在計量儀表行業(yè)，水表/氣表目前仍是不同于電表的一個“藍?！笔袌?，對成本的敏感度遠低于對功耗的敏感度,，正是因為這一特點，使得FRAM這一無電池存儲技術(shù)在無論是通信單元(中繼)還是計量單元都得到越來越多的應用,。
而在深圳最近舉辦的2015智能水/氣計量及管網(wǎng)執(zhí)行力論壇（WATER&GAS METERING China2015）上,，富士通半導體的展臺人頭攢動，業(yè)界對這一新型存儲技術(shù)的關(guān)注可見一斑,，F(xiàn)RAM在電表領(lǐng)域的成功很快將延伸到一顆電池要用10-15年的水/氣表中,，甚至有過之而無不及,。
富士通半導體FRAM產(chǎn)品中國市場負責人,、市場部高級經(jīng)理蔡振宇進一步分析了個中因素：相比電表的智能化程度，水表/氣表的電子化和智能化還屬于剛剛起步,，因此市場空間巨大,，特別是為建設節(jié)水型社會，國家相關(guān)部門已明確提出用水要全面實施階梯收費,，水表改造的推進實現(xiàn)將快速推動數(shù)據(jù)存儲等電子元件在水表/氣表中的應用,；另外，人口紅利消失和勞動力成本不斷上升正推動遠程抄表系統(tǒng)的部署,，水表/氣表的智能化程度必須也正在不斷提到,，這也會帶動存儲器的應用，特別是讀寫壽命長,、功耗極低有利于延長電池使用壽命的FRAM將有極大的用武之地,。
富士通半導體作為此次論壇的重要贊助商，除了展出非常適合水表/氣表及工業(yè)應用的FRAM產(chǎn)品方案和演示板,、最新的功率及信號繼電器產(chǎn)品系列之外,，還在論壇上做了題為“富士通鐵電在流量計中的應用”的精彩演講，深入分析了FRAM相對EEPROM,、Flash的優(yōu)勢和應用案例,。
顛覆對非易失性存儲器的認知
作為非易失性存儲器，F(xiàn)RAM具有接近SRAM和DRAM這些傳統(tǒng)易失性存儲器的級別的高速寫入速度,，讀寫周期是傳統(tǒng)非易失性存儲器的1/30,000,，但讀寫耐久性卻是后者的1,000萬倍，達到了10萬億次,，可實現(xiàn)高頻繁的數(shù)據(jù)紀錄 (實時的記錄),。
“相當于可以從唐朝寫到現(xiàn)在！”蔡振宇在演講中這樣形象地描述FRAM的讀寫耐久性,，若按5ms一次讀寫頻率來計算,，達到10萬億次花費的時間是1,585年。EEPROM只有100萬次讀寫壽命,，若按此讀寫頻率,，1個半小時就會報廢,，更別說只有10萬次讀寫壽命的Flash了。另外,，F(xiàn)RAM的數(shù)據(jù)保持時間也極長,，在85℃環(huán)境下，可以達到至少10年,。
“有人可能會提到,，EEPROM/Flash可以分區(qū)來操作讀寫以提高壽命，即耗損均衡技術(shù)（wear leveling）,，”蔡振宇還分析道,，“但這樣會對軟件的冗余度提出更多要求，并占用CPU（MCU）更多工作時間,，因而會提升系統(tǒng)功耗,，尤其不適合水表/氣表這種電池供電計量應用。而不需要wear leveling的FRAM可實現(xiàn)存儲器的小容量化,，降低軟件的復雜化和漏洞(bug)混入的可能性,，工程師犯錯的幾率也降低了，提升了整個系統(tǒng)的可靠性,?！?nbsp;另外他提到，無論是電池供電還電路供電,，采用FRAM后,，斷電時即使需要數(shù)據(jù)寫入操作時也不需要大電容。
而談到器件功耗本身,，F(xiàn)RAM又展現(xiàn)“傲嬌”的一面,，EEPROM/Flash讀寫周期較長，擦寫時特別耗電,，而FRAM讀寫周期短,，因而功耗水平只有EEPROM的大約1/300、Flash的1/100,000,。
