Поставки электронных компонентов ведущих мировых производителей
О Корпорации «ТОЧКА ОПОРЫ»
МОСКВА,
Балаклавский проспект, 28 Б, строение 1
(495) 956 3942  (495) 956 3943 (факс)
(800) 200 3942  (бесплатные звонки)
скайп:  fulcrum.office
контакты и схема проезда
поиск по сайту:  ИСКАТЬ
 
 

Программа поставок

Микросхемы энергонезависимых ОЗУ

обзор ИМС памяти  |  ОЗУ  |  энергонезависимые ОЗУ  |  ПЗУ
  SRAM
  FastSRAM
«...долгая память – хуже, чем сифилис,
 особенно – в узком кругу...»
Б. Г. 
В некоторых электронных приборах (торговые терминалы, контроллеры АСУТП, системы доступа, RAID-контроллеры и т. п.) может требоваться память, сочетающая свойства как ОЗУ (неограниченное количество циклов записи без разрушения ячейки памяти), так и ПЗУ (сохранение информации при отключении питания). Такие компоненты носят название энергонезависимых (nonvolatile, NV) ОЗУ. Современные методы достижения этих свойств можно разбить на три группы.
 
 

ОЗУ с резервным источником питания  (Battery-backed SRAM)

Простейший способ реализации – добавление к ИМС стандартного ОЗУ с низким энергопотреблением специализированного контроллера, осуществляющего контроль напряжения питания и, при его снижении ниже заданной величины, блокирующего обращение к ОЗУ со стороны системы и переключающего питание ОЗУ на резервный источник. В зависимости от требуемого времени хранения информации и энергопотребления ОЗУ (менее 5 мкА тип. в режиме ожидания) в качестве резервного источника питания могут использоваться гальванические элементы (преимущественно – литиевые), аккумуляторы или ионисторы (конденсаторы высокой емкости с «двойным электрическим слоем»). Контроллер может выполняться как в виде отдельной ИМС, так и помещаться в один корпус с ОЗУ и резервным источником.
 
Контроллеры  NVRAM  предлагаются фирмами  ST MicroelectronicsMaxim/DallasSipexTIAnalog devices  (см. раздел  «Контроль качества и управление энергией»). Готовые модули энергонезавимых ОЗУ со встроенным или внешним («SnapHat») литиевым элементом –  ST Microelectronics Maxim/Dallas  и  TI.
 
Достоинства данного метода:
  • Действительно неограниченный ресурс по циклам записи.
К недостаткам следует отнести:
  • Невозможность получения высоких скоростей обмена (время доступа к данным ОЗУ с низким энергопотреблением – 55 нс и более);
  • Увеличение числа компонентов;
  • Уменьшение надежности в связи с ограничениями по емкости, саморазряду и температурным характеристикам эксплуатации резервного источника (известны случаи фальсификации продуктов Maxim/Dallas с использованием низкокачественных литиевых элементов).
 

ОЗУ с «теневым» ПЗУ

В микросхемах энергонезависимых ОЗУ данного типа для хранения информации при отсутствии напряжения питания используются ячейки ПЗУ с электрической записью и стиранием информации, встроенные в каждую ячейку памяти ОЗУ. В зависимости от алгоритма функционирования ОЗУ  (см. таблицу)  устройство управления ИМС контролирует напряжение питания системы, состояние дополнительных функциональных входов микросхемы (при их наличии) и/или наличие во входном потоке адресной информации специальных управляющих последовательностей и выдает сигналы записи  (10 ... 15 мс)  в массив ячеек ПЗУ из массива ячеек ОЗУ или чтения (менее 1 мс) в обратном направлении, а также блокирует обращение для записи в ОЗУ при падении напряжения питания ниже установленного предела. Энергия для осуществления записи ПЗУ получается из небольшого конденсатора (встроенного в ИМС или внешнего) или из емкости, распределенной на шинах питания системы. Как правило, микросхема имеет следующие режимы работы (как минимум – первые три):

