在醫(yī)療技術(shù)向精準(zhǔn)化、便攜化轉(zhuǎn)型的浪潮中，便攜式醫(yī)療刺激系統(tǒng)正重塑康復(fù)治療與慢病管理模式。從輔助神經(jīng)康復(fù)的便攜式神經(jīng)刺激儀，到維持心臟節(jié)律的植入式心臟刺激器，這類設(shè)備需實時捕獲生理數(shù)據(jù)、執(zhí)行復(fù)雜刺激算法，對數(shù)據(jù)存儲的可靠性、時效性和低功耗特性提出了極致要求。FRAM(鐵電隨機存取存儲器)憑借其獨特的鐵電存儲原理，突破傳統(tǒng)存儲器技術(shù)瓶頸，成為便攜式醫(yī)療刺激系統(tǒng)的理想存儲解決方案，為醫(yī)療設(shè)備的性能升級注入關(guān)鍵動力。

便攜式醫(yī)療刺激系統(tǒng)的存儲需求具有顯著特殊性。以典型設(shè)備為例，系統(tǒng)需每 100ms 捕獲 128 位采樣數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理周期僅 5ms，且多采用 3V、1400mAh 的 LR03 電池供電。這意味著存儲器需在滿足高頻次數(shù)據(jù)寫入需求的同時，最大限度降低功耗，避免頻繁更換電池影響患者使用體驗。此外，醫(yī)療數(shù)據(jù)的連續(xù)性和安全性至關(guān)重要，存儲器需具備高寫入耐久性和抗干擾能力，確保長期使用中數(shù)據(jù)不丟失、不損壞。傳統(tǒng)存儲方案中，EEPROM 寫入壽命僅 100 萬次，閃存約 10 萬次，且寫入速度慢、功耗高;SRAM 雖讀寫迅速，但易失性需額外電池備份，均難以匹配系統(tǒng)嚴(yán)苛要求。

FRAM 的存儲原理基于鐵電材料的極化特性，其核心是一層鋯鈦酸鉛(PZT)鐵電薄膜。在電場作用下，鐵電材料內(nèi)部電偶極子可形成兩種穩(wěn)定極化狀態(tài)，對應(yīng)存儲 “0” 和 “1” 信息，無需持續(xù)供電即可保持?jǐn)?shù)據(jù)，兼具 RAM 的高速特性與非易失性優(yōu)勢。這一獨特機制賦予 FRAM 三大核心優(yōu)勢，完美契合便攜式醫(yī)療刺激系統(tǒng)需求。在讀寫速度上，F(xiàn)RAM 實現(xiàn)微秒級甚至納秒級操作，某款 FRAM 芯片寫周期小于 50ns，遠(yuǎn)快于 EEPROM 的毫秒級寫入速度，能快速響應(yīng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲指令，保障生理信號實時記錄與刺激算法即時調(diào)用。寫入耐久性方面，F(xiàn)RAM 可達(dá) 101?次以上，是 EEPROM 的 10 萬倍、閃存的 1000 倍，足以支撐設(shè)備數(shù)年甚至數(shù)十年的高頻數(shù)據(jù)寫入需求，無需擔(dān)憂存儲單元損耗。

低功耗特性是 FRAM 適配便攜式設(shè)備的關(guān)鍵亮點。FRAM 工作電壓可低至 1.5V，活動狀態(tài)電流僅 500μA，待機狀態(tài)更是低至 5μA，能耗比 EEPROM 低 200 倍、比 NOR 閃存低 3000 倍。結(jié)合即時非易失性，系統(tǒng)無需為維持?jǐn)?shù)據(jù)存儲持續(xù)供電，可快速切換至低功耗模式，顯著延長電池續(xù)航。按典型系統(tǒng)工作模式測算，采用 FRAM 的設(shè)備在 5% 工作占空比下，電池續(xù)航可較使用 EEPROM 延長 3-5 倍，極大提升患者使用便利性。此外，F(xiàn)RAM 對 X 射線、伽瑪輻射及磁場具有高度耐受性，能在人體復(fù)雜生理環(huán)境和外部電磁干擾下穩(wěn)定工作，為醫(yī)療數(shù)據(jù)安全提供雙重保障。

在實際應(yīng)用場景中，F(xiàn)RAM 已展現(xiàn)出不可替代的價值。在可穿戴式神經(jīng)肌肉電刺激設(shè)備中，F(xiàn)RAM 憑借高速讀寫能力，每 100ms 精準(zhǔn)記錄肌肉電信號數(shù)據(jù)，并即時讀取刺激參數(shù)，確保電刺激反饋的及時性與準(zhǔn)確性，提升康復(fù)治療效果。植入式心臟起搏器作為生命支持設(shè)備，對存儲可靠性要求極高，F(xiàn)RAM 不僅能穩(wěn)定存儲心臟跳動數(shù)據(jù)、設(shè)備工作參數(shù)等關(guān)鍵信息，其 101?次寫入耐久性和 10 年數(shù)據(jù)保存能力，可保障設(shè)備長期穩(wěn)定運行，為醫(yī)生提供連續(xù)可靠的診療依據(jù)。富士通 MB85RS64VY FRAM 芯片已成功應(yīng)用于多款醫(yī)療刺激設(shè)備，其 64Kb 存儲容量、I2C 通信接口及 - 40℃至 85℃寬溫適應(yīng)性，能適配不同設(shè)備的設(shè)計需求，硬件寫保護(hù)功能更可鎖定關(guān)鍵數(shù)據(jù)區(qū)域，防范信息泄露。

從系統(tǒng)設(shè)計角度看，F(xiàn)RAM 的集成優(yōu)勢顯著簡化了設(shè)備開發(fā)流程。傳統(tǒng)方案需搭配 SRAM(數(shù)據(jù)存儲)、ROM(程序存儲)、EEPROM(非易失性數(shù)據(jù)存儲)等多種存儲器，增加了電路板空間占用和設(shè)計復(fù)雜度。而 FRAM 可整合數(shù)據(jù)與程序存儲功能于單一芯片，減少組件數(shù)量，優(yōu)化電路布局，同時降低代碼編寫與調(diào)試難度。其無需預(yù)擦除操作的特性，避免了電源故障導(dǎo)致的數(shù)據(jù)丟失風(fēng)險，在有精確時序要求的醫(yī)療場景中進(jìn)一步提升了系統(tǒng)可靠性。英飛凌 EXCELON?系列 FRAM 更提供 4Kb 至 16Mb 多種存儲密度選擇，支持 I2C、SPI 等多種接口，可靈活適配從便攜式神經(jīng)刺激儀到植入式心臟刺激器的各類設(shè)備需求。

隨著醫(yī)療技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步，便攜式醫(yī)療刺激系統(tǒng)將朝著更小體積、更長續(xù)航、更精準(zhǔn)治療的方向發(fā)展，對存儲器的性能要求也將不斷提升。FRAM 憑借高速讀寫、高耐久性、超低功耗及強抗干擾的核心優(yōu)勢，已成為這類設(shè)備的存儲技術(shù)首選。未來，隨著 FRAM 芯片存儲密度的提升和成本的降低，其應(yīng)用場景將進(jìn)一步拓展至更多便攜式醫(yī)療設(shè)備，為智慧醫(yī)療發(fā)展提供堅實的存儲支撐，持續(xù)改善患者生活質(zhì)量與醫(yī)療服務(wù)效率。