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意法半導體連接安全產(chǎn)品部綜合市場業(yè)務線總監(jiān)，Sylvain Fidelis

EEPROM是一項成熟的非易失性存儲（NVM）技術，其特性對當今尖端應用的發(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(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(chǎn)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(shù)據(jù)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(chǎn)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(chǎn)工藝，連續(xù)提高存儲密度、讀寫性能和能效，以及產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性。

主要優(yōu)勢和應用

今天，市面上的NVM產(chǎn)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，F(xiàn)RAM（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(shù)據(jù)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(nèi)仿真EEPROM成為存儲數(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，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(shù)據(jù)保留時間，能夠滿足車用數(shù)據(jù)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?shù)臄?shù)據(jù)信息，為自動駕駛應用存儲重要參數(shù)是EEPROM的代表性應用之一。EEPROM的數(shù)據(jù)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(nèi)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(chǎn)品設計最終定型并投入生產(chǎn)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(chǎn)品的需求，以及強調(diào)電子產(chǎn)品可以修復設計的可持續(xù)發(fā)展需求。

Page EEPROM：打破數(shù)據(jù)存儲的玻璃天花板

40年來，客戶應用存儲的數(shù)據(jù)量持續(xù)迅猛增長，電子設備用戶需要更高的數(shù)據(jù)量和產(chǎn)品設置準確度。本世紀初，使用容量高于256Kbit的EEPROM似乎難以想象，同樣，在本世紀二十年代，使用2Mbit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(shù)據(jù)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(nèi)可靠存儲32Mbit的數(shù)據(jù)。

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(shù)據(jù)記錄和小尺寸的智能表計，以及數(shù)據(jù)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(chǎn)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8Mb、16Mb和32Mb的Page EEPROM。這些產(chǎn)品支持字節(jié)級擦寫操作，非常適合數(shù)據(jù)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。

320Mbit/s的數(shù)據(jù)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(shù)是傳統(tǒng)串口閃存的數(shù)倍，數(shù)據(jù)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1μA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3mA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(chǎn)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(chǎn)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(shù)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(chǎn)品長期供貨計劃內(nèi)，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(chǎn)品生命周期，包括設計、生產(chǎn)和營銷。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，并根據(jù)真實的客戶反饋推動產(chǎn)品和工藝的開發(fā)。

隨著EEPROM技術不斷發(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)達到了400萬次，確保零故障保留數(shù)據(jù)。

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(chǎn)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。