作者：周雅

新一代人工智能階段，存儲(chǔ)技術(shù)的需求暴增，因?yàn)閷映霾桓F的AI應(yīng)用，尤其是深度學(xué)習(xí)模型的訓(xùn)練和部署，需要處理和存儲(chǔ)海量數(shù)據(jù)。

在這當(dāng)中，有一款存儲(chǔ)器件，能耐高溫（125°C），甚至部分耐高溫產(chǎn)品還能扛住嚴(yán)苛的汽車行業(yè)AEC-Q100標(biāo)準(zhǔn)，傳輸速度飛快（50MHz、108MHz），且是絕對(duì)的省電小能手（1.65V），身材還小巧（DFN封裝、不占地方），內(nèi)存容量也給力（8Mbit）。它就是——FeRAM，中文名為“鐵電存儲(chǔ)器”。

FeRAM由于上述獨(dú)特的物理特性，就像行業(yè)應(yīng)用里的萬(wàn)能鑰匙，被認(rèn)為是制造非易失性存儲(chǔ)設(shè)備的理想選擇。根據(jù)VMR數(shù)據(jù)顯示，F(xiàn)eRAM市場(chǎng)規(guī)模在2023年達(dá)到13億美元，或?qū)⒃?030年達(dá)到22億美元。

作為FeRAM存儲(chǔ)器產(chǎn)品主要供應(yīng)商之一，富士通半導(dǎo)體（即將更名為RAMXEED）一直致力于高性能存儲(chǔ)器FeRAM和ReRAM的研發(fā)，以及以FeRAM、ReRAM為基礎(chǔ)的定制存儲(chǔ)器產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。

所以講FeRAM的故事之前，我們有必要先了解富士通半導(dǎo)體這家公司。

“我們深耕FeRAM二十余年，產(chǎn)品可廣泛應(yīng)用于汽車電子、工業(yè)控制、表計(jì)、助聽(tīng)器等重要基礎(chǔ)行業(yè)，覆蓋從個(gè)體到企業(yè)、從私人到公共。”近日在第12屆中國(guó)硬科技產(chǎn)業(yè)鏈創(chuàng)新趨勢(shì)峰會(huì)暨百家媒體論壇期間，富士通半導(dǎo)體科技（上海）有限責(zé)任公司總經(jīng)理馮逸新分享道。

富士通半導(dǎo)體科技（上海）有限責(zé)任公司總經(jīng)理馮逸新

RAMXEED的前世今生

在日本，新干線沿線有個(gè)號(hào)稱“硅谷”的地方，叫做橫濱，這里聚集了大量的半導(dǎo)體公司身影，比如臺(tái)積電、三星、美光、AKM等，當(dāng)然，富士通半導(dǎo)體存儲(chǔ)解決方案有限公司總部也落在這里。

曾經(jīng)在80年代，富士通作為IDM(Integrated Device Manufacturer垂直整體制造商)，曾經(jīng)擁有自己的wafer加工廠和封測(cè)廠，一度躋身成為全球Top級(jí)半導(dǎo)體供應(yīng)商。

而后因?yàn)榉N種原因發(fā)展受限。富士通半導(dǎo)體從2000年退出SRAM、DRAM的市場(chǎng)，2005年退出NAND Flash、NOR Flash，2012年退出ASIC、MCU、AnalogIC 市場(chǎng)，將ASIC業(yè)務(wù)與Pansonic半導(dǎo)體合資成立索喜（Socionext），將MCU和AnalogIC業(yè)務(wù)出售給當(dāng)時(shí)的SPANSION，該公司后來(lái)被CYPRESS收購(gòu)，成為Infineon的一部分。

在過(guò)去六年內(nèi)，富士通半導(dǎo)體做了一項(xiàng)重大決策，即將于2025年1月1日起，正式更名為RAMXEED。這一更名，背后其實(shí)是轉(zhuǎn)型與專注的結(jié)果。

現(xiàn)在，即將以RAMXEED名字示人的富士通從新出發(fā)，只專注于高性能存儲(chǔ)器FeRAM和ReRAM，和以FeRAM、ReRAM為基礎(chǔ)的一些定制產(chǎn)品。

據(jù)悉，富士通從1995年開(kāi)始研發(fā)FeRAM，于1996年率先推出Ramtron，當(dāng)時(shí)富士通給Ramtron做wafer process代工服務(wù)，后來(lái)的幾年內(nèi)也推出了自家的FeRAM產(chǎn)品。

“從1999年開(kāi)始量產(chǎn)至今，富士通已向市場(chǎng)交出44億片F(xiàn)eRAM存儲(chǔ)器產(chǎn)品的答卷。”馮逸新介紹說(shuō)，目前公司產(chǎn)品主要面向日本（51%）、中國(guó)及其他亞太地區(qū)（28%）、歐洲（19%）、美洲市場(chǎng)（2%）。其中，面向日本市場(chǎng)主要以定制芯片ASIC為主）；在中國(guó)市場(chǎng)，面向中國(guó)臺(tái)灣主要銷售FA和醫(yī)療電子標(biāo)簽，面向中國(guó)大陸主要是表計(jì)、FA、新能源汽車充電樁、PV（光伏發(fā)電的設(shè)備）逆變器和儲(chǔ)能應(yīng)用。

