מֵידָע

מהי טכנולוגיית זיכרון EEPROM

מהי טכנולוגיית זיכרון EEPROM


ה- EEPROM נקרא גם ה- E2PROM הוא סוג של שבב זיכרון מוליכים למחצה שנמצא בשימוש שנים רבות. ראשי התיבות EEPROM מייצגים זיכרון לקריאה בלבד לתכנות מחיקת חשמל וזה נותן תובנה לשיטת הפעולה שלו.

ה- EEPROM הוא סוג של זיכרון שאינו נדיף בו ניתן למחוק ולתכנת בתים בודדים של נתונים.

פיתוח ה- EEPROM

EEPROM / E2טכנולוגיית PROM הייתה אחת הצורות הראשונות של שבב זיכרון מוליך למחצה שאינו נדיף. התפתחותה יצאה מהטכנולוגיה הסטנדרטית של EPROM שהייתה נפוצה בסוף שנות השבעים והשמונים. ניתן לתכנת את זיכרונות ה- EPROM הללו, בדרך כלל באמצעות תוכנת מכונה, ולאחר מכן למחוק אותם על ידי חשיפת השבב לאור UV אם יש צורך לשנות את התוכנה.

למרות שתהליך המחיקה ארך כשעה בערך, זה היה מקובל למדי עבור סביבות פיתוח. עם זאת לא ניתן היה למחוק את זיכרונות המוליכים למחצה הללו באופן חשמלי, וסידור חשמלי לחלוטין היה נוח יותר.

בשנת 1983, קבוצת פיתוח באינטל בהנהגתו של ג'ורג 'פרלגוס פיתחה טכנולוגיה המבוססת על טכנולוגיית EPROM הקיימת. עם תוספת למבנה ה- EPROM הקיים, ניתן למחוק את זיכרון ה- EEPROM החדש ולתכנת אותו באופן חשמלי. מכשיר ה- EEPROM הראשון שהושק לשוק היה אינטל 2816.

מאוחר יותר רבים מבעלי ניסיון בפיתוח EEPROM עזבו את אינטל והקימו חברה חדשה בשם Seeq Technology שפיתחה וייצרה טכנולוגיית EEPROM נוספת והתקני זיכרון מוליכים למחצה אחרים.

מה זה EEPROM / E2נשף

היתרון של זיכרון EEPROM, מלבד העובדה שהנתונים המאוחסנים אינם נדיפים, הוא שאפשר לקרוא ממנו נתונים וגם למחוק אותם ולכתוב אליו נתונים. כדי למחוק את הנתונים, נדרש מתח גבוה יחסית, ו- EEPROM מוקדם נזקק למקור מתח גבוה חיצוני. גרסאות מאוחרות יותר של שבבי זיכרון אלה זיהו את הקושי בתכנוני מעגלים רבים שיש אספקה ​​נוספת רק ל- EEPROM, והם שילבו את מקור המתח הגבוה בתוך שבב EEPROM. באופן זה התקן הזיכרון יכול לרוץ מאספקה ​​אחת ובכך להפחית משמעותית את העלות של מעגל כולל באמצעות EEPROM ולפשט את העיצוב.

בעת שימוש ב- EEPROM יש לזכור כי מחזורי הקריאה והכתיבה מבוצעים בצורה איטית בהרבה מאלה המנוסים בזיכרון RAM. כתוצאה מכך יש צורך להשתמש בנתונים המאוחסנים בזיכרון ה- EEPROM באופן שלא הדבר יפגע בתפעול המערכת הכוללת. בדרך כלל ניתן להוריד את הנתונים המאוחסנים בה בהפעלה. חשוב גם לציין שפעולות כתיבה ומחיקה מתבצעות על בסיס בתים לבייט.

זיכרון EEPROM משתמש באותו עיקרון בסיסי המשמש את טכנולוגיית הזיכרון EPROM. למרות שישנן מספר תצורות שונות של תאי זיכרון שניתן להשתמש בהן העיקרון הבסיסי שעומד מאחורי כל תא זיכרון הוא זהה.

לעתים קרובות תא הזיכרון יכלול שני טרנזיסטורי אפקט שדה. אחד מהם הוא טרנזיסטור האחסון. יש לזה מה שמכונה שער צף. ניתן לגרום לאלקטרונים להילכד בשער זה, ונוכחותם או היעדרם של אלקטרונים משתווים לנתונים המאוחסנים שם.

הטרנזיסטור הנוסף בדרך כלל בתא הזיכרון הוא מה שמכונה טרנזיסטור הגישה והוא נדרש להיבטים התפעוליים של תא הזיכרון EEPROM.

זיכרון EEPROM סידורי ומקביל

בתוך משפחת התקני הזיכרון הכוללת EEPROM קיימים שני סוגי זיכרון עיקריים. האופן שבו פועל מכשיר הזיכרון בפועל תלוי בטעם או בסוג הזיכרון ומכאן הממשק החשמלי שלו.

  • זיכרון EEPROM טורי: ה- EEPROM הטורי או E2PROMs קשים יותר לתפעול כתוצאה מהעובדה שיש פחות סיכות, כאשר פעולות חייבות להתבצע באופן סדרתי. מכיוון שהנתונים מועברים בצורה סדרתית, זה גם הופך אותם לאיטיים בהרבה מאשר עמיתיהם המקבילים ל- EEPROM.

