下一代記憶體“FRAM”在擦寫時間、擦寫次數、耗電量等基本性能方面都超越了現有的非易失性記憶體。富士通半導體株式會社在行業中率先實現了該項技術的產品化，在電子行業的存在感不斷增強。其原因是由於越來越多的用戶開始關注FRAM和現有非易失性記憶體不同的特徵，在智慧電網、醫療體系、工廠自動化等各種領域選用FRAM產品。

脫離以往產品的延續，創造前所未有的新附加價值 ，對從事製造的企業來說是個十分重要的課題。具有高新特性的半導體設備蘊藏著解決這些問題的機會和可能性，作為這種半導體設備之一的就是目前倍受電子行業關注的“下一代記憶體”，它被譽為是NAND型快閃記憶體的後繼者。

目前各大半導體元件的製造廠商都在加緊開發諸如“MRAM（Magnetoresistive Random Access Memory：磁阻記憶體）”、“PRAM（Phase Change Random Access Memory：相變記憶體）”、“ReRAM（Resistance Random Access Memory：變阻記憶體）”等各種下一代記憶體，其中定位為下一代記憶體之一的非易失性記憶體“FRAM（Ferro electric Random Access Memory：鐵電隨機記憶體）”，已由代表日本的半導體製造商之一的富士通半導體株式會社率先推向市場。該公司的FRAM非易失性記憶體使用PZT（lead zirconate titanate ,鋯鈦酸鉛）薄膜作為存儲單元。FRAM的性能與過去的快閃記憶體和EEPROM非易失性記憶體相比，更為卓越。例如記憶元件的耗電量不到EEPROM的1/1,000，而擦寫時間只有其1/70,000左右，也就是說，擦寫的速度之快可與SRAM相媲美，而且擦寫保證次數更是多得令人瞠目。一般來說，EEPROM及快閃記憶體的擦寫保證次數為100萬次 左右，而FRAM的擦寫保證次數卻高達100億次～1兆次。

此外FRAM還有其獨到之處，其中之一是幾乎不受放射線的影響。過去的非易失性記憶體依靠電荷的有無來存儲資料，在受到放射線輻射時，電荷有可能受到影響而致使資料發生變化。與之相比，FRAM是利用材料所具有的極化特性來存儲資料的，因此即使受到放射線的輻射，存儲的資料也不會損壞，而且無法從元件的外部掌握晶體極化的方向，故難以從外部不正當地讀取存儲的資料，這意味著FRAM在資訊安全方面也是十分有利的元件。

在智慧型儀器表中的採用速度越來越快

FRAM具有如此眾多的出色特點，富士通半導體株式會社正從兩大方面積極實現它的產品開發。其中之一是生產通用型FRAM產品（圖2），另一個方面是製造FRAM和控制回路一體化的RFID標籤用LSI。這些新產品均具有迄今為止的元件所沒有的優點，因此將在各種領域得到廣泛應用。

可以應用的領域之一是目前最為活躍的，與能源相關的系統。具體地來說就是裝配在智慧型儀器表上。電氣、煤氣、自來水等是保障人們生活的生命線工程系統，為了掌握水電煤氣的消費量在需要的地方安裝了計量裝置。這些計量裝置的改進版產品就是所謂的智慧型儀器表。其特點是除了擁有以往的計量裝置功能以外，還增添了通信功能和控制外部設備等新功能。

智慧型儀器表與“智慧電網”的普及同步發展，預計其全球性的需求將會增多。所謂智慧電網，其概念指的是使用ICT（資訊通信技術）來解決能源系統中諸如如何提高使用效率等課題的手法。通過智慧型儀器表來優化能源消費是一個可以充分體現這種概念的重要事例。具有通信功能的智慧型儀器表從各家庭收集資料，並實現一元化管理，從而達到綜合控制電網整體的能源消費，達到實現整體優化的目的（圖1）。

