幾款大容量、高速非易失性SRAM的比較

絕對好文

肖時(shí)江

在嵌入式系統(tǒng)中，用的最多的非易失性（Non-Volatile)存儲(chǔ)器是EEPROM和FLASH，主要用于保存程序或數(shù)據(jù)，但這兩種存儲(chǔ)器有一個(gè)共同的缺點(diǎn)是寫入速度慢，且寫入算法比較復(fù)雜，無法滿足實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)中高速寫入的要求，例如，在一個(gè)實(shí)時(shí)紅外圖像處理系統(tǒng)中，每個(gè)像素的校正參數(shù)有時(shí)需要實(shí)時(shí)修改，掉電后不能丟失，就必須使用高速、大容量的非易失性SRAM來保存。非易失性SRAM的特點(diǎn)是：讀寫操作簡單(與普通SRAM一樣）、速度快（ns 級）、掉電后數(shù)據(jù)不丟失。

目前，比較常用的大容量高速非易失性SRAM有如下幾種：

1、BBSRAM（Battery-Backup SRAM），即內(nèi)帶電池保護(hù)的SRAM，其結(jié)構(gòu)為：SRAM+鋰電池+監(jiān)控保護(hù)電路，有些還內(nèi)帶RTC（實(shí)時(shí)時(shí)鐘）。美國Dallas（現(xiàn)為Maxim）公司是BBSRAM的發(fā)明者，產(chǎn)品型號也很多，其中大容量的有：DS1265W（1Mx8)、DS1270W（2Mx8)。BBSRAM上世紀(jì)九十年代初就已推廣到國內(nèi)，目前已比較流行，國內(nèi)也有幾家公司生產(chǎn)BBSRAM，例如成都國騰的GM系列，其GM2016(1Mx8)、GM2107(2Mx8)與 Dallas的完全兼容。BBSRAM一個(gè)很明顯的缺點(diǎn)是體積較大（因內(nèi)置電池），且都是DIP封裝的。

2、NVSRAM，是一種雙體結(jié)構(gòu)的非易失性SRAM，這種存儲(chǔ)器內(nèi)部包含兩個(gè)存儲(chǔ)體：一個(gè)是供用戶讀寫的普通SRAM,另一個(gè)是與SRAM容量相同、供數(shù)據(jù)備份用的EEPROM(或Quantum Trap)。正常工作狀態(tài)下,微處理器訪問NVSRAM時(shí),所操作的是SRAM,只有在電源斷電時(shí),芯片自動(dòng)把SRAM中的內(nèi)容快速備份到 EEPROM(或Quantum Trap)中,使內(nèi)容不會(huì)丟失;在下次加電時(shí),它又把EEPROM中保留的備份內(nèi)容自動(dòng)恢復(fù)到SRAM中。大容量NVSRAM比較典型的有Cypress 的CY14B104（512Kx8/256Kx16)、CY14B108（1Mx8/512Kx16)，讀寫周期高達(dá)20ns。這種芯片有一個(gè)小小缺陷是必須外接一只大容量的電容，用于掉電備份數(shù)據(jù)時(shí)緩沖電源供電。此外，在國內(nèi)市場不易買的。

3、FRAM，即“鐵電存儲(chǔ)器”。其核心技術(shù)是鐵電晶體材料。這一特殊材料使得鐵電存儲(chǔ)器同時(shí)擁有RAM和ROM的特性。晶陣中的每個(gè)自由浮動(dòng)的原子只有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài),一個(gè)用來記憶邏輯“0”,另一個(gè)用來記憶邏輯“1”。數(shù)據(jù)狀態(tài)可保持100年以上。FRAM產(chǎn)品具備一系列超級特性。比如,高速隨機(jī)讀寫（存取時(shí)間只有55ns）、超低功耗（只有EEPROM的1/2500）和幾乎無限次的讀寫周期（可達(dá)10的14方次）。RAMTRON公司是FRAM的發(fā)明和生產(chǎn)者，目前面市的大容量型號有；FM21L16(256Kx8/128Kx16)、FM22L16（512Kx8/256Kx16)。與 NVSRAM不同，F(xiàn)RAM的數(shù)據(jù)寫入與備份是同步進(jìn)行的，因此也不存在恢復(fù)操作。

4、MRAM，即“磁阻RAM”，是Freescale公司的專利產(chǎn)品，采用磁隧道結(jié)(MTJ)結(jié)構(gòu)來進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。MRAM利用磁性材料和傳統(tǒng)的硅電路在單個(gè)器件中提供了SRAM的高速度和閃存的非易失性，它的壽命幾乎是沒有限制的 。MRAM器件可以用于高速緩沖器、配置內(nèi)存和其他要求高速、耐用和非易失性的商業(yè)應(yīng)用。目前的產(chǎn)品型號有：MR0A16~MR2A16，容量為：128Kx8/64Kx16~512Kx8/256Kx16，讀寫周期為35 ns。與FRAM一樣，MRAM也不需要備份和恢復(fù)。

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