yè)環(huán)境。10K批量下系列器件的價(jià)格在1.2美元左右，并不很貴。 以上提到的都是FRAM單片機的優(yōu)點(diǎn)。筆者猜測，FRAM的缺點(diǎn)可能是，由于它占用硅片面積較大所以做到大容量比較困難，否則沒(méi)有理由不把它應用到更高端的處理器當中。
圖2：TI首款超低功耗FRAM MCU框圖 TI第一款基于FRAM的430芯片有16K、8K、4K選項，現可提供樣片，今年7月份實(shí)現量產(chǎn)。更大存儲容量的器件將陸續推出。 |
