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(gè)共同的缺點(diǎn)是寫(xiě)入速度慢，且寫(xiě)入算法比較復雜，無(wú)法滿(mǎn)足實(shí)時(shí)處理系統中高速寫(xiě)入的要求，例如，在一個(gè)實(shí)時(shí)紅外圖像處理系統中，每個(gè)像素的校正參數有時(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(lái)保存。非易失性SRAM的特點(diǎn)是：讀寫(xiě)操作簡(jiǎn)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(shí)時(shí)時(shí)鐘）。美國Dallas（現為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(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(gè)存儲體：一個(gè)是供用戶(hù)讀寫(xiě)的普通SRAM,另一個(gè)是與SRAM容量相同、供數據備份用的EEPROM(或Quantum Trap)。正常工作狀態(tài)下,微處理器訪(fǎng)問(wèn)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中的內容快速備份到 EEPROM(或Quantum Trap)中,使內容不會(huì )丟失;在下次加電時(shí),它又把EEPROM中保留的備份內容自動(dòng)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(xiě)周期高達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，用于掉電備份數據時(shí)緩沖電源供電。此外，在國內市場(chǎng)不易買(mǎi)的。

3、FRAM，即“鐵電存儲器”。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)穩定狀態(tài),一個(gè)用來(lái)記憶邏輯“0”,另一個(gè)用來(lái)記憶邏輯“1”。數據狀態(tài)可保持100年以上。FRAM產(chǎn)品具備一系列超級特性。比如,高速隨機讀寫(xiě)（存取時(shí)間只有55ns）、超低功耗（只有EEPROM的1/2500）和幾乎無(wú)限次的讀寫(xiě)周期（可達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，FRAM的數據寫(xiě)入與備份是同步進(jìn)行的，因此也不存在恢復操作。

4、MRAM，即“磁阻RAM”，是Freescale公司的專(zhuān)利產(chǎn)品，采用磁隧道結(MTJ)結構來(lái)進(jìn)行數據存儲。MRAM利用磁性材料和傳統的硅電路在單個(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(méi)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(yè)應用。目前的產(chǎn)品型號有：MR0A16~MR2A16，容量為：128Kx8/64Kx16~512Kx8/256Kx16，讀寫(xiě)周期為35 ns。與FRAM一樣，MRAM也不需要備份和恢復。

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