Режим работы Действия
ОЗУ Чтение и запись информации как в обычное ОЗУ соответствующей емкости
Автоматическое сохранение При падении напряжения питания ниже заданного уровня устройство управления блокирует обращение к микросхеме для записи и производит перезапись содержимого ОЗУ в ПЗУ
Автоматическое восстановление При подаче напряжения питания устройство управления производит перезапись информации из ПЗУ в ОЗУ
Программное сохранение и восстановление При обнаружении устройством управления 6 последовательных циклов чтения по указанным в документации адресам оно инициирует цикл сохранения или восстановления соответственно
Аппаратное сохранение и восстановление При соответствующей установке сигналов на линиях  «Выбор кристалла» (!E), «Чтение/запись» (!W), «Разрешение выхода» (!G), «Разрешение ЭС ППЗУ» (!NE или !HSB устройство управления производит цикл сохранения или восстановления соответственно

 
ИМС данного типа предлагаются фирмами  Cypress  (купившей в сентябре 2008 фирму Simtek)  и  ON semiconductor  (купившей в октябре 2008 фирму Catalyst).  Фирма Simtek использовала патентованную технологию ПЗУ «SONOS» с трехслойным подзатворным диэлектриком (SiO2 – Si3N4 – SiO2), обеспечивающую в несколько десятков раз более высокий ресурс по циклам записи и примерно в 1000 раз меньшее время записи по сравнению с технологией Flash. Фирма ZMD прекратила производство.
 
Достоинства данного метода:
  • Высокое быстродействие  (время доступа к данным – 15 ... 45 нс);
  • Интегральное исполнение;
  • Высокая устойчивость к воздействиям окружающей среды;
  • Возможность производства в соответствии со стандартом MIL-STD-883.
К недостаткам следует отнести ограниченность ресурса по циклам записи  (порядка 106 записей для Simtek,  2*105 ... 1*106для Cypress  и  105 – для ZMD).
 
 

ОЗУ с использованием других физических принципов

В отличие от других типов интегральных запоминающих устройств, использующих бистабильность триггерной схемы статического ОЗУ или туннелирование электронов через слой диэлектрика в ПЗУ типа EEPROM или Flash – здесь используются смещение атомов в кристаллической решетке или квантовые эффекты.
 
В основе одного из запоминающих элементов подобного типа, в настоящее время уже освоенного в массовом микроэлектронном производстве, лежит электрический гистерезис некоторых диэлектриков – отставание накопленного заряда от приложенного напряжения. Этот эффект вызывается устойчивым смещением атомов в элементарных ячейках кристаллической решетки под воздействием внешнего электрического поля. Фирма Ramtron использует тонкие пленки цирконата-титаната свинца Pb (Zr, Ti) O3, имеющего ярко выраженные сегнетоэлектрические свойства, наносимые на поверхность кристалла ИМС, изготовленного по традиционной КМОП технологии. По сравнению с технологией Flash ПЗУ, применяемая фирмой Ramtron технология «F-RAM» обеспечивает в десятки тысяч раз больший ресурс по циклам записи, в тысячи раз меньшие затраты энергии при записи и примерно в 500 раз меньшее время записи. При этом термин «ферроэлектрический» не имеет к принципу работы никакого отношения за исключением, может быть, того, что магнитный гистрезис более известен и используется для хранения информации почти 100 лет. Таким образом, данные ЗУ практически не подвержены влиянию внешних магнитных полей, а влиянием внешних электрических полей можно пренебречь, так как напряженность поля в ячейке при операциях записи и чтения составляет сотни кВ/см.
 
Помимо собственно энергонезависимых ОЗУ фирма Ramtron предлагает также супервизоры (контроль и переключение питания, сторожевой таймер, интерфейсы I2C или SPI, энергонезависимое ОЗУ, часы реального времени и т. п.), энергонезависимые D-триггеры и быстрые микроконтроллеры на ядре MCS-51 со встроенным энергонезависимым ОЗУ.
 
