1969年起,富士通开始提供存储器,至今已走过了46个年头。
现在,富士通半导体主要提供高质量、高可靠性的非易失性存储器“FRAM(Ferroelectric Random AccessMemory)”。
1995年起,公司开始开发FRAM,具有17年以上的量产经验。迄今为止来自世界43个国家的客户咨询过FRAM的200多种应用产品。 FRAM应用于智能卡及IC卡等卡片领域、电力仪表及产业设备等产业领域,以及医疗设备及医疗RFID标签等医疗领域。近年来,还被应用于可穿戴设备、工业机器人以及无人机中。
如上所述,本公司FRAM产品凭借着由强大技术能力支撑的高质量与稳定的产品供货,长期被要求高可靠性存储器的客户所爱用。
今后,我们将进一步降低存储器的功耗,扩大存储器的操作温度范围,加大存储器的容量,同时继续开发最适合客户用途的产品。
FRAM记忆元件使用了铁电膜(Ferroelectric film)。
本公司的FRAM里使用了PZT(锆钛酸铅)的铁电物质,其结晶结构如右图所示。
方格中的Zr (锆)或Ti (钛)离子有两个稳定点,其性质是在外部电场作用下会改变位置(铁电性)。定位于任一稳定点后,即使撤掉电场,其位置也不会发生改变。即记忆了极化状态。
铁电膜的上下设置有电极,构成电容器,标示出电极电压及极化量时,能够实现磁滞(过程),从而能够记忆“1”或者“0”。
铁电存储器就是利用了这种非易失性。
虽然EEPROM或闪存也会根据元件内的存储区域是否有电荷来记忆数据,但FRAM是根据极化的方向来记忆数据的,所以两者具有不同的记忆方式。
FRAM(Ferroelectric Random Access Memory)是一种融合了在断电的情况下也能保留数据的非易失性、随机存取两个特长的铁电随机存储器(内存)。FRAM的数据保持,不仅不需要备用电池,而且与EEPROM、FLASH等传统的非易失性存储器相比,具有优越的高速写入、高读写耐久性和低功耗性能。
FRAM产品可分为两个系列。
分别是以SOP/SON等封装产品形式提供的“独立存储器”和FRAM内置的RFID用LSI以及验证LSI等的“FRAM内置LSI”。
另外,根据客户的要求,开发和供应最大限度发挥应用优势及性能的FRAM内置定制LSI。
串行接口存储器的产品阵容有16Kbit至4Mbit的SPI接口产品,以及4Kbit至1Mbit的I2C接口产品。电源电压除主要的3.3V工作产品外,正在扩充1.8V工作产品。封装形式除能够与EEPROM及串行闪存兼容的SOP外,还提供可穿戴设备用SON(Small Outline Non-leaded package)及WL-CSP(Wafer Level Chip Size Package)等超小型封装形式的产品。
同时,使用TSOP或SOP封装形式提供256Kbit至4Mbit的并行存储器。在利用SRAM及数据保存用电池供电的应用中,并行存储器被用作进一步降低能耗或减少电池的解决方案。
FRAM保证了高速写入以及最大10兆次的读写次数,因此被应用于需要“连续读写数据”、“三维位置信息实时记录”、“完整保护数据”,并连续读写数据的应用中。满足了“省去保持数据用的电池”、“反复读写而需要读写次数多的存储器”、“保存断电前瞬间数据”等要求。
本公司新开发面向1Mbit FRAM“MB85RS1MT”的8引脚晶圆级芯片尺寸封装(WL-CSP)并开始供货。
与传统业界标准SOP封装相比,WL-CSP大约为SOP的23%,能够减少约77%的安装面积。而且,本WL-CSP的厚度为0.33mm,约是信用卡的一半,从安装体积比来看,能够减少大约95%的体积。
另外,与同为非易失性存储器的通用EEPROM相比,MB85RS1MT的写入时间较短,从而能够大幅降低写入时的功耗。
因此,将该FRAM引入需要频繁实时记录原始数据的可穿戴设备,将有利于延长电池的使用寿命或实现电池的小型化。
本公司开发出了在Quad SPI接口非易失性RAM市场里最大容量的4Mbit FRAM “MB85RQ4ML”,并开始提供产品。
本产品采用1.8V的独立电源,Quad SPI接口,并以108MHz的动作频率实现了54Mbyte/秒的数据传输。本公司的传统产品中,具有16bit输入输出引脚的44引脚的并行接口的4Mbit FRAM的最快,为13Mbyte/秒,而本产品以较少的引脚实现了相当于4倍速度的数据读写。
因为具有高速动作及非易失性的特点,MB85RQ4ML成为网络、RAID控制器、工业计算领域的最佳选择。
本公司的FRAM广泛应用于电力仪表、办公设备及产业设备市场。目前提供的FRAM高温端最大工作保证温度为85℃,但为了适应车载设备市场的要求,公司正在开发将工作温度提高至125℃的面向车载的FRAM产品。
该新产品不仅将工作温度提高至125℃,而且为了满足车载设备市场的高质量要求,公司重新评估和修改内部设计回路,提高产品可靠性。车载用FRAM依据AEC-Q100(*1)可靠性试验标准,可满足PPAP(*2)。
如今围绕车载设备的环境,废气排放得到严格限制,并要求低能耗,且安全装备等都是利用电子器件进行复杂控制。为了实现低能耗,就需要更多的使用断电后仍能保留数据的非易失性存储器。另外,出现问题时,因为重要的原始数据都须保留在存储器中,这就要求存储器具有高可靠性及快速写入的性能。
本公司生产的高可靠性、高性能FRAM非易失性存储器满足了车载设备市场的上述需求。
关于车载FRAM的详细情况,请查阅本公司的WEB网站或者咨询销售公司。
*1 :AEC(Automotive Electronic Council)
