王朔的小說《一半是火焰，一半是海水》擁有一個極富想象力的書名，可借用來關聯(lián)下我們關注的水和氣表計量。一方面海水和火焰從自然形態(tài)上很形象地代表著這兩個行業(yè)，另一方面也暗喻著水表/氣表在智能化發(fā)展道路上的激情澎湃和暗流涌動。有了這樣的想象空間，我們將目光聚焦剛剛閉幕的智能水/氣計量及管網前行力論壇(WATER&GAS METERING China2014)。

此次論壇的重點是探討在邁向水表/氣表智能化過程中所遇到的挑戰(zhàn)及應對方法。富士通半導體作為此次論壇的主要贊助商，除了展出非常適合水表/氣表應用的FRAM產品方案外，其系統(tǒng)存儲器事業(yè)部副總裁松宮正人先生還在論壇上做了題為“FRAM(鐵電非易失性隨機存儲器)——智能水/氣表存儲關鍵數據的最佳解決方案”的精彩演講。

圖1. 富士通展出的FRAM產品方案吸引眾多觀眾駐足

“富士通半導體很高興能夠支持并在這次2014智能水/氣計量及管網前行力論壇發(fā)言，我們每年向電力儀表客戶交貨接近一千萬片，全球電力儀表知名企業(yè)top10當中的6家電表廠商采用富士通半導體 FRAM!而我們的FRAM的超低功耗特性亦非常適合應用在智能水表、氣表等領域，希望通過這次展示而讓更多的業(yè)內專家了解我們在智能水表/氣表上的應對之道。”富士通半導體FRAM產品中國市場負責人蔡振宇先生表示。

階梯收費加速水表/氣表智能化

智能三表(水、電、氣)是與我們的日常生活息息相關的，一般有電表的地方就有水表/氣表。然而，相比電表的智能化程度，水表/氣表的電氣化的能力和電表相比還有相當大的差距。電表經過近10年的快速發(fā)展，其智能化的程度已經可以實現階梯收費，而現在的大多數水表/氣表還不具備階梯收費的能力。

因為全球水資源的短缺迫使政府重視節(jié)水和水量控制，而能滿足階梯計價的智能式水表將會成為建設節(jié)水型社會一大利器!智能水表計量精準、利于抄測，在“階梯水價”全面推廣背景下，發(fā)改委和住建部出臺意見，要求2015年底前所有設市城市原則上全面實行居民階梯水價制度，地方應制定方案完成“一戶一表”改造。

階梯收費必將加速水表/氣表的智能化步伐，“現在的水表/氣表的智能化程度大約只相當于10年前的電表，而隨著階梯水價政策的提出，我國的水/氣在漲價，漲價的原因在于階梯收費會增加水表/氣表的成本，因為階梯收費會要求水表/氣表存儲更加多的信息，而且還要低功耗，這對于水表/氣表存儲關鍵數據的器件就提出更高的要求，這也正是富士通半導體FRAM的巨大機遇。” 蔡振宇先生指出。

三大特點提升FRAM人氣

富士通半導體FRAM在智能電表的應用中有著不俗的表現，這與FRAM自身的優(yōu)勢(非易失性、低功耗、高速讀寫)密不可分，如下圖2所示。

圖2. FRAM三大特點——非易失性、低功耗、高速讀寫。

與傳統(tǒng)的非揮發(fā)存儲器相比，FRAM的功耗要小很多，而且寫入速度更快。對于類似的寫入，FRAM功耗只有EEPROM的1/1000。FRAM的寫入時間是EEPROM的1/40000，達到SRAM和DRAM這些傳統(tǒng)易失性存儲器的級別。而且，FRAM的讀/寫耐久性能遠遠優(yōu)于EEPROM和Flash存儲器。EEPROM和Flash存儲器能寫入大約100萬次(10^ 6次)，FRAM最高可寫入1萬億次，或者說寫入次數可以達到前兩種存儲器的100萬倍以上。

FRAM在電力儀表行業(yè)獲得高“人氣”并得到廣泛采用的原因主要有三：

1、 FRAM為非易失性存儲器，無須后備電池;

