具有快速数据传输功能的4Mbit FeRAM MB85RQ4ML

存储器是现代信息系统最关键的组件之一，已经形成主要由DRAM与NAND Flash构成的超千亿美元的市场。随着万物智联时代的到来，人工智能、智能汽车等新兴应用场景对存储提出了更高的性能要求，促使新型存储器迅速发展，影响未来存储器市场格局。目前，新型存储器主要有4种：相变存储器（PCM），铁电存储器（FeRAM），磁性存储器（MRAM）和阻变存储器（ReRAM）。其中，FeRAM是一种理想的存储器，在计算机、航天航空、军工等领域具有广阔的应用前景，世界上许多大的半导体公司对此都十分重视。

加贺富仪艾电子旗下代理品牌富士通半导体正在批量生产具有快速数据传输功能的 4Mbit FeRAM MB85RQ4ML。这种非易失性存储器可以在最大 108MHz 的工作频率下实现每秒 54MByte 的数据传输率，并具有四个 I/O 引脚的 Quad SPI 接口(图1)。本产品具有高速运算和非易失性的特点，非常适合用于需要快速数据重写的可编程逻辑控制器(PLC)和路由器等工业计算和网络设备。

图 1：MB85RQ4ML 封装

20 多年来，富士通半导体已量产的 FeRAM 产品，与 EEPROM 和闪存相比，具有更高的读写耐久性、更快的写入速度和更低的功耗。到目前为止，这些高可靠性产品已成功应用于工业、基础设施、消费和汽车领域。

此外，一些客户一直在要求 FeRAM 可以在非易失性存储器的同时进行快速数据传输。我们很高兴能够通过 Quad SPI 4Mbit FeRAM 产品满足这一要求。

MB85RQ4ML采用Quad SPI接口和1.8V电源电压，在108MHz工作频率下数据传输速率为54MB/s。在此产品发布之前，具有 16 个 I/O 引脚的并行接口的 4Mbit FeRAM 是最快的 FeRAM，具有 13MB/s 的数据传输速度。然而，MB85RQ4ML 只有四个 I/O 管脚，读写数据大约是并行接口 FeRAM 的 4 倍(图3)。其封装为 16pin SOP，封装尺寸为 7.5mm x 10.3mm。

图 3：数据传输率比较

如果您在产品中使用闪存、EEPROM 或低功耗 SRAM，并且遇到以下任何问题，请考虑使用富士通半导体的 FeRAM 解决方案。

状态：使用闪存 问题：由于写入耐久性较低，软件开发负担较大

闪存保证几十万次的写周期。如果数据被多次写入内存中的同一区域，该区域很快就会达到保证写入周期时间的上限。因此，设计工程师必须开发一种名为“wear leveling”的软件来分配内存区域中的写入位置，以使数据不会多次写入同一位置。软件开发的工作量对设计工程师来说是一个非常大的负担。而 FeRAM 保证 10 万亿次读/写周期，并且数据可以像低功耗 SRAM 一样被覆盖到内存区域。这些功能有助于设计工程师，因为工程师不需要开发复杂的数据写入软件，例如磨损均衡（图4）。

图 4：磨损均衡示意图

状态：使用 EEPROM 问题：数据写入时间较长

EEPROM 即使是 8 位数据写入也有 5ms 的写入周期时间，因为它除了写入操作之外还包括擦除操作。另一方面，FeRAM 具有较短的写入时间，例如在 8 位数据写入时为数百纳秒，因为它不需要擦除操作（图5）。此外，带有 SPI 接口的 EEPROM 在最高 20MHz 的工作频率下具有 2.5Mbyte/s 的数据传输率。而富士通半导体的 Quad SPI FeRAM 有 54Mbyte/s，是 EEPROM 的 20 倍以上。

图 5：写入时间比较

状态：使用 SRAM 问题：难以取出电池并减少组件安装面积

低功耗 SRAM 需要电池来保存数据以保存写入的数据，但由于非易失性存储器，FeRAM 不需要电池。然后，由于 SRAM 有 16 个 I/O 引脚，许多 SRAM 采用 44pin TSOP 封装形式，但 MB85RQ4ML 采用 16pin SOP 封装，具有 4 个 I/O 引脚。这意味着，如果您将 SRAM 替换为 FeRAM，您可以通过移除电池并使用更小的封装来减少 77% 的内存安装面积（图6）。