迎物联网智能化时代FRAM助力三表设计新突破
- 来源：工业自动化 原标题：智能化与物联网的大潮中，FRAM助力三表设计新突破
- 2016/7/20 10:30:31
- 30116
计量行业人气齐聚、济济一堂的富士通FRAM主题演讲会场
作为三表中智能化走得较早的电表，其智能化普及程度远远于气表和水表，业界曾预测智能电表的普及率在2016年将超过90%。“富士通FRAM存储器销量在2015年就已经累计超过25亿片，而这其中很大部分是应用于电表中的，而中国是电表制造的中心。”王钰指出。然而，水表/气表的电气化能力和电表相比还有相当大的差距。“FRAM在水/气表中的应用也能看出这点，水/气表的智能化刚刚开始，远较电表落后，但趋势已经启动，目前陆续已经有十多家水/气表公司采用我们的方案批量上市。”王钰介绍道，“而阶梯价格政策，也进一步推动着智能水气表计的发展，对于水/气表的性能有了更高的要求。以FRAM为代表的高性能方案正在迎来好的机遇。”
水气计量智能化的存储新需求
阶梯收费要求水表/气表存储更多的信息，而且还要低功耗，这对于水表/气表存储关键数据的器件就提出了更高的要求。特别是为建设节水型社会，国家相关部门已明确提出用水要全面实施阶梯收费，水表改造的推进实现将快速推动数据存储等电子元件在水表/气表中的应用，特别是对存储器功耗、耐久性和可靠性提出新的需求。
“随着阶梯水价政策的提出，我国的水/气都在涨价，涨价的原因在于阶梯收费会增加水表/气表的成本，因为阶梯收费要求水表/气表能存储更加多的信息，而且还要低功耗，这对于水表/气表存储关键数据的器件就提出更高的要求。”王钰指出。
传统的三表存储方案通常基于EEPROM或Flash实现，然而，这两类器件在性能上有明显的不足。“EEPROM和Flash存储器能写入大约100万次，如果按0.5秒记录一次数据计算，EEPROM仅5天就将“寿终正寝”，难以支持实时记录的要求。”王钰表示。据悉，使用EEPROM时，很多厂商为了避免达到EEPROM的写入极限，频繁使用EEPROM/Flash的耗损均衡技术(wearleveling)。此外，作为电池供电的设备，水/气表的功耗也是需要考虑的问题，如何在存储环节省下每一个uW的功耗?
FRAM是克服存储三大痛点的正解
“FRAM存储作为EEPROM的‘天然’替代解决方案，已经在智能电表中获得普及性应用。”王钰指出，“这种替代行动大约从2015年前就开始了。随着FRAM技术的成熟，产品更加广泛、价格逐渐走低，已经成为当前智能电表的主流选择。电力仪表企业Top10中已有6家的电表在采用富士通FRAM!而在水/气表行业，目前正像四、五年前的智能电表行业一样，FRAM正在迅速导入到业界的新方案设计中。”
FRAM为何能续写智能电表行业“攻城略地”的成功?王钰认为主要缘于FRAM地从以下三方面解决了水/气表设计的痛点：
ØFRAM为超低功耗非易失性存储器，功耗预算极低(富士通FRAM功耗仅为EEPROM的1/50);
ØFRAM具有高速写入特点，无须超级电容;
ØFRAM具有高读写耐久性，运行软件简单，无须耗损均衡(wearleveling)。
水表/气表都是采用电池供电的设备，里面的电池需要使用10-15年，因此功耗预算非常敏感，电路的所有环节都需要尽量降低功耗。“FRAM本身功耗就很低，加之富士通FRAM的读写高速性能将大大缩短微处理器演算状态，延长其待机状态，因而能进一步延长电池寿命。”。王钰在演讲中介绍道，在相同的比较条件下(比较元件容量为16Kbit，功耗包括待机电流)，采用EEPROM耗电量高达500mAh，而采用FRAM的耗电量仅10mAh，后者仅为前者的1/50!
据悉，FLASH的读写时序是先擦除、然后发送写入指令、再写入，这个过程耗时0.5秒之久!EEPROM相比Flash明显快很多，但是需要一直等到写入完成。而FRAM直接发布写入指令即完成数据写入的动作，只需极短的时间。“更关键的是，这么长的读写时间有可能导致EEPROM或Flash数据写入期间发生电源中断，数据有丢失的风险!”王钰指出。
“其次，FRAM的可靠性还体现在远比EEPOM或Flash具备更多的读写次数。FRAM的读写次数大可达10万亿次，可实现高频繁的数据纪录，比如实时记录，这是EEPROM或Flash很难支持的。”王钰在演讲中强调道。
据王钰介绍，使用EEPROM时，很多厂商为了避免达到EEPROM的写入极限，频繁用到EEPROM/Flash的耗损均衡技术(wearleveling)。例如，MCU将数据流D1到Dn发送到EEPROM，将EEPROM分成四个存储区域，个数据写入到区域一的地址一中，第二个数据写入地址二中，第二次将个数据写入到存储区域二的地址一，第三次、第四次……从而将写入耐久性提高四倍。FRAM的读写次数多(高耐久性)，根本不需要使用耗损均衡技术，从而可实现存储器的小容量化，降低软件的复杂度和漏洞混入的可能性。
存储“独门秘籍”是怎样炼成的
FRAM作为一种独特的存储器件，近年来在三表应用、医疗、工业控制、物联网、传感器网络等领域的应用风生水起，而在这些应用中，几乎总能看到富士通的身影。“我们的FRAM产品线相当宽泛，容量从4Kb到4Mb，涵盖SPI和IIC串行接口、并行接口。”王钰表示。据悉，由于掌握着从研发、设计到量产及封装的整个流程，加上多年丰富的经验，富士通半导体能始终保证FRAM产品的高品质和稳定供应。未来富士通半导体还将不断推出更多新品，逐步实现大容量化。据悉，富士通已经开始着手研发8Mb的产品。
FRAM在性能上的优势是显而易见的，但作为计量产品，无论是水/气表还是电表方案，客户首要关注的是质量。“富士通半导体使用成熟技术生产FRAM的时间已经超过16年，累计销售达到25.8亿片，高可靠性、完备一体的供货系统、宏大的经营业务远景是我们的FRAM在客户的电表产品中获得广泛应用的关键因素之一。”王钰指出。
此外，产品兼容性也是王钰比较强调的方面，客户无需对其当前的方案做出任何修改：采用串行接口的FRAM可以替代EEPROM或串行闪存，而采用并行接口的FRAM产品可以代替低功耗SRAM或PSRAM(PseudoSRAM)。在封装方面，目前FRAM基本可以直接替换EEPROM，FRAM的封装和EEPROM的封装是完全兼容的。
“中国市场已经成为富士通FRAM在大的潜力市场。我们在产品的价格、交货、工厂产能分配及技术支持等方面都给予了中国客户很大支持。”王钰表示。在本次论坛中，富士通再次与来自政府、水/气表设计生产厂家以及自来水和燃气公司多层面互动交流，FRAM的特性受到业界的深度关注，继智能电表之后，FRAM在水表和气表行业正在迎来又一个春天。
版权与免责声明：凡本网注明“来源：智能制造网”的所有作品，均为浙江兴旺宝明通网络有限公司-智能制造网合法拥有版权或有权使用的作品，未经本网授权不
展开全部
热门评论