Il fabbisogno di memorie non volatili è in gran parte legato al continuo sviluppo dei dispositivi mobili che utilizzano memorie di sempre maggiore capacità. Si tratta principalmente di telecamere, smartphone, tablet e fotocamere. Proprio le crescenti esigenze del mercato hanno spinto ad uno sviluppo continuo delle tecnologie di produzione delle memorie non volatili.
La caratteristica essenziale delle memorie non volatili è la possibilità di archiviare i dati in assenza di alimentazione. La presenza di alimentazione invece è necessaria per le operazioni di scrittura e lettura dei dati.
Sia l'azienda Microchip, che l'azienda Atmel acquisita dalla prima, vantano una vasta esperienza nella produzione di memorie non volatili. Il processo produttivo viene realizzato nelle loro fabbriche di silicio. Per mantenere un altissimo livello di qualità vengono utilizzate procedure di test avanzate. Nel portfolio del produttore inoltre sono disponibili memorie dotate di qualifica AEC-Q100, che ne consente l'impiego nel settore automobilistico (automotive). Inoltre vale la pena di menzionare il mantenimento della produzione di tutti i sistemi di memoria sinora introdotti sul mercato.
MEMORIE EEPROM
Le memorie EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) appartengono al gruppo di memorie non volatili. Questo tipo di soluzioni il più delle volte vengono utilizzate in applicazioni che richiedono la presenza di aree riprogrammabili della memoria ROM, soprattutto in relazione all'archiviazione dei dati di configurazione del sistema.
In base all'interfaccia, la memoria EEPROM possono essere suddivise in seriali o parallele. Le memorie seriali (serie 24xx con interfaccia I2C, serie 25xx con interfaccia SPI, serie 93xx con interfaccia Microwire) spesso vengono prodotte in alloggiamenti DIP e SOIC. La loro capacità di solito ammonta ad alcune decine di kB. Proprio grazie all'interfaccia seriale, alle dimensioni ridotte e al ridotto fabbisogno energetico, le memorie molto spesso vengono utilizzate per archiviare informazioni sul numero di serie del dispositivo o sui dati di configurazione e di produzione. Inoltre sono disponibili memorie seriali con indirizzo univoco pre-programmato a 48 o 64 bit, che può essere utilizzato come indirizzo MAC del dispositivo.
Le memorie parallele sono disponibili nella serie 28xx. Bisogna tenere presente che dal punto di vista della lettura e della piedinatura sono compatibili con le memorie EPROM della serie 27xxx.
La gamma di applicazioni delle memorie EEPROM comprende principalmente impieghi nell'elettronica industriale – strumenti di misura e sistemi di controllo, di protezione e di allarme, sensori e caricabatterie. Inoltre possiamo trovarle nei dispositivi IoT. Le memorie EEPROM vengono utilizzate anche nei dispositivi medicali e nel settore automotive. Le memorie EEPROM inoltre vengono utilizzate nell'elettronica di consumo, ossia in apparecchiature informatiche, televisori e radio e negli elettrodomestici.
Un ruolo importante in termini di assicurazione della continuità della produzione degli apparecchi è costituito dal supporto dell'azienda Microchip in termini di mantenimento della produzione dei sistemi di memoria EEPROMrealizzati nelle tecnologie meno recenti - 1,2um - 0,7 - 0,5 - 0,4 - 0,25 - 0,18 - 0,13um.
Le direzioni per lo sviluppo delle memorie EEPROM includono principalmente la riduzione del fabbisogno energetico e l'introduzione del supporto di nuove interfacce. A questo punto vale la pena di citare il bus asincrono UNI/O sviluppato dall'azienda Microchip nel 2008 (serie 11XX). Questo bus sfrutta una linea dati SCIO bidirezionale (in inglese Single Connection I/O), che consente l'ottenimento di 3 pin, consentendo l'impiego di alloggiamenti SOT23 e TO92. La soluzione più recente è costituita delle memorie con interfaccia Single-Wire (serie 21CS), in cui il sistema è alimentato da una linea dati bidirezionale per ridurre a due il numero dei pin del sistema (SI/O + GND).