新型存儲(chǔ)器走上臺(tái)前

通常我們講存儲(chǔ)器，它的分類有很多，其中一個(gè)分類是「非易失性存儲(chǔ)器」，比如FeRAM、EEPROM、NOR Flash、NAND Flash，還有一個(gè)分類是「易失性存儲(chǔ)器」，比如SRAM（靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器）、DRAM（動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器）。

從目前整個(gè)存儲(chǔ)器市場(chǎng)來(lái)看，NOR Flash、NAND Flash和DRAM占據(jù)了98%的份額，而包括FeRAM在內(nèi)的利基市場(chǎng)則占據(jù)了剩余的2%。

然而在智能化時(shí)代里，萬(wàn)物智聯(lián)，存儲(chǔ)行業(yè)市場(chǎng)空間將進(jìn)一步加大，對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在速度、功耗、容量、可靠性層面也將提出更高要求，所以市場(chǎng)正在悄悄發(fā)生變化。

在易失性存儲(chǔ)器中，SRAM、DRAM最大的特點(diǎn)是，隨機(jī)覆蓋寫(xiě)入，不需要擦除操作，且寫(xiě)入速度很快。在非易失性存儲(chǔ)器里，F(xiàn)lash和 EEPROM的特點(diǎn)是，下電之后保存重要數(shù)據(jù)。

而FeRAM（鐵電隨機(jī)存取存儲(chǔ)器Ferroelectric RAM），也稱為FRAM（FRAM是Ramtron、Cypress、Infineon的注冊(cè)商標(biāo)，富士康注冊(cè)為FeRAM）。FRAM并非使用鐵電材料，只是由于存儲(chǔ)機(jī)制類似鐵磁存儲(chǔ)的滯后行為，因此得名。

FeRAM同時(shí)結(jié)合了易失性存儲(chǔ)器、非易失性存儲(chǔ)器的特點(diǎn)。首先，F(xiàn)eRAM的讀寫(xiě)速度達(dá)到納秒級(jí)，遠(yuǎn)超NOR Flash和EEPROM；其次，F(xiàn)eRAM的讀寫(xiě)耐久性極高，讀寫(xiě)次數(shù)有1014之多，某種程度上相當(dāng)于無(wú)限次讀寫(xiě)，這是EEPROM和NOR Flash所無(wú)法比擬的；最后，F(xiàn)eRAM還具有低功耗的特點(diǎn)。

基于這些特點(diǎn)，F(xiàn)eRAM雖然目前份額不大，但卻因?yàn)樯鲜霆?dú)特優(yōu)勢(shì)，依然扮演著不可或缺的角色。比如一些實(shí)時(shí)寫(xiě)入、掉電保護(hù)場(chǎng)景，以及在電表等需要頻繁讀寫(xiě)的應(yīng)用場(chǎng)景，都是主流選擇。

總而言之，目前新型存儲(chǔ)器主要有4種：鐵電存儲(chǔ)器（FeRAM），阻變存儲(chǔ)器（ReRAM），磁性存儲(chǔ)器（MRAM），相變存儲(chǔ)器（PCM）。

而其中說(shuō)到ReRAM，目前也在全球受關(guān)注。馮逸新指出，業(yè)界普遍認(rèn)為，NOR Flash到了下一代時(shí)，工藝會(huì)陷入瓶頸，未來(lái)能替代NOR Flash的正是ReRAM。ReRAM可以被視為EEPROM的加強(qiáng)版，具有更大的容量、更小的DIE（芯粒）尺寸、以及更低的讀出功耗。這些特性，使得ReRAM特別適合于助聽(tīng)器等對(duì)寫(xiě)入需求不高、但對(duì)讀出功耗和尺寸有嚴(yán)格要求的應(yīng)用場(chǎng)景。

只不過(guò)，目前ReRAM的量產(chǎn)容量仍有限，最大僅為12Mb。要真正替代NOR Flash，ReRAM的容量還需大幅提升至16Mb至1Gb之間。目前，包括海力士、中芯國(guó)際等知名半導(dǎo)體公司都在積極研發(fā)ReRAM相關(guān)技術(shù)。

作為實(shí)現(xiàn)ReRAM量產(chǎn)的少數(shù)半導(dǎo)體供應(yīng)商之一，RAMXEED的ReRAM產(chǎn)品已達(dá)到12Mb的容量。

