1969年起,富士通開始提供存儲器,至今已走過了46個年頭。
現在,富士通半導體主要提供高質量、高可靠性的非易失性存儲器“FRAM(Ferroelectric Random AccessMemory)”。
1995年起,公司開始開發FRAM,具有17年以上的量產經驗。迄今為止來自世界43個國家的客戶咨詢過FRAM的200多種應用產品。 FRAM應用于智能卡及IC卡等卡片領域、電力儀表及產業設備等產業領域,以及醫療設備及醫療RFID標簽等醫療領域。近年來,還被應用于可穿戴設備、工業機器人以及無人機中。
如上所述,本公司FRAM產品憑借著由強大技術能力支撐的高質量與穩定的產品供貨,長期被要求高可靠性存儲器的客戶所愛用。
今后,我們將進一步降低存儲器的功耗,擴大存儲器的操作溫度范圍,加大存儲器的容量,同時繼續開發最適合客戶用途的產品。
FRAM記憶元件使用了鐵電膜(Ferroelectric film)。
本公司的FRAM里使用了PZT(鋯鈦酸鉛)的鐵電物質,其結晶結構如右圖所示。
方格中的Zr (鋯)或Ti (鈦)離子有兩個穩定點,其性質是在外部電場作用下會改變位置(鐵電性)。定位于任一穩定點后,即使撤掉電場,其位置也不會發生改變。即記憶了極化狀態。
鐵電膜的上下設置有電極,構成電容器,標示出電極電壓及極化量時,能夠實現磁滯(過程),從而能夠記憶“1”或者“0”。
鐵電存儲器就是利用了這種非易失性。
雖然EEPROM或閃存也會根據元件內的存儲區域是否有電荷來記憶數據,但FRAM是根據極化的方向來記憶數據的,所以兩者具有不同的記憶方式。
FRAM(Ferroelectric Random Access Memory)是一種融合了在斷電的情況下也能保留數據的非易失性、隨機存取兩個特長的鐵電隨機存儲器(內存)。FRAM的數據保持,不僅不需要備用電池,而且與EEPROM、FLASH等傳統的非易失性存儲器相比,具有優越的高速寫入、高讀寫耐久性和低功耗性能。
FRAM產品可分為兩個系列。
分別是以SOP/SON等封裝產品形式提供的“獨立存儲器”和FRAM內置的RFID用LSI以及驗證LSI等的“FRAM內置LSI”。
另外,根據客戶的要求,開發和供應最大限度發揮應用優勢及性能的FRAM內置定制LSI。
串行接口存儲器的產品陣容有16Kbit至4Mbit的SPI接口產品,以及4Kbit至1Mbit的I2C接口產品。電源電壓除主要的3.3V工作產品外,正在擴充1.8V工作產品。封裝形式除能夠與EEPROM及串行閃存兼容的SOP外,還提供可穿戴設備用SON(Small Outline Non-leaded package)及WL-CSP(Wafer Level Chip Size Package)等超小型封裝形式的產品。
同時,使用TSOP或SOP封裝形式提供256Kbit至4Mbit的并行存儲器。在利用SRAM及數據保存用電池供電的應用中,并行存儲器被用作進一步降低能耗或減少電池的解決方案。
FRAM保證了高速寫入以及最大10兆次的讀寫次數,因此被應用于需要“連續讀寫數據”、“三維位置信息實時記錄”、“完整保護數據”,并連續讀寫數據的應用中。滿足了“省去保持數據用的電池”、“反復讀寫而需要讀寫次數多的存儲器”、“保存斷電前瞬間數據”等要求。
本公司新開發面向1Mbit FRAM“MB85RS1MT”的8引腳晶圓級芯片尺寸封裝(WL-CSP)并開始供貨。
與傳統業界標準SOP封裝相比,WL-CSP大約為SOP的23%,能夠減少約77%的安裝面積。而且,本WL-CSP的厚度為0.33mm,約是信用卡的一半,從安裝體積比來看,能夠減少大約95%的體積。
