起底RAMXEED：一场关于铁电随机存储器（FeRAM）的革新之旅

作者：周雅

新一代人工智能阶段，存储技术的需求暴增，因为层出不穷的AI应用，尤其是深度学习模型的训练和部署，需要处理和存储海量数据。

在这当中，有一款存储器件，能耐高温（125°C），甚至部分耐高温产品还能扛住严苛的汽车行业AEC-Q100标准，传输速度飞快（50MHz、108MHz），且是绝对的省电小能手（1.65V），身材还小巧（DFN封装、不占地方），内存容量也给力（8Mbit）。它就是——FeRAM，中文名为“铁电存储器”。

FeRAM由于上述独特的物理特性，就像行业应用里的万能钥匙，被认为是制造非易失性存储设备的理想选择。根据VMR数据显示，FeRAM市场规模在2023年达到13亿美元，或将在2030年达到22亿美元。

作为FeRAM存储器产品主要供应商之一，富士通半导体（即将更名为RAMXEED）一直致力于高性能存储器FeRAM和ReRAM的研发，以及以FeRAM、ReRAM为基础的定制存储器产品的开发。

所以讲FeRAM的故事之前，我们有必要先了解富士通半导体这家公司。

“我们深耕FeRAM二十余年，产品可广泛应用于汽车电子、工业控制、表计、助听器等重要基础行业，覆盖从个体到企业、从私人到公共。”近日在第12届中国硬科技产业链创新趋势峰会暨百家媒体论坛期间，富士通半导体科技（上海）有限责任公司总经理冯逸新分享道。

富士通半导体科技（上海）有限责任公司总经理冯逸新

RAMXEED的前世今生

在日本，新干线沿线有个号称“硅谷”的地方，叫做横滨，这里聚集了大量的半导体公司身影，比如台积电、三星、美光、AKM等，当然，富士通半导体存储解决方案有限公司总部也落在这里。

曾经在80年代，富士通作为IDM(Integrated Device Manufacturer垂直整体制造商)，曾经拥有自己的wafer加工厂和封测厂，一度跻身成为全球Top级半导体供应商。

而后因为种种原因发展受限。富士通半导体从2000年退出SRAM、DRAM的市场，2005年退出NAND Flash、NOR Flash，2012年退出ASIC、MCU、AnalogIC 市场，将ASIC业务与Pansonic半导体合资成立索喜（Socionext），将MCU和AnalogIC业务出售给当时的SPANSION，该公司后来被CYPRESS收购，成为Infineon的一部分。

在过去六年内，富士通半导体做了一项重大决策，即将于2025年1月1日起，正式更名为RAMXEED。这一更名，背后其实是转型与专注的结果。

现在，即将以RAMXEED名字示人的富士通从新出发，只专注于高性能存储器FeRAM和ReRAM，和以FeRAM、ReRAM为基础的一些定制产品。

据悉，富士通从1995年开始研发FeRAM，于1996年率先推出Ramtron，当时富士通给Ramtron做wafer process代工服务，后来的几年内也推出了自家的FeRAM产品。

“从1999年开始量产至今，富士通已向市场交出44亿片FeRAM存储器产品的答卷。”冯逸新介绍说，目前公司产品主要面向日本（51%）、中国及其他亚太地区（28%）、欧洲（19%）、美洲市场（2%）。其中，面向日本市场主要以定制芯片ASIC为主）；在中国市场，面向中国台湾主要销售FA和医疗电子标签，面向中国大陆主要是表计、FA、新能源汽车充电桩、PV（光伏发电的设备）逆变器和储能应用。

新型存储器走上台前

通常我们讲存储器，它的分类有很多，其中一个分类是「非易失性存储器」，比如FeRAM、EEPROM、NOR Flash、NAND Flash，还有一个分类是「易失性存储器」，比如SRAM（静态随机存取存储器）、DRAM（动态随机存取存储器）。

从目前整个存储器市场来看，NOR Flash、NAND Flash和DRAM占据了98%的份额，而包括FeRAM在内的利基市场则占据了剩余的2%。

然而在智能化时代里，万物智联，存储行业市场空间将进一步加大，对数据存储在速度、功耗、容量、可靠性层面也将提出更高要求，所以市场正在悄悄发生变化。

在易失性存储器中，SRAM、DRAM最大的特点是，随机覆盖写入，不需要擦除操作，且写入速度很快。在非易失性存储器里，Flash和 EEPROM的特点是，下电之后保存重要数据。

而FeRAM（铁电随机存取存储器Ferroelectric RAM），也称为FRAM（FRAM是Ramtron、Cypress、Infineon的注册商标，富士康注册为FeRAM）。FRAM并非使用铁电材料，只是由于存储机制类似铁磁存储的滞后行为，因此得名。

