Transcript 不揮発性 メモリ
NVRAM製品 概要 サイプレスは業界で、最速と最もエネルギー効率の良い 不揮発性RAMソリューションを提供 NVRAM製品概要紹介 サイプレスはNVRAM市場のリーダー サイプレスは、シリアルとパラレル不揮発性RAM製品分野で最多の品揃えを提供 F-RAM™：業界で最もエネルギー効率の良いシリアルNVRAM nvSRAM：業界最速のパラレルNVRAM サイプレスは、業界で最もエネルギー効率が良く、信頼性が高いF-RAM製品の幅広い品揃えを提供 F-RAMは、最先端EEPROMの30%の消費電力で、書き換え回数はその1億倍 メモリ容量は4Kb～2Mb、電圧範囲は2.0V～5.5V SPIとI2CシリアルF-RAM製品をSOIC8、DFN8、EIAJパッケージで提供 リアル タイム クロックとカウンタ内蔵F-RAM製品を提供 サイプレスは、業界最速のパラレルnvSRAM製品を広範囲に提供 アクセス時間20ns～45ns、無制限の書き込み／読み込みサイクル回数 メモリ容量64Kb～16Mb、3.0Vと5.0Vの電源電圧、1.8V I/O電圧 非同期x8、x16、x32 SRAMパラレル インターフェースを多種多様のパッケージで提供 リアル タイム クロック内蔵nvSRAM製品を提供 サイプレスは： F-RAMとnvSRAM製品を量産した最初の会社で、25年以上の実績 新製品に重点を置いた継続的な投資を実施 最も厳しい自動車用と軍用規格に準じた製品の提供 F-RAMとnvSRAM製品の長期間供給を保証 10億個以上のNVRAM製品を出荷 サイプレスは、世界一クリティカルなデータを取り込み保護するために、業界で最速、最もエネルギー効率が良く、 最も信頼性が高いNVRAMソリューションを提供 001-90996 Rev *A Owner: RHOE Tech lead: EWOO NVRAM製品概要紹介 2 シリアル不揮発性メモリの用語 不揮発性 メモリ （NVM） 電力喪失時に情報を保持するメモリ 不揮発性ランダム アクセス メモリ（NVRAM） アドレスを指定してアクセスし、データを順不同で格納できる不揮発性メモリ 強誘電体ランダム アクセス メモリ（F-RAM） 高速書き込み、高耐久性、省エネルギーの不揮発性メモリであり、データを保存するために 強誘電体技術を使用するもの 電気的消去可能プログラマブル読み取り専用メモリ（EEPROM） フローティング ゲート技術を用いてデータを保存する、普通の不揮発性メモリ ページ書き込み 固定長の連続したメモリ ブロックへの書き込み 内部書き込み時間 データが入力バッファに入れられた後、EEPROMがページ書き込みを完了するのに必要な5msの時間 書き換え回数 不揮発性メモリ セルが寿命に至るまでの書き換え可能な回数 ウェアレベリング（摩耗平準化） 最大8倍の余剰容量を持つEEPROMとソフトウェア アルゴリズムを使用して、セルの書き換え回数が 限界に達する前にストレージを未使用のアドレスに移動する、EEPROMの書き換え回数を向上させる方法 AEC-Q100 自動車向け電子部品評議会により規定された、車載用アプリケーション用の品質と信頼性の規格 001-90996 Rev *A Owner: RHOE Tech lead: EWOO NVRAM製品概要紹介 3 シリアルNVM設計における課題 1．多くの電子機器では電力喪失後にシステム データの不揮発性メモリへの確実な保存が必須 EEPROMはページ書き込みに5msの内部書き込み時間を要し、その間電力の維持が必要 内部書き込み時間は電力喪失時のページ書き込みにコンデンサまたは電池を必要とし、そのためのコスト増加および信頼性低下が発生 ミッション クリティカルなデータは放射線や磁場に曝される 2．多くのデータ ロギング アプリケーションは、EEPROMの100万回の書き込みサイクルの限界を超える ウェアレベリングは、製品寿命までEEPROMの書き換え回数を向上させるために必要 ウェアレベリングは、最大8倍のメモリ容量とソフトウェアの付加を必要とし、そのためのコスト増加が発生 3．