非易失性存儲芯片的兩點應用注意

湖南師范大學物理與信息科學學院 方淼榮

湖南師范大學數學與計算機科學學院 錢光明

1.引言

非易失性存儲芯片歷史悠久，如ROM、PROM和EPROM等等。當今，隨著便攜式低功耗電子設備的大量使用，這類存儲器幾乎天天伴隨著我們。U盤、手機、隨身聽都是再好不過的例子。不過，我們在感到它們帶來的方便和實用的同時，對它們的要求和主要特點也應該心中有數。本文以兩類主要的存儲芯片EEPROM和FLASH為例，總結了兩個不太被一般使用者所注意的特點。

2.數據保存的時間有限

無論是EEPROM還FLASH芯片，生產商都不保證其中的數據可以無限期地保存下去。例如，FLASH芯片K9F6408U0B-TCB0的數據保存年限(Data Retention)在說明書上給出的是10年，AT89C51單片機內部的FLASH存儲器是10年(85℃)，PIC18F2455單片機內部的FLASH/EEPROM的程序和數據保存時間可以大于40年，而存儲器EEPROM芯片24LC512給出的指標是大于200年。

通過查找芯片的產品說明書，一般不難找到數據保存年限這一指標。雖然有的年限長一些，有的年限短一些，但總歸是有限的。

上世紀90年代出現了一個電腦“千年蟲”的問題，因為當時許多電腦表示年份時本該取4位，但實際只取后兩位，導致2000年到來時可能誤認為是1900年。通過預警和巨大努力，“千年蟲”問題才得以順利解決。

現在，對于一個數據保存年限20年的芯片，意味著20年后里面的程序和/或數據可能發生了改變，這對于某些重要應用場合是絕對不能允許的。當然，有人說生產商給出的保存年限指標可能比較保守，實際時間會長一些，但這并不能作為我們的行為依據。為此，我們能否提出一個“幾十年蟲”或是“存儲蟲”的概念，用以警示人們：信息如果幾十年放在芯片中不動，到時候可能已經改變。許多人的生活節奏越來越快，需要顧及的嵌入式電子設備越來越多，一個地方20年不碰不是不可能的。

3.編程電流有別

因為EEPROM和/或FLASH存儲芯片常常用于低功耗便攜式裝置中，電能來源不是電網而是電池，應用時必須考慮到芯片的用電指標。有人會說這些存儲芯片本來耗電很小，使用電池一般不會有問題。但是別忘了：這類芯片的編程電流比讀電流要大，且FLASH比EEPROM大。例如：EEPROM芯片24LC512的讀電流最大值(maximum read current)約400μA(5.5V時)，編程電流最大值(maximum write current)約5mA(5.5V時)。而FLASH芯片K9F6408U0B-TCB0的編程電流可達20mA，有些FLASH芯片還可能更大一些。

5mA和20mA差別好像并不大，但在某些測量場合并不能忽視這一差別。例如，我們在設計一個低功耗溫度測量裝置時，采用EEPROM芯片24LC512，溫度傳感器DS18B20，鋰電池XL-050F。DS18B20在-10℃～85℃的范圍內能保證±0.5℃的測量精度，且其工作電壓必須保證在3.0V～5.5V，溫度轉換時間(temperature conversion time)可長達750ms，如果此期間發生了EEPROM芯片的寫操作，那么電池要多承受5mA(最大值)的電流沖擊，換作FLASH芯片K9F6408U0B-TCB0的話，則可能達20mA，這樣的電流沖擊是要造成電池電壓下降的。例如-10℃時，6mA就可使鋰電池XL-050F電壓從3.6V降至3.23V左右，-40℃時降至3.0V以下，低于DS18B20的正常工作電壓了。

嵌入式、低功耗的測量往往要求我們精打細算，不但可能存在需要保證精度的問題，還需考慮電池使用壽命、價格等等因素，這就提醒我們不要小看EEPROM和FLASH編程電流的這一點差別。有些文獻談到FLASH芯片非常適合于長期測量和存儲參數。是的，它的容量是EEPROM無法比擬的。但是，器件選型時別忘了看一看編程電流。

[1]K9F6408U0B-TCB0,K9F6408U0B-TIB0 FLASH MEMORY.http://www.intl.samsungsemi.com/Memory/Flash/datasheets.html.

[2]PIC18F2455/2550/4455/4550數據手冊.http//www.microchip.com.

[3]串行EEPROM系列數據手冊.http//www.microchip.com.