鐵電隨機存取記憶體(FRAM)具有比傳統(tǒng)記憶體更快的寫入速度、更低功耗及更佳的保密性,特別適合用于須長時間采集病患生理參數(shù)的醫(yī)療設備,以及頻繁記錄用戶耗電情形的智慧電表,提供更省電且安全可靠的應用品質(zhì)。
鐵電隨機存取記憶體(FRAM)是一種使用鐵電材料來保存資料的非揮發(fā)性記憶體。這種記憶體融合了隨機存取記憶體(RAM)和唯讀存儲記憶體(ROM)的雙重優(yōu)點,能夠隨寫隨讀,在停止供應電力的狀況下,其內(nèi)部儲存的資料也能夠永久保存。
在過去幾年中,新型記憶體技術(shù)不斷涌入市場,如磁阻隨機存取記憶體(MRAM)、相變隨機存取記憶體(PRAM)、可變電阻式記憶體(ReRAM)。這些開發(fā)中的記憶體技術(shù),無不強調(diào)更好的寫入效能與壽命,然而,均尚未取得大批量產(chǎn)的突破。FRAM自1999年即開始投片生產(chǎn),迄今全球出貨量超過二十四億顆,能廣泛用于工業(yè)自動化設備、儀表、銷售點(POS)、售票機、測量設備、智慧卡、銀行終端等領域。
功耗低/寫入快FRAM嶄露鋒芒
與傳統(tǒng)非揮發(fā)性記憶體相比,F(xiàn)RAM的功耗很低,而且寫入速度更快。同樣的寫入,F(xiàn)RAM功耗只有電子式可清除可編程唯讀記憶體(EEPROM)的百分之一,寫入時間是EEPROM的四萬分之一,可媲美靜態(tài)隨機存取記憶體(SRAM)和動態(tài)隨機存取記憶體(DRAM)的高速寫入。此外,F(xiàn)RAM的讀、寫耐久性能遠遠優(yōu)于EEPROM和快閃記憶體(FlashMemory)。EEPROM和Flash的寫入次數(shù)大約是一百萬次(106次方),F(xiàn)RAM最高可寫入1013次方,寫入壽命可以達到一千萬倍以上。
FRAM還有一個特點,亦即鐵電材料是利用其極化特性來保存資料,因此在遭受放射線照射的情況下,資料也不會被破壞。EEPROM和Flash保存資料方式取決于電荷是否存在于元件的儲存區(qū),放射線會破壞內(nèi)部電荷漂移而導致資料毀損,但FRAM是利用極化位置來判斷0與1,因此不會受到影響。
FRAM的單元結(jié)構(gòu)具有優(yōu)秀的防竄改能力,能夠防范未經(jīng)授權(quán)的資料讀取,并已通過EAL4+等級安全標準評估認證,在全球二十六個國家認可的共同業(yè)界標準中,EAL4+為最高階的安全級別。如前所述,常用的記憶體保存資料取決于在儲存單元的儲存區(qū)是否有電荷。而電荷的變化可以被外部工具,如電子顯微鏡等偵測,進而對儲存的資料進行非授權(quán)的存取。FRAM透過極化方式來記錄資料,因此能夠避免這種風險。
FRAM助攻醫(yī)療設備開創(chuàng)新價值
FRAM具有傳統(tǒng)記憶體所沒有的優(yōu)點,包括快速寫入、接近無限次讀/寫耐久性、低功耗和抗輻射性,能夠為醫(yī)療設備及系統(tǒng)提升新價值。FRAM早已經(jīng)被用于電子計算機X線斷層掃描機(CT)和其他大型設備中,在較小型醫(yī)療設備中的應用也正不斷地增加。內(nèi)嵌FRAM記憶體的無線射頻辨識系統(tǒng)(RFID)標簽,亦開始大量被運用于醫(yī)療設備和生物制藥的生產(chǎn)管理流程。
FRAM可用于人體資訊監(jiān)控助頻繁采集生命征象數(shù)據(jù)
監(jiān)護儀是一種測量和監(jiān)控病患的生理參數(shù)的設備,例如心跳、脈搏、血壓、體溫等。監(jiān)護儀記錄了病人原有的基準資訊,可以和連續(xù)測量的資料進行對照。當病人發(fā)生異常情況,監(jiān)護儀就會即時發(fā)出警報聲,而FRAM正是用于記錄儲存這些重要的系統(tǒng)數(shù)據(jù)。與EEPROM相比,F(xiàn)RAM可以更頻繁地寫入,因此設備可以進行更頻繁的測量,并記錄更多的細節(jié)資訊。此外,F(xiàn)RAM的快速寫入能力,能夠預防在突然斷電的緊急情況發(fā)生時,不丟失任何資料。
FRAM可用于CPAP達成不需備份電池
設備制造商正在考慮將FRAM用于自動正壓呼吸輔助器(CPAP)設備。CPAP可用于監(jiān)控和記錄病人在睡眠時的呼吸資料,目前CPAP主要使用SRAM或EEPROM儲存資料,其中SRAM必須使用備份電池來保持資料,因此增加長期維護成本;而FRAM則沒有這個問題。另有一些CPAP使用EEPROM來儲存設備的初始參數(shù),若使用FRAM來儲存這些參數(shù)并記錄資料,將可取代EEPROM。
