原创 几款大容量、高速非易失性SRAM的比较

在嵌入式系统中，用的最多的非易失性（Non-Volatile)存储器是EEPROM和FLASH，主要用于保存程序或数据，但这两种存储器有一个共同的缺点是写入速度慢，且写入算法比较复杂，无法满足实时处理系统中高速写入的要求，例如，在一个实时红外图像处理系统中，每个像素的校正参数有时需要实时修改，掉电后不能丢失，就必须使用高速、大容量的非易失性SRAM来保存。非易失性SRAM的特点是：读写操作简单(与普通SRAM一样）、速度快（ns级）、掉电后数据不丢失。

目前，比较常用的大容量高速非易失性SRAM有如下几种：

1、BBSRAM（Battery-Backup SRAM），即内带电池保护的SRAM，其结构为：SRAM+锂电池+监控保护电路，有些还内带RTC（实时时钟）。美国Dallas（现为Maxim）公司是BBSRAM的发明者，产品型号也很多，其中大容量的有：DS1265W（1Mx8)、DS1270W（2Mx8)。BBSRAM上世纪九十年代初就已推广到国内，目前已比较流行，国内也有几家公司生产BBSRAM，例如成都国腾的GM系列，其GM2016(1Mx8)、GM2107(2Mx8)与Dallas的完全兼容。BBSRAM一个很明显的缺点是体积较大（因内置电池），且都是DIP封装的。

2、NVSRAM，是一种双体结构的非易失性SRAM，这种存储器内部包含两个存储体：一个是供用户读写的普通SRAM,另一个是与SRAM容量相同、供数据备份用的EEPROM(或Quantum Trap)。正常工作状态下,微处理器访问NVSRAM时,所操作的是SRAM,只有在电源断电时,芯片自动把SRAM中的内容快速备份到EEPROM(或Quantum Trap)中,使内容不会丢失;在下次加电时,它又把EEPROM中保留的备份内容自动恢复到SRAM中。大容量NVSRAM比较典型的有Cypress的CY14B104（512Kx8/256Kx16)、CY14B108（1Mx8/512Kx16)，读写周期高达20ns。这种芯片有一个小小缺陷是必须外接一只大容量的电容，用于掉电备份数据时缓冲电源供电。此外，在国内市场不易买的。

3、FRAM，即“铁电存储器”。其核心技术是铁电晶体材料。这一特殊材料使得铁电存储器同时拥有RAM和ROM的特性。晶阵中的每个自由浮动的原子只有两个稳定状态,一个用来记忆逻辑“0”,另一个用来记忆逻辑“1”。数据状态可保持100年以上。FRAM产品具备一系列超级特性。比如,高速随机读写（存取时间只有55ns）、超低功耗（只有EEPROM的1/2500）和几乎无限次的读写周期（可达10的14方次）。RAMTRON公司是FRAM的发明和生产者，目前面市的大容量型号有；FM21L16(256Kx8/128Kx16)、FM22L16（512Kx8/256Kx16)。与NVSRAM不同，FRAM的数据写入与备份是同步进行的，因此也不存在恢复操作。

4、MRAM，即“磁阻RAM”，是Freescale公司的专利产品，采用磁隧道结(MTJ)结构来进行数据存储。MRAM利用磁性材料和传统的硅电路在单个器件中提供了SRAM的高速度和闪存的非易失性，它的寿命几乎是没有限制的 。MRAM器件可以用于高速缓冲器、配置内存和其他要求高速、耐用和非易失性的商业应用。目前的产品型号有：MR0A16~MR2A16，容量为：128Kx8/64Kx16~512Kx8/256Kx16，读写周期为35 ns。与FRAM一样，MRAM也不需要备份和恢复。