【導讀】內嵌EEPROM的RFID制作的是能夠用FPAM換到EEPROM,把交通卡中的EEPROM換成FRAM的問題完美解決。本文只要說的是除了讀寫之外,F(xiàn)RAM RFID取代EEPROM的最大亮點到底是什么?
開車的朋友可能會有這樣的經(jīng)歷,當經(jīng)過高速公里收費站時,交通收費卡在進站和出站時偶爾會無法讀取,原因是交通卡使用的頻率比較高,超過了它的讀寫次數(shù)。目前,這些交通卡大部分是采用內嵌EEPROM的RFID制作的,而如果將智能交通卡中的EEPROM換成FRAM,問題就迎刃而解了。
“采用FRAM 的RFID的讀寫次數(shù)可以達到1012,而采用EEPROM 的RFID的讀寫次數(shù)最多只有一百萬次,這就是為何高速收費處偶爾會出現(xiàn)數(shù)據(jù)讀不出的問題。”富士通半導體(上海)有限公司市場部高級經(jīng)理蔡振宇指出:“在RFID中嵌入FRAM,能夠打破傳統(tǒng)采用EEPROM的RFID標簽的一系列性能限制,解決很多應用難題。”
在RFID中嵌入FRAM,實現(xiàn)突破性優(yōu)勢
富士通半導體內嵌FRAM的RFID產(chǎn)品相比其單體FRAM產(chǎn)品是比較新的,而市場上常用的RFID產(chǎn)品嵌入的是EEPROM。與內嵌EEPROM的RFID產(chǎn)品相比,內嵌FRAM的RFID不只讀寫速度快很多,并且其抗輻射性比EEPROM高出不止一個數(shù)量級。下圖1所示為FRAM RFID 和EEPROM RFID的性能對比。
FRAM是一種非易失性存儲器,使用鐵電材料作為數(shù)據(jù)載體,結合了隨機存儲器(RAM)和只讀存儲器(ROM)的優(yōu)勢。作為用在RFID中的非易失性存儲器, EEPROM已經(jīng)得到廣泛應用,但是當數(shù)據(jù)被寫入時,EEPROM需要內部升壓電壓,因為數(shù)據(jù)存儲的原則就是要看是否帶有電子電荷,所以它的寫入速度較慢慢(需要數(shù)毫秒),耐擦寫次數(shù)也僅限于10萬次左右。因此,大部分基于EEPROM的RFID都是小存儲容量產(chǎn)品,只適合讀,不適合寫。
比較而言,F(xiàn)RAM RFID數(shù)據(jù)寫入時間非常快。例如,以寫入數(shù)據(jù)為例,采用EEPROM的RFID需要有6msec的時間來等待回應,而采用FRAM的RFID僅需要100usec。并且,F(xiàn)RAM在寫和讀方面的性能一樣好,因為二者的原則一樣。
FRAM的另一個主要特點,就是在防輻射方面明顯優(yōu)于EEPROM。例如,在醫(yī)療設備和包裝、食品或者亞麻布的伽瑪射線滅菌過程中,存在于 EEPROM中的數(shù)據(jù)會受到放射線的嚴重影響,因為它的數(shù)據(jù)存儲采用的是電子電荷。而存在于FRAM中的數(shù)據(jù)在高放射水平下仍然不會受到影響。
在FRAM RFID中加入SPI串行接口,擴展應用領域
“和目前常用的EEPROM RFID相比,F(xiàn)RAM RFID的容量會更大。市面上比較多的RFID產(chǎn)品都是128b或是512b,而客戶有往里面存儲更多信息的需求。目前我們的FRAM RFID的容量最大可以做到64KB。此外,富士通半導體還推出了帶有SPI串行接口的FRAM RFID產(chǎn)品,這將為FRAM RFID增添新的附加價值。”
RFID起初被用作可由RFID閱讀器讀取的ID存儲。富士通半導體將FRAM用在了RFID上,由于FRAM擦寫速度快、耐擦寫次數(shù)高而實現(xiàn)了大容量存儲的數(shù)據(jù)載體標簽。如今,內置的串行接口可將傳感器與RFID連接在一起,從而豐富了RFID應用。
