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近日，德州儀器（TI）推出了業界首款超低功耗FRAM（鐵電存儲器）微控制器MSP430FR57xx系列。其特點是器件集成了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，而且擦寫次數幾乎不受限制。那么，該產品是為何開發的？鐵電MCU真的有那么好嗎？TI公司MSP430中國區業務拓展經理刁勇為我們做了講解。 刁勇說，鐵電MCU主要是針對傳感器網絡開發的。為提高傳感器網絡的智能化水平，我們需要數量更多的傳感器和更多的實時數據采集。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（如風能、震動、熱能）供電，則這些電能有限且不穩定。所以開發功耗更低的傳感模塊就更有意義。 另一方面，實時數據采集對MCU的存儲器擦寫次數提出了挑戰。目前的單片機通常采用閃存作為非易失性存儲器，但閃存的擦寫次數僅幾萬到幾十萬次，如果每秒進行幾十次采樣則僅能維持10分鐘左右工作時間，這顯然不能滿足實時數據采集的要求。 TI此次推出的MSP430FR57xx系列FRAM系列完全滿足大批量傳感器的實時數據采集要求。該系列的工作電流僅9微安，是閃存單片機的250分之一。寫入速度為10毫秒，是閃存單片機的100多倍。其寫入次數可達100萬億次以上，幾乎不受任何限制。另外，由于讀寫速度快其不易失，這種MCU無需外置EEPROM和SRAM，進一步減少了系統功耗，并簡化了軟件開發過程。 
圖1：四種常用存儲器特性對比 刁勇介紹說，TI之所以能夠開發FRAM單片機，這和TI與Ramtron公司的合作是分不開的。Ramtron是鐵電存儲器專業廠商，它的器件有TI代為生產，雙方已有10年的合作歷史。在此過程中，TI逐漸意識到集成FRAM的單片機可用于物聯網這樣的領域，因此規劃了三四年的時間。通過克服諸多工藝難點，終于成功開發出了首款基于FRAM的MSP430系列。 刁勇提醒說，FRAM單片機在攝氏260度以上溫度下可靠性較差，因此在焊接的時候要特別注意。該器件的工作溫度范圍為-40至+85攝氏度，可適應大多數工業環境。10K批量下系列器件的價格在1.2美元左右，并不很貴。 以上提到的都是FRAM單片機的優點。筆者猜測，FRAM的缺點可能是，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用到更高端的處理器當中。
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，現可提供樣片，今年7月份實現量產。更大存儲容量的器件將陸續推出。 |
