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流量計でのFeRAMの採用事例

100年以上の耐久性：
常時記録に最適な不揮発メモリ

流量計におけるFeRAM採用事例を紹介します。高速書込みと高耐久性により停電や瞬低時でもデータを確実に保護し、スーパーキャパシタ不要で基板小型化に貢献します。液体やガス、蒸気の計測用途に最適です。

1 流量計におけるFeRAMの働き
2 FeRAMの特徴: 高速起動
3 電源低下時のFeRAMの働き
4 FeRAMを採用した事例
- 4.1 事例1：液体向け流量計での事例
- 4.2 事例2：渦流量計での事例
5 流量計におけるFeRAM採用のメリット
6 推奨製品

流量計におけるFeRAMの働き

流量計において不揮発性メモリは、計測データやシステム動作の信頼性を確保するために重要な役割を果たします。

流量計での不揮発性メモリの用途

流量(ガス、液体、蒸気、etc)の記録
温度や圧力、密度、粘度等のロギング
停電、瞬低対策
ユーザーパラメータ設定の保存

ブロック図

FeRAMとEEPROMの比較

FeRAMはEEPROMに比べて書換寿命が圧倒的に長く、高速書込みが可能なため、流量記録や停電対策に有効です。EEPROMはユーザーパラメータ保存には利用できますが、頻繁な書込み用途には不向きです。

使用目的	FeRAM(1~100兆回)	EEPROM(~100万回)	備考
流量等の記録	〇	×	常時記録しようとすると、EEPROMでは書換回数が圧倒的に足りない。
停電、瞬停対策	〇	×	EEPROMでは書込み時間が長いため電圧低下時の書込時間を保証するためにスーパーキャパシタが必要。
ユーザーパラメータ保存	〇	〇	保存の頻度によってはEEPROMでは不十分。

1秒ごとにデータを記録する場合のメモリ寿命(1Mbit)

1秒ごとのデータ記録では、FeRAMは100年以上動作可能ですが、EEPROMは約10日、NOR Flashは約1日で寿命に達します。

FeRAM	EEPROM	NOR FLASH
100年以上	10日	1 日

FeRAMの特徴: 高速起動

FeRAMはFLASHメモリなどと異なり、昇圧電源を必要としないため、電源が安定するまでの待ち時間がなく、立ち上げ直後からメモリにアクセスできます。また、短いパルス状の電源しか得られない環境でも、既存データの読み出しや更新保存を確実に行い、任意のタイミングでシャットダウンが可能です。この特性は、環境発電を利用する流量計のような用途において特に有効です。

電源低下時のFeRAMの働き

FeRAMを利用すれば、電源停止までにデータ書き込みを完了できるため、システムを早期に復旧させることが可能です。一方、EEPROMでは書き込みが間に合わず、スーパーキャパシタなどで補う必要がありますが、その分基板サイズの増大やコスト増につながります。

FeRAMを採用した事例

事例1：液体向け流量計での事例

アプリケーション：液体向け流量計
FeRAM使用目的：Power down時のデータ保護
メモリ格納情報：設定やセンサーのパラメータ、履歴データ
書込み頻度：数分毎に格納

EEPROMなど書込み時間が長いNVMではデータ保護のためにバッテリーやスーパーキャパシタが必要になりますが、これらを使用すると爆発するリスクが発生します。また、極低温地域での使用にあわせた低温対応、メモリ搭載付近の高温化にあわせた高温対応が必要でした。

電源低下時にデータを確実に保持するために高速な書込みが求められること、そしてEEPROMを利用した際に必要とされるスーパーキャパシタの搭載を回避できることから、FeRAMが採用されました。

事例2：渦流量計での事例

アプリケーション：渦流量計
FeRAM使用目的：Power down時のデータ保護
メモリ格納情報：流量の積算値（瞬停等で積算値のデータが失われないように高速書込みが必要）

EEPROMでは書込みが遅く、スーパーキャパシタを併用する必要がありますが、基板面積を圧迫してしまい、防爆対策もあってキャパシタは搭載したくないという状況でした。

電源低下時にデータを確実に保持するために高速な書込みが求められ、またスーパーキャパシタの搭載を回避できることから、FeRAMが採用されました。

流量計におけるFeRAM採用のメリット

FeRAMを利用することで、流量計では以下のようなメリットが考えられます。

高書換耐性：流量測定において精度の高いデータ取得が可能です。
高速書込み：予期せぬ電源トラブルが発生しても直前のログデータを記録できます。
瞬停対策不要：基板サイズやコストを削減することができます。