Отдельного рассмотрения требуют ресурс и надежность данной технологии. В отличие от EEPROM или Flash, чтение сегнетоэлектрического элемента памяти – разрушающее (как у ИМС динамических ОЗУ) и требует обратной записи. Таким образом, тестовые данные ресурса (экстраполяция к номинальному напряжению питания дает порядка 1015 циклов обращения для продуктов Ramtron и 1010 для Fujitsu) относятся к суммарному количеству обращений к ячейке. При использовании ИМС со страничной организацией (серия FM24) также надо учитывать, что обращение производится ко всей странице. При расчетах надежности также надо учитывать иной механизм отказов – для сегнето-электрической ячейки это не катастрофическое повреждение с невозможностью записи, а увеличение вероятности потери информации из-за снижения заряда, требуемого для переключения состояния.
 
Достоинства данной технологии:
  • Интегральное исполнение;
  • Высокая устойчивость к воздействиям окружающей среды;
  • Практически неограниченный ресурс.
Недостатки:
  • В промышленных масштабах она освоена пока только фирмами  RamtronFujitsu  и  Texas Instruments
    (последние – по лицензии  Ramtron);
  • Возможность фальсификации ИМС с последовательным интерфейсом путем использованием кристаллов стандартных EEPROM или Flash ПЗУ серий 24 и 25.
Другая технология, уже вышедшая из стен лабораторий в свет – использование для хранения информации магнитных свойств вещества (магнитные моменты неспаренных электронов в оболочках атомов), что можно считать дальнейшим развитием технологий магнитной записи, упомянутых в предыдущем разделе. Два основных направления – это туннельные переходы, управляемые спином, и эффект гигантского магнитосопротивления (Нобелевская премия по физике 2007 года), которые несмотря на различие принципов работы приводят к одинаковому результату – резкому изменению сопротивления ячейки в зависимости от ориентации магнитного поля в ней. Энергонезависимость хранения обеспечивается магнитным гистерезисом. Достаточно устоявшимся термином для обеспечения подобных ЗУ является MRAM (manetoresistive RAM).
 
В настоящее время на рынке представлена не только технологии и продукция фирм-пионеров, таких, как  NVE corporation  и  Grandisно и крупных производителей, таких, как  EverSpin  (ранее –  Freescale  и  Motorola).  Значительное количество фирм заявило о своем интересе к коммерциализации данной технологии:  Infineon / IBM research (презентация образцов – 2004 год),  Renesas (работы начаты в 2005 году),  Honeywell (производство высоконадежных ИМС). С другой стороны – фирма  Cypress,  представившая образцы продукции в 2005 году, отказалась от дальнейшего развития этой технологии (как показало развитие событий – в пользу сотрудничества с Simtek).
 
Надежность хранения информации в условиях воздействия внешних магнитных полей достаточно высока, благодаря использованию внутреннего экранирования ячеек памяти. Так, для ИМС фирмы  EverSpin  допустимая напряженность внешнего поля при чтении или хранении информации составляет 100 эрстед, а при записи – от 15 до 25 эрстед (для сравнения – проводник с током 200 А создает в воздушной среде на расстоянии 2 см поле с напряженностью 20 эрстед).
 
Достоинства данной технологии:
  • Интегральное исполнение  (хотя и более сложное, чем у сегнетоэлектрических ОЗУ);
  • Высокая устойчивость к воздействиям окружающей среды;
  • Практически неограниченный ресурс  (на данный момент – нет данных, но можно ориентироваться на магнитные изоляторы фирмы  NVE,  использующие сходные принципы).
Недостатки:
  • В промышленных масштабах она освоена пока только фирмой  EverSpin  (именно для производства энергонезависмых ОЗУ).  Фирма e2v  производит проверку данных ИМС на воздействие специальных факторов и присваивает им свое обозначение (префикс «EV»).
К сожалению, приходится констатировать, что в основах технологий, упомянутых в двух предыдущих разделах (сегнетоэлектрики и контролируемые спином туннельные переходы), лежат фундаментальные работы российских ученых.
 
