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意法半導(dǎo)體連接安全產(chǎn)品部綜合市場(chǎng)業(yè)務(wù)線總監(jiān)，Sylvain Fidelis

EEPROM是一項(xiàng)成熟的非易失性存儲(chǔ)（NVM）技術(shù)，其特性對(duì)當(dāng)今尖端應(yīng)用的發(fā)展具有非常重要的意義。意法半導(dǎo)體（ST）是全球EEPROM芯片知名廠商和存儲(chǔ)器產(chǎn)品和工藝創(chuàng)新名企之一，其連接安全產(chǎn)品部綜合市場(chǎng)業(yè)務(wù)線總監(jiān)Sylvain Fidelis在本文中介紹了NVM技術(shù)的核心優(yōu)勢(shì)，以及讓EEPROM成為當(dāng)前和未來工程師的首選存儲(chǔ)器的關(guān)鍵因素。

從首款產(chǎn)品問世到現(xiàn)在，EEPROM已有近40年的歷史，至今仍是很多設(shè)計(jì)師的首選NVM存儲(chǔ)器。EEPROM被用于需要字節(jié)級(jí)擦寫粒度、高能效、更長(zhǎng)久的讀寫壽命和數(shù)據(jù)記錄時(shí)間的應(yīng)用場(chǎng)景，具有很高的易用性、靈活性和可擴(kuò)展性。

此外，Page EEPROM等創(chuàng)新產(chǎn)品增強(qiáng)了對(duì)邊緣人工智能、品牌保護(hù)、可持續(xù)性應(yīng)用等當(dāng)前設(shè)計(jì)趨勢(shì)的支持功能。

總體而言，EEPROM廠商不斷推進(jìn)技術(shù)發(fā)展，改進(jìn)優(yōu)化生產(chǎn)工藝，連續(xù)提高存儲(chǔ)密度、讀寫性能和能效，以及產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性。

主要優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用

今天，市面上的NVM產(chǎn)品種類繁多且各具優(yōu)勢(shì)；例如，分立串口NOR閃存以高速擦寫性能著稱，微控制器嵌入式閃存具有節(jié)省成本的優(yōu)勢(shì)，F(xiàn)RAM（鐵電隨機(jī)存儲(chǔ)器）以極速寫操作而受市場(chǎng)追捧。

在另一方面，字節(jié)級(jí)擦寫粒度也是EEPROM的一個(gè)重要特性，這幫助它從這些非易失性存儲(chǔ)解決方案中脫穎而出，為數(shù)據(jù)記錄等工作帶來優(yōu)異的存儲(chǔ)性能。在智能手機(jī)市場(chǎng)，設(shè)計(jì)人員面臨著嚴(yán)格的空間限制挑戰(zhàn)。嵌入式閃存內(nèi)仿真EEPROM成為存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和參數(shù)的最佳選擇，這種擦寫粒度為EEPROM在電路板上搶得一席之地。同時(shí)，其低功耗特性也契合了各類電池供電應(yīng)用的需求，如智能傳感器、智能手表、智能手機(jī)、健康與健身追蹤器及其他可穿戴設(shè)備。

此外，EEPROM具有更長(zhǎng)久的讀寫壽命和數(shù)據(jù)保留時(shí)間，能夠滿足車用數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)的可靠性要求。自動(dòng)駕駛系統(tǒng)需要記錄多路傳感器傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息，為自動(dòng)駕駛應(yīng)用存儲(chǔ)重要參數(shù)是EEPROM的代表性應(yīng)用之一。EEPROM的數(shù)據(jù)保留時(shí)間可達(dá)100年或更久，輕松保證車輛在整個(gè)生命周期內(nèi)性能良好。

設(shè)計(jì)人員也非常認(rèn)可EEPROM在系統(tǒng)開發(fā)過程中表現(xiàn)出來的靈活性。在項(xiàng)目早期，存儲(chǔ)容量需求可能難以預(yù)測(cè)，通常會(huì)隨著項(xiàng)目推進(jìn)而大幅提高。因?yàn)椴煌萘康拇贓EPROM共用一種封裝和引腳布局，通過選擇更高容量的器件可以輕松擴(kuò)展存儲(chǔ)容量，而無需更改電路板布局。廠商提供各種容量的芯片，從低成本的1Kbit到4Mbit，還提供多種封裝選擇，包括主流的8引腳SO-8表面貼裝。將產(chǎn)品設(shè)計(jì)最終定型并投入生產(chǎn)的復(fù)雜程度已大大降低。

最近的兩個(gè)重要技術(shù)進(jìn)步表明，EEPROM能夠適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展需求，特別是邊緣人工智能應(yīng)用、品牌保護(hù)和防止假冒產(chǎn)品的需求，以及強(qiáng)調(diào)電子產(chǎn)品可以修復(fù)設(shè)計(jì)的可持續(xù)發(fā)展需求。

Page EEPROM：打破數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的玻璃天花板

40年來，客戶應(yīng)用存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量持續(xù)迅猛增長(zhǎng)，電子設(shè)備用戶需要更高的數(shù)據(jù)量和產(chǎn)品設(shè)置準(zhǔn)確度。本世紀(jì)初，使用容量高于256Kbit的EEPROM似乎難以想象，同樣，在本世紀(jì)二十年代，使用2Mbit的EEPROM也是難以想象。串口EEPROM的價(jià)值主張是，應(yīng)用開發(fā)人員只需為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分配一個(gè)8引腳的小封裝，然后可以靈活地選擇任何存儲(chǔ)容量。

