分析:FRAM、ReRAM、NRAM三类存储器的特点及应用

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在高性能的应用,比如智能汽车、小型的医疗设备这个领域,它属于需要高性能、高耐久性的电子系统,它的存储技术未来会是什么样的选择方向和创新的趋势呢?

在第七届EEVIA年度中国ICT媒体论坛暨2018产业和技术展望研讨会上,富士通电子元器件产品管理部总监冯逸新分享了公司的策略,以下是他的演讲整理。

【演讲整理】

先分享下各种存储器的特点:

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富士通主要提供FRAM、FRAM、ReRAM三种。

FRAM有三大优势:

一是高读写入耐久性,写的次数比较多。

二是高速写入,因为写入可以跟纳米秒的速度相比。

三是低功耗。其实一般在NOR Flash写和擦的时候需要一个升降电路,那么FRAM不需要,所以是低功耗。

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所谓的耐久性是什么样的概念呢?

假设条件写入频率是1秒/次,其实在FRAM最多用的是三项电表,国家规定是一秒写一次重要数据,一秒写一次,一般产品的寿命是十年的话,在十年当中写入耐久性大概需要3.2亿次!我们做比较,EEPROM满足不了,flash满足不了,但是EEPROM和flash还在被用,因为这需要用EEPROM Flash系统的话需要软件工程师下一些工夫。比如做损耗品种技术,也可以做,但是从整体上,成本会增加,总体来讲并不见得是可取之处。

 

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高速写入,FRAM写入一个数据的时间仅仅是EEPROM的1/3000,如果一个系统用一个主控加一个硬memory的话,发生掉电的时候,肯定FRAM是没有问题的,因为它的速度很快,EEPROM肯定要数据丢失。

那为什么EEPROM还在用呢?主要是加了大电容,或者是加了电池,因为下电的时候,写入数据需要时间,需要维持电压,加一个大电容等于电池,这样不但增加了设计线路板的面积,也有成本的增加,没有FRAM那么简单。

功耗的问题,同样写入64byte的数据,FRAM的功耗仅仅是EEPROM的1/100,这样功耗越低,电池的使用寿命就越长,在汽车的胎压检测里面一般用电池,电池更换方便,需要电池寿命更长,用FRAM可能是比较理想的的了。

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先总结一下就是,无论是读写耐久性也好、写的速度、写得速度和功耗来讲,FRAM比传统的MRAM、EEPROM有很多优势——但是,FRAM很贵!

 

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补充一张富士通FRAM产品线的说明图。工程师一眼就看懂,就不再赘述。

富士通的ReRAM

 

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ReRAM是富士通和松下合作的产品。松下负责制造,一部分REROM松下做,FRAM富士通做,它是通过一些化学氧化反应,使里边电阻最高、最低值两个来定点计数据。

第一代产品已经出来了,主要用在助听器,欧洲很多大公司助听器放在耳朵里面。

ReRAM的主要特点是阻变式的,FRAM不一样,规格类似于EEPROM,内存容量比较大一些,核心尺寸比EEPROM小一点。应用优势最大一点是低功耗易于写入操作,欧洲的一些大的助听器对这块要求比较多一些。

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ReRAM的产品路线图。

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上图是ReRAM的产品特点总结。

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目前4Mbit的中密度产品线已经量产,更高的密度还要晚一两年。冯逸新表示,未来富士通要把它做的更小,小到现在的1/4。目标应用是可穿戴设备,例如助听器做。

富士通的NRAM

 

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NRAM是一个新的东西,这是冯逸新第一次跟媒体谈到这个产品。N是纳米管的一个东西,发明这个技术的是美国的叫Nantero,公司在波士顿,在加利福尼亚有一个研发中心。富士通把IP买过来之后开发新的产品,它也是通过纳米管范德华力接触,接触之后电流凝固这个时候电阻是最低的,反作用力让它分开,电阻是最大的这么一个东西,就这么一个工作原理。

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NRAM有什么技术特点呢?

一是读写的速度比较快,读写耐久性比NOR Flash高于1000倍。

其次是高可靠性,一般80度可以存储数据达到1000年,一般300度时可达10年。存储温度比较高。

第三是低功耗,待机模式的功耗接近于零。

还有无限的扩张性,因为这个可以做的更小,FRAM突破不了100个纳米,一般NOR Flash做到十几个纳米,EEPROM做到60多个纳米,NRAM做的更小一些,未来的扩展空间比较大。

 

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简单做一个总结。总体来说,MRAM在高温操作、数据保持、高速书写上面比传统的memory更好一些。它的写入次数比NOR Flash更好一些。可以进入NOR Flash未来。 谈到NRAM的产品路线图,这是一款未来的产品。预计在2020年富士通可以做出来,因为现在很多客户看到这样非常感兴趣。他解释说,NRAM带来什么样的价值?它可以应用在任何系统,不但可以做数据存储,也可以做程序存储。这个是很方便。可以实现即开即用。比如不关电脑,用的时候打开。还有高温环境,FRAM做到120多度,未来NRAM它可以做到150多度。这样可以应用在发动机周边的电子产品上。

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