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選擇FeRAM的理由

若您覺得傳統記憶體規格無法滿足需求且性能受限,FeRAM 可能就是理想的替代方案。
FeRAM 能夠同時滿足多種記憶體性能需求,例如高速讀寫、低功耗以及幾乎無限的讀寫耐久性等。此外,它也具備非揮發性特性。 若您希望系統運作更快速、節能、延長電池使用壽命,或需要頻繁寫入資料但受限於傳統記憶體性能,強烈建議考慮採用 FeRAM。

*FeRAM 又稱為「FRAM」、「鐵電」或「鐵電記憶體」。

1.高讀寫耐久性

FeRAM 可保證最多進行10¹⁴次寫入。此數值意味著,即使以每秒寫入100次的頻率計算,也具備超過3000年以上的耐久性。除部分需要超高頻率寫入的應用情境外,實際上幾乎可視為具備無限的寫入壽命。

寫入次數上限比較

記憶體類型 最大可寫入次數 以每秒寫入1次時的壽命
FeRAM 10¹⁴次 約317萬年
EEPROM 400萬次 約46日
Flash 10萬次 約28小時
記憶體 FeRAM
最大可寫入次數 10¹⁴次
以每秒寫入1次時的壽命 約317萬年
記憶體類型 EEPROM
最大可寫入次數 400 萬次
以每秒寫入1次時的壽命 約46日
記憶體類型 Flash
最大可寫入次數 10萬次
以每秒寫入1次時的壽命 約28小時

無需損耗平均(Wear Leveling)

當超過EEPROM或Flash的寫入耐久上限時,通常需採用損耗平均策略(*)。
*損耗平均是一種將資料寫入操作分散至多個儲存單元以延長壽命的方法。

問題
  • 損耗平均會將資料寫入分散至多個記憶單元中。
  • 導致檢測作業量增加。
  • 系統漏洞增加,提升市場風險。
Wear Leveling 示例
損耗平均範例
箭頭
透過FeRAM解決
  • 軟體結構更精簡,避免損耗平均的缺點。
  • 開發作業量減少。
  • 可降低市場缺陷(Bug),提升客戶滿意度。
無需損耗平均的簡化設計
無需進行損耗平均,操作更簡化

可高頻率記錄日誌

具備高讀寫耐久性,可高頻率收集高精度資料。透過掌握複雜的資料曲線,可洞察真實數據趨勢。

問題
  • 若需使用 10 年,EEPROM 每小時最多可寫入11次,每日僅約270次。
  • 可能無法取得所需資料。
  • 為維持高頻率寫入,需導入損耗平均機制,導致軟體複雜化。
日誌記錄點間隔大,精度低
日誌記錄點間隔大,精度較低
箭頭
FeRAM的解決方案
  • FeRAM可實現每秒最多30萬次寫入(每日超過20億次)。
  • 可詳細記錄資料變化,掌握真實數據。
高頻率日誌記錄下的高精度資料
透過高頻率日誌記錄,取得高精度資料

2.高速寫入

FeRAM 的每次寫入操作約為120奈秒,速度超過EEPROM的4萬倍以上。

於停電或瞬斷時亦可保存資料

當超過EEPROM或Flash的寫入耐久上限時,通常需要採取損耗平均策略(*)。
*損耗平均是一種將資料寫入操作分散至多個記憶單元以延長壽命的方法。

問題
  • 若寫入操作需耗時數毫秒,則在寫入或抹除過程中若發生斷電,可能導致資料遺失。
箭頭
FeRAM的解決方案
  • 寫入時間僅為120奈秒,可在斷電前即完成資料寫入。
  • 確保資料完整記錄。
停電時的範例
停電時的範例

透過減少周邊元件以降低成本(降低BOM成本)

問題
  • 在瞬斷前記錄資料時,需使用超級電容或電池。
  • 雖然單體記憶體價格低,但因需增加附加元件,導致整體BOM成本上升。
箭頭
FeRAM 的解決方案
  • 無需使用超級電容或電池。
  • 可有效降低整體BOM成本。
BOM 成本比較
BOM成本比較

