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FeRAM（铁电随机存取存储器）应用领域广泛，从个人到企业，从私用到公用，无所不在。特别是在汽车电子、工业控制、表计以及助听器等领域，FeRAM都展现出了卓越的性能。
日前，在E维智库第12届中国硬科技产业链创新趋势峰会暨百家媒体论坛上，RAMXEED（原富士通半导体）总经理冯逸新详细介绍了该公司最新一代FeRAM的特性及其在行业中的应用情况。
差异化特性
FeRAM，也被称为FRAM（尽管“FeRAM”更为学术化，而“FRAM”则是Ramtron、Cypress、Infineon的注册商标），在存储器的分类中，非易失性存储器和易失性存储器各有千秋。而FeRAM则巧妙地结合了这两者的优点：它像SRAM、DRAM一样支持随机覆盖写入，无需擦除操作，写入速度快；同时，它又具备非易失性存储器的特点，能够在断电后保存数据。此外，FeRAM的读写速度更是达到了纳秒级，远超NOR Flash和EEPROM。更重要的是，FeRAM的读写耐久性极高，可达1013次，相当于无限次读写，这是EEPROM和NOR Flash所无法比拟的。
正是基于这些特点，FeRAM在实时写入、掉电保护等应用场景中展现出了不可替代的绝对优势。特别是在电表等需要频繁读写的应用中，FeRAM更是成为了首选。从整个存储器市场来看，NOR Flash、NAND Flash和DRAM占据了98%的份额，而包括FeRAM在内的利基市场则占据了剩余的2%。尽管份额不大，但FeRAM却以其独特的优势，在这个市场中扮演着举足轻重的角色。它不仅能够替代EEPROM、SARM、MRAM等存储器，还展现出了广泛的应用前景。
近年来，ReRAM（电阻式随机存取存储器）作为新兴存储器技术备受瞩目，被视为未来可能替代NOR Flash的候选者。然而，目前ReRAM的量产容量仍有限，最大仅为12Mb。要真正替代NOR Flash，ReRAM的容量还需大幅提升至16Mb至1Gb之间。目前，包括海力士、中芯国际等知名半导体公司都在积极研发ReRAM相关技术。
作为实现ReRAM量产的少数半导体供应商之一，RAMXEED的ReRAM产品已达到12Mb的容量。ReRAM可以被视为EEPROM的加强版，具有更大的容量、更小的die（芯粒）尺寸和更低的读出功耗。这些特性使得ReRAM特别适合于助听器等对写入需求不高、但对读出功耗和尺寸有严格要求的应用场景。
行业应用
冯逸表示，在FeRAM的供应版图中，富士通与英飞凌占据主导地位。值得一提的是，通过收购CYPRESS（而CYPRESS此前又收购了Ramtron），英飞凌进一步巩固了其在FeRAM市场的地位。不过，在晶圆代工方面，英飞凌现已转向与TI合作。
FeRAM和ReRAM在市场中各有定位。以容量为纵坐标，读写次数为横坐标来看，ReRAM作为EEPROM的升级版，拥有稍大的容量。而FeRAM与MRAM（磁阻随机存取存储器）则以其高速读写和低功耗特性著称，但相较而言，MRAM存在功耗高和易受磁场影响的缺点。
富士通的FeRAM在多个领域有广泛应用。在智能电网领域，包括光伏发电、储能、变电以及汽车充电桩等方面，FeRAM是富士通深耕中国大陆市场二十多年的重要产品之一。此外，FeRAM还广泛应用于汽车、船舶、工程机械等领域，如新能源汽车管理系统、TBOX、行车记录仪等。
在工厂自动化方面，富士通的FeRAM服务于施奈德、西门子等世界知名企业，特别是在磁式旋转编码器应用中，富士通的带有二进制计数器的FeRAM的无源设计和高速写入、耐久读写、超低功耗特性使其成为实现无电池编码器的关键。
医疗领域也是FeRAM的重要市场，如助听器、呼吸机、CT扫描和病房监护仪等设备中均有应用。在游戏机领域，FeRAM因其精确记录关键数据的能力而受到青睐。在云计算领域，FeRAM作为高速读写的新一代存储器，在RAID控制卡中有重要应用。此外，楼宇自动化、5G通讯、标签和智能卡、可穿戴设备等也是FeRAM的潜在市场。
特别值得一提的是，FeRAM在记录故障信息方面发挥着重要作用，如在智能电网、继电保护器、光伏逆变器、储能系统等领域，FeRAM能够实时记录故障信息，便于及时发现问题并恢复运行状态。
此外，富士通还积累了无线供电技术（FRID）和微弱信号识别技术。FeRAM不仅用于记录故障信息，还在汽车电子、BMS、电池护照、卡车行车记录、光模块、IOT控制器、服务器RAID控制卡等领域有广泛应用。在这些应用中，与EEPROM相比，FeRAM具有更大的容量、更高的读写次数和更好的成本优势。
冯逸表示，富士通在FeRAM的产品升级方面做了大量工作，包括开发Quad SPI等新产品，以提升在高端应用中的竞争力。
迭代升级和创新
在90年代，当Ramtron首次将FeRAM推向市场时，其主要定位是替换EEPROM，实现pin to pin和软件的互换。EEPROM具有SPI接口、I2C接口和并口接口，FeRAM也同样具备这些接口。在SPI接口方面，富士通拥有丰富的产品线，并不断进行产品升级，包括提升工作温度至125度（超越常规的85度工业温度标准）、提高工作频率，并满足市场对更小封装的需求，提供DFN 8封装。
富士通开发的新一代FeRAM展现出快速的工作频率，达到了50MHz的速度，相较于MRAM，FeRAM具有明显优势。同时，富士通还在研发Quad（四线）SPI产品，以满足游戏机和高端FA应用对更高速度的需求。相比传统SPI，Quad SPI在许多应用上具有绝对优势。
在I2C产品方面，富士通主要用于电表计量，并对现有产品线进行了升级，包括提高工作温度，同时实现了3.4Mb的最高速度，远超常规的1Mb。虽然并口类产品在国内使用较少，但富士通仍进行了产品升级，提高了工作温度。
随着市场需求的增长，富士通近两年在汽车级产品方面也进行了大量升级，包括新能源电池包、BMS、TBOX、行车记录仪以及胎压监测等，这些产品通常需要SPI接口并满足AEC-Q100标准。同时，富士通还补充了I2C接口的汽车级产品线，并实现了大容量和小封装。
然而，FeRAM在市场上的应用量受限于容量小和成本高的瓶颈。为了突破这些限制，富士通计划通过叠加die的方式实现更大容量，如8Mb基础上叠加2个die达到16Mb，叠加4个die达到32Mb。
富士通的未来计划包括发展无需电池的SRAM+battery替代品，以及使用堆叠技术实现SRAM+EEPROM（或NVSRAM）的替代。同时，富士通还在研发新的技术，以提高FeRAM的速度，目标是在下一代技术中实现35ns的访问速度，与MRAM和SRMA相抗衡。
结语
1996年，Ramtron公司率先将FeRAM推向市场，当时富士通作为Ramtron的晶圆代工服务伙伴，共同见证了FeRAM的诞生。历经二十多年的不懈探索，富士通（现RAMXEED）已向全球市场交付了高达44亿片的FeRAM产品。
未来，富士通将根据市场需求继续研发更高速度的FeRAM，并拓展其应用范围至FA、楼宇控制、RAID控制卡、FPGA的程序存储等领域。在2025年之后，富士通计划进一步提升FeRAM的速度和性能，以满足市场的不断变化和发展。
