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富士通:FRAM、ReRAM、NRAM通通跳到我碗里

时间:2018-04-19 作者:张迎辉 阅读:
在一些特殊要求的电子产品领域,例如无限次的擦写次数、极快的读写速度或是极恶劣的温度环境下也不丢数据、存储可靠性极度高的特殊产品应用中,哪怕是三星再先进的堆叠技术的闪存,恐怕也不能满足客户的要求。
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在内存大涨让三星东芝美光赚到盆满钵满时,中国的紫光国芯也在奋起直追,誓要把中国与国外的内存技术的差距缩小来。无奈一是内存拼的是工艺和制造技术,先发优势太明显,要追赶也非易事。希望中国本土企业早日在消费类最大的芯片销售的市场,早日圆梦。

在一些特殊要求的电子产品领域,例如无限次的擦写次数、极快的读写速度或是极恶劣的温度环境下也不丢数据、存储可靠性极度高的特殊产品应用中,哪怕是三星再先进的堆叠技术的闪存,恐怕也不能满足客户的要求。这里指的就是FRAM铁电存储器、以及最新发明问世的ReRAM和NRAM存储器。这些存储器能够满足上述的要求,但对于产能设备的要求并不高,只是由于单位存储单元的价格高,不可能与NANDNORSRAM直接竞争。

目前为止,富士通是极少数掌握了这三种存储技术的公司之一。富士通电子元器件产品管理部总监冯逸新在第七届EEVIA年度中国ICT媒体论坛暨2018产业和技术展望研讨会上,就向电子工程专辑等专业媒体,介绍了这三种存储技术以及该公司已经量产的产品规格。

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图:富士通电子元器件产品管理部总监冯逸新

富士通电子元器件产品管理部总监冯逸新表示,FUJITSU即富士通公司在近20多年当中发生了多次整合,尤其是近几年半导体行业变化很大,从过去的日本十大高科技公司之一转型为像IBM这样的公司,专做技术解决方案,做一些泛在产品解决方案,这两块加起来大概占了整个销售额90%。今天谈的是后面的半导体及电子元器件,占了11%,后面有一家公司是富士通半导体株式会社,这家公司在金融危机2008年之后从富士通总公司分出来,我本人2004年加入富士通株式会社,到现在有十三四年。

富士通的FRAM

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存储器业务,一个是系统集成LSI产品的开发,还有晶圆代工、市场营销和策略问题。存储器这块是FRAM,FRAM学术的名字叫做FERAM,一般我们在公司内部叫FRAM。还有ReRAM,其实是可变电阻式的东西,底下是NRAM,正在开发目前最高端的东西,量产在2020年,一会儿给大家介绍。FRAM主要是三个产品,一个是通用存储器,高端的FA还有汽车电子,底下的FRAM内置的芯片,一般RFID芯片主要是用EEPROM的内存,比如说像NXP做的比较多一些,富士通用FRAM替代了。还有就是FRAM内置嵌入式验证IC,比如说打印机耗材与打印机里采用到的。

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上图是各种存储器的特点介绍,以及富士通的产品定位。

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富士通主要提供FRAM、FRAM、ReRAM三种。

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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?富士通电子元器件产品管理部总监冯逸新介绍说,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,这是一个简单的东西,FRAM的速度大概仅仅是,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,EEPROM还在用,为什么能用呢?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他们自己做,FRAM我们做,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,像欧洲,像很多大公司助听器放在耳朵里面。

ReRAM的主要特点,它是阻变式的东西,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?冯逸新介绍说,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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