Энергонезависимая память

Энергонезависимая память (от англ. Non Volatile Random Access Memory, NVRAM) — это электронные устройства (микросхемы) для записи, считывания и хранения данных, которые имеют возможность хранить информацию без источника внешнего питания.

В линейке Макро Групп представлены следующие типы энергонезависимой памяти: Nor / Nand Flash, MRAM.

Flash память — элементарная ячейка хранения данных Flash которая состоит из транзистора с плавающим затвором. Специфика данного типа транзистора заключается в том, что он имеет возможность удерживать заряд. На основе данной ячейки созданы основные виды флэш-памяти NOR и NAND. Оба типа не являются конкурентами, так как у каждого из них имеются свои достоинства и недостатки.

Достоинства NOR

• большая скорость считывания данных;
• отсутствие ограничений при выборке данных;
• сравнительно большой размер секторов микросхем памяти;
• гарантированно высокое качество ячеек памяти при производстве.

Достоинства NAND

• значительно более высокая скорость записи и стирания данных;
• намного более высокий ресурс циклов записи/стирания информации;
• страницы памяти имеют меньший размер, они сгруппированы в блоки;
• последовательная выборка информации;
• высокая технологичность микросхем памяти, что заключается в меньшем количестве операций при производстве и в три — пять раз меньшей площади ячейки памяти.

Энергонезависимая память NOR / NAND Flash в линейке поставок Макро Групп представлена производителем Macronix www.macronix.com

Последовательная NOR память

Macronix предлагает последовательную Flash память в стандартном промышленном исполнение с плотностями от 512Kb до 512Mb, которая также обратно совместима с семействами высокопроизводительной памяти Serial Flash MXSMIO^® и MXSMIO^® Duplex (DTR)

MX25xxx06 — серия со стандартным последовательным интерфейсом
MX25xxx08 — семейство с уникальным ID
MX25xxx26 — память для устройств с защитой параметров
MX25xxx35/36/45 — Семейства MXSMIO^® (Multi-I/O) & MXSMIO^® Duplex (DTR)

Параллельная NOR память

MX29F, MX29LV и MX29SL — серия со стандартным режимом доступа
MX29GL и MX68GL — серия со страничным режимом доступа
MX29NS и MX29VS — серия с режимом доступа Burst Mode

MRAM память — состоит из ячеек MRAM Everspin, в каждую из которых входит один управляющий транзистор и ячейка памяти MTJ (магнитный туннельный эффект — MagneticTunnel Junction). Микросхемы энергонезависимой памяти MRAM выпускаются на базе 180- и 130-нм CMOS-процесса с 5-ю уровнями металлизации. В конструкцию входят и шины программирования, защищенные веществом с высокой проницаемостью для сосредоточения магнитного потока.

Энергонезависимая память MRAM в линейке поставок Макро Групп представлена производителем Everspin www.everspin.com

Достоинства MRAM

• имеет время выборки для чтения/записи, равное 35 ns,
• неограниченное количеством циклов перезаписи
• произвольный доступ к ячейкам MRAM более быстрый, чем к DRAM, и не требует регенерации для сохранения данных
• напоминая стандартную SRAM или 40-МГц память с байтовой адресацией, неограниченным количеством циклов перезаписи и SPI-интерфейсом. MRAM действует быстрее, чем многие микросхемы SRAM в режиме резервного питания от внешней батареи.
• магнитные ячейки памяти MRAM могут сохранять данные более 20 лет при максимальной рабочей температуре и без подачи напряжения питания
• в отличие от Flash или EEPROM для MRAM можно выполнять запись данных в произвольную ячейку памяти с той же скоростью, что и чтение (35 ns).
• Flash-память является программируемой поблочно энергонезависимой памятью, для которой требуется значительное время на стирание информации (секунды). Она также имеет малую скорость записи страницы (>100 мкс).
• EEPROM является энергонезависимой памятью с произвольным доступом, но она имеет большое время произвольной записи (миллисекунды).
• интерфейс SPI компании Everspin не имеет задержки при записи или ограничения на работу только с полной страницей, как в традиционных микросхемах EEPROM.
• как для Flash, так и для EEPROM-памяти необходимо высокое внутреннее напряжение при записи и большое время программирования. Операция программирования приводит к разрушению плавающих затворов, поэтому количество циклов записи ограничено диапазоном от 10000 до 1000000.
• каждая запись данных в ячейку памяти постепенно уменьшает надежность сохранности, тем самым, уменьшая время хранения информации.
• микросхемы памяти SRAM с источником дополнительного автономного питания — это категория энергонезависимой памяти с произвольным считыванием/записью, где показатели времени цикла приближено к показателям MRAM. Недостатком является большая сложность и громоздкость памяти из конструктивной связки микросхемы, батареи питания и энергонезависимого контроллера. Из-за этого уменьшается и надежность конструкции в сравнении с MRAM, имеются более высокие трудности с монтажом, демонтажем и обслуживанием.

Микросхемы MRAM памяти с произвольным доступом от Everspin включают в себя магнитные элементы памяти с типовым технологическим процессом КМОП-логики (CMOS). Благодаря этому обеспечивается более высокая логическая емкость, малая цена, полная независимость от внешних источников питания, высокая скорость считывания и записи данных сравнимая с SRAM при неограниченном количестве циклов. Благодаря этому уникальному сочетанию характеристик MRAM памяти от Everspin превосходит все иные технологии оперативной и энергонезависимой памяти.

Сравнение микросхем памяти с параллельным интерфейсом и произвольной выборкой объемом 1 Мбит различных технологий изготовления приведено в таблице 1.