另外,與同為非易失性存儲器的通用EEPROM相比,MB85RS1MT的寫入時間較短,從而能夠大幅降低寫入時的功耗。
因此,將該FRAM引入需要頻繁實時記錄原始數據的可穿戴設備,將有利于延長電池的使用壽命或實現電池的小型化。
本公司開發出了在Quad SPI接口非易失性RAM市場里最大容量的4Mbit FRAM “MB85RQ4ML”,并開始提供產品。
本產品采用1.8V的獨立電源,Quad SPI接口,并以108MHz的動作頻率實現了54Mbyte/秒的數據傳輸。本公司的傳統產品中,具有16bit輸入輸出引腳的44引腳的并行接口的4Mbit FRAM的最快,為13Mbyte/秒,而本產品以較少的引腳實現了相當于4倍速度的數據讀寫。
因為具有高速動作及非易失性的特點,MB85RQ4ML成為網絡、RAID控制器、工業計算領域的最佳選擇。
本公司的FRAM廣泛應用于電力儀表、辦公設備及產業設備市場。目前提供的FRAM高溫端最大工作保證溫度為85℃,但為了適應車載設備市場的要求,公司正在開發將工作溫度提高至125℃的面向車載的FRAM產品。
該新產品不僅將工作溫度提高至125℃,而且為了滿足車載設備市場的高質量要求,公司重新評估和修改內部設計回路,提高產品可靠性。車載用FRAM依據AEC-Q100(*1)可靠性試驗標準,可滿足PPAP(*2)。
如今圍繞車載設備的環境,廢氣排放得到嚴格限制,并要求低能耗,且安全裝備等都是利用電子器件進行復雜控制。為了實現低能耗,就需要更多的使用斷電后仍能保留數據的非易失性存儲器。另外,出現問題時,因為重要的原始數據都須保留在存儲器中,這就要求存儲器具有高可靠性及快速寫入的性能。
本公司生產的高可靠性、高性能FRAM非易失性存儲器滿足了車載設備市場的上述需求。
關于車載FRAM的詳細情況,請查閱本公司的WEB網站或者咨詢銷售公司。
*1 :AEC(Automotive Electronic Council)
*2 :PPAP(Production Part Approval Process)
非易失性存儲器FRAM,無需保持數據的電池,所以保持數據時不產生能耗。而且,寫入時間較通用EEPROM及閃存要短,具有寫入能耗低的優點。因此,僅僅通過能量回收產生的微小電動勢,就能將數據寫入FRAM,因此,除能量回收以外,即使沒有電池電源,也能夠寫入數據。實際上,我們已確認內置有FRAM的演示設備已經能夠在沒有電池的狀態下寫入數據。
也就是說,FRAM通過自身的“非易失性”及“高速寫入”,實現了低能耗,為無電池技術提供了解決方案。
● 只要旋轉表盤就能記錄轉數(無電池)
iC-Haus公司是本公司的業務伙伴,提供使用韋根線技術、內置有FRAM的演示設備。通過該演示設備,已確認僅僅利用旋轉表盤產生的電動勢,就能將表盤轉數寫入FRAM。請在介紹FRAM的WEB網站中觀看演示設備的實際操作視頻。
● 只要彎曲軟質纖維板就能記錄轉數(無電池)
我們以MUNEKATA公司(*1)提供的樹脂系列壓電元件的軟質纖維板(91mm×55mm,名片大小)為能量回收電源,開發了內置FRAM的演示設備。通過該演示設備,已確認僅僅利用彎曲軟質纖維板產生的電動勢,就能將彎曲次數寫入FRAM。
*1 :MUNEKATA株式會社(MUNEKATA Co., LTD)提供采用噴涂工藝制作的樹脂系列壓電元件。
串行接口存儲器的產品陣容有16Kbit至4Mbit的SPI接口產品,以及4Kbit至1Mbit的I2C接口產品。電源電壓除主要的3.3V工作產品外,正在擴充1.8V工作產品。封裝除能夠與EEPROM及串行閃存兼容的SOP外,還提供可穿戴設備用SON(Small Outline Non-leadedpackage)及WL-CSP(Wafer Level Chip Size Package)等超小型封裝產品。