意法半導(dǎo)體Page EEPROM打破了阻礙存儲(chǔ)技術(shù)發(fā)展的玻璃天花板，能夠在8引腳小封裝內(nèi)可靠存儲(chǔ)32Mbit的數(shù)據(jù)。

Page EEPROM是意法半導(dǎo)體的一項(xiàng)創(chuàng)新成果，兼具EEPROM的高能效和耐用性與閃存的高存儲(chǔ)容量和讀寫速度，尤其是快速高效處理無線（OTA）固件更新的能力。目標(biāo)應(yīng)用包括需要低功耗、字節(jié)級(jí)數(shù)據(jù)記錄和小尺寸的智能表計(jì)，以及數(shù)據(jù)密集型的邊緣人工智能設(shè)備。常見應(yīng)用包括工業(yè)傳感器（資產(chǎn)跟蹤和智能狀態(tài)監(jiān)測(cè)等應(yīng)用）、電動(dòng)自行車和醫(yī)療保健設(shè)備。耳背式助聽器和GPS追蹤器是這種新型混合存儲(chǔ)器的首批應(yīng)用。

2024年，意法半導(dǎo)體推出了存儲(chǔ)密度8Mb、16Mb和32Mb的Page EEPROM。這些產(chǎn)品支持字節(jié)級(jí)擦寫操作，非常適合數(shù)據(jù)記錄，而頁(yè)面/扇區(qū)/塊區(qū)擦除和頁(yè)面寫操作則方便無線（OTA）固件更新。此外，緩存加載功能可以優(yōu)化初始化過程。

320Mbit/s的數(shù)據(jù)讀取速度比標(biāo)準(zhǔn)EEPROM更快，接近串口NOR閃存的讀取速度。50萬耐擦寫次數(shù)是傳統(tǒng)串口閃存的數(shù)倍，數(shù)據(jù)保存時(shí)間長(zhǎng)達(dá)100年。此外，總體電能需求是串口閃存的十分之一。雖然寫操作電流與許多傳統(tǒng)EEPROM處于同一水平，但是，具有快速喚醒功能的深度關(guān)閉模式可以將工作電流降至1μA以下。

峰流控制是這些器件的另一個(gè)新特性，可將最大功耗限制在3mA以下。這個(gè)特性可以有效穩(wěn)定功耗，并最大限度降低電源噪聲，同時(shí)，理論上允許使用更小的電池，并延長(zhǎng)電池的續(xù)航時(shí)間。

市場(chǎng)現(xiàn)狀

目前，EEPROM全球市場(chǎng)規(guī)模約為每年8億美元。意法半導(dǎo)體從1987年開始生產(chǎn)EEPROM芯片，自2005年以來一直是頭部供應(yīng)商之一。迄今為止，意法半導(dǎo)體EEPROM出貨量累計(jì)約440億顆，產(chǎn)品陣容包含400多個(gè)不同的型號(hào)，如Page EEPROM芯片，它為市場(chǎng)提供了豐富的存儲(chǔ)密度和封裝選擇、性能參數(shù)和溫度等級(jí)，支持1.2V至5V的標(biāo)準(zhǔn)工作電壓，支持規(guī)?；厔?shì)。

所有器件都包含在意法半導(dǎo)體的產(chǎn)品長(zhǎng)期供貨計(jì)劃內(nèi)，該計(jì)劃承諾商用和工業(yè)EEPROM長(zhǎng)期供貨期10年，汽車級(jí)器件長(zhǎng)期供貨15年。意法半導(dǎo)體的IDM（垂直整合制造）模式讓公司可以全盤控制產(chǎn)品生命周期，包括設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和營(yíng)銷。公司內(nèi)部不同部門之間的密切合作有助于更快地將可靠產(chǎn)品交付市場(chǎng)，并根據(jù)真實(shí)的客戶反饋推動(dòng)產(chǎn)品和工藝的開發(fā)。

隨著EEPROM技術(shù)不斷發(fā)展，最新架構(gòu)的典型位單元面積是第一代架構(gòu)的五百分之一，在相同尺寸的芯片上，把存儲(chǔ)密度提高到1,000倍。耐擦寫能力也得到了顯著提升，最高耐擦寫次數(shù)達(dá)到了400萬次，確保零故障保留數(shù)據(jù)。

未來存儲(chǔ)器

在需要穩(wěn)健、可靠、高性能NVM的應(yīng)用中，EEPROM、閃存技術(shù)和FRAM一直為客戶提供強(qiáng)大的價(jià)值主張。在最新的創(chuàng)新技術(shù)帶來重要的新功能的同時(shí)，技術(shù)的不斷發(fā)展也進(jìn)一步擴(kuò)展了EEPROM的產(chǎn)品特性。當(dāng)今世界以人工智能為中心，注重可持續(xù)發(fā)展，最新的EEPROM可以滿足未來新設(shè)計(jì)的需求。