    ישנם מספר סוגי ממשקים סטנדרטיים: SPI, I2C, Microwire, UNI / O ו- 1-Wire הם חמישה סוגים נפוצים. ממשקים אלה דורשים בין 1 ל -4 אותות בקרה להפעלה. פרוטוקול סדרתי טיפוסי של EEPROM מורכב משלושה שלבים: שלב OP- קוד, שלב כתובת ושלב נתונים. קוד ה- OP הוא בדרך כלל קלט 8 הביטים הראשון לסיכת הקלט הטורית של מכשיר EEPROM (או עם מרבית מכשירי I²C, הוא משתמע); ואחריו 8 עד 24 ביטים של כתובת בהתאם לעומק המכשיר, ואז נתוני הקריאה או הכתיבה.

    באמצעות ממשקים אלה התקני זיכרון מוליכים למחצה אלה עשויים להיות כלולים בתוך חבילת שמונה פינים. התוצאה שהחבילות למכשירי זיכרון אלה יכולות להיות כה קטנות היא היתרון העיקרי שלהן.

  • זיכרון EEPROM מקביל: מקביל EEPROM או E.2בדרך כלל למכשירי PROM יש אוטובוס רחב של 8 סיביות. שימוש באוטובוס מקבילי כזה מאפשר לו לכסות את הזיכרון השלם של יישומי מעבד קטנים רבים יותר. בדרך כלל, למכשירים יש פינים להגנת שבבים וכתיבה, וכמה מיקרו-בקרים היו בעלי EEPROM מקביל משולב לאחסון התוכנה.

    הפעולה של EEPROM מקביל מהירה יותר מזו של EEPROM או E טוריים דומים2PROM, וגם הפעולה פשוטה יותר מזו של EEPROM סדרתי שווה ערך. החסרונות הם ש- EEPROM המקבילים גדולים יותר כתוצאה מספירת הסיכות הגבוהה יותר. כמו כן הם פחתו בפופולריות לטובת EEPROM או פלאש סדרתי כתוצאה מנוחות ועלות. כיום, זיכרון פלאש מציע ביצועים טובים יותר בעלות שווה ערך, ואילו EEPROM טורי מציעים יתרונות בגודל קטן.

מצבי כשל בזיכרון EEPROM

אחת הבעיות העיקריות בטכנולוגיית EEPROM היא האמינות הכוללת שלה. זה הוביל גם לצמצום השימוש בהם שכן סוגים אחרים של זיכרון מסוגלים לספק רמת אמינות טובה בהרבה. ישנן שתי דרכים עיקריות בהן מכשירי זיכרון אלה עלולים להיכשל:

  • זמן שמירת נתונים: זמן שמירת הנתונים חשוב מאוד, במיוחד אם ה- EEPROM מכיל תוכנה הנדרשת להפעלת פריט של ציוד אלקטרוניקה, למשל. תוכנת אתחול וכו '. תקופת שמירת הנתונים מוגבלת עבור EEPROM, E2PROM בגלל העובדה שבמהלך האחסון, האלקטרונים המוזרקים לשער הצף עשויים להיסחף דרך המבודד מכיוון שהוא אינו מבודד מושלם. זה גורם לאובדן כל מטען שנאגר בשער הצף ותא הזיכרון יחזור למצבו שנמחק. הזמן שלוקח לזה לקרות הוא ארוך מאוד, ויצרנים בדרך כלל מבטיחים שמירת נתונים של 10 שנים או יותר עבור רוב המכשירים, אם כי לטמפרטורה יש השפעה.
  • סיבולת נתונים: נמצא כי במהלך פעולות השכתוב של זיכרון EEPROM, תחמוצת השער בטרנזיסטורי השער הצף של תא הזיכרון מצטברים בהדרגה אלקטרונים כלואים. השדה החשמלי המשויך לאלקטרונים הכלואים הללו משתלב עם זה של האלקטרונים המבוקשים בשער הצף. כתוצאה מכך למצב בו אין אלקטרונים בשער הצף יש עדיין שדה שיורי, וככל שזה עולה ככל שיותר אלקטרונים נלכדים, בסופו של דבר עולה מצב כאשר לא ניתן להבדיל בין הסף למצב האפס לא יכול להיות זוהה והתא תקוע במצב מתוכנת. היצרנים מציינים בדרך כלל מספר מינימלי של מחזורי שכתוב שהם 10 מיליון ומעלה

למרות מנגנוני כשל וחיים אלה, ה- EEPROM עדיין נתבע באופן נרחב וביצועיו בדרך כלל מספקים עבור רוב היישומים. באזורים שבהם סביר להניח כי אורך החיים לא יעלה על 10 שנים, ומספר מחזורי הקריאה והכתיבה מוגבל, ה- EEPROM יופיע היטב. כמו כן, הביצועים יוכלו כי המינימום הצהירו, למרות שאסור להסתמך על כך במסגרת התכנון.

למרות שזיכרון הפלאש השתלט על EEPROM / E2PROM בתחומים רבים, צורה זו של טכנולוגיית זיכרון עדיין משמשת באזורים מסוימים. יש לו את היכולת להיות מסוגל למחוק או לכתוב בת אחד של נתונים אשר צורות זיכרון מסוימות אינן מסוגלות לעשות - יש לחסום או לכתוב מחסום שלם. ככזה ה- EEPROM עדיין מוצא שימוש ביישומים שונים.


צפו בסרטון: Whats inside a microchip? (דֵצֶמבֶּר 2021).