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,FRAM只有美國RAMTRON公司一技獨秀,而采用SRAM+BAKBAT方式的廠家,目前DALLAS占據了大部分市場空間,國內也有幾家公司提供類似產品,其中比較知名的如HK等。以上幾種產品性能方面各有優缺,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,而且寫操作次數有限制;FRAM鐵電存儲器的優點在于其操作速度很快,能夠達到標準SRAM的速度,而且寫操作次數特別高,最低能夠實現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,占據太多的電路板空間,而且芯片內部的電池存在使用環境的限制,并且如果電池電量耗盡,那么所有的數據都將丟失。
德國ZMD公司研發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。
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都是以字節方式組織的。
在非易失性模式中,數據從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,直至周期結束,片上的STORE和RECALL控制單元控制數據在SRAM與EEPROM之間轉移。
在任何時間,幾毫秒之內SRAM中的數據就可以被存儲于EEPROM中,數據可以寫進EEPROM中至少10萬次,從EEPROM中讀出數據至SRAM中的次數是沒有限制的,nvSRAM保證數據從上一次保存周期結束后可以至少保存45年以上,它保證在芯片調換時或者未來電壓突然中斷時,數據不會丟失。
目前ZMD公司的nvSRAM根據數據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品型號,以下對這幾種方式做一個詳細的說明與解釋。
HardStore nvSRAM
控制管腳上的信號控制nvSRAM中的數據從SRAM保存進EEPROM上(STORE),或者從EEPROM回讀至SRAM中(RECALL)。
SoftStore nvSRAM
一個預定義的六個連續的SRAM讀操作控制nvSRAM中的數據從SRAM保存至EEPROM中(STORE),或者從EEPROM回讀至SRAM中(RECALL)。
PowerStore nvSRAM
數據從SRAM保存至EEPROM中,是在內部的電壓傳感器控制下自動執行的,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,保存數據的能量是由外部的一個聯接至電容能量管腳的電容提供,或者由系統固有容性提供能量。
CapStore nvSRAM
數據從SRAM轉移至EEPROM中是在電壓檢測器的控制下自動執行的,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,保存數據的能量由一個內部的電容提供。
所有類型的nvSRAM在系統上電時自動執行回讀操作(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,除了在系統下電或者掉電時轉移數據是自動執行的。
nvSRAM的典型應用包括工業控制和汽車電子,同時也包括醫療及測量系統。在極端環境下,如果數據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。
在各種數字設備中,nvSRAM可以用于保存各種緊急數據。在小型化的應用中,可以將數據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的數目,提高了系統的靈活性及性能。具有快速訪問特性的nvSRAM是測量及醫療應用中的理想的數據存儲方案,測量的數據可以保存在SRAM中,然后在系統正常下電或者系統突然掉電時,將數據轉移進 EEPROM中。