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【存储器】富士通亮出三大非易失性存储器:高性能、高耐久性要求的理想解决方案

来源:全球半导体观察       

随着大数据及电子科技的日益发展,存储器的地位越来越重要,市场也对存储器的容量和技术及多样性提出了新挑战,目前市场上已出现一些新型存储器。

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介绍了富士通旗下三类非易失性存储器,他认为富士通非易失性存储器是高性能和高耐久性设计要求的应用电子系统的理想解决方案。

据冯逸新介绍,富士通株式会社旗下包括三大业务范围:技术解决方案、泛在产品解决方案、半导体及电子元器件解决方案,其中半导体及元器件解决方案业务在2016年富士通年销售额中占比11.6%,目前这块业务由富士通半导体株式会社负责。

富士通在半导体方面有三大存储器产品——FRAM、ReRAM、NRAM,其中FRAM、ReRAM正在量产,而NRAM正处于开发阶段。冯逸新指出,这三大产品在定位上并不会相互打架,FRAM用于数据记录,NRAM用于数据记录和电码储存,还可替代NOR Flash,而ReRAM则可替代大容量EEPROM。

富士通亮出三大非易失性存储器:高性能、高耐久性要求的理想解决方案

富士通三类存储器的规格比较

FRAM

相信业内人士并不陌生,FRAM(铁电存储器)是基于铁电材料的铁电性和铁电效应的非易失性存储器,该技术早于1980年代就已出现,供应商包括归属于Cypress的Ramtrom、TI及富士通。冯逸新表示,富士通FRAM产品于1999年正式量产至今已18年,2017年实现产量3500Mpcs Nov。

冯逸新介绍称,富士通FRAM包括三个产品:通用存储器主要应用于表计、工控,FRAM内置RFID芯片主要应用于医疗电子,FRAM内置嵌入式验证IC则可满足客户各种定制要求的验证LSI。

富士通亮出三大非易失性存储器:高性能、高耐久性要求的理想解决方案

在冯逸新看来,FRAM具有三大优势:高读写入耐久性、高速写入、低功耗,相较而言FRAM比传统EEPROM等具有更大优势,但在价格上也较昂贵,在消费类产品上仍没有市场,富士通希望未来能在在消费类市场上有所作为。

耐久性方面,假设条件数据为写入频率是1秒/次,一般产品寿命是十年的话,其写入耐久性约3.2亿次,相比之下,EEPROM和flash的读写耐久性都低于要求,而FRAM则远高于要求;高速写入方面,FRAM一个数据的写入时间仅是EEPROM的1/3000,在写入数据操作中发生掉电时,传统存储器容易造成数据丢失,而FRAM则可实现数据实时完整记录;功耗方面,在同样的条件下写入64byte数据,FRAM功耗仅是EEPROM的1/400,大大延长电池寿命。

FRAM应用范围包括表计、汽车电子、无人机、可穿戴产品、电机控制、游戏机等,富士通将目标市场锁定汽车电子系统、智能表计系统、IOT三大领域。冯逸新指出,车规级FRAM是满足汽车电子可靠性和无迟延要求的最佳存储器选择,目前BMS是富士通的主攻方向。

ReRAM

ReRAM(阻变式随机存储器)是基于钽氧化物的非易失性存储器。据冯逸新透露,富士通和松下合作开发了ReRAM,松下负责制造,目前第一代产品产品已出来,像在欧洲主要用于助听器中,但现在中国大陆还没市场。

冯逸新介绍称,ReRAM类似于EEPROM规格,但ReRAM内存容量更大,将达到32Mbit,未来会有1.2V低电压操作产品,硅片核心尺寸(Die size)小于EEPROM,富士通未来还要将尺寸做得更小,主要应用于可穿戴设备及小型医疗设备。

ReRAM易于写入操作(写入操作之前不需要擦除操作),并可低功耗读出操作,如其5MHz的读出操作最大电流仅为0.5mA,远远低于同样条件的 EEPROM(3mA@5MHz)。

富士通亮出三大非易失性存储器:高性能、高耐久性要求的理想解决方案

据冯逸新透露,ReRAM中密度存储的产品线包括4Mbit、8Mbit、32Mbit,其中4Mbit已量产,8Mbit计划2019年量产,32Mbit则需到2021年量产。

NRAM

NRAM(Nano-RAM,碳纳米管随机存储器)是基于碳纳米管的非易失性存储器。该技术由美国公司Nantero开发专利,并授权于富士通为NRAM的第一个商业合作伙伴,富士通从该公司购买了IP,取得了NRAM的设计、生产和销售许可。

冯逸新表示,作为一种新型的非易失性存储器,NRAM规格类似或接近于FRAM,存储密度远高于FRAM,硅核心尺寸比FRAM更小。

富士通亮出三大非易失性存储器:高性能、高耐久性要求的理想解决方案

在他看来,NRAM拥有完美的性能:高速读写,速度接近于DRAM,比NAND Flash快100倍;高读写耐久性,多于Flash1000倍以上的读写次数;高可靠性,存储信息能保持更长久,85℃时可达1千年、300℃时可达10年;低功耗,待机模式的功耗接近于零。

NRAM带来价值包括可应用于任何系统,NRAM不但是非易失性存储器,又具有与DRAM同 等的高速操作;可实现instant on(即开即用)功能,降低功耗的同时提高了系统的性能;适应于高温环境动作的逐渐增长的市场需求等。

在上述性能及应用价值的支撑下,冯逸新表示,NRAM初期目标应用是替换大容量EEPROM和小容量NOR Flash,目前EEPROM的最大容量是2Mbit,,NRAM可支持超过16Mbit的要求;NOR Flash的写入操作受限于扇区,NRAM是高速随机写入操作。

目前NRAM仍处于研发阶段,预计16Mbit将于2019年上市,512Mbi则需到2024年上市。冯逸新称,目前很多客户对NRAM非常感兴趣,富士通最近已和韩国一家企业在洽谈。

据其透露,NRAM未来生产工艺技术将低于5nm,富士通目前与Nantero使用Mie富士通300mm晶圆,共同开发55nm CMOS技术的NRAM,未来电路片尺寸将进一步缩小。 

值得一提的是,冯逸新在问答环节中表示,FRAM的成本比较高且难以降低,未来其成本降低将寄托在NRAM身上。

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