圖：富士通FeRAM/ReRAM存儲(chǔ)器的市場(chǎng)定位

產(chǎn)業(yè)應(yīng)用全面開(kāi)花

根據(jù)馮逸新的介紹，RAMXEED在FeRAM/ReRAM的市場(chǎng)應(yīng)用也非常廣泛。

首先是智能電網(wǎng)。包括傳統(tǒng)的智能電網(wǎng)，比如各種發(fā)電、送電、變電、用電相關(guān)設(shè)備。此外，還有光伏發(fā)電、儲(chǔ)能和變電。“最關(guān)鍵的是汽車充電樁，這是我們?cè)谥袊?guó)大陸深耕二十多年，F(xiàn)eRAM銷量的重要來(lái)源之一。”馮逸新強(qiáng)調(diào)。

其次是在汽車、船舶、工程機(jī)械等領(lǐng)域的應(yīng)用。在汽車電子領(lǐng)域，覆蓋新能源汽管理系統(tǒng)、TBOX、行車記錄儀等，近幾年新增了一些來(lái)自工程機(jī)械、農(nóng)協(xié)機(jī)械的市場(chǎng)需求。

第三是工廠自動(dòng)化。“自動(dòng)化是FeRAM的主要應(yīng)用方面，全球很多相關(guān)公司都是我們主要的客戶，包括施奈德、西門子、臺(tái)達(dá)等，還有中國(guó)知名的數(shù)控機(jī)床供應(yīng)商、中國(guó)排名前五的FA供應(yīng)商等，而近幾年是在編碼器方面的應(yīng)用較多一些。”馮逸新分享道。

編碼器分為光學(xué)、有磁式兩類，在工廠自動(dòng)化控制和新能源汽車領(lǐng)域里，磁式旋轉(zhuǎn)編碼器發(fā)展是一個(gè)潮流。然而，傳統(tǒng)的磁式旋轉(zhuǎn)編碼器里有一個(gè)電池，但現(xiàn)在電池在歐洲受到比較嚴(yán)格的管控。如何做到無(wú)電池的編碼器，就需要特有技術(shù)，從高速寫(xiě)入、到讀寫(xiě)耐久性、超低功耗和內(nèi)置二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的FeRAM來(lái)扮演這個(gè)角色。

第四，在醫(yī)療應(yīng)用各方面，助聽(tīng)器會(huì)用到ReRAM，呼吸機(jī)會(huì)用到FeRAM，例如澳大利亞公司的瑞思邁(ResMed)，此外，還有CT掃描、PMS（病房監(jiān)護(hù)儀）。

第五是游戲，包括游戲機(jī)、老虎機(jī)、彈子機(jī)等。如果游戲機(jī)涉及到一些精確性問(wèn)題，比如關(guān)鍵數(shù)據(jù)的記錄，F(xiàn)eRAM則更適合。

第六是云計(jì)算。這主要針對(duì)伺服器里的RAID控制卡，因?yàn)镽AID控制卡需要高速讀寫(xiě)、次數(shù)更高的新一代存儲(chǔ)器，MRAM、NVSRAM、FeRAM都是該領(lǐng)域主要應(yīng)用的存儲(chǔ)器。

第七是樓宇自動(dòng)化，比如橫河電機(jī)、霍尼韋爾、日立（廣州）、上海三菱電梯的控制器都在使用FeRAM。

第八，在通訊方面，主要應(yīng)用在5G。馮逸新指出，“5G的發(fā)展需要高速的存儲(chǔ)器，此外基地和用戶之間還需要一個(gè)中繼器，這里面也需要高速的存儲(chǔ)器。”

第九，是標(biāo)簽和智能卡的應(yīng)用。當(dāng)我們談及半導(dǎo)體國(guó)產(chǎn)化的同時(shí)，產(chǎn)品自動(dòng)管理方面也在國(guó)產(chǎn)化。該領(lǐng)域的頭部公司是巴魯、西門子，而在最近幾年，一些大型新能源電池包的生產(chǎn)、光伏太陽(yáng)能板、以及手機(jī)的生產(chǎn)自動(dòng)化逐漸也在國(guó)產(chǎn)化。“富士通的FeRAM RFID電子標(biāo)簽也在發(fā)揮作用。”馮逸新強(qiáng)調(diào)。

第十是助聽(tīng)器。“在這方面，包括一些來(lái)自澳大利亞的公司、歐洲的公司都在用我們的產(chǎn)品，此外我們還在開(kāi)拓可穿戴市場(chǎng)，但需要我們繼續(xù)開(kāi)發(fā)應(yīng)用。”馮逸新表示。

總而言之，從過(guò)去80年代的半導(dǎo)體到現(xiàn)在，富士通還積累了一些無(wú)線供電技術(shù)（FRID），以及一些識(shí)別微弱信號(hào)的模擬傳感器技術(shù)，致力于為客戶創(chuàng)造更高的附加價(jià)值。

馮逸新最后指出，“更名為RAMXEED之后，我們也將持續(xù)研發(fā)，根據(jù)市場(chǎng)的需求，我們可以把速度做得更快，主要的應(yīng)用范圍包括FA、樓宇控制、RAID控制卡、FPGA的程序存儲(chǔ)。”