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FRAM筑造坚固数据存储,助力表计产品性能升级

间隔中国首次提出泛在电力物联网的观点刚以前一年,经由过程进级电网根基举措措施,以大年夜数据、云谋略、5G、边缘谋略等技巧实现传统电网向能源互联网进级,将跟着承担“拉动经济”重任的“新基建”而加速,泛在电力物联网在电力系统根基扶植中的紧张性不言而喻。而作为电力收集化数据采集的独一设备,智能电表是用户侧泛在电力物联网的根基,智能电表的技巧立异可以说从根本上影响着泛在电力物联网行业的成长。

针对这波大年夜规模的市场热潮,富士通电子元器件(上海)有限公司产品治理部总监冯逸新近日在一次研讨会上也表示:“智能表计作为富士通经久关注的重点营业,在未来几年具有很大年夜的市场潜力,分外是智能电表行业成长潜力依然看好。”

随风而起, FRAM筑造稳固数据存储

电子设计的一个主要斟酌身分是低落总功耗的同时前进靠得住性。设计职员必须斟酌增添功能,同时削减系统的功率预算,以实现更长久的电池寿命。然则与此同时,嵌入式软件正变得日益繁杂,必要配备更多的存储器,但这一点对功耗也有了进一步要求。“对付智能表计而言,数据记录及存储是异常紧张的。是以,智能表计规划商需斟酌遴选相宜的存储产品予以应对。”冯逸新指出。中国政府从2018年开始对水表进行周全更新换代,也带动了智能水表的技巧改革。分外是抄表规划从传统的载波规划徐徐转变为NB-IOT平台,对付平台里的采集器和集中器对数据采集和数据传送的无迟延和靠得住性也都有了更高的要求。

“富士通FRAM在智能表计行业已深耕十多年之久,举世表计出货超1亿片。针对新一代标准下的智能表计,富士通推出了浩繁立异型存储产品,如FRAM铁电存储器在智能电表行业已经作为标准存储器被广泛采纳,在中国、东南亚、欧洲、南美、北美等地区拥有很大年夜的市场占领率。” 冯逸新表示。据悉,威胜集团、海兴电力、林洋能源、Itron、西门子等业界主流的电表供应商都是富士通FRAM的客户,无锡聚成、浙江威星、EMERSON、E+H、TEPLOKOM等举世范围的智能水气仪表主要供应商,也将FRAM作为其准确记录和存储关键数据的标准元件。

四大年夜关键特点,助力表计产品机能进级

FRAM的三大年夜上风我们都很认识,那便是高速写入、历久性、以及低功耗,而针对智能表计利用,它还拥有第四大年夜上风--超高的安然性。在物联网期间,企业与破费者对数据保密与安然的认知进一步提升。若碰到黑客违法窃取及阐发电表的机密数据,将导致大年夜范围的信息泄露。对此,富士通FRAM付与了智能表计利用的安然性上风,便是防止黑客偷盗或窜改数据。当黑客的窜转事故发生时,低功耗和高速的FRAM可以使用给RTC供电的小型电池电源,瞬间消去紧张数据,从而确保电力用户的信息安然。例如FRAM仅需0.1mA的事情电流,就能够在0.3ms的光阴内擦除256bit的数据,比拟EEPROM拥有显明的上风。

安然性的第二个体现,则是基于高写入速率。以256Kb自力FRAM存储器为例,每写入1Byte数据,所需光阴仅为150ns。是以,富士通FRAM在智能电表利用中带来了关键的上风:掉落电保护紧张数据。电表应用的紧张数据,必要在异常短的距离(1-3次/秒)里保存在存储器,并确保掉落电环境下数据依然完备。对付表计计量和抄表系统而言,掩护数据记录的准确性便是防止国家资本流掉,从而确保国家能高效完备收受接收资金。

历久性则是智能表计(分外是集中器)最基础的需求。按照国家电网规定,紧张数据必须以1次/秒的频率实时记录到存储器,按照智能电表10年运行周期来谋略,存储器需达到写入次数至少为:1*60*60*24*365*10=3.2亿次。作为非易掉性存储器,FRAM具有靠近SRAM和DRAM这些传统易掉性存储器级其余高速写入速率,读写周期是传统非易掉性存储器的1/30000,但读写历久性却是后者的1,000万倍,达到了10万亿次,可实现高频繁的数据记载 (实时的记录)。若按5ms一次读写频率来谋略,达到10万亿次花费的光阴是1,585年,相称于可以从唐朝写到现在!与之相对, EEPROM只有100万次读写寿命,若按此读写频率,1个半小时就会报废,更别说只有10万次读写寿命的Flash了。别的,FRAM的数据维持光阴也极长,在85℃情况下,可以达到至少10年。

