一種新型非易失性存儲器的原理及應用

—種新型非易失性存儲器的原理及應用縱觀目前低容量并行接口的非易失存儲器市場，EEPROM、FRAM、SRAM+BAKBAT方式等占據(jù)了市場主流，其中EEPROM的供應廠家很多，其中以ATMEL，ST等廠家占主導地位，F(xiàn)RAM只有美國RAMTRON公司一技獨秀，而采用SRAM+BAKBAT方式的廠家，目前DALLAS占據(jù)了大部分市場空間，國內(nèi)也有幾家公司提供類似產(chǎn)品，其中比較知名的如HK等。以上幾種產(chǎn)品性能方面各有優(yōu)缺，其中EEPROM的市場應用范圍最為廣泛，其缺點也是路人皆知，寫入速度慢，至少10ms的寫等待時間，而且寫操作次數(shù)有限制；FRAM鐵電存儲器的優(yōu)點在于其操作速度很快，能夠達到標準SRAM的速度，而且寫操作次數(shù)特別高，最低能夠?qū)崿F(xiàn)100億次的寫操作，但其讀寫時序與標準SRAM有差別，目前還沒有做到完全兼容；采用SRAM+后備電池是一種傳統(tǒng)而古老的非易失存儲方式，這種方式由于DALLSA的大力推廣又獲得了新生,此方式的優(yōu)點在于芯片能夠與標準的SRAM完全兼容，而且操作速度非常快，但是缺點也是非常明顯的，芯片體積很大，占據(jù)太多的電路板空間，而且芯片內(nèi)部的電池存在使用環(huán)境的限制，并且如果電池電量耗盡，那么所有的數(shù)據(jù)都將丟失。德國ZMD公司研發(fā)了采用另外一種方式的非易失性存儲器nvSRAM，它采用了全新的SRAM+EEPROM方式，實現(xiàn)無須后備電池的非易失性存儲，芯片接口、時序等與標準SRAM完全兼容。這樣就方便用戶直接替換DALLAS、HK等公司的同類產(chǎn)品，或者可以方便地將原來電路中的SRAM換成ZMD公司的nvSRAM，而無須更改電路。圖片來自1.80英雄合擊:ZMD公司的nvSRAM有兩種操作模式，SRAM模式與非易失性模式。在SRAM模式中，存儲器可以像普通的靜態(tài)RAM一樣操作，SRAM可以讀寫無限次，且讀寫訪問時間小于25ns，所有的nvSRAM都是以字節(jié)方式組織的。在非易失性模式中，數(shù)據(jù)從SRAM中保存進EEPROM中（STORE操作），或者從EEPROM回讀至SRAM中（RECALL操作）。STORE和RECALL可能會按下面的方式開始：1、 在系統(tǒng)上電或者下電時，自動開始STORE或者RECALL操作。2、 通過軟件序列或者硬件信號，由用戶控制開始STORE或者RECALL操作。一旦STORE和RECALL周期開始后，SRAM的進一步輸入輸出便被禁止，直至周期結(jié)束，片上的STORE和RECALL控制單元控制數(shù)據(jù)在SRAM與EEPROM之間轉(zhuǎn)移在任何時間，幾毫秒之內(nèi)SRAM中的數(shù)據(jù)就可以被存儲于EEPROM中，數(shù)據(jù)可以寫進EEPROM中至少10萬次，從EEPROM中讀出數(shù)據(jù)至SRAM中的次數(shù)是沒有限制的，nvSRAM保證數(shù)據(jù)從上一次保存周期結(jié)束后可以至少保存45年以上，它保證在芯片調(diào)換時或者未來電壓突然中斷時，數(shù)據(jù)不會丟失。目前ZMD公司的nvSRAM根據(jù)數(shù)據(jù)保存方式不同有四種類型，分別是HardStore,SoftStore,PowerStore,CapStore,每種不同的存儲方式對應著不同的產(chǎn)品型號，以下對這幾種方式做一個詳細的說明與解釋。HardStorenvSRAM控制管腳上的信號控制nvSRAM中的數(shù)據(jù)從SRAM保存進EEPROM上（STORE）,或者從EEPROM回讀至SRAM中（RECALL）0SoftStorenvSRAM一個預定義的六個連續(xù)的SRAM讀操作控制nvSRAM中的數(shù)據(jù)從SRAM保存至EEPROM中（STORE），或者從EEPROM回讀至SRAM中（RECALL）0PowerStorenvSRAM數(shù)據(jù)從SRAM保存至EEPROM中，是在內(nèi)部的電壓傳感器控制下自動執(zhí)行的，當傳感器檢測到操作電壓跌落低于一個最小值的時候，會自動啟動保存操作，保存數(shù)據(jù)的能量是由外部的一個聯(lián)接至電容能量管腳的電容提供，或者由系統(tǒng)固有容性提供能量。CapStorenvSRAM數(shù)據(jù)從SRAM轉(zhuǎn)移至EEPROM中是在電壓檢測器的控制下自動執(zhí)行的，當電壓檢測器檢測到操作電壓跌落低于一個最小值時，自動啟動保存操作，保存數(shù)據(jù)的能量由一個內(nèi)部的電容提供。所有類型的nvSRAM在系統(tǒng)上電時自動執(zhí)行回讀操作（RECALL）。PowerStore和CapStore可以提供硬件或者軟件的保存(STORE)或者回讀(RECALL)操作，除了在系統(tǒng)下電或者掉電時轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)是自動執(zhí)行的。nvSRAM的典型應用包括工業(yè)控制和汽車電子，同時也包括醫(yī)療及測量系統(tǒng)。在極端環(huán)境下,如果數(shù)據(jù)的可靠性存儲需要得到保證，那么nvSRAM將是一種完美的解決方案。在各種數(shù)字設備中，nvSRAM可以用于保存各種緊急數(shù)據(jù)。在小型化的應用中，可以將數(shù)據(jù)存儲器與程序存儲器集中在一片nvSRAM中，以此來減少電路板上IC的數(shù)目，提高了系統(tǒng)的靈活性及性能。具有快速訪問特性