为何说FeRAM，是行业应用的万能钥匙？

日本有一家老牌半导体企业——富士通，自1956年开始研发半导体以来，富士通在1980年代已成为顶级半导体公司，位列前五。但在80年代后期，由于受到美国的打压，促使韩国半导体行业得以快速发展。富士通自2000年起逐步退出了SRAM和DRAM市场，2005年又停止了NAND Flash和NOR Flash的生产，2012年则开始专注于ASIC、MCU和Analog IC市场。后来这些业务也渐渐都剥离了出去，其中，ASIC业务与松下半导体合资成立了索喜（Socionext），MCU和Analog IC则出售给了当时的SPANSION，后者最终被CYPRESS收购，并归入英飞凌。
 
富士通曾是一家集成设备制造商（IDM），拥有自己的晶圆加工厂和封测厂。但由于半导体行业的整合，封测技术含量逐渐降低，公司选择外包生产。现今，南通富士通已转变为通富微电子，成为全球第五大封测厂。至于晶圆加工，富士通在2020年将其转让给安森美半导体。
 
在过去六年中，富士通半导体做出了重要决策：自2025年1月1日起，富士通集团将正式撤出半导体市场。与此同时，他们分离出来了新的品牌——RAMXEED。延续富士通半导体的经验，RAMXEED继续在FeRAM领域深耕。
 
FeRAM在利基市场占据绝对优势
 
在讨论整个大的存储市场时，我们通常将其主要分为三类：NOR Flash、NAND Flash和DRAM。这三种存储器共同占据了市场的98%，而剩余的2%则属于利基市场（Niche Market），包括FeRAM、ReRAM、EEPROM、MRAM和SARM。其中，FeRAM在这些细分市场中扮演着绝对优势的角色，它可以替代EEPROM、SARM和MRAM等其他存储器。
 
存储的分类方式多样，其中一个重要的分类是非易失性存储与易失性存储。非易失性存储包括EEPROM、NOR Flash和NAND Flash，而易失性存储则主要指SRAM和DRAM。SRAM和DRAM的最大特点是支持随机覆盖写入，不需要进行擦除操作，且写入速度极快。相对而言，Flash和EEPROM主要用于程序存储或在断电后保留重要数据，而FeRAM结合了这两者的优点，并且具备低功耗的特性，因此也被归类为非易失性存储。
 
 
 
与传统的存储相比，FeRAM的写入方式是覆盖写入，这使得它不需要像NOR Flash和EEPROM那样进行擦除操作。在读写速度上，FeRAM也更为迅速，达到纳秒级，远超NOR Flash和EEPROM。同时，FeRAM的读写耐久性也是其显著特点之一，能够达到10¹³到10¹⁴次的读写次数，在某种意义上接近无限。而相比之下，EEPROM和NOR Flash则存在写入次数的限制。因此，FeRAM在实时写入和掉电保护等场景中，尤其是需要高频读写的电表应用中，展现出不可替代的优势。
 
富士通半导体：老牌FeRAM玩家
 
富士通半导体（现RAMXEED）FeRAM的研发始于1990年代。1996年，Ramtron首次推出市场上的FeRAM，富士通为其提供了晶圆加工代工服务。经过二十多年的深耕，其已向市场交付了44亿片FeRAM产品。
 
目前，FeRAM的主要供应商有两家：富士通和英飞凌。英飞凌方面，主要是由于其前几年收购了CYPRESS，而CYPRESS又收购了Ramtron。值得一提的是，Ramtron的晶圆加工此前一直由富士通提供，不过现在英飞凌的FeRAM晶圆代工则由德州仪器（TI）承担。
 
据RAMXEED（原富士通半导体）总经理冯逸新的介绍，在90年代，富士通与Ramtron合作推出了FeRAM，旨在替代EEPROM，实现针脚互换和软件兼容。EEPROM提供SPI、I2C和并口三种接口，FeRAM同样具备这些接口。在SPI方面，我们的产品线涵盖了多种选择，并进行了温度和频率的升级，从常规的30MHz提升至50MHz。此外，根据市场对小封装的需求，我们的封装从传统的SOP8扩展至DFN 8。


 RAMXEED（原富士通半导体）总经理冯逸新

在新一代存储器中，FeRAM以更快的工作频率脱颖而出。富士通计划研发Quad SPI产品，以满足高端游戏机和工厂自动化的需求。标准SPI存储器通常只有一个I/O，而Quad SPI将具备四个I/O，极大提高了速度。最近我在台湾的几家公司中推广了这一新产品，得到了积极反馈。
 
在I2C产品方面，RAMXEED的FeRAM主要应用于电表计量，现有产品已升级至最高3.4Mbit的速度。而并口类产品则在大陆的应用较少，主要用于电力设备和游戏机，已升级至105度的工作温度。
 
目前，富士通的生产主要集中在日本，以定制芯片ASIC为主；亚太市场则包括中国和中国台湾。其中，中国台湾侧重于工厂自动化（FA）和医疗电子标签，而大陆市场则涵盖表计、FA、新能源汽车充电桩、光伏发电设备的逆变器及储能应用。
 
FeRAM：行业应用的万能钥匙
 
RAMXEED的FeRAM与ReRAM已广泛应用于多个领域，以下是主要应用场景：
 
智能电网：包括传统的发电、送电、变电和用电设备，以及光伏发电、储能和汽车充电桩。这是富士通在大陆市场深耕多年的重要来源之一。FeRAM能够记录故障信息，对于及时找出问题并恢复运行状态至关重要，尤其在智能电网等新一代Memory需求较高的行业中发挥着重要作用。例如，自2009年富士通介入智能电表市场以来，FeRAM在计量和通信模块中的应用逐渐增加，为电力行业带来了高效的解决方案。
 
