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近日，德州儀器（TI）推出了業(yè)界首款超低功耗FRAM（鐵電存儲(chǔ)器）微控制器MSP430FR57xx系列。其特點(diǎn)是器件集成了FRAM而不是通常的閃存（FLASH）和EEPROM。與后者相比，該FRAM系列MCU的擦寫速度提升了100倍，功耗降低了250倍，而且擦寫次數(shù)幾乎不受限制。那么，該產(chǎn)品是為何開發(fā)的？鐵電MCU真的有那么好嗎？TI公司MSP430中國(guó)區(qū)業(yè)務(wù)拓展經(jīng)理刁勇為我們做了講解。 刁勇說，鐵電MCU主要是針對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)開發(fā)的。為提高傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能化水平，我們需要數(shù)量更多的傳感器和更多的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集。但在很多情況下（如野外），眾多傳感模塊的供電成為問題。如果靠電池供電，其壽命必然受到制約。如果靠外界能量（如風(fēng)能、震動(dòng)、熱能）供電，則這些電能有限且不穩(wěn)定。所以開發(fā)功耗更低的傳感模塊就更有意義。 另一方面，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集對(duì)MCU的存儲(chǔ)器擦寫次數(shù)提出了挑戰(zhàn)。目前的單片機(jī)通常采用閃存作為非易失性存儲(chǔ)器，但閃存的擦寫次數(shù)僅幾萬(wàn)到幾十萬(wàn)次，如果每秒進(jìn)行幾十次采樣則僅能維持10分鐘左右工作時(shí)間，這顯然不能滿足實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集的要求。 TI此次推出的MSP430FR57xx系列FRAM系列完全滿足大批量傳感器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集要求。該系列的工作電流僅9微安，是閃存單片機(jī)的250分之一。寫入速度為10毫秒，是閃存單片機(jī)的100多倍。其寫入次數(shù)可達(dá)100萬(wàn)億次以上，幾乎不受任何限制。另外，由于讀寫速度快其不易失，這種MCU無(wú)需外置EEPROM和SRAM，進(jìn)一步減少了系統(tǒng)功耗，并簡(jiǎn)化了軟件開發(fā)過程。 
圖1：四種常用存儲(chǔ)器特性對(duì)比 刁勇介紹說，TI之所以能夠開發(fā)FRAM單片機(jī)，這和TI與Ramtron公司的合作是分不開的。Ramtron是鐵電存儲(chǔ)器專業(yè)廠商，它的器件有TI代為生產(chǎn)，雙方已有10年的合作歷史。在此過程中，TI逐漸意識(shí)到集成FRAM的單片機(jī)可用于物聯(lián)網(wǎng)這樣的領(lǐng)域，因此規(guī)劃了三四年的時(shí)間。通過克服諸多工藝難點(diǎn)，終于成功開發(fā)出了首款基于FRAM的MSP430系列。 刁勇提醒說，FRAM單片機(jī)在攝氏260度以上溫度下可靠性較差，因此在焊接的時(shí)候要特別注意。該器件的工作溫度范圍為-40至+85攝氏度，可適應(yīng)大多數(shù)工業(yè)環(huán)境。10K批量下系列器件的價(jià)格在1.2美元左右，并不很貴。 以上提到的都是FRAM單片機(jī)的優(yōu)點(diǎn)。筆者猜測(cè)，FRAM的缺點(diǎn)可能是，由于它占用硅片面積較大所以做到大容量比較困難，否則沒有理由不把它應(yīng)用到更高端的處理器當(dāng)中。
圖2：TI首款超低功耗FRAM MCU框圖 TI第一款基于FRAM的430芯片有16K、8K、4K選項(xiàng)，現(xiàn)可提供樣片，今年7月份實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。更大存儲(chǔ)容量的器件將陸續(xù)推出。 |