Другим перспективным направлением является память с использованием изменений фазового состояния материала – Phase Change Memory (PCM). Один из вариантов – изменение сопротивления халькогенидных стекол при изменении фазового состояния с аморфного на кристаллическое и обратно при повышении температуры. Локальное повышение температуры может быть осуществлено с помощью микронагревателей. В настоящее время коммерциализацией приборов на основе данного эффекта занимается фирма  Numonyx  (объединение подразделений  Intel  и  ST microelectronics  по производству ИМС Flash-памяти).
 
 

Подбор ИМС по основным характеристикам,
проверка наличия на складе и документация:

 
ИМС энергонезависимых ОЗУ с параллельным интерфейсом
 
Организация Цоколевка
стандарт-
ного ОЗУ
Технология
и особенности
Наименования Напряжение питания Корпус Склад Оригинальная
документация
  64*4 Теневое ПЗУ, другие алгоритмы CAT22C10   5.0 DIP18, SOIC16 (150 mil)   CAT22C10.pdf
размер 69 Kb
  2K*8 2K*8 Резервный источник питания M48Z02(3), M48Z12, DS1220   5.0 DIP24 Выборка по складу в Москве M48Z12.pdf
размер 176 Kb
8K*8(1) Теневое ПЗУ с автоматическим сохранением и восстановлением STK22C48, CY22E016   5.0 SOIC28 (300/330 mil)   CY22E016L.pdf
размер 518 Kb
  8K*8 8K*8 Резервный источник питания M48Z08, M48Z18, M48Z58, BQ4010, DS1225   5.0 SOH28(2), DIP28 Выборка по складу в Москве M48Z18.pdf
размер 336 Kb
8K*8(1) Теневое ПЗУ с автоматическим сохранением и восстановлением STK12C68, CY14E064, U632H64   5.0 SOIC28, DIP28 (300/600 mil.), CDIP28, LCC28 Выборка по складу в Москве STK12C68.pdf
размер 489 Kb
8K*8 Теневое ПЗУ, другие алгоритмы STK11C68, U635H64, U63764   5.0 Выборка по складу в Москве STK11C68.pdf
размер 448 Kb
8K*8 Сегнетоэлектрическое FM1608   5.0 DIP28, SOIC28   FM1608.pdf
размер 145 Kb
  32K*8 32K*8 Резервный источник питания M48Z35, BQ4011, DS1230   3.3, 5.0 SOH28(2), DIP28 Выборка по складу в Москве M48Z35.pdf
размер 285 Kb
Теневое ПЗУ с автоматическим сохранением и восстановлением, прямая замена предыдущих STK16C88   3.3, 5.0 DIP28 STK16C88.pdf
размер 358 Kb
Теневое ПЗУ с автоматическим сохранением и восстановлением STK15C88, 635H256, 637x256   3.3, 5.0 DIP28, SOIC28 (300/330 mil.) Выборка по складу в Москве STK15C88.pdf
размер 376 Kb
Теневое ПЗУ, другие алгоритмы STK11C88, U631H256   5.0   STK11C88.pdf
размер 367 Kb
Сегнетоэлектрическое FM18x08   3.3, 5.0 SOIC28, DIP28, TSOP(I)32 Выборка по складу в Москве FM18L08.pdf
размер 127 Kb
MB85R256   3.3 SOIC28, TSOP(I)28 MB85R256H.pdf
размер 231 Kb
Теневое ПЗУ с автоматическим сохранением и восстановлением STK14C88, STK14D88, CY14x256, U634H256   3.0, 3.3, 5.0 SOIC32, DIP32 (300 mil.), CDIP28 (600 mil.), LCC32, SSOP48 Выборка по складу в Москве CY14B256L.pdf
размер 596 Kb
  128K*8 128K*8 Резервный источник питания M48Z128, M48Z129, BQ4013, DS1245   3.3, 5.0 DIP32   M48Z129V.pdf
размер 304 Kb
128K*8(1) Теневое ПЗУ с автоматическим сохранением и восстановлением STK14CA8, CY14B101L   3.0 SOIC32, SSOP48   CY14B101L.pdf
размер 585 Kb
Сегнетоэлектрическое FM20L08   3.0 TSOP32 Выборка по складу в Москве FM20L08T.pdf
размер 141 Kb
Сегнетоэлектрическое MB85R1001   3.3 TSOP(I)48   MB85R1001.pdf
размер 88 Kb
  64K*16 Сегнетоэлектрическое MB85R1002   3.3 TSOP(I)48, FBGA48   MB85R1002.pdf
размер 94 Kb
Магниторезистивное MR0A16   3.3 TSOP(II)44   MR0A16A.pdf
размер 236 Kb
  256K*8 256K*8 Резервный источник питания DS1249   3.3, 5.0 DIP32   DS1249.pdf
размер 190 Kb
Сегнетоэлектрическое MB85R2001   3.3 TSOP(I)48   MB85R2001.pdf
размер 279 Kb
  128K*16 Сегнетоэлектрическое MB85R2002   3.3 TSOP(I)48    
 