至于低功耗的上风,则在智能水气表中得以表现。在水表/气表系统中,从集中器到每家每户的水表/气表,都能够看到FRAM的身影。比拟于智能电表,市场规律上最显着的差异便是水表、气表必须选用电池供电(且平日一颗电池要用10-15年以上),而非电表那样可直接接入电源,是以低功耗成为了水、气表规划最关键的需求。也是以让读写寿命长、功耗极低又利于延长电池应用寿命的FRAM实现了极大年夜的差异化上风。以64Byte数据写入为例,FRAM的功耗仅仅是EEPROM的1/440,可以轻松应对实时、频繁存储数据的事情模式,这不仅大年夜大年夜延长了电池寿命低落掩护资源,更有助于电池与设备的小型化。

完善的存储产品阵列,表计数据存储再添B计划

FRAM的上风虽然显着,但假如纯真应用FRAM,资源比拟EEPROM以及Flash来说势必是略有升高的。而智能电表,分外是单相电、水、气、热表对规划资源的要求平日异常苛刻,是以若何让产品在维持高机能的条件下进一步低落资源是富士通不停以来面临的寻衅。

在实际利用中,富士通建议采纳超低容量FRAM (4Kbit)与EEPROM并用,赞助实现低资源的电、水、气、热智能表计规划。 “采纳FRAM与EEPROM并用的规划设计可实现智能表计的高靠得住性与安然性,并在整体规划架构上省去用于EEPROM掉落电保护的大年夜电容,从而有效地低落系统整体的BOM资源。” 冯逸新表示。为满意用户在低资源和高机能的完美平衡,富士通FRAM存储器推出了用于计量模块的I2C 接口的3v、5v电源电压驱动的4kbit、16kbit、64kbit、128kbit和256kbit的FRAM产品,同时推出用于抄表采集器或集中器用的SPI接口的16kbit到4Mbit的多容量的FRAM存储器。这些产品最大年夜的上风是高速写入,高写入操作历久性和高靠得住性,适用于智能四表的掉落电保护等高靠得住性设计要求。

“别的,针对工业电表,富士通还可以供给ReRAM。低功耗和大年夜容量的ReRAM是那些以读操作为主,替换电池艰苦,抄表艰苦但需长光阴维持数据的流量仪表的最佳办理规划。”冯逸新称,“今朝第一代产品4M bit早已量产之中,第二代产品8M bit已经开始提供ES样品,未来第三代产品将开拓SPI 2M bit产品,可用于替代EEPROM,利用于必要高温操作的工业电表等利用傍边。”

同时,富士通业已动手开拓与试产下一代高机能存储产品--NRAM。其同时承袭了FRAM的高速写入、高读写历久性,又具备与NOR Flash相称的大年夜容量与造价资源,并实现很低的功耗。在智能表计应用中,一个NRAM就可以替代电、水、气、热表中的Flash、FRAM和EEPROM等所有存储单元,不仅削减了存储器的应用数量,也有利于系统工程师简化设计上的难度。

作为NRAM的第一代产品,16M bit的DDR3+SPI接口产品最快将于今岁尾上市,势必激发存储行业的新一轮厘革。冯逸新自大地表示:“NRAM既承袭了FRAM的高机能,又具有调换NOR Flash大年夜容量的特征,我们坚信这必将是一个划期间的存储器办理规划!”

总结

“富士通工业级FRAM已经量产20年之久,积累了异常多量产工艺履历,从1999年至今,统共出货达41亿颗!” 冯逸新总结道。事实上,除了表计关键数据存储,富士通FRAM产品还利用于RFID、医疗电子、汽车电子等广泛的领域,某种程度上来说,小小的FRAM存储器正在广泛赋能各行各业的立异利用!以今朝智能表计行业的环境来看,想做到真正的智能化,还必要经历从功能到机能的周全飞跃,从关键数据存储的厘革做起实现更多的立异将加速产品和行业的进级。

责任编辑:gt

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