汽车及工程机械：FeRAM被广泛应用于新能源汽车管理系统、TBOX和行车记录仪等领域。近年来，工程机械和农用机械市场的需求也在逐渐增加。
 
工厂自动化：FeRAM在工厂自动化中的应用尤为显著，许多世界知名公司如施奈德、西门子、台达等都是其主要客户。在编码器应用方面，尤其是磁式旋转编码器，FeRAM凭借其高速写入、读写耐久性、超低功耗及内置计数器的特点，成为无电池解决方案的理想选择。
 
医疗设备：除了助听器外，FeRAM还应用于呼吸机、CT扫描和病房监护仪等设备。比如，澳大利亚的瑞思迈（ResMed）公司便使用FeRAM于其产品中。
 
游戏设备：在日本的老虎机和弹子机，以及台湾公司针对欧美市场的游戏机中，FeRAM的精确数据记录能力得到了应用。
 
云计算：云计算领域对RAID控制卡的需求日益增加，FeRAM、MRAM和NVSRAM成为主要应用的存储器，提供更高的读写次数。
 
楼宇自动化：包括日本横河电机、霍尼韦尔等公司的楼宇控制系统和电梯控制器，FeRAM已逐步成为其核心组件。
 
通信行业：在5G发展中，基站与用户之间的中继器同样需要高速Memory，FeRAM在这一领域的需求逐渐上升。
 
标签与智能卡：随着半导体国产化的推进，FeRAM在RFID电子标签中的应用需求也在不断增长，尤其是在新能源电池包和手机生产的自动化领域。
 
助听器及可穿戴设备：澳大利亚和欧洲的一些公司已开始使用FeRAM于助听器等可穿戴设备中，该市场也在持续开发中。
 
FeRAM未来市场前景广阔
 
近几年，自2020年以来，光伏、逆变器和储能领域对FeRAM的需求显著增长。光伏发电过程中，直流电（DC）需要通过逆变器转换为交流电（AC），此过程中需实时记录电流、电压和故障信息，通常每秒或每毫秒进行一次记录。变换为交流电后，储能系统需要一个电池管理系统（BMS），其原理与新能源汽车的BMS类似。
 
在工厂自动化领域，施奈德和中国台湾的台达几乎所有的FA器件都使用高端存储器。重点提到的磁式旋转编码器，在伺服驱动电机下电后，可能会因不可预测的碰撞导致位置偏移。为了在上电时能够找到原位置，通常需要使用主控IC-Haus的控制器，结合Posital的韦根线圈和富士通的带有二进制计数的FeRAM。这种组合能够利用外界产生的微弱电流实现记录，从而确保电机能够在重新上电后找到原来的位置。
 
在欧洲和日本，旋转编码器的发展迅速。许多知名公司如德国的IC Haus、SEW和Fraba，以及日本的尼康和三菱电机，都在生产此类编码器。传统的磁式编码器往往依赖电池供电，而在欧洲，带电池的产品出口受到严格限制。因此，行业内迫切需要无电池的解决方案，FeRAM凭借其独特优势成为最佳选择。近年来，中国台湾的台达及大陆的主要编码器供应商已经开始将富士通的FeRAM纳入其产品中，预计明年开始量产。
 
在汽车电子方面，传统座舱电子的成本压力较大，通常采用EEPROM和NOR Flash，而在新能源汽车中，附加价值较高，FeRAM的应用则显著增加。具体到BMS，电池管理系统需要维持每个电池芯片的状态平衡，包括SOC（状态容量）、SOH（健康状态）和充放电周期的记录。FeRAM以其高速写入和多次写入的能力，成为这一领域的最佳选择。
 
近年来，由于市场对汽车级产品的需求增加，RAMXEED对新能源电池包、BMS、TBOX等相关产品进行了多次升级。RAMXEED提供的汽车级SPI和I2C接口产品，最大容量可达1Mbit，同时保持小封装。
 
FeRAM还可以再电池护照与数据记录种发挥重要作用。在欧洲，未来所有新能源电池必须持有符合要求的“电池护照”，以确保二次利用和回收的有效性。这一过程需要高端存储器来支撑数据的完整性，FeRAM无疑是推动电池护照系统的重要Memory。此外，FeRAM还在卡车行车记录仪中发挥作用，记录事故发生前20秒的关键数据，以确定事故责任。
 
在医疗领域，FeRAM用于助听器中的查找表，能根据用户的听力需求快速调整设置。富士通的ReRAM在这一领域同样具有市场优势。在呼吸机中，FeRAM也被应用于快速记录关键数据，提供给医院以便于及时治疗。
其他应用领域
 
光模块、IOT控制器以及楼宇自动化等领域也在逐步采用FeRAM。在这些应用中，FeRAM能够以毫秒级的频率记录温度、风量等数据，成为智能建筑和电梯控制系统的关键组件。
 
在服务器领域，FeRAM在RAID控制卡中的journal日志记录扮演着至关重要的角色。其高频率记录能力保证了数据完整性，能够在发生故障时迅速恢复服务器的正常运作。
 
写在最后
 
总的来看，FeRAM未来可期。RAMXEED（原富士通半导体）也为其FeRAM研发路线图设定了双重目标：高速化和大容量化。首要任务是将写入周期和访问周期从120ns降低至35ns；其次是将容量提升至328Mbit或更高。展望未来，富士通计划在2025年后，根据市场需求，继续推动速度和容量的提升，主要应用于工厂自动化、楼宇控制、RAID控制卡及FPGA程序存储等领域。