與其他非易失性存儲器相比,串行接口存儲器的優勢在于寫入快、讀寫耐久性高、功耗低。
*1 :當工作溫度低于+85℃時,數據保持時間可以延長,詳細請參考數據手冊。
*1 :當工作溫度低于+85℃時,數據保持時間可以延長,詳細請參考數據手冊。
*2 :滿足SPI以及Quad SPI接口
*3 :高速讀取模式時,可實現最大40MHz操作。
*4 :有二進制計數器功能
*5 :雙SPI模式時,可實現最大7.5MHz操作。
并行接口存儲器為采用TSOP或SOP封裝的256Kbit至4Mbit的產品,工作時的電源電壓為3.3V,但MB85R4M2T能夠在1.8V-3.6V的大范圍內進行工作。封裝方式為能夠與SRAM兼容的TSOP或SOP。
在SRAM及使用數據保持電池的應用中,并行接口存儲器被作為進一步降低能耗或減少電池的解決方案。
*1 :當工作溫度低于+55℃或+85℃時,數據保持時間可以延長,詳細請參考數據手冊。
富士通半導體利用FRAM的高速寫入,高讀寫耐久性(多次讀寫次數)特長, 提供RFID用LSI以及應用于電子設備的FRAM內置驗證IC產品。
FRAM內置RFID用LSI本公司提供使用無限接口的FRAM內置RFID用LSI。本公司的產品不是以單純讀出為中心的RFID標簽,作為面向數據攜帶型RFID標簽,國內外FA領域、設備維護領域及醫療領域正在導入其產品。今后的傳感器網絡社會中,利用傳感器取得的數據的無線通信不可或缺,而本公司的產品將作為支持這一社會的LSI受到關注。
? 高速數據寫入 :可提高數據寫入時的效率。
? 穩定的通信距離 :低功耗模式寫入工作,實現相同的讀/寫通信距離。
? 大容量內置存儲單元:記錄信息于電子標簽,實現追溯應用所需的大容量內存單元。
? 讀寫工作的高耐久性:保證最高1萬億次的讀/寫工作,實現標簽的長期使用和重復使用。
? 符合國際標準 :富士通半導體RFID LSI產品系列符合ISO15693和ISO18000-3(mod1),6。
*1 :開發中的MB97Rxxxx為MB97R803A/804B的后續品種。
FRAM還在IC卡等安全領域有業績,提供FRAM內置式設備驗證LSI。通用的驗證用LSI為MB94R330。
MB94R330序列利用電子設備本體與外設之間的激勵與響應來進行驗證操作,識別正品與假冒產品。
適用于檢測出在打印機、復合機等電子設備本體上使用的外設的(墨盒、碳粉盒等)假冒產品。
在安全用途方面,由于其性質,為了滿足客戶特殊技術要求,除通用LSI外,還提供定制LSI。
本公司自1995年開始開發FRAM,具有17年以上的豐富的量產業績。正是“量產化”的實現以及持續的穩定供給,證明本公司具有非常高的技術能力。
FRAM中使用了鐵電,而在此之前的半導體過程中,鐵電會出現劣化,所以很難實現量產。本公司確定了劣化的原因,并在制造過程中采取了相應的措施,最終在世界上率先成功實現了量產。公司開發的量產實現技術以及FRAM產品對社會的貢獻已得到認可,2011年以后也獲得了多個權威獎項。今后,我們也將致力于穩定供應由高技術能力支撐的高質量存儲器。
歷史上獲獎
2013 : ? 第7屆 日本應用物理學會會員獎
? 第61屆 文部科學大臣促進獎 電氣科技促進獎
2014 : ? 第60屆 大河內紀念技術獎
? 平成26年 文部科學大臣表彰 科學技術獎(研發部門)
? 第14屆 山崎貞一獎(半導體及半導體裝置領域)
2015 : ? 平成27年 春季褒章 紫綬褒章
銷售聯系
富士通電子元器件(上海)有限公司
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