TI首款FRAM MCU：真的有那么好吗？

近日，德州仪器（TI）推出了业界首款超低功耗FRAM（铁电存储器）微控制器MSP430FR57xx系列。其特点是器件集成了FRAM而不是通常的闪存（FLASH）和EEPROM。与后者相比，该FRAM系列MCU的擦写速度提升了100倍，功耗降低了250倍，而且擦写次数几乎不受限制。那么，该产品是为何开发的？铁电MCU真的有那么好吗？TI公司MSP430中国区业务拓展经理刁勇为我们做了讲解。

刁勇说，铁电MCU主要是针对传感器网络开发的。为提高传感器网络的智能化水平，我们需要数量更多的传感器和更多的实时数据采集。但在很多情况下（如野外），众多传感模块的供电成为问题。如果靠电池供电，其寿命必然受到制约。如果靠外界能量（如风能、震动、热能）供电，则这些电能有限且不稳定。所以开发功耗更低的传感模块就更有意义。

另一方面，实时数据采集对MCU的存储器擦写次数提出了挑战。目前的单片机通常采用闪存作为非易失性存储器，但闪存的擦写次数仅几万到几十万次，如果每秒进行几十次采样则仅能维持10分钟左右工作时间，这显然不能满足实时数据采集的要求。

TI此次推出的MSP430FR57xx系列FRAM系列完全满足大批量传感器的实时数据采集要求。该系列的工作电流仅9微安，是闪存单片机的250分之一。写入速度为10毫秒，是闪存单片机的100多倍。其写入次数可达100万亿次以上，几乎不受任何限制。另外，由于读写速度快其不易失，这种MCU无需外置EEPROM和SRAM，进一步减少了系统功耗，并简化了软件开发过程。


图1：四种常用存储器特性对比

刁勇介绍说，TI之所以能够开发FRAM单片机，这和TI与Ramtron公司的合作是分不开的。Ramtron是铁电存储器专业厂商，它的器件有TI代为生产，双方已有10年的合作历史。在此过程中，TI逐渐意识到集成FRAM的单片机可用于物联网这样的领域，因此规划了三四年的时间。通过克服诸多工艺难点，终于成功开发出了首款基于FRAM的MSP430系列。

刁勇提醒说，FRAM单片机在摄氏260度以上温度下可靠性较差，因此在焊接的时候要特别注意。该器件的工作温度范围为-40至+85摄氏度，可适应大多数工业环境。10K批量下系列器件的价格在1.2美元左右，并不很贵。

以上提到的都是FRAM单片机的优点。笔者猜测，FRAM的缺点可能是，由于它占用硅片面积较大所以做到大容量比较困难，否则没有理由不把它应用到更高端的处理器当中。


图2：TI首款超低功耗FRAM MCU框图

TI第一款基于FRAM的430芯片有16K、8K、4K选项，现可提供样片，今年7月份实现量产。更大存储容量的器件将陆续推出。