128K*16(1) FM21L16   3.0 TSOP(II)44 Выборка по складу в Москве FM22L16.pdf
размер 216 Kb
Магниторезистивное MR1A16   3.3 TSOP(II)44   MR1A16A.pdf
размер 237 Kb
Резервный источник питания DS1258   3.3, 5.0 DIP40   DS1258.pdf
размер 202 Kb
  512K*8 512K*8 Резервный источник питания M48Z512, BQ4015, DS1250   3.3, 5.0 DIP32   M48Z512BV.pdf
размер 194 Kb
Теневое ПЗУ с автоматическим сохранением и восстановлением STK14EC8(4), CY14E104L, CY14B104L   3.0, 5.0 TSOP(II)44   CY14B104L.pdf
размер 660 Kb
  256K*16 256K*16(1) Теневое ПЗУ с автоматическим сохранением и восстановлением STK14EC16(4), CY14E104N CY14B104N   3.0, 5.0 TSOP(II)44, TSOP(II)54 Выборка по складу в Москве CY14B104N.pdf
размер 660 Kb
Сегнетоэлектрическое FM22L16   3.0 TSOP(II)44 FM22L16.pdf
размер 216 Kb
Магниторезистивное MR2A16, EV2A16   3.3 EV(X)2A16_MRAM_e2v.pdf
размер 277 Kb
  1M*8 N/A Резервный источник питания DS1265   3.3, 5.0 DIP36   DS1265.pdf
размер 189 Kb
  2M*8 N/A Резервный источник питания M48Z2M1, BQ4017, DS1270   3.3, 5.0 DIP36   M48Z2M1V.pdf
размер 309 Kb
 
 
( 1 )    На неподключенных в стандартном ОЗУ соответствующего объема выводах могут находиться служебные выводы энергонезависимого ОЗУ.
 
( 2 )    Корпус «SnapHat» со съемным литиевым элементом резервного питания (M4Z28 емкостью 48 мА/ч или M4Z32 – 120 мА/ч), идентичный по посадочному месту корпусу SOIC.
 
( 3 )    Все микросхемы с индексом «T» вместо «Z» имеют также часы реального времени. При использовании «SnatHat» версии индексы заменяются и у элемента питания (M4T28 и M4T32, соответственно, со встроенным кварцевым резонатором).
 
( 4 )    В разработке (на базе 130 нм КМОП технологии фирмы Cypress).
 
 
 
ИМС энергонезависимых ОЗУ с последовательным интерфейсом
 
Данные ИМС в большинстве случаев полностью аналогичны стандартным ИМС с интерфейсами I2C (серия 24) или SPI (серии 25 и 95), выполненным на базе технологий EEPROM или Flash. В настоящее время в этой группе представлены только ИМС фирмы Ramtron (за исключением CAT24C44 фирмы Catalyst и MB85RS256 фирмы Fujitsu).
 