EEPROMを使うシステムはシステムの消費電力が増加 EEPROMの内部書き込み時間は5ms ウェアレベリングに必要な処理 F-RAMはこれらの問題を解決 内部書き込み時間がないので、電力喪失時にページ書き込みを完了させるためのコンデンサや電池が不要 100兆回の書き込みサイクルを提供し、ウェアレベリングが不要 アクティブ消費電力がEEPROMより2～5倍少なく、システムの消費電力が低減 F-RAMセルは本質的にガンマ線耐性があり、磁場では破損されない サイプレスのF-RAMはEEPROMの書き換え回数の1億倍をその30%の消費電力で提供 001-90996 Rev *A Owner: RHOE Tech lead: EWOO NVRAM製品概要紹介 4 シリアルF-RAMは優れたソリューション 従来型の複雑なEEPROMベースの 設計を簡略化する・・・ シリアル不揮発性メモリにF-RAMを 選択することにより・・・ ミッション クリティカルなアプリケーション をはじめ、多くのアプリケーションに、より 低コストの優れたソリューションを提供 64Kbシステム用 に2x256Kb ウェアレベリング用の8倍のEEPROM容量 自動車向け電子部品 工業用制御 スマートメーター ファイル システム 複合プリンタ コントローラ 医療機器 メモリ 摩耗したセル EEPROM書き換え回数を向上させるために ウェアレベリングを実行するソフトウェア アルゴリズム SOIC8 EEPROMを F-RAMにそのまま交換 内部書き込み時間5msの間 電力を維持するために付加するコンデンサ 001-90996 Rev *A Owner: RHOE Tech lead: EWOO NVRAM製品概要紹介 5 サイプレスのシリアルNVRAMと他社製品 特長 F-RAM F-RAM EEPROM NORフラッシュ SPI速度 40MHz 33MHz 20MHz 50MHz I2C速度 3.4MHz 1MHz 1MHz 該当なし 書き込み遅延 0ms 0ms 5ms 50ms 書き換え回数 （サイクル） 1014 1012 106 105 アクティブ書き込み 電流1 3mA 6mA 10mA 15mA メモリ容量 4Kb～2Mb 4Kb～2Mb 1Kb～1Mb 4Mb～512Mb データ保持 100年 10年 100年 20年 1 条件：最大電流、SPI、10MHz～40MHz、2.7～3.3V、−40℃～+85℃ 001-90996 Rev *A Owner: RHOE Tech lead: EWOO NVRAM製品概要紹介 6 評価に当って 1. サイプレスのシリアルF-RAM製品をF-RAM製品セレクタ表 から選択して、「Order」をクリックして無償サンプルを入手 2. F-RAM向けのSPIガイドをダウンロード 3. オンライン技術サポートを受けるために、www.cypress.comに登録 インフォテインメント システム Hyundai社製 スマートEメーター Landis ＋ Gyr社製 001-90996 Rev *A Owner: RHOE Tech lead: EWOO 自動車安全システム Hyundai社製 モータ制御 SEW社製 複合プリンタ Ricoh社製 デジタル補聴器 Oticon社製 NVRAM製品概要紹介 7 パラレル不揮発性メモリの用語 不揮発性 メモリ（NVM） 電力喪失時にデータを保持するメモリ 不揮発性ランダム アクセス メモリ（NVRAM） アドレスを指定してアクセスし、データを順不同で格納できる不揮発性メモリ 書き換え回数 不揮発性メモリ セルが寿命に至るまでの書き換え可能な回数 Silicon Oxide Nitride Oxide Silicon（SONOS） 不揮発性メモリのストレージ セルを作成するためにトランジスタ内に設けて電荷を蓄積する絶縁層 不揮発性SRAM（nvSRAM） SONOS構造の不揮発性メモリ セルが各SRAMセルに埋め込まれ、電力喪失時にデータを保持できるようにする高速SRAMメモリ バッテリ バックアップSRAM（BBSRAM） リチウム電池を接続し、電力喪失時にデータを保持するSRAMメモリ 有害物質規制（RoHS） 電子電気部品における環境的有害物質の使用を除去するように規制する欧州連合（EU）による指令 独立したディスクの冗長アレイ（RAID） 複数のディスク ドライブを使用して冗長性または性能を向上させるストレージ技術 001-90996 Rev *A Owner: RHOE Tech lead: EWOO NVRAM製品概要紹介 8 パラレルNVM設計における課題 1．