“若水表/氣表沒有辦法從MCU的角度去降低功耗,，可以再考慮轉(zhuǎn)換存儲器類型來幫助降低整個系統(tǒng)功耗?！辈陶裼罱o參加論壇的業(yè)內(nèi)人士建議道,。而且，如果使用EEPROM或Flash的話,，若在長時間的數(shù)據(jù)寫入期間發(fā)生電源中斷,，數(shù)據(jù)有丟失的危險，而FRAM不會有此風險,，因而斷電時,，即使需要數(shù)據(jù)寫入操作時,，也不需要大電容。
在本次論壇的展區(qū)現(xiàn)場,，富士通半導體通過拍攝圖片的方式現(xiàn)場演示了FRAM的高速讀寫和可靠保存數(shù)據(jù)的優(yōu)勢,，并通過接通一盞LED的亮度不同體現(xiàn)功耗的巨大差異。
另外,，蔡振宇在演講時還特別強調(diào),，富士通半導體的FRAM與EEPROM封裝相同，引腳也完全兼容,，功能方面也具有兼容性,，各種接口通用（I2C 、SPI 和并口）,，協(xié)議兼容,，替代使用上沒有任何障礙。
流量計中的中,、外應用實例
而FRAM的應用領(lǐng)域廣泛，富士通FRAM過去幾年在中國的智能卡,、電力儀表（三相表和集中器）,、工業(yè)控制、辦公設備,、汽車音響導航儀器,、游戲機、RFID,、醫(yī)療器械及醫(yī)療電子標簽等等行業(yè)率先取得了可喜的成績,，得到大批量應用。如下圖所示,，富士通半導體的FRAM進入水,、氣表市場領(lǐng)域已近兩年，那么進展情況如何呢,？據(jù)蔡振宇介紹,，雖說整體經(jīng)濟環(huán)境比較疲軟，但并沒有阻止水表氣表的智能化進程,，對FRAM需求增長平穩(wěn),，富士通FRAM在這領(lǐng)域的營收增長達到了30%。
他進一步指出：“中國的水表氣表制造商/方案商集中在江浙滬,、重慶等地,，已有不少開始采用FRAM進行新產(chǎn)品的研發(fā)，而集中抄表模塊制造商,、開發(fā)商在華南居多,，他們對FRAM也產(chǎn)生了濃厚興趣,，一些新項目研發(fā)已在開始采用FRAM?！?/p>
與電力儀表一樣,，富士通FRAM正在成為水表/氣表及其集抄系統(tǒng)的最佳解決方案選擇。如下圖所示,，在水表/氣表系統(tǒng),，從集中器到每家每戶的水表/氣表終端，都能夠看到FRAM的身影,。在集中器中,，F(xiàn)RAM用于儲存通信歷史數(shù)據(jù)，而在氣表應用中,，F(xiàn)RAM用于儲存煤氣流量歷史數(shù)據(jù),，在水表應用中，F(xiàn)RAM用于儲存水流量歷史數(shù)據(jù),。
蔡振宇表示：“電池壽命問題是靠一個電池供電的水表/氣表的關(guān)鍵所在,，里面的電池需要用到10-15年。而低功耗的富士通半導體FRAM本身功耗就相對很低,，加上富士通FRAM的讀寫高速性能將大大縮短微處理器演算狀態(tài),延長其待機狀態(tài),，因而能進一步延長電池壽命!”
如上圖所示，在相同的條件下（元件容量為16Kbit,，功耗包括待機電流）,，采用EEPROM 耗電量高達500mAh，而采用FRAM的耗電量僅10mAh,，后者僅為前者的1/50,！
“FRAM在性能上的優(yōu)勢是明顯的，不過存儲產(chǎn)品的質(zhì)量也是客戶非?？粗氐牧硗庖粋€因素,。”蔡振宇最后總結(jié)道,，“富士通半導體使用成熟技術(shù)生產(chǎn)FRAM的時間已經(jīng)超過10年,。我們從1999年開始量產(chǎn)，15年已經(jīng)累計銷售達到25.8億片F(xiàn)RAM產(chǎn)品,。高可靠性,、完備一體的供貨系統(tǒng)、宏大的經(jīng)營業(yè)務遠景是我們對客戶的承諾,?！?nbsp;