Zastosowanie pamięci F-RAM pozwala zaoszczędzić energię

Niezawodność długoterminowego przechowywania danych jest coraz istotniejszym wymogiem w mobilnych urządzeniach z zasilaniem bateryjnym, przeznaczonych dla konsumentów, przemysłu i innych aplikacji. Konwencjonalne technologie pamięci nieulotnej (NVM), takie jak pamięć flash lub programowalna pamięć tylko do odczytu wymazywalna elektrycznie (EEPROM), zaspokajały tę potrzebę w poprzednich generacjach produktów. Jednak w przypadku najnowszych, zaawansowanych produktów mobilnych, ciągłe oczekiwania użytkowników odnośnie wydłużenia czasu pracy na bateriach znacznie ograniczyły możliwości zapewnienia niezawodnej pamięci masowej bez uszczerbku dla wydajności projektu i budżetu energetycznego.

W niniejszym artykule przedstawiono grupę ferroelektrycznych pamięci o dostępie swobodnym (F-RAM) firmy Cypress Semiconductor Excelon i zademonstrowano w jaki sposób można je wykorzystać, aby spełnić wymagania dotyczące niezawodnego długotrwałego przechowywania w urządzeniach zasilanych bateryjnie.

Wyzwania związane z przechowywaniem danych w urządzeniach przenośnych

W projektach urządzeń ubieralnych, urządzeń IoT i innych produktów przenośnych potrzeba dużych, nieulotnych pamięci wynika bezpośrednio ze zwiększonych możliwości tych produktów. Zapotrzebowanie użytkowników na coraz większą ilość informacji spowodowało, że w tych projektach integrowanych jest coraz więcej czujników, z których dane aktualizowane są coraz częściej. Jednocześnie użytkownicy oczekują, że zaawansowane produkty będą umożliwiały im szeroki wgląd w dane historyczne i trendy, a nie tylko prosty widok aktualnych danych z czujników. Urządzenie musi również być w stanie na żądanie wytwarzać katalogi tych danych bez aktywnego połączenia z chmurą, smartfonem lub innym urządzeniem zewnętrznym.

Projektanci starający się spełnić te podstawowe wymagania za pomocą konwencjonalnych technologii NVM napotykają na wiele trudności, szczególnie w przypadku projektów o ograniczonej mocy. Czasy zapisu dla wielu technologii NVM są z natury znacznie dłuższe niż w przypadku pamięci RAM ze względu na konieczność wydłużenia cykli wymaganych do zakończenia procesu programowania. W przypadku konwencjonalnej pamięci EEPROM czas zapisu może wynieść nawet kilka milisekund. Nawet przy zaawansowanej pamięci flash wydajność jest pogorszona ze względu na potrzebę dodatkowego „czasu nasiąkania” wymaganego podczas cykli zapisu. Z kolei dłuższe cykle zapisu oznaczają zwiększony całkowity pobór prądu oraz mniejszą szybkość aktualizacji danych. Co więcej, konwencjonalne urządzenia NVM mają zazwyczaj ograniczoną wytrzymałość na zapis. Urządzenia mogą ulec zużyciu w okresie użytkowania produktu, jeśli będziemy je stosować z powtarzającymi się cyklami zapisu wymaganymi do rutynowego przechowywania danych.

W przypadku coraz większej liczby produktów zasilanych bateryjnie, urządzenia w technologii NVM F-RAM stanowią prostsze rozwiązanie w zakresie długoterminowych pamięci, które gwarantuje połączenie szybkości, wytrzymałości i niskiego zużycia energii. Typowe urządzenia pamięci F-RAM charakteryzują się wytrzymałością na zapis i czasem cyklu zapisu o wiele rzędów wielkości lepszymi niż pamięci EEPROM i flash, a nawet prędkością zbliżają się do statycznej pamięci RAM (SRAM). W efekcie pamięć F-RAM łączy w sobie zalety wydajności konwencjonalnej pamięci RAM z pojemnością nieulotnych pamięci masowych innych technologii NVM. Wśród rozwiązań F-RAM, seria urządzeń pamięci F-RAM Cypress Semiconductor Excelon LP o niskim zużyciu energii (low-power) idzie dalej, spełniając podstawowe wymagania dotyczące bardzo niskiego zużycia energii w zasilanych bateryjnie urządzeniach ubieranych i innych produktach mobilnych.