具有快速數據傳輸功能的4Mbit FeRAM MB85RQ4ML

存儲器是現代信息系統最關鍵的組件之一，已經形成主要由DRAM與NAND Flash構成的超千億美元的市場。隨著萬物智聯時代的到來，人工智能、智能汽車等新興應用場景對存儲提出了更高的性能要求，促使新型存儲器迅速發展，影響未來存儲器市場格局。目前，新型存儲器主要有4種：相變存儲器（PCM），鐵電存儲器（FeRAM），磁性存儲器（MRAM）和阻變存儲器（ReRAM）。其中，FeRAM是一種理想的存儲器，在計算機、航天航空、軍工等領域具有廣闊的應用前景，世界上許多大的半導體公司對此都十分重視。

加賀富儀艾電子旗下代理品牌富士通半導體正在批量生產具有快速數據傳輸功能的 4Mbit FeRAM MB85RQ4ML。這種非易失性存儲器可以在最大 108MHz 的工作頻率下實現每秒 54MByte 的數據傳輸率，并具有四個 I/O 引腳的 Quad SPI 接口(圖1)。本產品具有高速運算和非易失性的特點，非常適合用于需要快速數據重寫的可編程邏輯控制器(PLC)和路由器等工業計算和網絡設備。

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圖 1：MB85RQ4ML 封裝

20 多年來，富士通半導體已量產的 FeRAM 產品，與 EEPROM 和閃存相比，具有更高的讀寫耐久性、更快的寫入速度和更低的功耗。到目前為止，這些高可靠性產品已成功應用于工業、基礎設施、消費和汽車領域。

此外，一些客戶一直在要求 FeRAM 可以在非易失性存儲器的同時進行快速數據傳輸。我們很高興能夠通過 Quad SPI 4Mbit FeRAM 產品滿足這一要求。

?MB85RQ4ML采用Quad SPI接口和1.8V電源電壓，在108MHz工作頻率下數據傳輸速率為54MB/s。在此產品發布之前，具有 16 個 I/O 引腳的并行接口的 4Mbit FeRAM 是最快的 FeRAM，具有 13MB/s 的數據傳輸速度。然而，MB85RQ4ML 只有四個 I/O 管腳，讀寫數據大約是并行接口 FeRAM 的 4 倍(圖3)。?其封裝為 16pin SOP，封裝尺寸為 7.5mm x 10.3mm。

圖 3：數據傳輸率比較

如果您在產品中使用閃存、EEPROM 或低功耗 SRAM，并且遇到以下任何問題，請考慮使用富士通半導體的 FeRAM 解決方案。

狀態：使用閃存 問題：由于寫入耐久性較低，軟件開發負擔較大

閃存保證幾十萬次的寫周期。如果數據被多次寫入內存中的同一區域，該區域很快就會達到保證寫入周期時間的上限。因此，設計工程師必須開發一種名為“wear leveling”的軟件來分配內存區域中的寫入位置，以使數據不會多次寫入同一位置。軟件開發的工作量對設計工程師來說是一個非常大的負擔。而 FeRAM 保證 10 萬億次讀/寫周期，并且數據可以像低功耗 SRAM 一樣被覆蓋到內存區域。這些功能有助于設計工程師，因為工程師不需要開發復雜的數據寫入軟件，例如磨損均衡（圖4）。

圖 4：磨損均衡示意圖

狀態：使用 EEPROM 問題：數據寫入時間較長

EEPROM 即使是 8 位數據寫入也有 5ms 的寫入周期時間，因為它除了寫入操作之外還包括擦除操作。另一方面，FeRAM 具有較短的寫入時間，例如在 8 位數據寫入時為數百納秒，因為它不需要擦除操作（圖5）。此外，帶有 SPI 接口的 EEPROM 在最高 20MHz 的工作頻率下具有 2.5Mbyte/s 的數據傳輸率。而富士通半導體的 Quad SPI FeRAM 有 54Mbyte/s，是 EEPROM 的 20 倍以上。

圖 5：寫入時間比較

狀態：使用 SRAM 問題：難以取出電池并減少組件安裝面積

低功耗 SRAM 需要電池來保存數據以保存寫入的數據，但由于非易失性存儲器，FeRAM 不需要電池。然后，由于 SRAM 有 16 個 I/O 引腳，許多 SRAM 采用 44pin TSOP 封裝形式，但 MB85RQ4ML 采用 16pin SOP 封裝，具有 4 個 I/O 引腳。這意味著，如果您將 SRAM 替換為 FeRAM，您可以通過移除電池并使用更小的封裝來減少 77% 的內存安裝面積（圖6）。