3.低功耗

與其他記憶體相比,FeRAM能實現低功耗主要有以下兩個原因:

  1. 寫入時間短,寫入時消耗的功率較低
  2. 作為非揮發性記憶體,無需電流即可維持資料

寫入能量小,可有效降低耗電

問題
  • 寫入時功率較高,可能影響電池壽命。
箭頭
FeRAM 的解決方案
  • FeRAM寫入時的能量僅為EEPROM的百分之一、Flash的兩萬分之一。
  • 在頻繁寫入的應用場景中,可顯著延長電池壽命。
  • 更加環保節能。
寫入 256Byte 資料的情況
*SPI,3V 操作,各記憶體的最大頻率(EEPROM 5MHz、Flash 104MHz、FRAM 40MHz)
寫入 256Byte 資料的情況
*SPI,3V 操作,各記憶體的最大頻率(EEPROM 5MHz、Flash 104MHz、FRAM 40MHz)

4.簡易寫入操作

FeRAM 能實現簡易寫入操作的原因如下:

  1. 可直接覆寫資料,無需預先進行抹除操作
  2. 無頁面或區塊(Sector)限制,可連續寫入整個區域

無需抹除操作,可直接寫入,無須考慮頁面或區塊

問題
  • 使用EEPROM時受限於頁面大小,必須分段寫入。
  • 使用Flash時需依區塊(Sector)進行抹除操作。
  • 導致軟體結構更複雜。
箭頭
FeRAM 的解決方案
  • 使用FeRAM無需抹除操作,可直接寫入。
  • 簡化軟體設計。
  • 可減少開發與漏洞檢測的工作量。
寫入 256Byte 資料的範例 寫入 256Byte 資料的範例

5.可輕鬆取代現有記憶體

可直接取代 EEPROM 與 SRAM,實現即插即用

問題
  • 更換記憶體需投入一定的開發工時與成本…
  • 希望能繼續沿用現有的控制器與電路板。
  • 盡量減少軟體修改。
箭頭
FeRAM 的解決方案
  • 提供具串行(SPI、I²C)與平行介面的產品。
  • 提供多樣容量、電壓與封裝選擇。
  • 可輕鬆取代現有記憶體。
介面 I²C SPI 平行
記憶體容量 4K〜1M 位元 16K〜8M 位元 256K〜8M 位元
電源電壓
  • 1.7〜1.95V
  • 1.8〜3.6V
  • 2.7〜5.5V
  • 1.7〜1.95V
  • 1.8〜3.6V
  • 2.7〜5.5V
1.8〜3.6V
操作溫度範圍
  • -40℃〜125℃
  • -40℃〜105℃
  • -40℃〜95℃
  • -40℃〜85℃
  • -40℃〜125℃
  • -40℃〜105℃
  • -40℃〜95℃
  • -40℃〜85℃
  • -40℃〜105℃
  • -40℃〜85℃
封裝 SOP、SON、DFN SOP、SON、DFN、BGA、WL-CSP TSOP、FBGA
介面 I²C
記憶體容量4K〜1M 位元
電源電壓
  • 1.7〜1.95V
  • 1.8〜3.6V
  • 2.7〜5.5V
操作溫度範圍
  • -40℃〜125℃
  • -40℃〜105℃
  • -40℃〜95℃
  • -40℃〜85℃
封裝SOP、SON、DFN
介面 SPI
記憶體容量16K〜8M 位元
電源電壓
  • 1.7〜1.95V
  • 1.8〜3.6V
  • 2.7〜5.5V
操作溫度範圍
  • -40℃〜125℃
  • -40℃〜105℃
  • -40℃〜95℃
  • -40℃〜85℃
封裝SOP、SON、DFN、WL-CSP
介面 平行
記憶體容量256K〜8M 位元
電源電壓
  • 1.7〜1.95V
  • 1.8〜3.6V
  • 2.7〜5.5V
操作溫度範圍
  • -40℃〜125℃
  • -40℃〜105℃
  • -40℃〜95℃
  • -40℃〜85℃
封裝TSOP、FBGA

應用實例