*2 :PPAP(Production Part Approval Process)
非易失性存储器FRAM,无需保持数据的电池,所以保持数据时不产生能耗。而且,写入时间较通用EEPROM及闪存要短,具有写入能耗低的优点。因此,仅仅通过能量回收产生的微小电动势,就能将数据写入FRAM,因此,除能量回收以外,即使没有电池电源,也能够写入数据。实际上,我们已确认内置有FRAM的演示设备已经能够在没有电池的状态下写入数据。
也就是说,FRAM通过自身的“非易失性”及“高速写入”,实现了低能耗,为无电池技术提供了解决方案。
● 只要旋转表盘就能记录转数(无电池)
iC-Haus公司是本公司的业务伙伴,提供使用韦根线技术、内置有FRAM的演示设备。通过该演示设备,已确认仅仅利用旋转表盘产生的电动势,就能将表盘转数写入FRAM。请在介绍FRAM的WEB网站中观看演示设备的实际操作视频。
● 只要弯曲软质纤维板就能记录转数(无电池)
我们以MUNEKATA公司(*1)提供的树脂系列压电元件的软质纤维板(91mm×55mm,名片大小)为能量回收电源,开发了内置FRAM的演示设备。通过该演示设备,已确认仅仅利用弯曲软质纤维板产生的电动势,就能将弯曲次数写入FRAM。
*1 :MUNEKATA株式会社(MUNEKATA Co., LTD)提供采用喷涂工艺制作的树脂系列压电元件。
串行接口存储器的产品阵容有16Kbit至4Mbit的SPI接口产品,以及4Kbit至1Mbit的I2C接口产品。电源电压除主要的3.3V工作产品外,正在扩充1.8V工作产品。封装除能够与EEPROM及串行闪存兼容的SOP外,还提供可穿戴设备用SON(Small Outline Non-leadedpackage)及WL-CSP(Wafer Level Chip Size Package)等超小型封装产品。
与其他非易失性存储器相比,串行接口存储器的优势在于写入快、读写耐久性高、功耗低。
*1 :当工作温度低于+85℃时,数据保持时间可以延长,详细请参考数据手册。
*1 :当工作温度低于+85℃时,数据保持时间可以延长,详细请参考数据手册。
*2 :满足SPI以及Quad SPI接口
*3 :高速读取模式时,可实现最大40MHz操作。
*4 :有二进制计数器功能
*5 :双SPI模式时,可实现最大7.5MHz操作。
并行接口存储器为采用TSOP或SOP封装的256Kbit至4Mbit的产品,工作时的电源电压为3.3V,但MB85R4M2T能够在1.8V-3.6V的大范围内进行工作。封装方式为能够与SRAM兼容的TSOP或SOP。
在SRAM及使用数据保持电池的应用中,并行接口存储器被作为进一步降低能耗或减少电池的解决方案。
*1 :当工作温度低于+55℃或+85℃时,数据保持时间可以延长,详细请参考数据手册。
富士通半导体利用FRAM的高速写入,高读写耐久性(多次读写次数)特长, 提供RFID用LSI以及应用于电子设备的FRAM内置验证IC产品。
FRAM内置RFID用LSI本公司提供使用无限接口的FRAM内置RFID用LSI。本公司的产品不是以单纯读出为中心的RFID标签,作为面向数据携带型RFID标签,国内外FA领域、设备维护领域及医疗领域正在导入其产品。今后的传感器网络社会中,利用传感器取得的数据的无线通信不可或缺,而本公司的产品将作为支持这一社会的LSI受到关注。
• 高速数据写入 :可提高数据写入时的效率。
• 稳定的通信距离 :低功耗模式写入工作,实现相同的读/写通信距离。
• 大容量内置存储单元:记录信息于电子标签,实现追溯应用所需的大容量内存单元。
• 读写工作的高耐久性:保证最高1万亿次的读/写工作,实现标签的长期使用和重复使用。
• 符合国际标准 :富士通半导体RFID LSI产品系列符合ISO15693和ISO18000-3(mod1),6。
*1 :开发中的MB97Rxxxx为MB97R803A/804B的后续品种。
FRAM还在IC卡等安全领域有业绩,提供FRAM内置式设备验证LSI。通用的验证用LSI为MB94R330。
MB94R330序列利用电子设备本体与外设之间的激励与响应来进行验证操作,识别正品与假冒产品。
适用于检测出在打印机、复合机等电子设备本体上使用的外设的(墨盒、碳粉盒等)假冒产品。
在安全用途方面,由于其性质,为了满足客户特殊技术要求,除通用LSI外,还提供定制LSI。
本公司自1995年开始开发FRAM,具有17年以上的丰富的量产业绩。正是“量产化”的实现以及持续的稳定供给,证明本公司具有非常高的技术能力。
FRAM中使用了铁电,而在此之前的半导体过程中,铁电会出现劣化,所以很难实现量产。本公司确定了劣化的原因,并在制造过程中采取了相应的措施,最终在世界上率先成功实现了量产。公司开发的量产实现技术以及FRAM产品对社会的贡献已得到认可,2011年以后也获得了多个权威奖项。今后,我们也将致力于稳定供应由高技术能力支撑的高质量存储器。
历史上获奖
2013 : • 第7届 日本应用物理学会会员奖
• 第61届 文部科学大臣促进奖 电气科技促进奖
2014 : • 第60届 大河内纪念技术奖
• 平成26年 文部科学大臣表彰 科学技术奖(研发部门)
• 第14届 山崎贞一奖(半导体及半导体装置领域)
2015 : • 平成27年 春季褒章 紫绶褒章
销售联系
富士通电子元器件(上海)有限公司
电话: (86 21) 6146 3688
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