圖1 數據源：富士通

富士通已開發高頻及超高頻段RFID

大型儲存數據載體優勢在于其RFID可記錄并追溯數據如制造數據、生產數據、物流數據、維護數據等，因此可應用于各種資產、產品和零組件管理。由于大型儲存數據載體具有此項優勢，進而衍生希望能運用FRAM RFID來連接感測器等設備的市場需求，現已開發具備序列介面技術超高頻段RFID LSI串行周邊接口(SPI)。   

FRAM FRID具優異高輻射負載  

FRAM為一種非揮發性內存，使用鐵電材料作為數據載體，結合RAM和只讀存儲器(ROM)優勢。電擦寫可編程只讀存儲器(EEPROM)作為用于RFID內部非揮發性內存，已廣泛應用于各方面，但當數據寫入時，因為數據儲存原則在于判讀是否帶有電子電荷，EEPROM需要內部升壓電壓，所以寫入速度較緩慢，通常需要數毫秒而耐擦寫次數也僅限于十萬次。因此，大部分以EEPROM為基礎的RFID LSI都是小型儲存容量產品，只適合讀不適合寫。相對而言，FRAM在相同數據儲存下能兼具寫讀方面性能，擁有一百奈秒擦寫速度，一百億次耐讀/寫次數，這也是FRAM RFID作為數據載體能提供大型儲存容量的主因。   

儲存容量大、擦寫速度快的RFID，其關鍵優勢在于可直接在內存上記錄數據并將數據處理方式從集中數據管理轉變為分散數據管理。傳統EEPROM RFID在許多情況下皆采用集中管理方式，在此模式下，數據存在服務器端，需要與標簽本身的ID相關聯。而FRAM RFID因為可以實現分散數據管理，數據可以存在標簽上，因此可減輕服務器承載負荷，此方式尤其適合工廠自動化和維修領域中的生產歷史管理，因為在工廠自動化領域中，有數百道流程須經常寫入數據；在維修領域中，現場資料確認時也須經常寫入數據如維修歷史、零組件信息等，透過FRAM RFID將不須再詢問數據服務器。   

FRAM RFID另一個主要特點在于具有優異防輻射性能，此功能明顯優于EEPROM如在醫療設備、包裝、食品或亞麻布伽瑪射線滅菌過程中，數據存在EEPROM中會受到放射線嚴重影響，因為其儲存數據方式為電子電荷而存在FRAM中的數據在高達45千格雷(kGy)放射水平下仍不會受到影響。   

FRAM RFID內建靈活序列介面  

FRAM RFID LSI已內建序列介面(圖2)，為RFID數據載體提供額外功能，此配置主要特性在于，針對同區塊FRAM增加多種儲存區途徑，既可從序列介面進入也可從射頻(RF)界面進入；而透過序列介面與微控制器相連，FRAM可以作為微控制器(MCU)的外部儲存，并透過RF接口進入，因此，RFID閱讀器可以閱讀MCU已寫入的儲存數據，而對于MCU也可以閱讀參數數據如透過RF接口編寫運行環境。    

圖2 數據源：富士通

內建序列介面的FRAM RFID LSI可為RFID數據載體提供額外功能

假設感測器與MCU相連，便可將RFID當作一種感測器標簽。在此情況下，MCU會定期監測感測器數據并寫入FRAM內存，在寫入完成后，可透過RF接口讀取所收集的可追溯數據，同時也將RFID應用于MCU參數內存。在此情況下，MCU為存在指定儲存區的部分參數，儲存區中的數據可透過RF接口改寫，而MCU會改變間隔以獲取感測器數據或者更改閃光燈條件進行告知。就RFID和感測器結合而言，源標簽(Source Tagging)解決方案也被廣泛運用，但源標簽為一種單向通訊模式，并沒有設置可供RF閱讀器日后讀取數據的內存，因此源標簽不能作為可追溯記錄數據的載體。   

另一方面，FRAM RFID由于儲存容量大，能夠記錄可追溯數據，標簽不在RF區域時也可透過序列介面記錄數據。除了感測應用，內建序列介面的RFID在理論上可與受MCU控制的各種應用相連接。   

而實際應用方面(圖3)可包括對工廠設備狀態的監測如壓力、流量等或者游戲機、醫療設備等歷史數據記錄；據了解，此類應用中部分設備透過現有技術如非觸控式智能卡已達應用需求，但某部份設備在采用此技術后，于儲存容量、傳輸速度等方面仍無法滿足需求，希望未來透過新技術突破，進而發現RFID新用途和應用，并能將該技術做進一步測試，進而實現更多構想。

圖3 數據源：富士通半導體

FRAM RFID應用實例 

序列介面兩大難題尚待突破  

針對序列介面連接的使用問題有兩大尚待克服的難題，其一與電池有關，另一個則與通訊距離有關。由于RF數據傳輸是透過被動通訊模式建立，亦即電源由閱讀器或寫入器提供。如此一來，介面數據傳輸就需要額外電池提供電力，由于電池問題是在源標簽應用中相當普遍，所以FRID LSI技術在實際應用中有時會被誤解為源標簽技術。   

但無論如何，FRAM RFID的電池壽命是須要考慮的重要課題。從此角度分析，可以得知序列介面功能最適運用于機器或儀器嵌入式應用，因為該項應用相對而言能提供穩定電源，但如果標簽被固定地安裝或依附在可移動式資產或物體上，電池管理就會成為一大問題，因為當電池壽命結束時，將無法直接更換其電池。   

因此，根據使用環境評估進一步電池壽命顯得更為重要，建議可以考慮某些充電設備如充電電池或利用一些能源發電電池，如果在RF通訊過程中能夠充電，在理論上應該是不錯的選擇，但是此選項卻不實用，因為通訊距離會受到嚴重的破壞。   

而關于通訊距離難題，眾所周知，阻抗匹配對于超高頻段至關重要，因為它會決定通訊效能，因此必須考慮阻抗匹配會因為透過序列介面連接各種LSI及組件或因為安裝在電路板上而受到嚴重影響。綜合上述情況，如果使用序列介面與傳統RFID標簽相比，天線設計將會更加復雜。   

由于RFID具備射頻識別功能，因此起初被用作可由RFID閱讀器讀取的ID儲存。而由于FRAM擦寫速度快、耐擦寫次數高，富士通將其用于RFID上，進而達成大容量存儲的數據載體標簽。如今，內建序列介面的RFID已增加一項新功能，此功能為即使標簽不在RF區域，也可透過MCU從感測器等設備上記錄可追溯數據，并可在日后透過RF讀取數據，具有高度便利性。   

盡管在FRAM RFID實際應用中仍有困難尚待克服，但目前已可透過樣品對此一功能進行評估，進一步發現新可能性，畢竟透過持續與客戶進行評估和探討才會改進LSI規格問題；此外，富士通亦提供多款可與RFID連接的MCU產品，以協助客戶增進產品應用。