如今，有多種存儲技術(shù)均具備改變嵌入式處理領(lǐng)域格局的潛力。然而，迄今為止還沒有哪一種技術(shù)脫穎而出成為取代微控制器（MCU）中閃存技術(shù)的強(qiáng)勁競爭者，直到FRAM的出現(xiàn)這種情況才得以改變。鐵電隨機(jī)存取存儲器（FRAM）是一種非易失性的獨立型存儲技術(shù)，本文將論述FRAM的主要技術(shù)屬性，同時探討可充分展現(xiàn)FRAM優(yōu)勢的具體用例。

　　FRAM是什么

　　FRAM為非易失性存儲器，其功耗、可寫入次數(shù)、讀/寫速度均與常用的靜態(tài)RAM（SRAM）很相似。存儲在FRAM單元中的信息對應(yīng)于鐵電晶體的極化狀態(tài)，即使在電源移除之后亦能保存其內(nèi)容。正是這一特點使FRAM擁有了真正的非易失性。而且，與閃存單元的編程相比，晶體極化所需的電能消耗相對較低，因此FRAM寫入操作的功耗天生就比閃存的要低。

　　下面介紹的是目前幾種采用了閃存技術(shù)的微控制器的典型應(yīng)用。我們從中可以了解到，采用基于FRAM的MCU（而不是基于閃存的MCU）是如何實現(xiàn)成本、能耗與效率優(yōu)化的。

　　數(shù)據(jù)錄入

　　典型的數(shù)據(jù)錄入應(yīng)用（比如：溫度數(shù)據(jù)錄入器）能以介于1Hz至1000Hz之間的速率進(jìn)行采樣。 我們知道閃存中單個字節(jié)的寫入時間約為75μs。相比之下，F(xiàn)RAM技術(shù)的寫入速率則可達(dá)到大約每125ns一個字節(jié)。這種寫入速度比閃存快了將近1000倍！我們考慮一下：當(dāng)應(yīng)用達(dá)到某個閃存段的末端并需要移動至下一個閃存段時，會突然出現(xiàn)20ms的延遲，以等待完成一個段擦除。

　　這種擦除延遲并不適用于FRAM，因為它不需要在寫入操作之間對FRAM字節(jié)進(jìn)行預(yù)擦除。每個閃存段20ms的延遲似乎沒那么令人望而卻步，但當(dāng)我們計算出其對最大寫入速度的顯著影響之后就不這么看了。為了方便本文的討論，假定寫入的內(nèi)存區(qū)塊的長度為512字節(jié)。一個閃存區(qū)塊每秒鐘可進(jìn)行26次寫操作（包括每寫入512字節(jié)時完成一個擦除周期所需的時間）。這為我們提供了13kBps的總速度。

　　與之相比，一個512字節(jié)FRAM區(qū)塊的寫入速度則可超過8MBps。并不是每一種應(yīng)用都要求如此高的寫入速度，假設(shè)您的目標(biāo)應(yīng)用只需要每秒1kB的寫入速度，那么采用閃存技術(shù)的MCU將在7% 時間里處于運行狀態(tài)以執(zhí)行寫入操作。然而，F(xiàn)RAM MCU則僅需0.07%的運行時間即可完成該項任務(wù)，這使得MCU能在99.9%的時間里保持待機(jī)狀態(tài)，從而顯著地節(jié)省能耗。

　　能量收集

　　當(dāng)今的許多應(yīng)用都專注于使用更加清潔的綠色能源，這些能源取自諸如陽光、振動、熱量或機(jī)械變化等自然資源。此類應(yīng)用依賴于小的突發(fā)能量（其能以短的時間間隔提供電能），而MCU通常是在失去電源前的最后時刻決定可執(zhí)行多少行代碼?；陂W存的應(yīng)用非常重視功耗，這不僅是由于閃存存取時的平均功耗較高，同時也是因為閃存寫入過程中的峰值功耗較高所致。

　　該峰值功耗主要是由于使用充電泵而引起的，最高數(shù)值可達(dá)到7mA，因而使得非易失性寫入操作在能量收集領(lǐng)域幾乎是行不通的。而采用FRAM時沒有充電泵；于是，不存在大電流的寫入操作。對FRAM進(jìn)行寫操作時的平均功耗與FRAM讀操作或采用FRAM的執(zhí)行操作相同（即：未損害非易失性寫入操作，從而使FRAM成為適合能量收集應(yīng)用的真正靈活的可選方案）。

　　RFID標(biāo)簽

　　射頻識別（RFID）標(biāo)簽開始逐漸出現(xiàn)在許多場所：商店貨架（用于顯示商品價格）、各類會議（胸卡）以及工業(yè)自動化車間（用于標(biāo)明和識別傳送帶上的物體）。部分此類應(yīng)用每天需要進(jìn)行多達(dá)100次的存儲器寫入操作。

　　假設(shè)一個典型壽命為1萬次寫入/擦除的閃存字節(jié)。為了實現(xiàn)10萬次寫入/擦除的壽命，應(yīng)用將需要為每個數(shù)據(jù)字節(jié)留出10個閃存字節(jié)，從而以高冗余度為代價來滿足壽命要求。

　　相比之下，一個FRAM存儲器字節(jié)的壽命可達(dá)1015次寫入/擦除，這是一個閃存字節(jié)的1000億倍。對于那些要求幾百萬次寫入/擦除之高壽命的應(yīng)用，F(xiàn)RAM的壽命指標(biāo)是目前可用的其他嵌入式非易失性存儲器技術(shù)所無法比擬的。