大存儲數(shù)據(jù)載體的優(yōu)勢就是RFID可以記錄可追溯數(shù)據(jù),如制造數(shù)據(jù)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)、物流數(shù)據(jù)、維護數(shù)據(jù)等,因此它可用于各種資產(chǎn)、產(chǎn)品和零部件的管理?;谶@些市場需求,富士通半導體開發(fā)出了帶有SPI接口的FRAM RFID產(chǎn)品。
這種配置的主要特點就是,對于同一個FRAM存儲區(qū)來說,既可以從串行接口進入,也可以從RF接口進入。除了傳感應用外,內置串行接口的RFID在理論上可以與受MCU控制的各種應用相連接。
到目前為止,富士通半導體已經(jīng)開發(fā)出了適合各類應用的FRAM RFID產(chǎn)品,覆蓋了HF(高頻:13.56MHz)和UHF(超高頻:860至960MHz)。如下圖2所示為富士通半導體FRAM RFID產(chǎn)品線。這些FRAM RFID可廣泛應用于工業(yè)、醫(yī)療、航空等領域。
FRAM RFID創(chuàng)新應用案例
FRAM為RFID注入了新的活力,尤其是在傳統(tǒng)EEPROM RFID不能滿足應用需求的領域,例如工廠自動化和維護、醫(yī)療、航天等領域中。
在工廠自動化和維護的應用中,在制造組裝生產(chǎn)線上的歷史數(shù)據(jù)、手冊、零件信息等都可以被寫進FRAM RFID標簽,從而縮短了讀取時間,使生產(chǎn)線構成更加高效性。如下圖3所示為富士通半導體的FRAM RFID標簽用于工廠自動化和維護中的一個實例。將零件的維護信息和操作歷史數(shù)據(jù)記錄在標簽內,可以飛躍性地提高飛機、基礎設施、土木等維護操作的工作效率。
“如果要把生產(chǎn)線、流水線變快,那么RFID讀取速度也要變快。富士通半導體的118C就已成功地運用在這樣的領域。” 蔡振宇表示。例如下圖4所示的汽車生產(chǎn)線,其每年的生產(chǎn)量之所以都會提升,是因為在整個汽車生產(chǎn)過程中使用了FRAM RFID。
圖1. 在汽車生產(chǎn)線上采用FRAM RFID標簽,提高生產(chǎn)效率。
而對于醫(yī)療和制藥領域,最重要的是FRAM技術可以抵抗輻射。美國和歐洲的國家會有很多接觸到醫(yī)療器械的地方,需要經(jīng)過伽瑪放射性消毒,F(xiàn)RAM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在這一過程中信息會被破壞。
“從目前的情況來看,以前是美國和歐洲在這方面的應用需求比較多,如今我們慢慢地看到,中國的醫(yī)院和中國客戶也提出此類需求。目前市場上只有我們的FRAM的RFID能夠滿足這些需求。”蔡振宇表示。
FRAM RFID非常適合用于諸如手術臺的追溯、藥劑盒子、類似于穿刺、血透的管子等應用中。如下圖5所示為FRAM RFID標簽應用于血透管子的一個例子,可以耐受一定的伽瑪射線。而下圖6是FRAM RFID用作醫(yī)藥標簽的實例。
圖2. FRAM RFID用作Gamma Tag。
圖3. FRAM RFID用作醫(yī)藥標簽
此外,冷鏈控制也是FRAM RFID的用武之地,如果要追溯運輸途中每一個結點溫度的變化,如何保證整個運輸途中都能在這個溫度以下?就需要在整個車箱里加裝一個RFID的模塊,實時把數(shù)據(jù)傳到接收端,客戶讀一下就可以看出一小時運輸范圍內有沒有超過溫度系數(shù)、溫度范圍,擁有SPI接口的RFID可以實現(xiàn)這樣的應用。相關閱讀:
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