FRAM可用于助聽器助控制雜訊現(xiàn)在許多新型助聽器可根據(jù)個人使用方式,進行自動化調(diào)整的功能,以達到最適使用效果。FRAM可以更快地寫入資料,且耗能更少。例如,以同樣的頻率寫入64位元組的資料,F(xiàn)RAM的寫入速度比EEPROM快二十倍,而功耗只有一百四十分之一,讓產(chǎn)品更省電。
FRAM另一個優(yōu)勢是,能夠減少記憶體寫入資料時所產(chǎn)生的雜訊。EEPROM須使用內(nèi)部的10伏特(V)高電壓來擦除和寫入,這個高供電電壓會在電路中產(chǎn)生雜訊,轉(zhuǎn)換成助聽器使用者可以聽到的重復雜訊。如果使用FRAM,就不需要高電壓來擦除和寫入資料,雜訊問題則可迎刃而解。
FRAM可用于管控醫(yī)療設備產(chǎn)品降低放射線殺菌程序風險
內(nèi)建FRAM記憶體的RFID應用已經(jīng)在歐美醫(yī)療領域商用化并快速發(fā)展中。部分標簽制造商和系統(tǒng)整合商,將FRAMRFID標簽用于貴重醫(yī)療設備產(chǎn)品和藥品的生產(chǎn)和管理流程。
RFID標簽是利用無線電波方式來傳送資料,透過專用讀取器進行寫入和讀取。其最大的優(yōu)點,是可以記錄條碼無法做到的大量資訊,并且長期重復使用,現(xiàn)今RFID已被廣泛使用在商品物流管理和生產(chǎn)制造管理流程中,但是在醫(yī)療市場,仍有一個RFID難以進入的領域,那就是對貼有RFID標簽的物品,直接進行放射線殺菌程序。
一般醫(yī)療設備會使用特殊氣體或高溫殺菌消毒,但是某些特定用途的醫(yī)療設備及器械,或生物制藥設備中的零件等則是使用放射線殺菌消毒。以醫(yī)療器具及手術(shù)器械為例,貼上小型的FRAMRFID標簽,搭配專用管理系統(tǒng),即可以迅速完成精準的盤點,且能在貼附標簽的狀態(tài)下,直接進行消毒及放射線滅菌程序。這不但意味著能大幅降低人工盤點的失誤風險,同時也實現(xiàn)醫(yī)療資產(chǎn)的全面可視化管理。
如上所述,使用FRAMRFID標簽,能夠讓醫(yī)療設備采集并記錄更多的資訊,在提高醫(yī)療系統(tǒng)的可靠性及效率的同時,更節(jié)省下長期的維護管理成本。
降低產(chǎn)品功耗/提高安全性FRAM加速智能電表發(fā)展
在很多國家,F(xiàn)RAM早已被廣泛用在智能電表當中,F(xiàn)RAM所具有的快速寫入、幾乎無限次讀/寫、低功耗和防竄改等優(yōu)異特性,推動著智能電表未來的發(fā)展。
即時資料記錄
一般智能電表通常包含兩個系統(tǒng),一個是計量系統(tǒng),提供電表的主要功能,包括一個帶有輸入介面電路和顯示電路的微處理器;另一個則是通訊系統(tǒng),這個系統(tǒng)的功能是把計量的資料發(fā)送到外部的資料中心,用于資料制表,并與計量系統(tǒng)內(nèi)部的計量資料進行交換。資料日志系統(tǒng)可以用于兩種系統(tǒng)的通訊功能。
例如,電網(wǎng)智能電表中的測量單元可使用資料日志系統(tǒng),即時記錄電量和相關(guān)變化,系統(tǒng)以大約每秒兩次的頻率寫入資料。通訊單元的資料日志系統(tǒng),把資料儲存下來,用于監(jiān)控電網(wǎng)的工作狀態(tài)和控制資料,以保證電量分配最佳化。目前只有FRAM的快速寫入和可頻繁讀、寫特性,能夠滿足這些嚴苛的系統(tǒng)要求。
另外,頻繁記錄資料使預付費系統(tǒng)的智能電表具有更高的效能。在預付費系統(tǒng)里,必須依據(jù)每個特定時段進行收費,如果用電資料記錄的間隔拉長,會導致按相同價格計算的耗電量的波動范圍加大。使用FRAM可以提高資料寫入的頻率,而不會增加整個電表的耗電;換句話說,采用FRAM可以更精準地計費及控制用電量。
減少功耗
FRAM有助于減少智能電表的總功耗。FRAM的低功耗有助于延長電池壽命,且在緊急斷電的情況下也能確保資料安全無虞,避免造成資料受損等不可預期的結(jié)果產(chǎn)生。
提高資料安全性
家用智能電表記憶體儲存了家庭用電量的大量資料,F(xiàn)RAM的防竄改特性,能夠保證這些資訊不被任意侵入竄改。因此,使用FRAM的電表系統(tǒng),其安全性比使用傳統(tǒng)記憶體的系統(tǒng)來得更強大。
(審核編輯: 小丸子1)