矽朋微SST-MRAM在智能电表中的应用

智能电表包含新的预付费电表、复费率电表以及具有双向通信能力的电子式电表等,其提供的扩展功能包括:自动读表(AMR)、在线查询、远程连接/断开,以及复杂的计费结构等等。这些电表还可让使用者对其耗电量有更好的控制,以便节省电费及更有效地分配用电量。
矽朋微STT-MRAM的非易失性数据存储特性和 RAM的无限次读写、高速读写以及低功耗等优势结合在一起,为智能仪表的开发提供了便利。不仅保证了实时数据的掉电保持,而且克服了传统方案采用分立器件造成的电路复杂、成本高等缺点。
实践表明:STT-MRAM具有能被快速、频繁访问的优点 ,并且能有效地解决突然断电数据丢失的问题。

根据统计,中国的民用电一般约每户每月200度左右,而工业用电每户每月约高达2万度左右,以每0.01度存储一次用电数据来计算,则存储器每月的擦写次数会高达200万次,加上电表的使用寿命为5-7年(各省分不同,最多达到10年),因此浮动栅存储器(FLASH/EEPROM)的擦写寿命根本不敷使用,因为浮动栅存储器的擦写延迟因素更不可能采用大容量浮动栅存储器来做移位储存。
从数据保存的本质安全角度及写人时间来看,浮动栅存储器并不适用于三相电表,因为浮动栅存储器的擦写延迟在如此大量的数据存储时有可能导致数据丢失,例如,用电量大或者遇到瞬间停电时会有来不及写入,导致数据丢失的可能性。当然工程师们可以利用SRAM 来做为数据缓冲暂时存储用电数据,但是如此一来则需要备份电池供电给SRAM以防止断电时数据丢失,同时还会增加电表本身的功耗与成本。
所以具有非易失性、无延迟快速写人、无限的读写寿命和超低的写人功耗特性的磁存储STT-MRAM存储器,成为了电表的最佳存储器选择。

ITEM

STT-MRAM

EEPROM

FLASH

SRAM

FRAM

Memory  Type

Non-Voltile

Non-Voltile

Non-Voltile

Voltile

Non-Voltile

Write  Method

Overwrite

Erase+Write

Erase+Write

Overwrite

Overwrite

Write  Cycle Time

25ns

10us

10us

5ns

150ns

Read/Write  Cycle

1012

106

106

unlimited

1013

Booster  Circuit

No

Yes

Yes

No

No

Data  Backup Battery

No

No

No

Yes

No

不仅如此,在物联网时代,企业与消费者对数据保密与安全的认知进一步提升。若遇到黑客违法盗取及分析电表的机密数据,将导致大范围的信息泄露。对此,矽朋微STT-MRAM赋予了智能电表应用的另一优势,就是防止黑客盗窃或篡改数据。当黑客的篡改事件发生时,低功耗和高速的STT-MRAM可以利用给RTC供电的小型电池电源,瞬间消去重要数据,从而确保电力用户的信息安全。例如STT-MRAM能够在6.4us的时间内擦除256bit的数据,相比EEPROMFRAM拥有显著的优势。

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