在智慧型儀器表中，能夠充分發揮FRAM特點的是資料記錄系統。普通的智慧型儀器表由計量系統和通信系統構成，這些系統中均含有能夠隨時記錄資料的資料記錄系統（圖2）。智慧型儀器表所處理的資料與收費系統密切相關，因此必須保證資料的正確性，而存儲在資料記錄系統的資料將起到關鍵的作用。只有能夠進行高速擦寫而且耗電量小、即使斷電也能保存資料的FRAM才能滿足上述要求，擔當此重任，並能夠確保高度的資訊安全性。事實證明，以亞洲為主，電力儀錶的資料記錄系統裝配通用型FRAM的國家和地區正迅速增多。

圖1 各家庭中的智慧型儀器表在智慧電網中的作用

圖2 FRAM在智慧型儀器表中的使用例

在FA領域得到廣泛採用的FRAM
裝配有FRAM的RFID標籤的用途也越來越寬廣，例如世界上著名的飛機製造商波音公司為了提高飛機維修保養業務的效率，積極引進了裝有FRAM的RFID標籤的自動識別技術（AIT：Automation Identification Technologies），並給與其高度的評價。例如，飛機上有大量的零部件和器材，配上RFID標籤後能夠在識別的同時記錄其使用和維修保養履歷。通過這些資料就能夠有效地提高庫存和維修保養管理等各項工作的效率。除此之外，同樣的理由讓主要的汽車製造商在車輛，零部件管理系統中選用FRAM的RFID標籤來保存製造生產線上的操作檢查履歷。

在醫療和醫藥領域也頗受關注的FRAM

在醫療和醫藥領域，裝配有FRAM的RFID的用途將變得更為廣泛。FRAM不易受到放射線影響的這一特點，在該領域中引起了關注。與使用條碼的系統相比，能夠記錄更多的資訊，而且能夠擦寫資料的RFID在物流管理和製造的履歷管理方面使用起來更加方便。在醫療器械和醫藥品領域，有些地方無法利用現有的裝配了EEPROM的RFID標籤。例如在對設有標籤的物件物使用放射線進行滅菌處理上。與EOG（乙烯氧化物氣體）滅菌相比，放射線滅菌更加環保，而且也適用於無法裝進高壓蒸汽滅菌器進行消毒的機器。將複數物件物包裝在瓦楞紙箱裏，照射數小時高穿透性的伽馬射線就能夠一次性完成滅菌消毒，如果使用電子束輻照就能夠在更短的時間裏完成處理，因此可以根據需要滅菌的材料和物件物來區分使用的放射線。

但是，使用放射線滅菌將會喪失記錄在RFID標籤中的資料，因此迄今為止這些物件物無法使用RFID。其原因是存儲單元廣泛使用的EEPROM根據單格中是否有電荷來記錄資料，因此在受到放射線照射時，將喪失其存儲的電荷。而FRAM利用鐵電材料所具有的極化現象來保持資料，即使受到放射線照射，晶格也能夠維持穩定的極化狀態，所以不會喪失資料。

目前，一次性醫療器械和製造生物醫藥品的構成品等對衛生狀態要求極高的製品廣泛地使用伽馬射線和電子束等放射線滅菌方式，這些製品若能夠配有採用FRAM的RFID標籤，則能夠實現從製造和出廠階段到院內管理及廢棄的溯源性管理等管理方式。RFID標籤的應用範圍將會更加廣泛。

在上述背景下，日本凸版印刷公司和向醫療及醫藥品行業提供軟管等器材的美國Verigenics等公司都開始使用富士通半導體株式會社開發的LSI，力圖實現用於醫療領域的RFID標籤產品化（圖3）。凸版印刷公司開發的是硬幣型RFID標籤，打算將其用在手術器械、被檢查物、紗布上。Verigenics公司的RFID標籤“Gamma Tag”也是為了裝配在醫療用手提包和軟管、容器、篩檢程式等製造生物醫藥品的構成品上而開發的產品。富士通半導體株式會社開發的FRAM相關產品超前於市場需求，蘊藏著能為正在摸索新附加價值的機械製造廠商帶來眾多優點的可能性。隨著意識到其可能性的廠商的增多，其應用範圍無疑也將更加擴大。

圖3 在醫療、醫藥品領域中裝配了FRAM的RFID標籤的使用例

資料來源: http://techon.nikkeibp.co.jp/NEAD/focus/fujitsu_chinese/eetimes-c.html