Ramtron FRAM产品应用Steve 2007Company OverviewRamtron Headquarters Colorado Springs, COBusiness:Specialty SemiconductorsProducts: Ferroelectric-enabled analog and mixed signal ICs and nonvolatile memoryEmployees: 105Ticker:RMTR(1992), Nasdaq NMSRevenues: FY2007 $43MRamtron公司 成立于1984年，总部设在美国科罗拉多州的Colorado Springs市 并于1992年在美国那斯达克上市(RMTR) Ramtron是当今领先的铁电内存技术专利和量产化的FRAM产品供货商(1998年)To expedite the commercialization of FRAM products and technologies, Ramtron has foundry and/or licensing agreements with top memory producers.母公司(23% Ramtron 控股权)Nasdaq: RMTRFRAM授权专利权的厂商经Ramtron公司授权FRAM 开发专利权的厂商及制造伙伴FRAM(FRAM(铁电记忆体铁电记忆体) ), , 您制胜的伙伴您制胜的伙伴FRAM 與 EEPROM 或 Flash 技術之比較:較快速(70ns)無限次數的讀、寫 (Unlimited Endurance Cycles)FRAM 完全不需要後備電池即可保存資料No Battery低耗電(2%)No BatteryNo Battery铁电记忆体(FRAM)的工作原理铅,锆,钛 晶体 (Lead, Zirconium, Titanium)FRAM与EEPROM的比较1.3S10mS1e63mA150uAX24C16Xicor1.3S10mS1e63mA100uA24AA16Microchip1.3S10mS1e62mA300uAST24C16ST1.3S10mS1e63mA18uAAT24C16Atmel47mS72uS1e1675uA1uAFM24CL16Ramtron整个芯片写满时 间字节写入时间写入次数写入电流 (100 KHz)待机电流型号供货商40 ms211 ms (5MHz) 53 ms (20MHz)Write Cycle Time- 128 Bytes (sequential)10 ms57 ms (5MHz) 14 ms (20MHz)Write Cycle Time- 32 Bytes* (sequential)10 ms8 ms (5MHz) 2 ms (20MHz)Write Cycle Time- 1 Byte (random locations)EEPROMFRAMParameterSerial SPI FRAM vs EEPROMEEPROM vs FRAM Write OperationFRAMEEPROMPage Buffer Buffer10ms Write DelayNo Write DelaysWrite DelayCLOCK RATEFRAM I2C Write SpeedCLOCK RATEIt should be clear that speed is not measured by clock rate aloneWrite DelayWrite Speed Advantage with SPIEven on a fast power down, the FRAM can write over 50,000 times before the VDD moves 0.23VPower Supply Changes终极存储器 - 铁电存储(FRAM)Serial (I2C Bus) FRAMProductDensityPackageMax bus speedVddFM24C512512Kb8S1MHz5VFM24C256256Kb8SE1MHz5VFM24CL6464Kb8S 2)低压保护;3)软件保护人机接口电池SRAM电源监控CPUEEPROMDS1210人机接口电池SRAMFM20L08CPUFM3104DS1210FRAM中国应用领域 –工业仪表检测输入：温度，压力，流量，亮度，EEPROM：存储各类检测到的数据和检测的时间RF发射：通过485或RF把检测到的数据送到监视器电源管理：保证系统能正常工作FM3104 = RTC + 813 +FM24C04检测输入EEPROMRF发射输 出RTC键盘和显 示电源管理MCU检测输入FM3104RF发射输 出RTC键盘和显 示电源管理MCUFRAM中国应用领域 – Industry Control行业名称存储内容描述使用FRAM的特点 工业绣花机记录相位(步进电机的轨迹)速度快,擦写次数多 工业雕刻机记录相位(步进电机的轨迹)速度快,擦写次数多 工业绕线机记录绕线次数记录,二次程序开发速度快,擦写次数多 工业采集电脑记录采集的数据,防止瞬间掉电,保护其他存储器速度快,擦写次数多 工业数字仪表记录各种采集的数据快速,擦写次数,可靠性 电池检测控制器记录电池的充放电的曲线参数快速,擦写次数,可靠性 工业PLC 记录系统运动轨迹快速,擦写次数,可靠性 变送器(传感器)存储配置参数速度快FRAM中国应用领域 -服务器监控由于机房是无人监控,为了清楚知道机机房的工作状 况,所以必须把机房的所有参数检测,并且存储或传输到服务器 系统中,如果传输系统不能正常工作,数据必须存储到机器本身 的系统中方便维修人员故障查处和判断,系统需要检测的主要数据:环境数据,包括温度,湿度,电力状况系统模块功能检测数据(某快功能曾什么时候不正 常)门禁数据(什么时候什么人进了机房)根据存储数据功能,所以系统需要配备EEPROM存储配置数据SRAM,存储现场数据RTC,记录人员进出和故障发生的时间系统是无人监控,所以对MCU的工作要求很严格,因 此少不了电源监控FM31256 = RTC + 813 + 23K BBRAM温度监测MCU湿度监测电流监测EEPROMRTC电源监控BMC监测电压监测温度监测MCU湿度监测电流监测FM31256RTC电源监控BMC监测电压监测FRAM中国应用领域 -计费 EEPROM：存储话机的汇率和存储通讯记录RTC：提供通话的时间计算SRAM：存储缓冲，汇率数据在开机时从EEPROM中 读入SRAM，通话记录先存储到SRAM中，当检测到挂机 信号后，在把数据写入EEPROM。
