一种新型非易失性存储器的原理及应用

本文详细了介绍了德国ZMD公司的非易失性存储器(NvSRAM)的原理、种类及应用。德国ZMD公司的非易失性存储器采用SRAM+EEPROM方式,巧妙地将两种存储技术集成进一个芯片之中,降低了成本,提高了可靠性。本文除介绍芯片原理之外,还提供了参考框图。

     关键词:ZMD,nvSRAM,非易失性存储器,掉电非易失
 
纵观目前低容量并行接口的非易失存储器市场,EEPROM、FRAM、SRAM+BAKBAT方式等占据了市场主流,其中EEPROM的供应厂家很多,其中以ATMEL,ST等厂家占主导地位,FRAM只有美国RAMTRON公司一技独秀,而采用SRAM+BAKBAT方式的厂家,目前DALLAS占据了大部分市场空间,国内也有几家公司提供类似产品,其中比较知名的如HK等。以上几种产品性能方面各有优缺,其中EEPROM的市场应用范围最为广泛,其缺点也是路人皆知,写入速度慢,至少10ms的写等待时间,而且写操作次数有限制;FRAM铁电存储器的优点在于其操作速度很快,能够达到标准SRAM的速度,而且写操作次数特别高,最低能够实现100亿次的写操作,但其读写时序与标准SRAM有差别,目前还没有做到完全兼容;采用SRAM+后备电池是一种传统而古老的非易失存储方式,这种方式由于DALLSA的大力推广又获得了新生,此方式的优点在于芯片能够与标准的SRAM完全兼容,而且操作速度非常快,但是缺点也是非常明显的,芯片体积很大,占据太多的电路板空间,而且芯片内部的电池存在使用环境的限制,并且如果电池电量耗尽,那么所有的数据都将丢失。
 
德国ZMD公司研发了采用另外一种方式的非易失性存储器nvSRAM,它采用了全新的SRAM+EEPROM方式,实现无须后备电池的非易失性存储,芯片接口、时序等与标准SRAM完全兼容。这样就方便用户直接替换DALLAS、HK等公司的同类产品,或者可以方便地将原来电路中的SRAM换成ZMD公司的nvSRAM而无须更改电路。
 
ZMD公司的nvSRAM有两种操作模式,SRAM模式非易失性模式
SRAM模式中,存储器可以像普通的静态RAM一样操作,SRAM可以读写无限次,且读写访问时间小于25ns,所有的nvSRAM都是以字节方式组织的。
非易失性模式中,数据从SRAM中保存进EEPROM中(STORE操作),或者从EEPROM回读至SRAM中(RECALL操作)。STORERECALL可能会按下面的方式开始:
1、在系统上电或者下电时,自动开始STORE或者RECALL操作。
2、通过软件序列或者硬件信号,由用户控制开始STORE或者RECALL操作。
一旦STORERECALL周期开始后,SRAM的进一步输入输出便被禁止,直至周期结束,片上的STORERECALL控制单元控制数据在SRAM与EEPROM之间转移
在任何时间,几毫秒之内SRAM中的数据就可以被存储于EEPROM中,数据可以写进EEPROM中至少10万次,从EEPROM中读出数据至SRAM中的次数是没有限制的,nvSRAM保证数据从上一次保存周期结束后可以至少保存45年以上,它保证在芯片调换时或者未来电压突然中断时,数据不会丢失。
 
目前ZMD公司的nvSRAM根据数据保存方式不同有四种类型,分别是HardStoreSoftStorePowerStoreCapStore每种不同的存储方式对应着不同的产品型号,以下对这几种方式做一个详细的说明与解释。
HardStore nvSRAM
控制管脚上的信号控制nvSRAM中的数据从SRAM保存进EEPROM上(STORE),或者从EEPROM回读至SRAM中(RECALL)。
SoftStore nvSRAM
一个预定义的六个连续的SRAM读操作控制nvSRAM中的数据从SRAM保存至EEPROM中(STORE),或者从EEPROM回读至SRAM中(RECALL)。
PowerStore nvSRAM
数据从SRAM保存至EEPROM中,是在内部的电压传感器控制下自动执行的,当传感器检测到操作电压跌落低于一个最小值的时候,会自动启动保存操作,保存数据的能量是由外部的一个联接至电容能量管脚的电容提供,或者由系统固有容性提供能量。
CapStore nvSRAM
数据从SRAM转移至EEPROM中是在电压检测器的控制下自动执行的,当电压检测器检测到操作电压跌落低于一个最小值时,自动启动保存操作,保存数据的能量由一个内部的电容提供。
所有类型的nvSRAM在系统上电时自动执行回读操作(RECALL)。
 
PowerStoreCapStore可以提供硬件或者软件的保存(STORE)或者回读(RECALL)操作,除了在系统下电或者掉电时转移数据是自动执行的。
 
nvSRAM的典型应用包括工业控制和汽车电子,同时也包括医疗及测量系统。在极端环境下,如果数据的可靠性存储需要得到保证,那么nvSRAM将是一种完美的解决方案。
在各种数字设备中,nvSRAM可以用于保存各种紧急数据。在小型化的应用中,可以将数据存储器与程序存储器集中在一片nvSRAM中,以此来减少电路板上IC的数目,提高了系统的灵活性及性能。具有快速访问特性的nvSRAM是测量及医疗应用中的理想的数据存储方案,测量的数据可以保存在SRAM中,然后在系统正常下电或者系统突然掉电时,将数据转移进EEPROM中。

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发布人:众宇旺仪器 发布时间:2009年6月26日 已被浏览 1509 次 〖 打印本文