幾款大容量、高速非易失性SRAM的比較

絕對好文

肖時江

在嵌入式系統中，用的最多的非易失性（Non-Volatile)存儲器是EEPROM和FLASH，主要用于保存程序或數據，但這兩種存儲器有一個共同的缺點是寫入速度慢，且寫入算法比較復雜，無法滿足實時處理系統中高速寫入的要求，例如，在一個實時紅外圖像處理系統中，每個像素的校正參數有時需要實時修改，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的特點是：讀寫操作簡單(與普通SRAM一樣）、速度快（ns 級）、掉電后數據不丟失。

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），即內帶電池保護的SRAM，其結構為：SRAM+鋰電池+監控保護電路，有些還內帶RTC（實時時鐘）。美國Dallas（現為Maxim）公司是BBSRAM的發明者，產品型號也很多，其中大容量的有：DS1265W（1Mx8)、DS1270W（2Mx8)。BBSRAM上世紀九十年代初就已推廣到國內，目前已比較流行，國內也有幾家公司生產BBSRAM，例如成都國騰的GM系列，其GM2016(1Mx8)、GM2107(2Mx8)與 Dallas的完全兼容。BBSRAM一個很明顯的缺點是體積較大（因內置電池），且都是DIP封裝的。

2、NVSRAM，是一種雙體結構的非易失性SRAM，這種存儲器內部包含兩個存儲體：一個是供用戶讀寫的普通SRAM,另一個是與SRAM容量相同、供數據備份用的EEPROM(或Quantum Trap)。正常工作狀態下,微處理器訪問NVSRAM時,所操作的是SRAM,只有在電源斷電時,芯片自動把SRAM中的內容快速備份到 EEPROM(或Quantum Trap)中,使內容不會丟失;在下次加電時,它又把EEPROM中保留的備份內容自動恢復到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20ns。這種芯片有一個小小缺陷是必須外接一只大容量的電容，用于掉電備份數據時緩沖電源供電。此外，在國內市場不易買的。

3、FRAM，即“鐵電存儲器”。其核心技術是鐵電晶體材料。這一特殊材料使得鐵電存儲器同時擁有RAM和ROM的特性。晶陣中的每個自由浮動的原子只有兩個穩定狀態,一個用來記憶邏輯“0”,另一個用來記憶邏輯“1”。數據狀態可保持100年以上。FRAM產品具備一系列超級特性。比如,高速隨機讀寫（存取時間只有55ns）、超低功耗（只有EEPROM的1/2500）和幾乎無限次的讀寫周期（可達10的14方次）。RAMTRON公司是FRAM的發明和生產者，目前面市的大容量型號有；FM21L16(256Kx8/128Kx16)、FM22L16（512Kx8/256Kx16)。與 NVSRAM不同，FRAM的數據寫入與備份是同步進行的，因此也不存在恢復操作。

4、MRAM，即“磁阻RAM”，是Freescale公司的專利產品，采用磁隧道結(MTJ)結構來進行數據存儲。MRAM利用磁性材料和傳統的硅電路在單個器件中提供了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、配置內存和其他要求高速、耐用和非易失性的商業應用。目前的產品型號有：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。

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