MEMORIE FLASH
Le memorie non volatili FLASH rispetto alle memorie EEPROM sono caratterizzate da tempi di scrittura e lettura più brevi, ciò tuttavia è legato all'impossibilità di scrittura e lettura dei singoli byte. In questo caso la lettura e la scrittura avvengono su aree più grandi della memoria, chiamate pagine (128/256 byte). Le memorie Flash offerte dall'azienda Microchip dispongono di un'interfaccia parallela (serie SST39) o seriale (SPI nella serie SST25, SQI nella serie SST26). I parametri più importanti delle memorie flash sono: capacità della memoria (4 Mbit), frequenza operativa (ad es. 40 MHz), tensione di esercizio (ad es. 2,3 - 3,6V), tipo di alloggiamento (ad es. TDFN8), modalità di installazione (ad es. SMD) e temperatura di esercizio (ad es.-40 - 85°C).
Vale la pena di menzionare la tecnologia SuperFlash che assicura un ridotto consumo di energia, con brevissimo tempo di cancellazione dei dati. D'altro canto l'interfaccia SQI assicura una trasmissione dati veloce con l'utilizzo di un numero minimo di pin.
MEMORIE EERAM
Le memorie EERAM costituiscono una combinazione delle veloci memorie SRAM (Static Random-Access Memory) e delle memorie non volatili EEPROM, destinate all'archiviazione di una copia della memoria SRAM (I2C, serie 47x). Questa combinazione fa sì, che in casi di problemi di alimentazione il contenuto della memoria cache possa essere ripristinato da un backup. Di conseguenza le memorie EERAM sfruttano un condensatore esterno che svolge la funzione di sorgente di alimentazione tampone per il tempo necessario per la copia del contenuto della memoria.
Vale la pena di menzionare la somiglianza dei sistemi NVSRAM (Non-volatile Static Random-Access Memory – serie 23XX), che inoltre dispongono della funzione di mantenimento del contenuto della RAM. La differenza è che per il corretto funzionamento necessitano della presenza di una sorgente di alimentazione supplementare – batteria ricaricabile o batteria, non necessaria nel caso delle memorie EERAM, con un conseguente impatto sui costi di produzione del dispositivo.
Bisogna sottolineare che il numero di operazioni in termini di scrittura e lettura dei dati è illimitato. In funzione delle applicazioni è possibile scegliere tra memorie EERAM con capacità 4kb o 16kb.
Durante il funzionamento la logica interna è responsabile per il monitoraggio in tempo reale dello stato di alimentazione. Di conseguenza vengono rilevate eventuali perdite e cadute di tensione, considerando una soglia predeterminata (Vtrip). Se viene rilevata una di queste condizioni, viene avviata la copia del contenuto della memorie SRAM nella memoria EEPROM. In questo caso è di vitale importanza il condensatore esterno collegato all'uscita Vcap del sistema. Contestualmente al ripristino della tensione di alimentazione al di sopra della soglia Vtrip, il contenuto della memoria EEPROM viene copiato nella memoria SRAM. Bisogna sottolineare che il contenuto della memoria SRAM può essere ripristinato in qualsiasi momento attraverso un trigger software.
Riassumendo, le memorie EERAM sono ideali per l'impiego nelle applicazioni in cui è richiesto un aggiornamento frequente e rapido del contenuto delle celle della memoria, garantendo al contempo l'archiviazione dei dati memorizzati al loro interno in caso di interruzione della tensione di alimentazione. Pertanto trovano impiego ideale nei sistemi elettronici di strumenti di misura (misuratori di energia, gas, liquidi), nell'elettronica industriale e di consumo (terminali di pagamento POS, chioschi informatici, stampanti) e nelle soluzioni automobilistiche (registratori dati, sensori).
