過(guò)去十年，智能電表大范圍替代傳統電表的產(chǎn)業(yè)轉變，成為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)高速發(fā)展的一個(gè)縮影。中商產(chǎn)業(yè)研究院相關(guān)報告指出，預計2021年全球智能電表市場(chǎng)營(yíng)收規模將達142.2億美元，與2016年的88.4億美元、2017年的97.2億美元相比，年均復合增長(cháng)率約10%。而Navigant Research研究報告指出，中國在2018年第一季度持續引領(lǐng)全球智能電表市場(chǎng)，安裝量超過(guò)4.96億臺，占全球總量的68.4%，并正在向下一代智能電表發(fā)展。

圖1：中商產(chǎn)業(yè)研究院預測2021年全球智能電表市場(chǎng)營(yíng)收規模

由此看來(lái)，中國智能電表行業(yè)已全面落地，這是否意味著(zhù)電表市場(chǎng)將趨于平穩？非也。智能電表屬于強制檢定設備，到期需要更換，更換周期一般為5-10年。值得一提的是，國家電網(wǎng)發(fā)布智能電網(wǎng)規劃、并啟動(dòng)大規模智能電表安裝的時(shí)間點(diǎn)正是2009年，這表示中國的智能電表市場(chǎng)正處于集中替換周期。對于智能電表行業(yè)的供應鏈而言，無(wú)疑是重磅的利好消息！日前，富士通電子元器件(上海)有限公司產(chǎn)品管理部總監馮逸新在一次公開(kāi)研討會(huì )上表達了同樣的觀(guān)點(diǎn)：“智能表計行業(yè)是富士通長(cháng)期關(guān)注的重點(diǎn)業(yè)務(wù)，在未來(lái)幾年具有很大的市場(chǎng)潛力?！睂Υ?，富士通推出了眾多創(chuàng )新型存儲產(chǎn)品，如FRAM鐵電存儲器在智能電表行業(yè)已經(jīng)作為標準存儲器被廣泛采用，在中國、歐洲、北美等地區擁有很大的市場(chǎng)占有率，比如威勝集團、海興電力、林洋能源、Itron、西門(mén)子等業(yè)界主流的電表供應商都是富士通FRAM的客戶(hù)。

累計出貨超八千萬(wàn)，富士通FRAM強勢進(jìn)擊電表市場(chǎng)

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā)展，對數據鏈上如數據采集、數據記錄、數據處理等各個(gè)環(huán)節的應用提出了更高的要求。對于智能電表而言，數據記錄及存儲需要考慮準確記錄、非易失性、耐久度等多個(gè)方面的需求。因此，智能電表方案商需考慮挑選合適的存儲產(chǎn)品予以應對。馮逸新稱(chēng)：“富士通FRAM在需要準確記錄和存儲智能電表重要數據的應用中、發(fā)揮著(zhù)關(guān)鍵作用。例如電表使用的重要數據，需要在非常短的間隔(1-3次/秒)里保存在存儲器，并確保掉電情況下數據依然完整?！?/span>

圖2：智能電表選用FRAM可確保掉電情況下數據依然完整

以256Kb獨立FRAM存儲器為例，每寫(xiě)入1Byte數據，所需時(shí)間僅為150ns。因此，富士通FRAM在智能電表應用中帶來(lái)了關(guān)鍵的優(yōu)勢：掉電保護重要數據。國家電網(wǎng)公司也有規定，重要數據必須以1次/秒的頻率實(shí)時(shí)記錄到存儲器，按照智能電表10年運行周期來(lái)計算，存儲器需達到寫(xiě)入次數為：1*60*60*24*365*10=3.2億次。當前，單片FRAM寫(xiě)入次數壽命高達10萬(wàn)億次，而EEPROM僅有百萬(wàn)次。顯然，選用高速、高讀寫(xiě)耐久性的富士通FRAM能夠滿(mǎn)足數據寫(xiě)入性的要求，并在掉電或者其它異常情況發(fā)生時(shí)，能確保重要數據的完整記錄，從而確保電力產(chǎn)業(yè)的準確收費。馮逸新自豪地表示：“富士通FRAM在智能電表行業(yè)已深耕10年之久，內置有富士通FRAM的智能電表是當前電力公司所追求的理想解決方案！2018年，富士通FRAM面向全球電表客戶(hù)已累計交貨8,000萬(wàn)片，為智能電表行業(yè)提供高性能、高可靠的存儲方案！”

