王朔的小說(shuō)《一半是火焰，一半是海水》擁有一個(gè)極富想象力的書(shū)名，可借用來(lái)關(guān)聯(lián)下我們關(guān)注的水和氣表計(jì)量。一方面海水和火焰從自然形態(tài)上很形象地代表著這兩個(gè)行業(yè)，另一方面也暗喻著水表/氣表在智能化發(fā)展道路上的激情澎湃和暗流涌動(dòng)。有了這樣的想象空間，我們將目光聚焦剛剛閉幕的智能水/氣計(jì)量及管網(wǎng)前行力論壇（WATER&GAS METERING China2014）。
此次論壇的重點(diǎn)是探討在邁向水表/氣表智能化過(guò)程中所遇到的挑戰(zhàn)及應(yīng)對(duì)方法。富士通半導(dǎo)體作為此次論壇的主要贊助商，除了展出非常適合水表/氣表應(yīng)用的FRAM產(chǎn)品方案外，其系統(tǒng)存儲(chǔ)器事業(yè)部副總裁松宮正人先生還在論壇上做了題為“FRAM（鐵電非易失性隨機(jī)存儲(chǔ)器）——智能水/氣表存儲(chǔ)關(guān)鍵數(shù)據(jù)的最佳解決方案”的精彩演講。
圖1. 富士通展出的FRAM產(chǎn)品方案吸引眾多觀眾駐足
“富士通半導(dǎo)體很高興能夠支持并在這次2014智能水/氣計(jì)量及管網(wǎng)前行力論壇發(fā)言，我們每年向電力儀表客戶交貨接近一千萬(wàn)片，全球電力儀表知名企業(yè)top10當(dāng)中的6家電表廠商采用富士通半導(dǎo)體FRAM！而我們的FRAM的超低功耗特性亦非常適合應(yīng)用在智能水表、氣表等領(lǐng)域，希望通過(guò)這次展示而讓更多的業(yè)內(nèi)專家了解我們?cè)谥悄芩?氣表上的應(yīng)對(duì)之道。”富士通半導(dǎo)體FRAM產(chǎn)品中國(guó)市場(chǎng)負(fù)責(zé)人蔡振宇先生表示。
階梯收費(fèi)加速水表/氣表智能化
智能三表（水、電、氣）是與我們的日常生活息息相關(guān)的，一般有電表的地方就有水表/氣表。然而，相比電表的智能化程度，水表/氣表的電氣化的能力和電表相比還有相當(dāng)大的差距。電表經(jīng)過(guò)近10年的快速發(fā)展，其智能化的程度已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)階梯收費(fèi)，而現(xiàn)在的大多數(shù)水表/氣表還不具備階梯收費(fèi)的能力。
因?yàn)槿蛩Y源的短缺迫使政府重視節(jié)水和水量控制，而能滿足階梯計(jì)價(jià)的智能式水表將會(huì)成為建設(shè)節(jié)水型社會(huì)一大利器！智能水表計(jì)量精準(zhǔn)、利于抄測(cè)，在“階梯水價(jià)”全面推廣背景下，發(fā)改委和住建部出臺(tái)意見(jiàn)，要求2015年底前所有設(shè)市城市原則上全面實(shí)行居民階梯水價(jià)制度，地方應(yīng)制定方案完成“一戶一表”改造。
階梯收費(fèi)必將加速水表/氣表的智能化步伐，“現(xiàn)在的水表/氣表的智能化程度大約只相當(dāng)于10年前的電表，而隨著階梯水價(jià)政策的提出，我國(guó)的水/氣在漲價(jià)，漲價(jià)的原因在于階梯收費(fèi)會(huì)增加水表/氣表的成本，因?yàn)殡A梯收費(fèi)會(huì)要求水表/氣表存儲(chǔ)更加多的信息，而且還要低功耗，這對(duì)于水表/氣表存儲(chǔ)關(guān)鍵數(shù)據(jù)的器件就提出更高的要求，這也正是富士通半導(dǎo)體FRAM的巨大機(jī)遇。” 蔡振宇先生指出。
三大特點(diǎn)提升FRAM人氣
富士通半導(dǎo)體FRAM在智能電表的應(yīng)用中有著不俗的表現(xiàn)，這與FRAM自身的優(yōu)勢(shì)（非易失性、低功耗、高速讀寫(xiě)）密不可分，如下圖2所示。
圖2. FRAM三大特點(diǎn)——非易失性、低功耗、高速讀寫(xiě)。
與傳統(tǒng)的非揮發(fā)存儲(chǔ)器相比，F(xiàn)RAM的功耗要小很多，而且寫(xiě)入速度更快。對(duì)于類似的寫(xiě)入，F(xiàn)RAM功耗只有EEPROM的1/1000。FRAM的寫(xiě)入時(shí)間是EEPROM的1/40000，達(dá)到SRAM和DRAM這些傳統(tǒng)易失性存儲(chǔ)器的級(jí)別。而且，F(xiàn)RAM的讀/寫(xiě)耐久性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于EEPROM和Flash存儲(chǔ)器。EEPROM和Flash存儲(chǔ)器能寫(xiě)入大約100萬(wàn)次(10^ 6次)，F(xiàn)RAM最高可寫(xiě)入1萬(wàn)億次，或者說(shuō)寫(xiě)入次數(shù)可以達(dá)到前兩種存儲(chǔ)器的100萬(wàn)倍以上。
FRAM在電力儀表行業(yè)獲得高“人氣”并得到廣泛采用的原因主要有三：
