ذاكرة الوصول العشوائي غير المتطايرة (nvSRAM)

📅 آخر تحديث: ٢٨ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٨ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 2 صور
الموسوعة الحرة
ذاكرة الوصول العشوائي غير المتطايرة ZMD UL634H256SC

ذاكرة الوصول العشوائي غير المتطايرة ( nvSRAM ) هي نوع من أنواع ذاكرة الوصول العشوائي غير المتطايرة (NVRAM). [ 1 ] [ 2 ] تعمل ذاكرة nvSRAM على توسيع وظائف ذاكرة الوصول العشوائي الثابتة (SRAM) الأساسية بإضافة وحدة تخزين غير متطايرة، مثل ذاكرة EEPROM أو ذاكرة الفلاش ، إلى شريحة SRAM. أثناء التشغيل، تُكتب البيانات إلى جزء SRAM وتُقرأ منه بسرعة عالية؛ ويمكن بعد ذلك تخزين البيانات الموجودة في SRAM في وحدة التخزين غير المتطايرة أو استرجاعها منها بسرعات أقل عند الحاجة.

تُعدّ ذاكرة الوصول العشوائي غير المتطايرة غير الثابتة (nvSRAM) إحدى تقنيات NVRAM المتقدمة التي تحلّ بسرعة محل ذاكرة الوصول العشوائي الثابتة المدعومة بالبطاريات (BBSRAM)، لا سيما في التطبيقات التي تتطلب حلولًا خالية من البطاريات وحفظًا طويل الأمد للبيانات بسرعات SRAM. تُستخدم ذاكرة nvSRAM في نطاق واسع من التطبيقات، منها الشبكات والفضاء والطيران والطب، وغيرها الكثير [ 3 ] ، حيث يُعدّ الحفاظ على البيانات أمرًا بالغ الأهمية، وحيث يكون استخدام البطاريات غير عملي.

تُعد تقنية nvSRAM أسرع من حلول EPROM و EEPROM. [ 4 ]

وصف

عند قراءة البيانات وكتابتها، لا يختلف أداء ذاكرة nvSRAM عن ذاكرة SRAM غير المتزامنة القياسية. إذ يرى المعالج أو وحدة التحكم المتصلة بها واجهة SRAM ذات 8 بت فقط . وتُخزّن عملية STORE الإضافية البيانات الموجودة في مصفوفة SRAM في الجزء غير المتطاير. توفر ذاكرات nvSRAM من شركتي Cypress وSimtek ثلاث طرق لتخزين البيانات في المنطقة غير المتطايرة، وهي:

  1. التخزين التلقائي: يحدث تلقائيًا عندما ينخفض ​​جهد مصدر البيانات الرئيسي عن جهد تشغيل الجهاز. عند حدوث ذلك، يتم تحويل التحكم في الطاقة من VCC إلى مكثف . يقوم المكثف بتزويد الشريحة بالطاقة لفترة كافية لتخزين محتويات ذاكرة الوصول العشوائي الثابتة (SRAM ) في الجزء غير المتطاير.
  2. تخزين الأجهزة: يقوم طرف HSB (مشغول بتخزين الأجهزة) ببدء عملية تخزين أجهزة غير متطايرة خارجيًا. استخدام إشارة HSB، التي تطلب دورة تخزين أجهزة غير متطايرة، أمر اختياري.
  3. يتم إنشاء مخزن البرامج من خلال سلسلة معينة من العمليات. عند تنفيذ العمليات المحددة بالتسلسل، يتم إنشاء مخزن البرامج.

ذاكرة nvSRAM بتقنية SONOS

تقنية NvSRAM-SONOS

SONOS عبارة عن بنية مقطعية من ترانزستور MOSFET تُستخدم في الذاكرة غير المتطايرة مثل ذاكرة EEPROM وذاكرة الفلاش . تجمع ذاكرة nvSRAM بين خلايا SRAM القياسية وخلايا EEPROM في تقنية SONOS [ 5 ] لتوفير وصول سريع للقراءة والكتابة، وحفظ البيانات لمدة 20 عامًا دون انقطاع التيار الكهربائي. تُقرن خلايا SRAM بخلايا EEPROM بشكل فردي. تُصنع ذاكرة nvSRAM بتقنية CMOS، حيث تحتوي خلايا EEPROM على طبقة SONOS لتوفير تخزين غير متطاير. عند توصيل الطاقة الكهربائية، يبدو الجهاز ويتصرف بشكل مشابه لذاكرة SRAM القياسية. ولكن عند انقطاع التيار الكهربائي، يُخزن محتوى كل خلية تلقائيًا في العنصر غير المتطاير الموجود فوق خلية SRAM. يستخدم هذا العنصر غير المتطاير تقنية CMOS القياسية للحصول على الأداء العالي لذاكرة SRAM القياسية. بالإضافة إلى ذلك، تتميز تقنية SONOS بموثوقية عالية وتدعم مليون عملية تخزين.

تستخدم ذاكرة SONOS [ 6 ] طبقة عازلة، مثل نتريد السيليكون، مزودة بمصائد شحنات كطبقة لتخزين الشحنات. تعمل هذه المصائد في النتريد على التقاط حاملات الشحنات المحقونة من القناة والاحتفاظ بها. يُعرف هذا النوع من الذاكرة أيضًا باسم " ذاكرة مصائد الشحنات ". ولأن طبقة تخزين الشحنات عازلة، فإن آلية التخزين هذه أقل حساسية بطبيعتها لعيوب أكسيد النفق، وأكثر متانة في الاحتفاظ بالبيانات. في ذاكرة SONOS، تم تصميم طبقات أكسيد-نتريد-أكسيد (ONO) لزيادة كفاءة احتجاز الشحنات إلى أقصى حد أثناء عمليات المسح والبرمجة، وتقليل فقدان الشحنات إلى أدنى حد أثناء الاحتفاظ بها، وذلك من خلال التحكم في معايير الترسيب في تكوين طبقات ONO.

