Nevoia de memorii nevolatile apare, într-o mare măsură, ca urmare a dezvoltării continue a echipamentelor portabile în care sunt utilizate memorii cu o memorie din ce în ce mai mare. Este vorba aici, în primul rând, de camere video, smartphone-uri, tablete sau aparate foto. Aceste cerinţe tot mai mari ale pieţei au forţat dezvoltarea permanentă a tehnologiilor de fabricare a memoriilor nevolatile.
Esenţa memoriilor nevolatile constă în stocarea datelor în lipsa alimentării. Prezenţa alimentării este însă necesară pentru operaţiunile de salvare şi citire a datelor.
Atât firma Microchip, cât şi firma Atmel preluată de aceasta au o mare experienţă în producţia de memorii nevolatile. Procesul de producţie a acestora este realizat în propriile fabrici de siliciu. Pentru menţinerea celui mai înalt nivel de calitate sunt aplicate proceduri de testare avansate. În portofoliul producătorului sunt disponibile şi memorii cu clasificare AEC-Q100, care permite utilizarea acestora în industria auto (automotive). De asemenea, merită să amintim că sunt menţinute în producţie toate circuitele de memorie puse pe piaţă până acum.
Memoriile EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) fac parte din grupa de memorii nevolatile. Soluţiile de acest tip sunt utilizate, cel mai adesea, în aplicaţii care necesită zone de memorie ROM reprogramabile, în special pentru stocarea datelor de configurare ale sistemului.
În funcţie de interfaţă, memoriile EEPROM pot fi de tip serial sau paralel. Memoriile seriale (seria 24xx cu interfaţă I2C, seria 25xx cu interfaţă SPI, seria 93xx cu interfaţă Microwire) sunt produse cel mai adesea în carcase DIP şi SOIC. Au, de obicei, o capacitate de câteva zeci de kB. Datorită interfeţei seriale şi dimensiunilor reduse, precum şi consumului mic de energie, aceste memorii sunt folosite foarte des pentru stocarea datelor privind numărul serial al echipamentului sau a datelor de configurare şi producţie. Există şi memorii seriale cu adresă unică programată din fabrică de 48 sau 64 biţi, care poate fi utilizată ca adresa MAC a echipamentului.
Memoriile paralel sunt reprezentate de seria 28xx. Trebuie să avem în vedere faptul că, în ceea ce priveşte funcţionalitatea citirii şi a terminalelor, sunt compatibile cu memoriile EPROM seria 27xxx.
Spectrul de utilizare a memoriilor EEPROM cuprinde, în primul rând, electronica industrială – echipamente de măsură şi circuite de control, sisteme de protecţie şi alarmă, senzori şi încărcătoare pentru acumulatoare. De asemenea, sunt prezente în echipamentele IoT. Memoriile EEPROM sunt utilizate şi în echipamentele medicale şi în segmentul automotive. Memoriile EEPROM sunt prezente şi în electronicele de larg consum, şi anume în echipamentele informatice, radio-TV şi aparatura electrocasnică.
Un rol esenţial în asigurarea continuităţii producţiei echipamentelor îl are suportul Microchip pentru menţinerea în producţie a circuitelor memoriilor EEPROMfabricate în tehnologii mai vechi – 1,2um – 0,7 – 0,5 – 0,4 – 0,25 – 0,18 – 0,13um.
Direcţiile de dezvoltare a memoriilor EEPROM cuprind, în primul rând, reducerea energiei consumate şi introducerea suportului pentru noi interfeţe. Merită amintită şi magistrala asincronă UNI/O elaborată de firma Microchip în 2008 (seria 11xx). Aceasta se bazează pe o linie de date bidirecţională SCIO (în engleză Single Connection I/O), rezultând 3 terminale care permit utilizarea carcaselor SOT23 şi TO92. Cea mai nouă soluţie o reprezintă memoriile cu interfaţă Single-Wire (seria 21CS), în care alimentarea circuitului se realizează prin linia de date bidirecţională, ceea ce permite reducerea numărului de terminale din circuit la două (SI/O + GND).
Memoriile nevolatile FLASH, faţă de memoriile EEPROM, sunt caracterizate de timpi de salvare şi citire mai scurţi, acest lucru implicând însă imposibilitatea de a salva şi citi baiţi individuali. În acest caz, citirea şi salvarea sunt realizate în zonele de memorie mai mari, numite pagini (128/256 baiţi). Memoriile Flash oferite de firma Microchip au interfaţă paralelă (seria SST39) sau serială (SPI în seria SST25, SQI în seria SST26). Parametrii importanţi ai memoriilor Flash sunt: capacitatea memoriei (4 Mbit), frecvenţa de funcţionare (de exemplu 40 MHz), tensiunea de funcţionare (de exemplu 2,3 – 3,6V), tipul carcasei (de exemplu TDFN8), modul de montare (de exemplu SMD) şi temperatura de funcţionare (de exemplu -40-85°C).
Merită menţionată tehnologia SuperFlash utilizată în circuite, care asigură un consum redus de energie, cu un timp foarte scurt de ştergere a datelor. Pe de altă parte, interfaţa SQI asigură un transfer rapid de date, folosind un număr minim de terminale.
EERAM reunesc memoria rapidă SRAM (Static Random-Access Memory) și memoria nevolatilă EEPROM, care păstrează o copie a memoriei SRAM (I2C, seria 47x). Datorită acestei combinaţii, în cazul unor probleme cu alimentarea, conţinutul memoriei cache poate fi restabilit din copia de rezervă. De asemenea, memoria EERAM este bazată pe un condensator exterior, care este o sursă de menţinere a alimentării pe durata necesară copierii conţinutului memoriei.
În acest punct, trebuie să menţionăm asemănarea cu circuitele NVSRAM (Non-volatile Static Random-Access Memory – seria 23XX), care dispun, de asemenea, de funcţia de menţinere a conţinutului RAM. Diferenţa este faptul că, pentru funcţionarea corectă a acestora din urmă este nevoie de o sursă de alimentare suplimentară – acumulator sau baterie, care nu este necesară în cazul memoriei EERAM, aspect important pentru costurile de producţie ale echipamentului.
Lucru important, numărul de operaţii de salvare şi citire de date este nelimitat. În funcţie de necesităţile aplicaţiei, putem alege o memorie EERAM cu capacitatea de 4kb sau 16kb.
În timpul funcţionării, logica internă este responsabilă pentru monitorizarea stării alimentării în timp real. Drept urmare, sunt detectate orice întreruperi şi scăderi ale alimentării, în funcţie de un prag prestabilit (Vtrip). Dacă este detectată vreuna dintre aceste stări, se va iniţia copierea conţinutului SRAM pe EEPROM. În această etapă, este important condensatorul exterior conectat la terminalul Vcap al circuitului. Odată cu revenirea tensiunii de alimentare la o valoare peste nivelul Vtrip, conţinutul EEPROM este copiat pe SRAM. Trebuie subliniat faptul că conţinutul SRAM poate fi restabilit în orice moment din software.
Rezumând, memoriile EERAM sunt excelent adaptate pentru a fi utilizate în aplicaţii în care este necesară o actualizare frecventă şi rapidă a conţinutului celulelor de memorie, cu asigurarea concomitentă a păstrării datelor salvate în acestea în cazul întreruperii tensiunii de alimentare. Astfel, sunt ideale pentru echipamente electronice de măsură (contoare de energie, gaz, fluide), electronica industrială şi de consum (terminale de plată POS, info-chioşcuri, imprimante) şi diferite soluţii din domeniul auto (data loggere, senzori).