前些年隨著一部輕喜劇的播出，“查水表”一詞已被引申為調(diào)侃之語了。而伴隨著智能化大潮的到來，這個曾與我們老百姓生活息息相關的詞在日常生活中也正與我們漸行漸遠，因為傳統(tǒng)三表已經(jīng)實現(xiàn)了智能計量和無線數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)實時存儲和無線采集。作為其中的關鍵環(huán)節(jié)，數(shù)據(jù)存儲的低功耗和可靠性越來越受到關注。在不久前閉幕的智能水/氣計量產(chǎn)業(yè)鏈高峰論壇（WATER & GAS METERING China2016）上，富士通電子元器件（上海）有限公司亞太區(qū)市場部總經(jīng)理王鈺針對三表數(shù)據(jù)存儲發(fā)表了專題演講。

　　作為三表中智能化走得較早的電表，其智能化普及程度遠遠領先于氣表和水表，業(yè)界曾預測智能電表的普及率在2016年將超過90%。“富士通全球FRAM存儲器銷量在2015年就已經(jīng)累計超過25億片，而這其中很大部分是應用于電表中的，而中國是全球電表制造的中心。”王鈺指出。然而，水表/氣表的電氣化能力和電表相比還有相當大的差距。“FRAM在水/氣表中的應用也能看出這點，水/氣表的智能化剛剛開始，遠較電表落后，但趨勢已經(jīng)啟動，目前陸續(xù)已經(jīng)有十多家水/氣表公司采用我們的方案批量上市。”王鈺介紹道，“而階梯價格政策，也進一步推動著智能水氣表計的發(fā)展，對于水/氣表的性能有了更高的要求。以FRAM為代表的高性能方案正在迎來好的機遇。”

　　圖1：計量行業(yè)人氣齊聚、濟濟一堂的富士通FRAM主題演講會場

　　水氣計量智能化的存儲新需求

　　階梯收費要求水表/氣表存儲更多的信息，而且還要低功耗，這對于水表/氣表存儲關鍵數(shù)據(jù)的器件就提出了更高的要求。特別是為建設節(jié)水型社會，國家相關部門已明確提出用水要全面實施階梯收費，水表改造的推進實現(xiàn)將快速推動數(shù)據(jù)存儲等電子元件在水表/氣表中的應用，特別是對存儲器功耗、耐久性和可靠性提出新的需求。

　　“隨著階梯水價政策的提出，我國的水/氣都在漲價，漲價的原因在于階梯收費會增加水表/氣表的成本，因為階梯收費要求水表/氣表能存儲更加多的信息，而且還要低功耗，這對于水表/氣表存儲關鍵數(shù)據(jù)的器件就提出更高的要求。”王鈺指出。

　　圖2：幾種存儲解決方案的性能對比

　　傳統(tǒng)的三表存儲方案通常基于EEPROM或Flash實現(xiàn)，然而，這兩類器件在性能上有明顯的不足。“EEPROM和Flash存儲器能寫入大約100萬次，如果按0.5秒記錄一次數(shù)據(jù)計算， EEPROM僅5天就將“壽終正寢”，難以支持實時記錄的要求。”王鈺表示。據(jù)悉，使用EEPROM時，很多廠商為了避免達到EEPROM的寫入極限，頻繁使用EEPROM/Flash的耗損均衡技術(shù)(wear leveling)。此外，作為電池供電的設備，水/氣表的功耗也是需要考慮的問題，如何在存儲環(huán)節(jié)省下每一個uW的功耗？

　　FRAM是克服存儲三大痛點的正解

　　“FRAM存儲作為EEPROM的‘天然’替代解決方案，已經(jīng)在智能電表中獲得普及性應用。”王鈺指出，“這種替代行動大約從2015年前就開始了。隨著FRAM技術(shù)的成熟，產(chǎn)品更加廣泛、價格逐漸走低，已經(jīng)成為當前智能電表的主流選擇。全球電力儀表知名企業(yè)Top 10中已有6家的電表在采用富士通 FRAM！而在水/氣表行業(yè)，目前正像四、五年前的智能電表行業(yè)一樣，F(xiàn)RAM正在迅速導入到業(yè)界的新方案設計中。”

　　FRAM為何能續(xù)寫智能電表行業(yè)“攻城略地”的成功？王鈺認為主要緣于FRAM完美地從以下三方面解決了水/氣表設計的痛點：

　　FRAM為超低功耗非易失性存儲器，功耗預算極低（富士通FRAM 功耗僅為EEPROM的1/50）；

　　FRAM具有高速寫入特點，無須超級電容；

　　FRAM具有高讀寫耐久性，運行軟件簡單，無須耗損均衡(wear leveling)。

　　圖3：FRAM顯著的讀寫速度優(yōu)勢

　　水表/氣表都是采用電池供電的設備，里面的電池需要使用10-15年，因此功耗預算非常敏感，電路的所有環(huán)節(jié)都需要盡量降低功耗。“FRAM本身功耗就很低，加之富士通FRAM的讀寫高速性能將大大縮短微處理器演算狀態(tài)，延長其待機狀態(tài)，因而能進一步延長電池壽命。”。王鈺在演講中介紹道，在相同的比較條件下（比較元件容量為16Kbit，功耗包括待機電流），采用EEPROM 耗電量高達500mAh，而采用FRAM的耗電量僅10mAh，后者僅為前者的1/50！