LCD显示：方便通话查询和金额显示电源管理：保证系统能正常工作 FM31256 = RTC +813 + 32K BBRAM485通讯MCULCD显示电源管理EEPROMRTCSRAM485通讯MCULCD显示电源管理FM31256RTCSRAMFRAM中国应用领域 – Communication行业名称`存储内容描述使用FRAM的特点 无线嵌入式系统 实时把数据存储到FRAM中速度快 服务器监测记录环境参数(温度,湿度,电流,电压)快速,擦写次数 计费 记录通话费用报表速度快,擦写次数多 机房检测 记录环境参数(温度,湿度,电流,电压)快速,擦写次数 ,复印机 记录配置参数,复印打印的张数擦写次数多 路由器/机站记录工作环境参数(温度,湿度,电流,电压 )快速,擦写次数,可靠性FRAM中国应用领域 –超市税控机 人机界面MCURTC电池SRAMEEPROM电源监控FLASH人机界面MCURTC电池SRAMFM3164电源监控FLASH在传统的数据存储方案中 工程师大都会用FLASH 存储历史数据 用EEPROM 存储设计资料和启动 资料 用SRAM 存储系统和运算的变量 掉电后 用 电池来保存SRAM 中的数据从原理分析可知 系统对电源管理IC 的要求 很高 因为SRAM的数据保护和EEPROM和 FLASH数据的存储都依赖电源管理IC 原因有 二 1 系统掉电后SRAM的供电由电池供给为 了数据的可靠性 系统在停电时必需把一些重 要数据写入EEPROM和FLASH中 2 为了保 证SRAM数据的可靠性和省电 SRAM在停电 后要进入省电模式从框图分析 影响数据可靠 性的元器件很多 电路比较复杂 虽然这种数 据存储方式在很多系统中属于比较成熟的方 案 但还是有一些问题 如 电池有寿命问题 SRAM 容易 受到干扰 EEPROM和FLASH 的擦写次数有 限FM3164 = RTC + 813 + 32K BBRAMFRAM中国应用领域 –的士计价器 速度输入MCUNVRAM显示RTCEEPROM电源监控速度输入MCUNVRAM显示RTCFM31256电源监控FM31256= RTC + 813 + 32K BBRAMMCU检测里程传感器的信号,MCU把数据存储到 X24C45,X24C45存储的是最原始的发票数据的依据 ,该存储器存储的是累计数据,由于该存储的数据在 掉电后也必须存储,所以需要一个非易失的存储器, 同时因为必须记录每一断里程数据,所以擦写次数多 ,一般的存储器不能满足其要求,在以往的设计采用 XICOR的X24C45.存储器存储的是发票历史数据,方 便稽查和报税.附:X24C45的内部结构和工作原理 :SRAM+EEPROM,在系统供电正常时,MCU访问的 是SRAM,当MCU给其指令或掉电时自动把SRAM中 的数据存储到EEPROM中.由于税控主MCU多才用51系统的MCU,所以 FM31XX的所有功能都能使用上,FM31XX的时钟 精度可达2.17PPM,外部只需接晶振,所以使用 FRAM可以简化电路,提高产品的性能,降低维护成 本.FRAM中国应用领域 – 金融电子 Finance Electron行业名称存储内容描述使用FRAM的特点超市税控机 记录进销存数据,提供RTC,保证正常工 作可靠性高,集成度高,擦写次数多的士税控器 记录行驶的里程,提供RTC,保证系统工 作可靠性高,集成度高,擦写次数多加油机税控 器 记录出油量,提供RTC,保证系统工作可靠性高,集成度高,擦写次数多ATM提款器 记录日志数据可靠性高,擦写次数多排队机 配置数据+RTC+电源管理可靠性高,集成度高,擦写次数多FRAM中国应用领域 –呼叫器 机： 与各病床的病人可以通话呼叫输入：病人护理呼叫输入LED输入：把呼叫的床号显示操作台接口：与操作台控制面的通讯，接受操作 台的各种命令其他接口：语音接口，把语音代码送到语音发生 器。
EEPROM:便于管理医院的护理工作及护理上的 纠纷，系统连接数据储存器，需要时连接电脑查看病人的呼叫时间 、呼叫次数、处理时间等MAX813：保证系统上下电复位和正常工作DS1302：提供事件记录的时间机MCU呼叫输入通讯接口EEPROMMAX813DS1302机MCU呼叫输入通讯接口FM3116MAX813DS1302FM3116 = RTC + 813 + 24C16FRAM中国应用领域 –监护仪蓄电池EEPROM超声波传 感器RTC压力传感 器电源管理MCU打印机蓄电池FM31256超声波传感器RTC压力传感器电源管理MCU打印机EEPROM存储配置和设置数据，（比如LCD的亮度，显示的比率 等） 超声波传感器：根据多普勒效应，检测胎儿的心跳状况 压力传感器：检测孕妇的脉搏状况 RTC：显示和记录测试的时间 电源管理：系统需要显示电池的电量，同时MCU上下电复位控制 打印机：需要实时打印出各种状况，用于监督和分析 MCU：由于MCU需要进行根据多普勒效应的计算，所以MCU需要 有很强的运算功能，所以一般采用运算能力强的DSP， 在一般由电池供电的系统中，系统需要检测电池的电量并显示出。