引言當(dāng)下使用的交通收費(fèi)卡使用頻率較高之后就會(huì)出現(xiàn)偶爾無(wú)法讀取的現(xiàn)象基于此富士通在RFID中嵌入FRAM實(shí)現(xiàn)突破性?xún)?yōu)勢(shì)解決了很多應(yīng)用難題內(nèi)嵌FRAM的RFID除了讀寫(xiě)速度快之外其抗輻射性比EEPROM高出不止一個(gè)數(shù)量級(jí)

開(kāi)車(chē)的朋友可能會(huì)有這樣的經(jīng)歷當(dāng)您經(jīng)過(guò)高速公里收費(fèi)站時(shí)您的交通收費(fèi)卡在進(jìn)站和出站時(shí)偶爾會(huì)無(wú)法讀取原因是您的交通卡使用的頻率比較高超過(guò)了它的讀寫(xiě)次數(shù)目前這些交通卡大部分是采用內(nèi)嵌EEPROM的RFID制作的而如果將智能交通卡中的EEPROM換成FRAM問(wèn)題就迎刃而解了

采用FRAM的RFID的讀寫(xiě)次數(shù)可以達(dá)到1012而采用EEPROM的RFID的讀寫(xiě)次數(shù)最多只有一百萬(wàn)次這就是為何高速收費(fèi)處偶爾會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)讀不出的問(wèn)題富士通半導(dǎo)體上海有限公司市場(chǎng)部高級(jí)經(jīng)理蔡振宇指出在RFID中嵌入FRAM能夠打破傳統(tǒng)采用EEPROM的RFID標(biāo)簽的一系列性能限制解決很多應(yīng)用難題

在RFID中嵌入FRAM實(shí)現(xiàn)突破性?xún)?yōu)勢(shì)

富士通半導(dǎo)體內(nèi)嵌FRAM的RFID產(chǎn)品相比其單體FRAM產(chǎn)品是比較新的而市場(chǎng)上常用的RFID產(chǎn)品嵌入的是EEPROM與內(nèi)嵌EEPROM的RFID產(chǎn)品相比內(nèi)嵌FRAM的RFID不只讀寫(xiě)速度快很多并且其抗輻射性比EEPROM高出不止一個(gè)數(shù)量級(jí)下圖1所示為FRAMRFID和EEPROMRFID的性能對(duì)比

圖1.FRAMRFIDvsEEPROMRFID

FRAM是一種非易失性存儲(chǔ)器使用鐵電材料作為數(shù)據(jù)載體結(jié)合了隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM和只讀存儲(chǔ)器ROM的優(yōu)勢(shì)作為用在RFID中的非易失性存儲(chǔ)器EEPROM已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用但是當(dāng)數(shù)據(jù)被寫(xiě)入時(shí)EEPROM需要內(nèi)部升壓電壓因?yàn)閿?shù)據(jù)存儲(chǔ)的原則就是要看是否帶有電子電荷所以它的寫(xiě)入速度較慢慢需要數(shù)毫秒耐擦寫(xiě)次數(shù)也僅限于10萬(wàn)次左右因此大部分基于EEPROM的RFID都是小存儲(chǔ)容量產(chǎn)品只適合讀不適合寫(xiě)

比較而言FRAMRFID數(shù)據(jù)寫(xiě)入時(shí)間非常快例如以寫(xiě)入數(shù)據(jù)為例采用EEPROM的RFID需要有6msec的時(shí)間來(lái)等待回應(yīng)而采用FRAM的RFID僅需要100usec并且FRAM在寫(xiě)和讀方面的性能一樣好因?yàn)槎叩脑瓌t一樣

FRAM的另一個(gè)主要特點(diǎn)就是在防輻射方面明顯優(yōu)于EEPROM例如在醫(yī)療設(shè)備和包裝食品或者亞麻布的伽瑪射線(xiàn)滅菌過(guò)程中存在于EEPROM中的數(shù)據(jù)會(huì)受到放射線(xiàn)的嚴(yán)重影響因?yàn)樗臄?shù)據(jù)存儲(chǔ)采用的是電子電荷而存在于FRAM中的數(shù)據(jù)在高放射水平下仍然不會(huì)受到影響

在FRAMRFID中加入SPI串行接口擴(kuò)展應(yīng)用領(lǐng)域

到目前為止富士通半導(dǎo)體已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了適合各類(lèi)應(yīng)用的FRAMRFID產(chǎn)品覆蓋了HF高頻13.56MHz和UHF超高頻860至960MHz如下圖2所示為富士通半導(dǎo)體FRAMRFID產(chǎn)品線(xiàn)這些FRAMRFID可廣泛應(yīng)用于工業(yè)醫(yī)療航空等領(lǐng)域

圖2.富士通半導(dǎo)體FRAMRFID產(chǎn)品線(xiàn)

和目前常用的EEPROMRFID相比FRAMRFID的容量會(huì)更大市面上比較多的RFID產(chǎn)品都是128b或是512b而客戶(hù)有往里面存儲(chǔ)更多信息的需求蔡振宇表示目前我們的FRAMRFID的容量最大可以做到64KB此外富士通半導(dǎo)體還推出了帶有SPI串行接口的FRAMRFID產(chǎn)品這將為FRAMRFID增添新的附加價(jià)值

RFID起初被用作可由RFID閱讀器讀取的ID存儲(chǔ)富士通半導(dǎo)體將FRAM用在了RFID上由于FRAM擦寫(xiě)速度快耐擦寫(xiě)次數(shù)高而實(shí)現(xiàn)了大容量存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)載體標(biāo)簽如今內(nèi)置的串行接口可將傳感器與RFID連接在一起從而豐富了RFID應(yīng)用