مزايا تقنية SONOS:

  • تتطلب عمليات البرمجة/المسح جهدًا أقل مقارنةً بترانزستور MOSFET ذي البوابة العائمة
  • أقل حساسية بطبيعتها لعيوب أكسيد النفق
  • الاحتفاظ القوي بالبيانات

التطبيقات

مقارنات مع أنواع أخرى من الذاكرة

ذاكرة الوصول العشوائي غير المتطايرة (nvSRAM)بي بي إس رامذاكرة الوصول العشوائي الكهروإجهاديةذاكرة الوصول العشوائي المغناطيسية المقاومة
تقنيةيحتوي على عناصر غير متطايرة بالإضافة إلى ذاكرة SRAM عالية الأداءيحتوي على مصدر طاقة ليثيوم لتوفير الطاقة عند انقطاع التيار الكهربائي الخارجييحتوي على بلورة كهروإجهادية بين قطبين كهربائيين لتشكيل مكثف . يتم استخدام عزم الذرات عند تطبيق مجال كهربائي لتخزين البيانات.يشبه هذا النوع من الذاكرة ذاكرة الوصول العشوائي الكهروإجهادية، لكن الذرات تصطف في اتجاه قوة مغناطيسية خارجية . ويُستخدم هذا التأثير لتخزين البيانات.
الاحتفاظ بالبيانات20 سنة7 سنوات، حسب البطارية ودرجة الحرارة المحيطة10 سنوات20 سنة
تَحمُّلغير محدود طالما كان الجهاز يعمليقتصر على عمر البطارية10 10 إلى 10 14 [ 7 ] [ 8 ]10 8 [ 9 ]
آلية التخزينيتم تفعيل خاصية التخزين التلقائي عند اكتشاف انقطاع التيار الكهربائي عن VCC .يجب الحفاظ على مستوى منطقي عالٍ لتفعيل الشريحة لمنع عمليات القراءة/الكتابة غير المقصودة .عملية ثابتة. يتم تخزين البيانات في الجزء غير المتطاير فقط.
قم بتشغيل استعادة البياناتيتم توفير البيانات غير المتطايرة تلقائيًا في ذاكرة الوصول العشوائي الثابتة (SRAM).ستتحول ذاكرة الوصول العشوائي الثابتة (SRAM) من البطارية إلى V CC .
الاستبدال بذاكرة الوصول العشوائي الثابتة (SRAM)يمكن استبدال ذاكرة الوصول العشوائي الثابتة (SRAM) بذاكرة nvSRAM مع تعديل بسيط للوحة لإضافة مكثف خارجي.يتطلب توفير مكان للبطارية إعادة تصميم اللوحة لاستيعاب حجم أكبر للبطاريةبعض الأجزاء متوافقة من حيث التوصيلات مع ذاكرة الوصول العشوائي الثابتة (SRAM) الموجودة.متوافق تمامًا مع ذاكرة الوصول العشوائي الثابتة (SRAM) الموجودة.
اللحامتم استخدام تقنية التجميع السطحي القياسيةلا يمكن إجراء عملية اللحام بالتدفق مع وجود البطارية مثبتة لأن البطاريات قد تنفجر.تم استخدام تقنية التجميع السطحي القياسية
السرعة (الأفضل)15-45 نانوثانية70-100 نانوثانية55 نانوثانية35 نانوثانية

مراجع

  1. ↑ ما، يانجون؛ كان، إدوين (2017). الأجهزة غير المنطقية في العمليات المنطقية . سبرينغر. ISBN 9783319483399.
  2. ↑ شي، يوان (2013). تقنيات الذاكرة الناشئة: التصميم، والبنية، والتطبيقات . سبرينغر ساينس آند بيزنس ميديا. ISBN 9781441995513.
  3. ↑ تنظيم الحاسوب (الطبعة الرابعة ). [Sl]: ماكجرو هيل. 1996. ISBN  0-07-114323-8.
  4. ↑ وونغ، ويليام ج. (9 أكتوبر 2008). "وحدات التحكم الدقيقة المدمجة في ذاكرة الوصول العشوائي غير المتطايرة الضخمة" . التصميم الإلكتروني . تم الاسترجاع في 16 أبريل 2026 .
  5. ↑ "أساسيات ذاكرة الوصول العشوائي الثابتة غير المتطايرة (nvSRAM)" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 24-02-2017.
  6. ^ رامكومار، كريشناسوامي. برابهاكار، فينكاتارامان؛ جها، سام. "تقنية السرو SONOS" . infineon.com . تم الاسترجاع في 30 يونيو 2021 .
  7. ↑ "ذاكرة FRAM - 4 ميجابت (512 كيلوبايت × 8) - MB85R4001A" (ملف PDF) . مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 18-08-2016.
  8. ↑ "ذاكرة F-RAM سعة 4 ميغابت (256 كيلوبايت × 16)" . مؤرشفة من الأصل بتاريخ 2015-10-09.
  9. ↑ "StackPath" . 21 مارس 2018.