“人命關天”――FRAM在醫(yī)療設備中的應用現狀

在最近熱映的影片《環(huán)太平洋》中，面對怪獸的沖擊波，采用數字電路控制的機甲戰(zhàn)士瞬間就癱瘓了，而只有模擬電路扛了下來。這可以形象地用來說明，電子元器件能否抗輻射有時候是人命關天的事兒!回到現實，在醫(yī)療電子應用領域，將能夠抵抗高達50kGy伽瑪射線消毒的非易失性隨機存儲器——FRAM用于一些與生命息息的關鍵醫(yī)療設備就再合適不過了。

“其實，FRAM不只是具有抗輻射的特性，高速/高讀寫耐久性(一萬億次以上)和低功耗的特性也是它能夠成為醫(yī)療應用中最佳存儲器選擇的重要原因。” 富士通半導體系統(tǒng)存儲器事業(yè)部副總裁松宮正人先生在日前于深圳舉辦的第六屆中國國際醫(yī)療電子技術大會(CMET2013)上表示。他專程從日本趕來深圳，發(fā)表題為“醫(yī)療應用中的無電池存儲解決方案”的主題演講。

圖1：富士通半導體存儲器事業(yè)部副總裁松宮正人在第六屆中國國際醫(yī)療電子技術大會(CMET2013)作演講。

采用FRAM克服醫(yī)療存儲技術挑戰(zhàn)

FRAM(鐵電隨機存取存儲器)結合了傳統(tǒng)非易失性存儲器閃存和E2PROM的掉電仍然能保存數據的特點，并且達到了SRAM/DRAM的讀寫速度，為獨立存儲器芯片和嵌入式存儲器帶來一系列獨一無二的優(yōu)點。富士通是FRAM技術的先行者，并在此領域耕耘超過10年，從1999年開始量產, 14年間累計銷售23億片FRAM產品，這其中在中國市場累計交貨超過5,300萬片。

近五年來，一些新型的非易失性存儲器技術如FRAM、PRAM、ReRAM、MRAM不斷涌現，但達到出色市場量產業(yè)績的只有FRAM。排除一些低端應用市場，FRAM在對需要非易失性存儲、高安全性、高速、低功耗、耐久性和抗輻射性這些綜合性能的應用領域表現出眾、口碑良好。在醫(yī)療領域，FRAM在尤其是在一些人命關天的重要場合，如呼吸機等設備中的應用，更是引人注目。

松宮正人先生在會議現場介紹了FRAM在醫(yī)療領域的應用現狀：“雖然FRAM在醫(yī)療領域目前已經商用了，但是從廣泛性的角度來看它還處于起步階段。相比日本和歐洲市場，FRAM在中國市場的認知度還有待提高，而未來富士通半導體也會加大在醫(yī)療應用方面的投入，幫助更多中國醫(yī)療設備廠商解決其在數據存儲方面所遇到的挑戰(zhàn)。”

下圖2強調了FRAM所具備的三個適用于醫(yī)療應用的關鍵優(yōu)勢，其中無需后備電池的特性使其特別適合便攜式醫(yī)療器械的使用，同時能夠減少設備維護保養(yǎng)的費用;而高速/高讀寫耐久性使得患者信息可以實時，頻繁的存儲記錄;抗輻射的特性更是滿足了醫(yī)療器械高可靠性的要求。

圖2.富士通半導體FRAM適用于醫(yī)療應用的三大優(yōu)勢。

EEPROM的相對成本優(yōu)勢正在消失

與傳統(tǒng)的非易失性存儲器如EEPROM相比，富士通FRAM的優(yōu)勢主要體現在高速燒寫(是EEPROM的40,000 倍)、高耐久性(是EEPROM的1,000,000 倍 )和低功耗(是EEPROM的1/1,000 )等方面。這些優(yōu)勢使得FRAM越來越多地被需要高可靠性的應用領域所采用，比如計量儀表(三相電表以及水表、氣表等)、電力自動化、醫(yī)療器械及醫(yī)療電子標簽、汽車后裝設備、POS機/金融ATM機等等。

FRAM除了能夠在一些應用中替代EEPROM外，更重要的是在一些關鍵醫(yī)療應用中能夠實現EEPROM所不能實現的功能。例如，在涉及CT掃描X射線、用于消毒的紫外線和伽馬射線的醫(yī)學和生物處理領域中，如前所述，FRAM對輻射有很強的耐受性?；贔RAM的RFID可輕松通過標準醫(yī)療滅菌過程，而基于EEPROM的RFID在這一過程會被擦除。

對于FRAM的成本問題，松宮正人先生也闡述了他的觀點：“這是和存儲容量相關的，容量不同，價格不同，現在FRAM和EEPROM一般的價格差距在2～5倍，而在大容量方面，例如1M～2M的FRAM和EEPROM的價格差距并不大，就只有1～2倍，所以，在大容量應用中，EEPROM的價格并不占優(yōu)勢，未來將會被FRAM所替代。”

另一方面，由于控制著FRAM的整個研究開發(fā)，晶圓生產及封裝流程，加上多年的經驗，富士通半導體能始終保證FRAM產品的高質量和穩(wěn)定供應。富士通半導體還在低功耗制造工藝上不斷創(chuàng)新，進一步降低成本價格，并實現大容量化。相對來說，EEPROM的制造工藝卻長時間沒有變化，隨著時間的推移，EEPROM在成本上的優(yōu)勢將會逐漸減弱。

FRAM 100%被用于關乎生命的醫(yī)療設備

“排除非常便宜的一些低端應用市場，在要求高可靠性，高速/高耐久性數據讀寫、低功耗、抗輻射等人命關天的醫(yī)療設備中，FRAM有著100%的應用。” 松宮先生進一步指出。

下面就讓我們跟隨松宮正人先生去醫(yī)院看看，都有哪些設備用到了富士通半導體的FRAM?并且為什么FRAM會與我們的生命息息相關?

圖3. FRAM單體存儲器在醫(yī)療器械領域的應用。

上圖3所示的這些應用有一個共同的特點就是無需獨立電池為存儲器不間斷供電。這正是松宮正人先生的演講中所重點介紹的內容之一——“醫(yī)療應用中的無電池存儲解決方案”。對于不同的醫(yī)療器械，富士通半導體都有與之相應的產品型號可以應用，下面列出這位FRAM專家為不同應用所推薦的不同的具體產品型號以及采用FRAM所帶來的好處。

1、呼吸機(CPAP Machine)

推薦產品型號：-SPI接口: MB85RS1MT(1Mbit),MB85RS2MT(2Mbit)。

選用FRAM 的優(yōu)勢：

-節(jié)能環(huán)保(FRAM無需電池);

-儲存設定參數(FRAM的高可靠性);

-患者呼吸狀態(tài)履歷實時記錄(FRAM的高速/高讀寫耐久性)。

2、輸液泵(Infusion Pump)

推薦產品型號：-I2C接口: MB85RC1MT(1Mbit),MB85RS2MT(2Mbit)。

選用FRAM 的優(yōu)勢：

-節(jié)能環(huán)保(FRAM無需后備電池，無需大電容);

-儲存設定參數(FRAM的高可靠性);