2、 FRAM具有高速寫入特點，無須超級電容;

3、 FRAM具有高讀寫耐久性，運行軟件簡單，無須耗損均衡(wear leveling)。

而FRAM的應用領域并不僅限于這里。目前計量儀表(三相電表以及水表、氣表等)、電力自動化、醫(yī)療器械及醫(yī)療電子標簽、汽車后裝設備、POS機/金融ATM機等等行業(yè)也都在使用富士通半導體FRAM。如下圖3所示FRAM的特性及其應用。

圖3. FRAM特點與應用。

與電力儀表一樣，富士通半導體FRAM正在成為水表/氣表及其集抄系統(tǒng)的最佳解決方案選擇。如下圖4所示，在水表/氣表系統(tǒng)，從集中器到每家每戶的水表/氣表，都能夠看到FRAM的身影。在集中器中，FRAM用于儲存通信歷史數據，而在氣表應用中，FRAM用于儲存煤氣流量歷史數據，在水表應用中，FRAM用于儲存水流量歷史數據。

圖4. FRAM正在成為水表/氣表及其集抄系統(tǒng)的最佳選擇。

“富士通半導體FRAM現在已經開始被國內多家水表/氣表廠家采用，例如杭州和江陰的一些水/氣表廠家已經采用我們的FRAM來替代EEPROM作為存儲器件。”蔡振宇先生進一步指出，“電池壽命問題是水表/氣表的關鍵，而低功耗的富士通半導體FRAM不但能實時記錄歷史數據，還能延長電池壽命!”

圖5. 富士通FRAM 的功耗僅為EEPROM的1/50。

如上圖5所示，在相同的比較條件下(比較元件容量為16Kbit( FRAM，EEPROM)，功耗包括待機電流)，采用EEPROM 耗電量高達500mAh，而采用FRAM的耗電量僅10mAh，后者僅為前者的1/50!

穩(wěn)定可靠的供貨保證客戶利益

“FRAM在性能上的優(yōu)勢是明顯的，不過存儲產品的質量也是客戶非?？粗氐牧硗庖粋€因素。”蔡振宇先生介紹說，“富士通半導體使用成熟技術生產FRAM的時間已經超過10年。我們從1999年開始量產，15年已經累計銷售達到25.8億片FRAM產品。高可靠性、完備一體的供貨系統(tǒng)、宏大的經營業(yè)務遠景是我們對客戶的承諾。”

由于掌握著從FRAM的研發(fā)、設計到量產及封裝的整個流程，加上多年的經驗，富士通半導體因而能始終保證FRAM產品的高質量和穩(wěn)定供應。“我們的FRAM產品線相當寬泛，容量從4Kb到4Mb，涵蓋SPI和IIC串行接口、并行接口。未來富士通半導體還會不斷推出更多新品，逐步實現大容量化。我們已經在著手研發(fā)8Mb的產品。”蔡振宇透露。

據悉，采用串行接口的FRAM可以替代EEPROM或串行閃存，而采用并行接口的FRAM產品可以代替低功耗SRAM或PSRAM (Pseudo SRAM)。在封裝方面，目前FRAM基本可以直接替換EEPROM， FRAM的封裝和EEPROM的封裝是完全兼容的。

富士通半導體還在低功耗制造工藝上不斷創(chuàng)新，進一步降低成本價格。相對于電表，水表/氣表的成本壓力更低，對于FRAM的接受度可能更高。這也是富士通半導體接下來要努力抓住的市場機遇。

“中國市場已經成為富士通半導體FRAM在全球的最大市場。我們在產品的價格、交貨、工廠產能分配及技術支持等方面都給予了中國客戶很大支持。”蔡振宇表示，“FRAM是非常好的存儲器，而在這次論壇上，我們與來自政府和質檢機構、協(xié)會、自來水及燃氣公司、領先行業(yè)企業(yè)的專家進行了面對面的交流，大家對于FRAM的優(yōu)勢和功能有了進一步深入的了解，未來FRAM的前景將更加廣闊。”