媒体聚焦 | FRAM应用浅记——只谈创新案例

自己的墨盒，假的墨盒它就会弹出来，提示你用了盗版的墨盒。这种打印机就是加了富士通的认证芯片。

其中的原理很简单，把芯片放在打印机里面，一个芯片放在墨盒里。打印机取墨像对暗号一样。为这种应用设计的认证芯片，里面有AES128加密的数据，出厂前就和厂商谈好，每种不同的打印机和墨盒有对应的暗号，通过这种方式进行验证，客户的知识产权可以得到保护。

因为打印机取墨是频繁的，一天要打几十次，在公司一天打几百次都有可能，EEPROM过一段时间就没办法使用了。所以FRAM的性能这个时候充分满足了客户的需求。

"我们现在在国内遇到一个客户，是做有线内窥镜，内窥镜有一个转换头，他希望那个头一定要匹配他的内窥镜片的头，于是把认证芯片加到内窥镜的头里，做到类似于墨盒的工作，自己的机器只能配自己的头。这个芯片的本身会比较简单。"蔡振宇先生表示。

附录：铁电资料

为什么叫铁电？

FRAM铁电存储器的产品，为什么叫铁电？是把DRAM和SRAM的快速读写和Random读写的特点，加上Flash和EEPROM，掉电可以继续保持数据特点相结合的Memory，又可以做到像SRAM的随机读取，又可以像Flash和EEPROM一样掉电后重要数据保存的特点。

下图可以看到FRAM内部的简单构造，从整个工艺角度是上下两层电核，最基本的区别是在于中间一层的PZT膜，把紫色的部分放大以后，边上是整个铅原子的构造，中间蓝色的是氧原子的掺杂，中间最关键，红球它是贵金属的原子，上面两个电场的作用下会上下移动，铁元素会有磁滞极化的运动，我们运用它的特点来记录。原子运行到上面我们认为是0的位置，运行到下面我们定义为1，通过判断这两个位置来判断数据是零还是1。FRAM的写周期一般是150纳秒的数量级。现在有20纳秒数量级。

（1）当一个电场被加到铁电晶体时，中心离子顺着电场的方向在晶体里移动，当离子移动时，它通过一个能量壁垒，从而引起电荷击穿。 内部电路感应到电荷击穿并设置记忆体。

（2）移去电场后中心离子保持不动，记忆体的状态也得以保存。

（3） 材料本身的迟滞特性的两个稳定点代表0或1的极化值

读写次数方面FRAM至少保证10的12次方， EEPROM和FLASH都是100万次，SRAM是无限次擦写。读写时的功耗FRAM的平均值是10个微安，EEPROM、 FLASH和SRAM都是毫安级的。

下图FRAM，EEPROM，FLASH，SRAM数据写方式、写周期、读写耐久性、功耗方面的对比。简而言之：多、快、省。

铁电有多快？

在现场蔡振宇先生为大家准备了一个DEMO，把数据写到FRAM和EEPROM里，从FRAM来说，用了0.5秒去存储2兆的数据，FLASH大概用了2.9秒，EEPROM存2兆数据用了13.4秒。从这个比较来看，FRAM快速读写的速度的特点是很明显的。

FRAM性能优势

蔡振宇先生总结了FRAM的性能优势。

无需后备电池：在很多供电领域比如说数控机床和重工业很担心要实时记录机床，比如说XY轴的位置。工厂断电前要把重要数据存储下来，数据量很大的情况下，以前都是加上后备电池，用了FRAM就可以把后备电池拿掉，后备电池有很多的问题，会漏电，维修麻烦，我们可以减少维护、保养的时间，做到环保。

快速读写：IOT、物联网，很大一部分就是要做到信息数据实时、频繁的记录，FRAM可以允许大家快速、频繁的擦写。

抗辐射性：FRAM独有的特性是抗辐射性，2011年福岛海啸有核泄漏，FRAM可以抗核辐射的释放，普通的EEPROM被伽玛射线照射，数据会设计破坏。FRAM是会维持现状，我们推出RFID，它应用医疗和工业领域，需要大量辐射的场合，

基于这些特点，FRAM发展出主要的应用，包括工业类应用、汽车黑匣子、ATM等需要存储重要数据的地方，以及电梯、新能源等。