Nieulotna pamięć ferroelektryczna Excelon typu mission-critical

| Technika

Pamięć ferroelektryczna Excelon (Ferroelectric RAM, FRAM) firmy Cypress Semiconductor to najnowszej generacji układy przeznaczone do pracy w aplikacjach, od których wymaga się najwyższej możliwej niezawodności (mission-critical).

Nieulotna pamięć ferroelektryczna Excelon typu mission-critical

Zapewniają one najwyższą wydajność, łącząc w jednym chipie szybkość, niewielką liczbę końcówek obudowy, niski pobór mocy, nieograniczoną liczbę dopuszczalnych cyklów zapisu i odczytu danych w klasie pamięci nieulotnych. Ta unikalna kombinacja cech w jednym produkcie czyni z układów Excelon rozwiązanie o wysokiej niezawodności do aplikacji, gdzie wymagane jest rejestrowanie danych, np. w przemyśle lub motoryzacji.

Pamięci mają rozbudowany zestaw sygnatur elektronicznych pozwalający zapisać w nich trwale identyfikatory producenta i produktu, a także klucz szyfrujący dane lub numer seryjny. Do tego celu jest wydzielony specjalny sektor 256-bajtowy. Każdy chip ma też swój unikatowy numer identyfikacyjny tylko do odczytu, co pozwala identyfikować autentyczność produktu i jego wersję.

Dane są zapisywane w pamięci natychmiast po odebraniu go przez interfejs, co zmniejsza ryzyko utraty na skutek zdarzeń losowych. Chipy są wytrzymałe także od strony mechanicznej - są w stanie przetrwać bez uszkodzenia 3 typowe cykle lutowania w piecu rozpływowym.

Wbudowany w strukturę scaloną mechanizm korekcji błędów ECC automatycznie koryguje 1-bitowe rozbieżności w każdym słowie 8-bitowym. Błędy 2-bitowe są sygnalizowane do hosta jako zły odczyt, co zapobiega przekłamaniom dzięki dostępności sum kontrolnych CRC.

Dopracowana konstrukcja

Tabela. Charakterystyka i główne parametry pamięci Excelon firmy Cypress Semiconductor

Coraz większe wymagania aplikacji przemysłowych i motoryzacyjnych w zakresie niezawodnego, długotrwałego i wielokrotnego zapisu danych z czujników i systemów pokładowych, a także niezawodnego szybkiego zapisania stanu maszyny na wypadek awarii lub utraty zasilania stają się coraz bardziej istotne.

Co więcej, te wymagania łączy się z tym, aby rozwiązania pamięci służących do takich celów wymagały komunikacji za pomocą możliwie niewielkiej liczby linii komunikacyjnych, bo mikrokontrolery sterujące nie mają aż tylu wolnych linii do realizacji interfejsów równoległych.

Stąd bez względu na wymaganą wydajność widać odejście od komunikacji za pośrednictwem interfejsów równoległych w kierunku łączy szeregowych. W takich obszarach pamięci Excelon sprawdzą się doskonale, bo zostały wyposażone w szybkie interfejsy szeregowe jak QSPI - Quad Serial Peripheral Interface taktowany zegarem 108 MHz.

Serie Excelon Ultra i Excelon Auto (patrz ramka) to doskonała propozycja alternatywna do rozwiązań z pamięcią SRAM podtrzymywaną bateryjnie, gdyż zapewnia ona niższe koszty serwisowe i lepsze parametry, m.in. temperaturowe.

Koszty realizacji są też mniejsze dzięki prostszej konstrukcji i mniejszej zajętości miejsca na płytce. Wersja Excelon Auto FRAM przeszła kwalifikację zgodności z AEC-Q100 i bezpieczeństwa funkcjonalnego wymaganego dla automatycznych systemów rejestracji zdarzeń w pojazdach typu Automotive Event-Data-Recorder (EDR).

Pamięci Excelon firmy Cypress - charakterystyka

Seria Excelon Ultra

  • ponad dziesięciokrotnie lepsza wydajność dzięki 108-megahercowemu interfejsowi QSPI w porównaniu do standardowych rozwiązań FRAM z SPI
  • pojemność 4 Mbit
  • przemysłowy zakres temperatur pracy (od -40°C do +85°C)
  • brak cykli oczekiwania przy zapisie, praca jak RAM - brak wymaganego pollingu przed zapisem
  • brak konieczności optymalizacji miejsca zapisu (wear leveling)
  • brak konieczności podtrzymania zasilania kondensatorem lub baterią

Seria Excelon Auto

  • ponad dwukrotnie lepsza wydajność dzięki 50-megahercowemu interfejsowi SPI w porównaniu do standardowych rozwiązań motoryzacyjnych FRAM z SPI
  • pojemność 2 Mbit i 4 Mbit
  • dostępne motoryzacyjne zakresy temperatur pracy: Automotive Grade 1 (od -40°C do +125°C) oraz Automotive Grade 3 (od -40°C do +85°C)
  • spełnia normy AEC-Q100 i ISO 26262

Wspólne cechy obu rodzin

  • Zakres napięcia zasilającego: 1,71-1,89 V i 1,80-3,60 V
  • wytrzymałość 100 trylionów (100·1012) cykli zapis/odczyt
  • 100 lat gwarancji utrzymania zapisanych danych
  • natychmiastowa nieulotność danych, zabezpieczenie sprzętowe przez zapisem
  • wbudowana korekcja danych ECC

Zestaw projektowy Excelon F-RAM

Zestaw projektowy Excelon to tania płytka, która pozwala na przetestowanie i ocenę nowych pamięci z rodziny Excelon Ultra z wykorzystaniem sterownika PSoC 63.

Płytka zawiera 4-megabitowy układ pamięci Excelon z interfejsem 108 MHz QSPI w obudowie SOIC-8. Całością steruje niskomocowy sterownik z rodziny PSoC 6 z komunikacją BLE. Razem tworzy to prototypową płytkę do aplikacji IoT pozwalającą testować rozwiązania związane z akwizycją danych o wysokich walorach użytkowych (mała moc, wysokie bezpieczeństwo komunikacji).

Zasoby dostępne dla konstruktora są następujące:

  • pamięć CY15B104QSN-SXI,
  • PsoC 6 CY8C6347 ARM Cortex-M4/M0+ dual-core z Bluetooth 5.0,
  • pamięć Flash NOR 512Mb Quad-SPI,
  • kontroler USB Type-C EZ-PD CCG3 z funkcją Power Delivery,
  • kontroler dotykowy CapSense, przyciski, suwak i czujniki pojemnościowe,
  • programator/debugger (Kitprog 2),
  • złącza nakładkowe Arduino UNO v3,
  • złącze do wyświetlacza 2,7-calowego E-ink.

Glyn

Dostępne nowe wydanie
Pobierz bezpłatnie