FRAM襄助无线感测MCU更节能

无线感测解决方案中的微控制器架构另一项重点，在于整合铁电随机存取记忆体(FRAM)。FRAM与动态随机存取记忆体(DRAM)结构相同，但资料以结晶状态储存，而非电荷，因此FRAM的读写存取和周期次数类似DRAM，可是尺寸更小、体积更为压缩;且因为FRAM为非挥发性记忆体(Non-volatile)，能在系统电源关闭时继续保留资料;再对比非挥发性快闪(Flash)记忆体，FRAM速度较快、所需电力明显较低、写入次数明显较多。微控制器整合FRAM后，代表无线感测节点等超低功耗系统的省电功能又迈进一大步。

快闪记忆体的一大问题在于写入所需电压相对较高，达10?15V左右，因此必须使用电荷帮浦，每次运作也得耗费大量电力。另一方面，快闪记忆体写入前必须先清除，这个步骤增加写入的运作复杂度，干扰系统运作，系统其他区块必须空着等，也浪费时间与电力;再者，快闪记忆体写入上限约万次，对于常常得在一秒或数秒内更新资料数次，又得经年累月反覆操作的系统来说，这项上限绝对不够。

尽管快闪记忆体常用于储存程式，上述因素造成无法储存资料，故得以发挥性静态随机存取记忆体(SRAM)区块取代。当系统断电时，资料须从SRAM写入快闪记忆体，才能进行非挥发储存，待通电时SRAM又得向快闪记忆体读取资料。

FRAM为每位元均可独立读写的随机存取记忆体，写入过程也仅需一个步骤，毋须分别清除。FRAM写入时所需电力仅1.5V，故不需电荷帮浦，也不会因清除资料而干扰系统，导致结果延迟。基于这些理由，FRAM写入速度比快闪记忆体高出百倍，但写入所需电力最高可减少二百五十倍(表1)。此外，FRAM基本上并无写入上限，写入循环达一千零一十五倍以上，故可使用记忆体储存资料，程式与资料记忆体可依应用所需结合或切割，资料在断电时仍留存在记忆体内，故设计时不但毋须外加电荷帮浦，也不需大型电容器。对无线感测节点等能源采集系统而言，FRAM的节能效果有助系统设计成功。

打造低成本无线感测节点奈米电力能源采集扮要角

无线感测节点设计若要成功，须自环境收集能源，能源子系统须优化来自太阳能、热电、电磁、振动的所有微小电力，再储存于锂离子电池或超级电容器等装置内。

最大功率点追踪(MPPT)能优化直流电采集器取得的能源，如在各种光线下的太阳能板，或是各种热能条件下的热电发电机，结果可能相当惊人：在小型太阳能系统内，相较于线性稳压器，使用这项装置能增加可用能源达三成至七成。如此效率能帮助研发人员自小型太阳能板及其他转能器采集更多能源，以更低成本建置更小的感测节点。

无线感测网路让生活更智慧

如今智慧电网逐步形成，在家庭、办公室、工厂，甚至是户外，皆随处可见智慧通讯设备，而无线感测网路将延伸这些设备及其网络，监控情况并回报至中央系统，大幅扩增管控区域。

这些无线感测网路必须仰赖平价的超低功耗元件，藉此采集周遭能源、感测当地条件、发挥必要测量功能、定期透过无线途径传输资讯。

晶片商运用过往无线公用事业计费表及其他应用装置的经验，已开发出这项技术，更推出各项产品，为诸多应用装置建置黏贴式感测节点。拜半导体技术之赐，智慧网路正一步步扩大智慧生活的领域。