当暴露在有电荷的环境中时,电气拭除式可编程只读存储器(即 EEPROM)会被擦除。 但是,即使关闭设备电源,数据也会保留下来。 EEPROM 与闪存的不同之处在于,使用 EEPROM 时,数据在写入或擦除时是按照每次一个字节进行,所以处理速度很慢。 而使用闪存时,整个数据块可同时写入和擦除,从而加快处理速度。
可使用特殊的编程信号在电路内部完成 EEPROM 的编程或擦除。 EEPROM 的优势包括:允许多字节页面操作,引线数量少,紧凑小巧,低工作电压和低功耗。 其使用寿命已从可重新编程几次显著延长至当前最多可在现代 EEPROM 中执行百万次写入操作。 为了节省板空间,串行 EEPROM 可集成至逻辑设备中,这样便可安装在板上,从而提高可靠性,同时节省空间和总体系统成本。
然而,这些设备并非不会面临挑战。 电子系统不会越来越大,而是会继续集成在越来越小的板上。 EEPROM 所需的编程和支持电路增加了总体系统成本,但由于板设备数量减少,所以总功耗降低并且可靠性提高。 另外,由于工艺技术的进步,需要耗时的重新设计的 EEPROM 会逐渐被淘汰。
有两种主要类别的 EEPROM:串行和并行。
串行 EEPROM 通过串行接口进行通信,在操作码、地址和数据阶段工作。 这三个接口使用一至四个控制信号进行工作,所以 EEPROM 需要多达 8 引脚的封装。 这些 EEPROM 支持多个读/写操作,以及编程、扇区擦除和芯片擦除命令。
一个例子是 Atmel AT24C32E-SSHM-B 串行 EEPROM,这是一种符合 I2C 的表面贴装设备,具有 1.7 V 至 3.6 V 的低工作电压、100 kHz 的标准模式、400 kHz 的快速模式(也是 1.7 V 至 3.6 V)以及 1 MHz 的增强型快速模式 (FM+)(2.5 V 至 3.6 V)。它还具有用于噪声抑制的施密特触发器筛选输入、双向数据传输协议、用于全阵列硬件数据保护的写保护个人识别码,以及超低有功电流(最大 1 mA)和备用电流(最大 0.8 μA)。 它的可靠性高,可承受 1,000,000 个写入周期,并且数据可保留 100 年。 其应用包括许多需要低功率和低电压工作的工业应用和商业应用。
图 1:Atmel AT24C32E-SSHM-B 串行 EEPROM 结构图。 (来源:Atmel)
另一个串行 EEPROM 的例子是 Microchip 24LC04BT-I/SN16KVAO EEPROM,工作电压为 1.7 V 或 2.5 V。该设备采用低功率 CMOS 技术,其读取电流为 1 mA(典型值),备用电流为 1 μA(典型值)。 它还带有用于噪声抑制的施密特触发器输入,以及输出斜率控制以消除接地反弹,并具有 100 kHz 和 400 kHz 的时钟兼容性。 设备的 ESD 保护大于 4,000 V。它可承受超过 100 万次擦除/写入周期,并且数据可保留 200 年以上。 其应用包括工业和汽车应用。
相比之下,并行 EEPROM 是通过并行接口进行通信的非易失性存储器,拥有一个 8 位数据总线和地址总线,其范围足以涵盖整个存储器。 大多数并行 EEPROM 都带有芯片选择和写保护引线。 微控制器可能包含集成的并行 EEPROM。 虽然它们的速度比串行 EEPROM 更快,但由于引线数量较多(28 或更多引线),所以尺寸较大,这通常意味着,随着最终产品日益朝着小型化尺寸发展,它们的使用频率会越来越低。
一个例子是 e2v 的 5962-8751408XA 并行 64 K 位 8K x 8 5 V 28 引脚 EEPROM,其电源工作电压为 5 V(典型值),工作电流为 80 mA。 它可将数据保留 10 年,采用通孔安装和 28 引脚结构。