Интерфейс Организация Наименование Напряжение питания Корпус Склад Оригинальная
документация
  I2C 512*8 FM24Cx04   3.0, 5.0 SOIC8 (150 mil) Выборка по складу в Москве FM24C04A.pdf
размер 96 Kb
2K*8 FM24Cx16 SOIC8 (150 mil) leadless* FM24C16A.pdf
размер 92 Kb
8K*8 FM24Cx64   3.0, 5.0 SOIC8 (150 mil) leadless* Выборка по складу в Москве FM24C64.pdf
размер 97 Kb
FM313x (RTC)   3.0 SOIC8 (150 mil), SOIC20, leadless   FM3135.pdf
размер 266 Kb
32K*8 FM24C256   5.0 SOIC8 (210 mil) Выборка по складу в Москве FM24C256.pdf
размер 103 Kb
64K*8 FM24C512   3.0 SOIC8 (210 mil) Выборка по складу в Москве FM24C512.pdf
размер 114 Kb
4K*8 - 256K*8 FM3127x, FM31L27x (RTC, event counter, S/N, supervisor, PFD)   3.0, 5.0 SOIC14 (150 mil) Выборка по складу в Москве  
 
4K*8 - 256K*8 FM3227x, FM32L27x (event counter, S/N, supervisor, PFD)   FM32L27x.pdf
размер 274 Kb
  SPI 512*8 FM25040, FM25L04   3.0, 5.0 SOIC8 (150 mil), leadless Выборка по складу в Москве FM25040A.pdf
размер 141 Kb
2K*8 FM25C160, FM25L16 FM25C160.pdf
размер 146 Kb
8K*8 FM25640, FM25CL64 FM25640.pdf
размер 186 Kb
32K*8 FM25256, FM25L256   3.0, 5.0 SOIC8 (150 mil), leadless Выборка по складу в Москве FM25L256B.pdf
размер 148 Kb
MB85RS256 SOIC8 (150 mil) MB85RS256.pdf
размер 279 Kb
64K*8 FM25L512   3.0, 5.0 Leadless Выборка по складу в Москве FM25L512.pdf
размер 164 Kb
256K*8 FM25H20 FM25H20.pdf
размер 156 Kb
2K*8, 32K*8 FM3316, FM33256 (RTC, event counter, S/N, supervisor, PFD)   3.0 SOIC14 (150 mil) Выборка по складу в Москве  
 
  Microwire 16*16 CAT24C44   5.0 DIP8, SOIC8 (150 mil) Выборка по складу в Москве  
 
 
 
*   Здесь и далее – различные варианты безвыводных корпусов (с контактными площадками по периметру или двум сторонам) небольшого размера. Например:  TDFN (Ramtron)  и др.
 
 

Полезная информация:

1. Руководства по выбору ИМС энергонезависимых ОЗУ и контроллеров от фирм-производителей:
 
Скачать PDF-файл ST Microelectronics:  Non-volatile RAM and RTC. Selection guide
формат: PDF,  размер 2,99 Mb
 
Скачать PDF-файл Simtek:  Company overview and selection guide
формат: PDF,  размер 1,18 Mb
 
Скачать PDF-файл Ramtron:  Short Form Catalog
формат: PDF,  размер 861 Kb
 
Скачать PDF-файл Fujitsu:  FRAM line up
формат: PDF,  размер 571 Kb
 
Texas Instruments:
 
Скачать PDF-файл Энергонезависимые ОЗУ и контроллеры – Power Management Selection Guide. 3Q 2005
формат: PDF,  размер 1,9 Mb
 
Скачать PDF-файл Модули часов реального времени – Clocks and Timing Selection Guide
формат: PDF,  размер 777 Kb
 
Скачать PDF-файл  New!   Cypress:  Memory Solutions 2010
формат: PDF,  размер 1,56 Mb
 
Скачать PDF-файл Maxim:  Nonvolatile memory
формат: PDF,  размер 269 Kb
 
 
2. Общие ссылки:
 
Открыть в новом окне MRAM-Info
MRAM tech news and resources
 
Скачать PDF-файл Numonyx:  The Basics of Phase Change Memory Technology
формат: PDF,  размер 1,0 Mb
о компании
контакты и схемы проезда
партнерство
    главная        программа поставок    поиск по складу    поддержка    услуги
новости    конференции    рассылки    запросы товаров
 
карта сайта
добавить в избранное
сделать стартовой
 © 1999–2017  FulCrum Corp.
          обратная связь: ic@fulcrum.ru Rambler's Top100 ServiceTop100