一种新型非易失性存储器的原理及应用

—种新型非易失性存储器的原理及应用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。图片来自1.80英雄合击:ZMD公司的nvSRAM有两种操作模式，SRAM模式与非易失性模式。在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。在非易失性模式中，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）。STORE和RECALL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STORE和RECALL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STORE和RECALL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HardStore,SoftStore,PowerStore,CapStore,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。HardStorenvSRAM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）0SoftStorenvSRAM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）0PowerStorenvSRAM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。CapStorenvSRAM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）。PowerStore和CapStore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