EEPROM是一項成熟的非易失性存儲(NVM)技術，其特性對當今的尖端應用的發(fā)展具有非常重要的意義。意法半導體(ST)是全球EEPROM芯片知名廠商和存儲器產品和工藝創(chuàng)新名企之一，其連接安全產品部綜合市場業(yè)務線總監(jiān) Sylvain Fidelis在本文中介紹了NVM技術的核心優(yōu)勢，以及讓EEPROM成為當前和未來工程師的首選存儲器的關鍵因素。

從首款產品問世到現(xiàn)在，EEPROM已有近 40 年的歷史，至今仍是很多設計師的首選NVM存儲器。EEPROM 被用于需要字節(jié)級擦寫粒度、高能效、更長久的讀寫壽命和數據記錄時間的應用場景，具有很高的易用性、靈活性和可擴展性。

此外， Page EEPROM等創(chuàng)新產品增強了對邊緣人工智能、品牌保護、可持續(xù)性應用等當前設計趨勢的支持功能。

總體而言，EEPROM廠商不斷推進技術發(fā)展，改進優(yōu)化生產工藝，連續(xù)提高存儲密度、讀寫性能和能效，以及產品質量和可靠性。

主要優(yōu)勢和應用

今天，市面上的NVM 產品種類繁多且各具優(yōu)勢;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， FRAM(鐵電隨機存儲器)以極速寫操作而受市場追捧。

在另一方面，字節(jié)級擦寫粒度也是EEPROM的一個重要特性，這幫助它從這些非易失性存儲解決方案中脫穎而出，為數據記錄等工作帶來優(yōu)異的存儲性能。在智能手機市場，設計人員面臨著嚴格的空間限制挑戰(zhàn)。嵌入式閃存內仿真EEPROM成為存儲數據和參數的最佳選擇，這種擦寫粒度為EEPROM 在電路板上搶得一席之地。同時，其低功耗特性也契合了各類電池供電應用的需求，如智能傳感器、智能手表、智能手機、健康與健身追蹤器及其他可穿戴設備。

此外，EEPROM具有更長久的讀寫壽命和數據保留時間，能夠滿足車用數據記錄系統(tǒng)的可靠性要求。自動駕駛系統(tǒng)需要記錄多路傳感器傳輸的數據信息，為自動駕駛應用存儲重要參數是EEPROM的代表性應用之一。EEPROM 的數據保留時間可達100 年或更久，輕松保證車輛在整個生命周期內性能良好。

設計人員也非常認可EEPROM 在系統(tǒng)開發(fā)過程中表現(xiàn)出來的靈活性。在項目早期，存儲容量需求可能難以預測，通常會隨著項目推進而大幅提高。因為不同容量的串口 EEPROM 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展存儲容量，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。將產品設計最終定型并投入生產的復雜程度已大大降低。

最近的兩個重要技術進步表明， EEPROM能夠適應現(xiàn)代社會的發(fā)展需求，特別是邊緣人工智能應用、品牌保護和防止假冒產品的需求，以及強調電子產品可以修復設計的可持續(xù)發(fā)展需求。

Page EEPROM：打破數據存儲的玻璃天花板

40年來，客戶應用存儲的數據量持續(xù)迅猛增長，電子設備用戶需要更高的數據量和產品設置準確度。本世紀初，使用容量高于256 Kbit的EEPROM似乎難以想象，同樣，在本世紀二十年代，使用2 Mbit的EEPROM也是難以想象。串口EEPROM的價值主張是，應用開發(fā)人員只需為數據存儲分配一個8引腳的小封裝，然后可以靈活地選擇任何存儲容量。

意法半導體Page EEPROM打破了阻礙存儲技術發(fā)展的玻璃天花板，能夠在 8引腳小封裝內可靠存儲 32 Mbit 的數據。

Page EEPROM 是意法半導體的一項創(chuàng)新成果，兼具EEPROM 的高能效和耐用性與閃存的高存儲容量和讀寫速度，尤其是快速高效處理無線 (OTA) 固件更新的能力。目標應用包括需要低功耗、字節(jié)級數據記錄和小尺寸的智能表計，以及數據密集型的邊緣人工智能設備。常見應用包括工業(yè)傳感器(資產跟蹤和智能狀態(tài)監(jiān)測等應用)、電動自行車和醫(yī)療保健設備。耳背式助聽器和GPS追蹤器是這種新型混合存儲器的首批應用。

2024 年，意法半導體推出了存儲密度8 Mb、16 Mb 和 32 Mb的Page EEPROM。這些產品支持字節(jié)級擦寫操作，非常適合數據記錄，而頁面/扇區(qū)/塊區(qū)擦除和頁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。

320 Mbit/s的數據讀取速度比標準 EEPROM 更快，接近串口 NOR 閃存的讀取速度。50萬耐擦寫次數是傳統(tǒng)串口閃存的數倍，數據保存時間長達 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閉模式可以將工作電流降至 1 μA以下。

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

市場現(xiàn)狀

目前，EEPROM全球市場規(guī)模約為每年8 億美元。意法半導體從1987 年開始生產 EEPROM芯片，自 2005 年以來一直是頭部供應商之一。迄今為止，意法半導體EEPROM出貨量累計約 440 億顆，產品陣容包含 400 多個不同的型號， 如Page EEPROM芯片，它為市場提供了豐富的存儲密度和封裝選擇、性能參數和溫度等級，支持 1.2V 至 5V 的標準工作電壓，支持規(guī)模化趨勢。

所有器件都包含在意法半導體的產品長期供貨計劃內，該計劃承諾商用和工業(yè)EEPROM長期供貨期10 年，汽車級器件長期供貨15 年。意法半導體的IDM(垂直整合制造)模式讓公司可以全盤控制產品生命周期，包括設計、生產和營銷。公司內部不同部門之間的密切合作有助于更快地將可靠產品交付市場，并根據真實的客戶反饋推動產品和工藝的開發(fā)。

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

未來存儲器

在需要穩(wěn)健、可靠、高性能 NVM 的應用中，EEPROM 、閃存技術和 FRAM 一直為客戶提供強大的價值主張。在最新的創(chuàng)新技術帶來重要的新功能的同時，技術的不斷發(fā)展也進一步擴展了 EEPROM的產品特性。當今世界以人工智能為中心，注重可持續(xù)發(fā)展，最新的EEPROM可以滿足未來新設計的需求。