圖3：面向全球電表客戶(hù)的富士通FRAM產(chǎn)品已累計交貨8,000萬(wàn)片

不僅如此，在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，企業(yè)與消費者對數據保密與安全的認知進(jìn)一步提升。若遇到黑客違法盜取及分析電表的機密數據，將導致大范圍的信息泄露。對此，富士通FRAM賦予了智能電表應用的另一優(yōu)勢，就是防止黑客盜竊或篡改數據。當黑客的篡改事件發(fā)生時(shí)，低功耗和高速的FRAM可以利用給RTC供電的小型電池電源，瞬間消去重要數據，從而確保電力用戶(hù)的信息安全。例如FRAM僅需0.1mA的工作電流，就能夠在0.3ms的時(shí)間內擦除256bit的數據，相比EEPROM擁有顯著(zhù)的優(yōu)勢。

圖4：智能電表防止黑客盜竊或篡改信息的系統構成及FRAM高速擦除數據的優(yōu)勢

基于FRAM實(shí)現低成本“通用”智能表計方案

經(jīng)過(guò)智能電表市場(chǎng)的長(cháng)期驗證，富士通FRAM產(chǎn)品在不斷優(yōu)化性能與降低成本的同時(shí)，也逐步轉向更廣泛的智能表計市場(chǎng)，如水表、熱表、燃氣表等領(lǐng)域?！八?、氣表這些行業(yè)與電表的市場(chǎng)規律有一定的差異，”馮逸新表示，“最明顯的一點(diǎn)就是水表、氣表必須選用電池供電，而非電表那樣可直接接入電源，因此低功耗成為了水、氣表方案最關(guān)鍵的需求?！?/span>

據介紹，富士通FRAM在近幾年也逐漸打入全球智能水、氣表的主流供應鏈，成為準確記錄和存儲智能水、氣表重要數據的標準元件。富士通FRAM在智能水、氣表中的應用，與智能電表類(lèi)似，如非易失性與高寫(xiě)入耐久性確保了準確、可靠的數據記錄。此外，由于水、氣表使用電池供電，FRAM擁有超低功耗的特性使之備受方案商的青睞。以64Byte數據寫(xiě)入為例，FRAM的功耗僅僅是EEPROM的1/440，可以輕松應對實(shí)時(shí)、頻繁存儲數據的工作模式，這不僅大大延長(cháng)了電池壽命，更有助于電池與設備的小型化。

圖5：富士通FRAM在智能水、氣表計中的應用

在實(shí)際應用中，富士通建議采用超低容量FRAM (4Kbit)與EEPROM并用，幫助實(shí)現低成本的電、水、氣、熱智能表計方案。馮逸新表示：“智能電表，特別是單相電、水、氣、熱表對方案成本的要求非?？量?，采用FRAM與EEPROM并用的方案設計可實(shí)現智能表計的高可靠性與安全性，并在整體方案架構上省去用于EEPROM掉電保護的大電容，從而有效地降低系統整體的BOM成本?！?/span>

圖6：基于FRAM打造低成本的智能表計方案

性能突破、造價(jià)更低，下一代存儲“神器”NRAM已在路上！

如上文提及，富士通FRAM已經(jīng)能夠滿(mǎn)足智能表計應用的各類(lèi)需求，但富士通已投入開(kāi)發(fā)與試產(chǎn)下一代高性能存儲產(chǎn)品——NRAM。NRAM是富士通與Nantero公司協(xié)議授權后，共同打造的下一代顛覆性新型存儲器，因為它同時(shí)繼承了FRAM的高速寫(xiě)入、高讀寫(xiě)耐久性，又具備與NOR Flash相當的大容量與造價(jià)成本，并實(shí)現很低的功耗。以智能表計方案為例，使用一個(gè)NRAM就可以替代電、水、氣、熱表中的Flash、FRAM和EEPROM等所有存儲單元，不僅減少了存儲器的使用數量，也有利于系統工程師簡(jiǎn)化設計上的難度。

圖7：基于富士通NRAM可簡(jiǎn)化智能表計方案設計

作為NRAM的第一代產(chǎn)品，16M bit的DDR3 SPI接口產(chǎn)品最快將于2020年底上市，勢必引發(fā)存儲行業(yè)的新一輪變革。馮逸新自信地表示：“NRAM既繼承了FRAM的高性能，又具有替換NOR Flash大容量的特點(diǎn)，我們堅信這必將是一個(gè)劃時(shí)代的存儲器解決方案！敬請期待！”