FRAM：智能电表应用中的低功耗非易失性存储器

　　铁电存储器(FRAM)广泛应用于工业控制系统、工业自动化、关键任务空间应用、高可靠性军事和各种汽车应用。FRAM的特性不仅使其适用于上述应用，而且它还以其低功耗和高耐用性(图1)的固有特性成为了智能电表应用的可靠选择。

　　(图1)：高端非易失性存储器对比

　　电子设计的一个主要考虑因素是降低总功耗的同时提高可靠性。设计人员必须考虑增加功能，同时减少系统的功率预算，以实现更长久的电池寿命。但是与此同时，嵌入式软件正变得日益复杂，需要配备更多的存储器，但这一点对功耗也有了进一步要求。

　　一般来讲，智能电表将计费和使用数据存储在安全的NV存储器内。FRAMs具有出色的防篡改特点，并且单元结构可防止未经授权读取数据，因而很好地确保了安全性。传统类型的存储器将数据存储为电荷，未经授权者可通过扫描进行篡改。FRAM将数据作为极化状态进行存储，因此具有较少的暴露和被篡改的风险。

　　电表的典型框图

　　( Block Diagram 框图 F-RAM铁电存储器 Tamper sensor篡改感应器Voltage sensor 电压传感器 current sensor 电流传感器 microcontroller 微控制器 LCD 液晶显示屏Powerline 电线 Wireless无线 Nonvolatile memory: 非易失性存储器 Wired I/O 有线输入/输出接口)

　　与其他非易失性存储设备相比，FRAM具有以下突出优点：

　　1. 实时数据存储，无写入延迟或预备时间：EEPROM和NOR闪存都有写入延迟(5ms到10ms)，导致无法进行数据字节写入。在需要快速记录计费信息或关键的时间标记信息等时候，FRAM速度快于任何其他非易失性存储器。

　　2. 近无限耐久性: 例如，赛普拉斯的FRAMS具有100万亿次的写入周期耐久性。这种高耐久性是频繁写入系统不可或缺的。由于存储“区间数据”(用户电力使用、峰值功率、收费信息)变得愈加频繁，设计也日趋复杂，损耗平衡会增加系统设计的难度。

　　3. 低写入功耗：如图1所示，FRAM的瞬时写入和低有效写入电流的特性，使得依靠电池运行的系统可更为轻松地延长其运行寿命。

　　4. 安全可靠的数据存储：收费信息是非易失性存储器上存储的最重要信息之一。例如，全球的电力提供商都会遇到很多关于收费真实性的难题。FRAM具有数据存储安全的固有优势，有助灵活实施和简化基于闪存或EEPROM的设计。

　　总结来说，与NOR闪存、EEPROM、采用电池的传统静态存储器等其他同类技术相比，铁电存储器(FRAM)可降低系统成本，提高系统效率，降低复杂性，而且大大降低功耗。