大存儲(chǔ)數(shù)據(jù)載體的優(yōu)勢(shì)就是RFID可以記錄可追溯數(shù)據(jù)如制造數(shù)據(jù)生產(chǎn)數(shù)據(jù)物流數(shù)據(jù)維護(hù)數(shù)據(jù)等因此它可用于各種資產(chǎn)產(chǎn)品和零部件的管理基于這些市場(chǎng)需求富士通半導(dǎo)體開(kāi)發(fā)出了帶有SPI接口的FRAMRFID產(chǎn)品

這種配置的主要特點(diǎn)就是對(duì)于同一個(gè)FRAM存儲(chǔ)區(qū)來(lái)說(shuō)既可以從串行接口進(jìn)入也可以從RF接口進(jìn)入除了傳感應(yīng)用外內(nèi)置串行接口的RFID在理論上可以與受MCU控制的各種應(yīng)用相連接

FRAMRFID創(chuàng)新應(yīng)用案例

FRAM為RFID注入了新的活力尤其是在傳統(tǒng)EEPROMRFID不能滿(mǎn)足應(yīng)用需求的領(lǐng)域例如工廠(chǎng)自動(dòng)化和維護(hù)醫(yī)療航天等領(lǐng)域中FRAMRFID能夠突破一切性能限制實(shí)現(xiàn)EEPROMRFID所不能實(shí)現(xiàn)的功能

在工廠(chǎng)自動(dòng)化和維護(hù)的應(yīng)用中在制造組裝生產(chǎn)線(xiàn)上的歷史數(shù)據(jù)手冊(cè)零件信息等都可以被寫(xiě)進(jìn)FRAMRFID標(biāo)簽從而縮短了讀取時(shí)間使生產(chǎn)線(xiàn)構(gòu)成更加高效性如下圖3所示為富士通半導(dǎo)體的FRAMRFID標(biāo)簽用于工廠(chǎng)自動(dòng)化和維護(hù)中的一個(gè)實(shí)例將零件的維護(hù)信息和操作歷史數(shù)據(jù)記錄在標(biāo)簽內(nèi)可以飛躍性地提高飛機(jī)基礎(chǔ)設(shè)施土木等維護(hù)操作的工作效率

圖3.FRAMRFID應(yīng)用于工廠(chǎng)自動(dòng)化和維護(hù)

如果要把生產(chǎn)線(xiàn)流水線(xiàn)變快那么RFID讀取速度也要變快富士通半導(dǎo)體的118C就已成功地運(yùn)用在這樣的領(lǐng)域蔡振宇表示例如下圖4所示的汽車(chē)生產(chǎn)線(xiàn)其每年的生產(chǎn)量之所以都會(huì)提升是因?yàn)樵谡麄€(gè)汽車(chē)生產(chǎn)過(guò)程中使用了FRAMRFID

圖4.在汽車(chē)生產(chǎn)線(xiàn)上采用FRAMRFID標(biāo)簽提高生產(chǎn)效率

而對(duì)于醫(yī)療和制藥領(lǐng)域最重要的是FRAM技術(shù)可以抵抗輻射美國(guó)和歐洲的國(guó)家會(huì)有很多接觸到醫(yī)療器械的地方需要經(jīng)過(guò)伽瑪放射性消毒FRAM對(duì)輻射有很強(qiáng)的耐受性基于FRAM的RFID可輕松通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)醫(yī)療滅菌過(guò)程而基于EEPROM的RFID在這一過(guò)程中信息會(huì)被破壞

從目前的情況來(lái)看以前是美國(guó)和歐洲在這方面的應(yīng)用需求比較多如今我們慢慢地看到中國(guó)的醫(yī)院和中國(guó)客戶(hù)也提出此類(lèi)需求目前市場(chǎng)上只有我們的FRAM的RFID能夠滿(mǎn)足這些需求蔡振宇表示

FRAMRFID非常適合用于諸如手術(shù)臺(tái)的追溯藥劑盒子類(lèi)似于穿刺血透的管子等應(yīng)用中如下圖5所示為FRAMRFID標(biāo)簽應(yīng)用于血透管子的一個(gè)例子可以耐受一定的伽瑪射線(xiàn)而下圖6是FRAMRFID用作醫(yī)藥標(biāo)簽的實(shí)例

圖5.FRAMRFID用作GammaTag

圖6.FRAMRFID用作醫(yī)藥標(biāo)簽

此外冷鏈控制也是FRAMRFID的用武之地如果您要追溯運(yùn)輸途中每一個(gè)結(jié)點(diǎn)溫度的變化如何保證整個(gè)運(yùn)輸途中都能在這個(gè)溫度以下?就需要在整個(gè)車(chē)箱里加裝一個(gè)RFID的模塊實(shí)時(shí)把數(shù)據(jù)傳到接收端客戶(hù)讀一下就可以看出一小時(shí)運(yùn)輸范圍內(nèi)有沒(méi)有超過(guò)溫度系數(shù)溫度范圍擁有SPI接口的RFID可以實(shí)現(xiàn)這樣的應(yīng)用

蔡振宇最后指出為了更好的在技術(shù)上支持廣大工程師的系統(tǒng)設(shè)計(jì)富士通半導(dǎo)體還提供FRAMRFID開(kāi)發(fā)板以使得工程師可以更好的了解FRAMRFID的性能及應(yīng)用縮短產(chǎn)品上市時(shí)間有需要的朋友可以聯(lián)系我們富士通半導(dǎo)體FRAMRFID開(kāi)發(fā)套件如下圖7所示