安全气囊系统和高级驾驶辅助系统(ADAS)等汽车应用中的事件数据记录器(EDR)，越来越需要利用专用的数据记录存储器件来即时捕获并可靠地存储数十年的关键数据。
为了满足汽车设计中连续数据记录的需求，英飞凌在其EXCELON系列中添加了两种密度为1Mb和4Mb的新型铁电RAM(FRAM)存储器件，从而扩展了其产品组合。这家德国芯片制造商声称其1Mb器件是业界首款符合汽车标准的串行FRAM。
新的FRAM器件声称能够实现连续数据记录和即时非易失性，以快速捕获碰撞前和碰撞后的事件数据并在断电时立即存储。因此，它最大限度地减少了对大型备用电容器的依赖，从而避免了这些电容器在碰撞期间可能的失效或提供的电量可能不足。
图1：在电气化和先进安全系统不断发展的推动下，数据记录在汽车应用中不断扩展。(图片来源：英飞凌)
FRAM是一种非易失性存储器，它使用锆钛酸铅(PZT)制成的铁电电容器来存储数据，并兼有ROM和RAM的特性。因此，它可以专门用于关键任务数据记录，并且其充足的非易失性数据存储容量可以针对汽车EDR应用进行定制。
在EDR设置中，英飞凌的Auto FRAM器件补充了eMMC闪存等高密度存储——后者无法实时连续存储，并且在碰撞后依靠备用电容器进行传输，因此存在丢失关键数据的风险。连续记录的FRAM存储器，还可以减轻嵌入式SRAM缓冲器的负载。
以安全气囊EDR为例，它可以捕获碰撞事件中5到20秒的带时间戳的数据指标，以帮助进行事故重建和车辆安全研究(图2)。汽车制造商和监管机构要求EDR至少记录三个碰撞或偏离道路时可能发生的事件。
图2：FRAM可以在发生碰撞事件之前捕获长达20ms的带有时间戳的EDR数据。(图片来源：英飞凌)
还有ADAS应用，它可以在类似碰撞事件之前和之后连续捕获前置摄像头图像4秒，以帮助进行事故重建和车辆安全研究。在此，FRAM可以捕获类似碰撞事件之前和之后的实时摄像头图像，并在断电时立即对其存储(图3)。
图3：FRAM可以捕获类似碰撞事件之前和之后的实时摄像头图像，并在断电时立即存储。(图片来源：英飞凌)
这显然需要根据特定用例的数据记录需求来定制内存密度。“随着业界越来越广泛使用电子系统，以及行业法规鼓励在安全气囊安全系统以及发动机控制和电池管理系统中使用高可靠性非易失性存储器，汽车系统中的数据记录需求正在迅速增长。”英飞凌RAM解决方案副总裁Ramesh Chettuvetty表示。
他补充说，这些FRAM的零延迟写入功能，可做到在事故或其他用户定义的触发事件发生之前的最后一刻捕获和记录系统数据。在此，零延迟写入意味着它有助于以总线级的速度将数据写入存储单元，而无需等待时间，以实现即时非易失性。换句话说，它可以通过立即备份断电数据来消除“浸泡时间”。
英飞凌的汽车FRAM存储器件产品组合的密度范围为4Kb至16Mb。这些FRAM具有快速、可靠的读/写性能，在SPI模式下速度高达50MHz，在四路SPI(QSPI)模式下速度高达108MHz。这种数据传输可以匹配或超过传统的并行接口，同时显著减少引脚数。
其次，这些FRAM持久耐用，写入周期可达无限次，因此可实现在20年内每10µs记录一次数据。这意味着安全气囊和ADAS等汽车系统可以在20年的产品生命周期内连续记录数据。
这里需要注意的是，像EEPROM这样低耐久的存储器无法连续实时存储，并且在碰撞后依靠备用电容器进行传输，从而存在丢失关键数据的风险。另一方面，这些FRAM声称具有10万亿次的读/写周期，并且主动写入时的功耗比EEPROM低200倍。
1Mb (CY15B201QN-50SXE)和4Mb (CY15B204QN-40SXE) EXCELON FRAM器件现已投入量产。
（原文刊登于EDN美国版，参考链接：Why FRAMs suit data logging in EDR for airbags, ADAS，由Franklin Zhao编译。）
本文为《电子技术设计》2023年12月刊杂志文章，版权所有，禁止转载。免费杂志订阅申请点击这里。
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