FeRAM同时结合了易失性存储器、非易失性存储器的特点。首先，FeRAM的读写速度达到纳秒级，远超NOR Flash和EEPROM；其次，FeRAM的读写耐久性极高，读写次数有1014之多，某种程度上相当于无限次读写，这是EEPROM和NOR Flash所无法比拟的；最后，FeRAM还具有低功耗的特点。

基于这些特点，FeRAM虽然目前份额不大，但却因为上述独特优势，依然扮演着不可或缺的角色。比如一些实时写入、掉电保护场景，以及在电表等需要频繁读写的应用场景，都是主流选择。

总而言之，目前新型存储器主要有4种：铁电存储器（FeRAM），阻变存储器（ReRAM），磁性存储器（MRAM），相变存储器（PCM）。

而其中说到ReRAM，目前也在全球受关注。冯逸新指出，业界普遍认为，NOR Flash到了下一代时，工艺会陷入瓶颈，未来能替代NOR Flash的正是ReRAM。ReRAM可以被视为EEPROM的加强版，具有更大的容量、更小的DIE（芯粒）尺寸、以及更低的读出功耗。这些特性，使得ReRAM特别适合于助听器等对写入需求不高、但对读出功耗和尺寸有严格要求的应用场景。

只不过，目前ReRAM的量产容量仍有限，最大仅为12Mb。要真正替代NOR Flash，ReRAM的容量还需大幅提升至16Mb至1Gb之间。目前，包括海力士、中芯国际等知名半导体公司都在积极研发ReRAM相关技术。

作为实现ReRAM量产的少数半导体供应商之一，RAMXEED的ReRAM产品已达到12Mb的容量。

图：富士通FeRAM/ReRAM存储器的市场定位

产业应用全面开花

根据冯逸新的介绍，RAMXEED在FeRAM/ReRAM的市场应用也非常广泛。

首先是智能电网。包括传统的智能电网，比如各种发电、送电、变电、用电相关设备。此外，还有光伏发电、储能和变电。“最关键的是汽车充电桩，这是我们在中国大陆深耕二十多年，FeRAM销量的重要来源之一。”冯逸新强调。

其次是在汽车、船舶、工程机械等领域的应用。在汽车电子领域，覆盖新能源汽管理系统、TBOX、行车记录仪等，近几年新增了一些来自工程机械、农协机械的市场需求。

第三是工厂自动化。“自动化是FeRAM的主要应用方面，全球很多相关公司都是我们主要的客户，包括施奈德、西门子、台达等，还有中国知名的数控机床供应商、中国排名前五的FA供应商等，而近几年是在编码器方面的应用较多一些。”冯逸新分享道。

编码器分为光学、有磁式两类，在工厂自动化控制和新能源汽车领域里，磁式旋转编码器发展是一个潮流。然而，传统的磁式旋转编码器里有一个电池，但现在电池在欧洲受到比较严格的管控。如何做到无电池的编码器，就需要特有技术，从高速写入、到读写耐久性、超低功耗和内置二进制计数器的FeRAM来扮演这个角色。

第四，在医疗应用各方面，助听器会用到ReRAM，呼吸机会用到FeRAM，例如澳大利亚公司的瑞思迈(ResMed)，此外，还有CT扫描、PMS（病房监护仪）。

第五是游戏，包括游戏机、老虎机、弹子机等。如果游戏机涉及到一些精确性问题，比如关键数据的记录，FeRAM则更适合。

第六是云计算。这主要针对伺服器里的RAID控制卡，因为RAID控制卡需要高速读写、次数更高的新一代存储器，MRAM、NVSRAM、FeRAM都是该领域主要应用的存储器。

第七是楼宇自动化，比如横河电机、霍尼韦尔、日立（广州）、上海三菱电梯的控制器都在使用FeRAM。

第八，在通讯方面，主要应用在5G。冯逸新指出，“5G的发展需要高速的存储器，此外基地和用户之间还需要一个中继器，这里面也需要高速的存储器。”

第九，是标签和智能卡的应用。当我们谈及半导体国产化的同时，产品自动管理方面也在国产化。该领域的头部公司是巴鲁、西门子，而在最近几年，一些大型新能源电池包的生产、光伏太阳能板、以及手机的生产自动化逐渐也在国产化。“富士通的FeRAM RFID电子标签也在发挥作用。”冯逸新强调。

第十是助听器。“在这方面，包括一些来自澳大利亚的公司、欧洲的公司都在用我们的产品，此外我们还在开拓可穿戴市场，但需要我们继续开发应用。”冯逸新表示。

总而言之，从过去80年代的半导体到现在，富士通还积累了一些无线供电技术（FRID），以及一些识别微弱信号的模拟传感器技术，致力于为客户创造更高的附加价值。

冯逸新最后指出，“更名为RAMXEED之后，我们也将持续研发，根据市场的需求，我们可以把速度做得更快，主要的应用范围包括FA、楼宇控制、RAID控制卡、FPGA的程序存储。”