削减停机时间的才能是办理工业设备的重要因素。现在，猜测停机时间难度较大且本钱十分贵重。比方，一般轿车制造厂的停机时间或许高达每分钟22,000美元或每小时130万美元(来历：先进技能服务，2006年：“轿车行业停机本钱：每分钟22000：查询。”)。
跟着工业4.0的呈现，工厂的智能化和互联性正在日益前进。智能工厂中的机械设备就能够选用所衔接的无线传感器
节点的实时数据，提早猜测或许发生的毛病，并告诉控制体系采纳纠正办法，以避免意外的体系停机。累积的数据能够用于改善猜测剖析，并完结更好的机器预防性维护。这些前进旨在前进工厂的运营功率，并缩短全体停机时间。
工业4.0的根底 —— 可操作数据完结了从实时传感到猜测剖析等各种功用。因而，持续、牢靠地记载数据至关重要，尤其是在发生毛病时，这是因为这些数据一般是要害信息。此外，需求记载的数据量估计将会持续添加。咱们不光需求在传统工业体系上进行接连数据搜集，还需求在数千个衔接的传感器节点上进行接连的数据搜集，这些传感器节点将遍及于未来智能工厂的各个旮旯。
为了战胜这些应战，下一代工业体系需求高性能非易失性存储器保证“数据零危险”和正常运转与体系毛病期间的牢靠数据备份。为了保证这一数据记载的牢靠性，工业4.0非易失性存储器需求支撑快速写入、实时非易失性以及挨近100万亿次循环、近乎无限的读/写持久性。
工业数据记载的应战
工业控制体系包含自动化、能源办理、进程丈量和测验丈量等各个环节，这些环节都需求高性能非易失性数据记载存储器。在一切这些细分商场中，非易失性存储器被用于接连记载实时体系数据。它们还有必要能够在断电或体系毛病的情况下即时捕捉实时体系状况数据。工业控制体系和无线传感器节点的非易失性数据记载存储器需求满意不同的需求。咱们将经过可编程逻辑控制器和物联网传感器节点这两个比如讨论工业控制体系和无线传感器节点的应战和共同需求。
图1 可编程逻辑控制器(PLC)模块图
用于工业自动化的可编程逻辑控制器(PLC)在工业控制体系中十分常见。在PLC中，由非易失性数据记载存储器捕捉的实时体系数据被用于检测和修正毛病而且避免未来发生毛病。此外，非易失性数据记载存储器捕捉断电前的最终体系状况。该数据关于保证PLC和一切衔接的机器在康复供电时以安全的操作形式重新启动至关重要。假如不具有这一才能，其他机器和周边环境中的人员都会面对潜在危险。
在PLC等下一代工业控制体系中，需求削减用于与外部存储器衔接的微控制器引脚数量。这一需求推动了从并行到低引脚数串行接口存储器的转化。这便是为什么存储器制造商要为工业运用开发低引脚数存储器。例如，赛普拉斯的Excelon-Ultra专用于工业控制体系并供给低引脚数108-MHz QSPI接口。
因为去除电池而带来的高牢靠性，非易失性存储器优于工业控制体系一般运用的电池备份SRAM。此外，非易失性存储器经过用单个芯片替代多组件子体系(SRAM +电池+电源办理控制器)下降物料本钱而且避免发生与替换电池所需的相关本钱的维护。
图 2 物联网传感器节点模块图
无线物联网传感器节点相当于智能工厂的眼睛和耳朵。如上文所述，传感器节点能够接连监测体系和环境参数，然后告诉衔接的机器或控制体系在需求时采纳纠正办法。
无线物联网传感器节点带来了与工业控制体系不同的应战。传感器节点的外形尺度很小。此外，它们一般遍及于智能工厂的遍地，包含偏僻或难以进入的方位。因而，它们一般由电池或许经过能量搜集供电。
因而，传感器节点需求外形尺度很小的非易失性存储器来接连记载实时体系数据。它们有必要能够在传感器节点的整个生命周期内牢靠地完结这一使命，而且尽或许下降功耗。例如，赛普拉斯的Excelon-LP选用约10平方毫米GQFN小型封装，供给多种省电形式，包含休眠、深度节点和待机，使开发人员能够最大极限地延伸电池运用时间。
为了进一步减小无线IoT传感器节点的尺度，能够运用非易失性存储器来完结代码存储和数据记载的单芯片办法。在传感器节点中，与存储数据所需的内存量比较，丈量和搜集数据所需的代码巨细一般较小。因而，具有独自的代码存储器或许会导致存储器运用率缺乏，而单芯片办法会更有用。
要害的难点在于，满意灵敏的非易失性数据记载存储器以依据运用需求对代码和数据的存储进行分区。用于存储代码的存储器有必要保证体系不会意外写入用于履行代码的存储区域。因而，为了满意单芯片工艺的要求，非易失性数据记载存储器需求具有存储器维护功用。例如，块维护避免意外写入开发人员界说的一系列地址。这使一个存储器在存储和维护代码的一起支撑实时数据记载。
铁电体技能
非易失性数据记载存储器的要害是铁电技能。铁电技能将RAM的高性能和字节寻址才能与非易失性数据存储相结合。用于非易失性存储器的铁电技能带有运用锆钛酸铅(PZT)薄膜的存储单元。当施加电场时，PZT晶体中的中心原子改动方位。中心原子的两个方位作为存储器的二进制状况存储一个数位。当电源中止时，原子方位被保存，然后维护数据。其数据牢靠性也很高，无需任何备用电源就能安全保存数据100年之久。
非易失性数据记载存储器十分高效。其能耗比串行EEPROM低200倍，比NOR闪存低3000倍。这项技能还供给高数据牢靠性，读/写耐久性达100万亿次(1014)。比较之下，闪存和EEPROM等浮栅技能最短在106个周期内就会损坏，因而它们不适合频频的体系数据捕捉。
非易失性数据记载存储器还可保证工业体系“数据零危险”运转。即时存储数据才能可在体系断电时维护体系不丢掉数据。EEPROM等技能一般具有5-10毫秒的页面写入推迟，然后使重要的最终时间体系数据发生危险。