多くのシステムには高い書き換え回数を有する高速不揮発性メモリが必要 従来のEEPROMまたはフラッシュ不揮発性メモリは書き込み時間が遅く（>1ms）、書き込み回数が制限される 低消費電力非同期SRAMのアクセス時間は約45nsで、電力喪失時にデータを格納するため電池によるバックアップが必要 2．電池を使用するとコストが増え設計が複雑になり信頼性が低下、さらにRoHSに準拠できない 電池、電源管理回路、ファームウェアによるコスト増加と複雑さが高まり、信頼性が低下 コイン型電池では寿命があり、システムの定期的保守と一時停止が必要 システム電源が回復する前に電池の電荷が失われるとデータを失う危険性があるため早期の修理が必要 電池は重金属を含むためRoHSに違反 nvSRAMはこれらの問題を解決 書き換え回数が無制限で、20nsの読み込み／書き込みSRAMアクセス時間に対応 電力喪失時にデータを無期限に保持するための電池が不要 電力喪失時の外部電源管理回路やファームウェアを必要とせず、データを確実に保存 RoHSに準拠 RoHS準拠のサイプレスnvSRAMは、従来の不揮発性メモリよりはるかに高速で BBSRAMソリューションでの実装より信頼性が高くて容易 001-90996 Rev *A Owner: RHOE Tech lead: EWOO NVRAM製品概要紹介 9 パラレルnvSRAMは優れたソリューション 複雑なBBSRAMベースの 設計を簡略化する・・・ パラレル不揮発性メモリ ソリューション としてnvSRAMを選択することにより・・・ 標準SRAMメモリ ミッション クリティカルなアプリケーション 向けにより高信頼性のソリューションを より低コストで提供 RAIDストレージ 工業用オートメーション コンピューティングおよび ネットワーキング 航空電子機器および軍用機器 電力喪失時にデータを保持 するための電池 電子ゲーム 電池不要のパラレルnvSRAMソリューション 電池を配置するために 必要な基板領域 001-90996 Rev *A Owner: RHOE Tech lead: EWOO NVRAM製品概要紹介 10 サイプレスのパラレルNVRAMと他社製品 機能 nvSRAM 非同期 SRAM1+電池 MRAM アクセス時間 20ns 45ns 35ns 書き込み遅延 0ms 0ms 0ms 電池 不要 要 不要 書き換え回数（サイクル数） 無制限 無制限 無制限 アクティブ書き込み電流2 75mA 50mA 180mA メモリ容量 256Kb～16Mb 64Kb～64Mb 256Kb～16Mb RoHS準拠 有 無 有 データ保持期間 20年 該当なし 20年 磁場による破壊リスク 無 無 有 1 低消費電力16Mb非同期SRAM 2 条件：最大電流、x16、45ns（nvSRAM）、45ns（非同期SRAM）、35ns（MRAM）、2.7～3.6V、−40℃～+85℃ 001-90996 Rev *A Owner: RHOE Tech lead: EWOO NVRAM製品概要紹介 11 評価にあたって 1. サイプレスのパラレルnvSRAM製品をnvSRAM製品セレクタ表 から選択して、「Order」をクリックして無償サンプルを入手 2. アプリケーション ノートをダウンロード：A Comparison Between nvSRAMs and BBSRAMs 3. オンライン技術サポートを受けるためにwww.cypress.comに登録 プログラマブル ロジック コントローラ Siemens社製 RAIDカード LSI社製 001-90996 Rev *A Owner: RHOE Tech lead: EWOO ルーター Cisco社製 スロット マシン IGT社製 航空サブ システム Rockwell Collins社製 NVRAM製品概要紹介 12