1、 FRAM為非易失性存儲(chǔ)器，無(wú)須后備電池；
2、 FRAM具有高速寫(xiě)入特點(diǎn)，無(wú)須超級(jí)電容；
3、 FRAM具有高讀寫(xiě)耐久性，運(yùn)行軟件簡(jiǎn)單，無(wú)須耗損均衡(wear leveling)。
而FRAM的應(yīng)用領(lǐng)域并不僅限于這里。目前計(jì)量?jī)x表(三相電表以及水表、氣表等)、電力自動(dòng)化、醫(yī)療器械及醫(yī)療電子標(biāo)簽、汽車后裝設(shè)備、POS機(jī)/金融ATM機(jī)等等行業(yè)也都在使用富士通半導(dǎo)體FRAM。如下圖3所示FRAM的特性及其應(yīng)用。
圖3. FRAM特點(diǎn)與應(yīng)用。
與電力儀表一樣，富士通半導(dǎo)體FRAM正在成為水表/氣表及其集抄系統(tǒng)的最佳解決方案選擇。如下圖4所示，在水表/氣表系統(tǒng)，從集中器到每家每戶的水表/氣表，都能夠看到FRAM的身影。在集中器中，F(xiàn)RAM用于儲(chǔ)存通信歷史數(shù)據(jù)，而在氣表應(yīng)用中，F(xiàn)RAM用于儲(chǔ)存煤氣流量歷史數(shù)據(jù)，在水表應(yīng)用中，F(xiàn)RAM用于儲(chǔ)存水流量歷史數(shù)據(jù)。
圖4. FRAM正在成為水表/氣表及其集抄系統(tǒng)的最佳選擇。
“富士通半導(dǎo)體FRAM現(xiàn)在已經(jīng)開(kāi)始被國(guó)內(nèi)多家水表/氣表廠家采用，例如杭州和江陰的一些水/氣表廠家已經(jīng)采用我們的FRAM來(lái)替代EEPROM作為存儲(chǔ)器件。”蔡振宇先生進(jìn)一步指出，“電池壽命問(wèn)題是水表/氣表的關(guān)鍵，而低功耗的富士通半導(dǎo)體FRAM不但能實(shí)時(shí)記錄歷史數(shù)據(jù)，還能延長(zhǎng)電池壽命!”
圖5. 富士通FRAM 的功耗僅為EEPROM的1/50。
如上圖5所示，在相同的比較條件下（比較元件容量為16Kbit（FRAM，EEPROM），功耗包括待機(jī)電流），采用EEPROM 耗電量高達(dá)500mAh，而采用FRAM的耗電量?jī)H10mAh，后者僅為前者的1/50！
穩(wěn)定可靠的供貨保證客戶利益
“FRAM在性能上的優(yōu)勢(shì)是明顯的，不過(guò)存儲(chǔ)產(chǎn)品的質(zhì)量也是客戶非常看重的另外一個(gè)因素。”蔡振宇先生介紹說(shuō)，“富士通半導(dǎo)體使用成熟技術(shù)生產(chǎn)FRAM的時(shí)間已經(jīng)超過(guò)10年。我們從1999年開(kāi)始量產(chǎn)，15年已經(jīng)累計(jì)銷售達(dá)到25.8億片F(xiàn)RAM產(chǎn)品。高可靠性、完備一體的供貨系統(tǒng)、宏大的經(jīng)營(yíng)業(yè)務(wù)遠(yuǎn)景是我們對(duì)客戶的承諾。”
由于掌握著從FRAM的研發(fā)、設(shè)計(jì)到量產(chǎn)及封裝的整個(gè)流程，加上多年的經(jīng)驗(yàn)，富士通半導(dǎo)體因而能始終保證FRAM產(chǎn)品的高質(zhì)量和穩(wěn)定供應(yīng)。“我們的FRAM產(chǎn)品線相當(dāng)寬泛，容量從4Kb到4Mb，涵蓋SPI和IIC串行接口、并行接口。未來(lái)富士通半導(dǎo)體還會(huì)不斷推出更多新品，逐步實(shí)現(xiàn)大容量化。我們已經(jīng)在著手研發(fā)8Mb的產(chǎn)品。”蔡振宇透露。
據(jù)悉，采用串行接口的FRAM可以替代EEPROM或串行閃存，而采用并行接口的FRAM產(chǎn)品可以代替低功耗SRAM或PSRAM (Pseudo SRAM)。在封裝方面，目前FRAM基本可以直接替換EEPROM，F(xiàn)RAM的封裝和EEPROM的封裝是完全兼容的。
富士通半導(dǎo)體還在低功耗制造工藝上不斷創(chuàng)新，進(jìn)一步降低成本價(jià)格。相對(duì)于電表，水表/氣表的成本壓力更低，對(duì)于FRAM的接受度可能更高。這也是富士通半導(dǎo)體接下來(lái)要努力抓住的市場(chǎng)機(jī)遇。
“中國(guó)市場(chǎng)已經(jīng)成為富士通半導(dǎo)體FRAM在全球的最大市場(chǎng)。我們?cè)诋a(chǎn)品的價(jià)格、交貨、工廠產(chǎn)能分配及技術(shù)支持等方面都給予了中國(guó)客戶很大支持。”蔡振宇表示，“FRAM是非常好的存儲(chǔ)器，而在這次論壇上，我們與來(lái)自政府和質(zhì)檢機(jī)構(gòu)、協(xié)會(huì)、自來(lái)水及燃?xì)夤?、領(lǐng)先行業(yè)企業(yè)的專家進(jìn)行了面對(duì)面的交流，大家對(duì)于FRAM的優(yōu)勢(shì)和功能有了進(jìn)一步深入的了解，未來(lái)FRAM的前景將更加廣闊。”