В чем прикол FRAM?

После недавнего приобретения MSP430 Launchpad я играл с различными проектами микроконтроллеров. К сожалению, у MSP430G2553 всего 512 байт ОЗУ, поэтому для сложных операций требуется внешнее хранилище.

Посмотрев на микросхемы SPI и I2C SRAM и EEPROM, я обнаружил FRAM .

Это выглядит идеально. Доступны большие размеры (часть, указанная выше, составляет 2 МБ), малое энергопотребление, байтовая адресация и программирование, энергонезависимость, отсутствие проблем с износом, отсутствие необходимости явного стирания чего-либо и фактически дешевле, чем последовательная SRAM (по сравнению с частями Microchip).

На самом деле, он выглядит слишком идеальным, и это вызывает у меня подозрения. Если этот материал намного лучше, чем последовательная SRAM и флэш-память EEPROM, почему его нет везде? Должен ли я придерживаться SRAM или FRAM является хорошим выбором для экспериментов?

Если бы они могли соответствовать плотности стандартной флэш-памяти при аналогичной стоимости / бите, тогда не было бы никакой флэш-памяти.
Процесс литейного производства может быть дорогим и может оказаться невозможным для интеграции с существующими микроконтроллерами. Чтобы интегрировать FRAM в микропроцессоры (монолитные), их необходимо портировать на процесс литейного производства, который бы поддерживал FRAM и блок микроконтроллера (логику). Это отнимает много времени и утомительно.
@ChetanBhargava, у них тоже нет такой плотности. MSP430 некоторое время обсуждали выпуск чипа со всей FRAM, поскольку вы можете использовать его в качестве оперативной памяти и ПЗУ, и ваш чип не потеряет состояние при перезагрузке.
Было бы полезно рассмотреть подсемейство микроконтроллеров msp430 "F", они имеют встроенную FRAM. Кроме того, упомянутые устройства Value Line являются введением в семейство начального уровня, существуют и другие микроконтроллеры Texas Instruments со значительно более высокими характеристиками.
@Kortuk это правильно. В прошлый раз, когда я встречался с Марком Буччини (TI-MSP430), мы обсуждали это, поскольку TI только что проявила большой интерес к Ramtron. Это было некоторое время назад.
Серия MSP430 FR использует почти исключительно FRAM, поскольку она находится на чипе (без флэш-памяти, обычно просто немного дополнительной SRAM). Есть хорошая ссылка на прототип платы
Launchpad — это субсидируемый стартовый комплект MSP430, который можно приобрести у TI за 4,30 доллара США (включая доставку). Вы получаете MSP430G2553, MSP430G2452, плату для программирования/прототипирования, которая подключается через USB, часовой кристалл в сумке (припаяйте его, если хотите) и USB-кабель. Это очень хороший стартовый набор микроконтроллеров. Что не так, так это мощность --- 512 байт ОЗУ, 16 КБ флэш-памяти на 2553 и вдвое меньше на 2452. Отсюда мое желание иметь какое-то внешнее хранилище.
Существует также MRAM от Everspin.

Ответы (4)

Из того, что я вижу, (основная) разница между ним и SRAM в том, что он медленнее, а разница между ним и EEPROM в том, что он дороже.
Я бы сказал, что это что-то среднее между обоими.

Поскольку это довольно новая технология, я ожидаю, что цена упадет немного в течение следующего года или около того, если она станет достаточно популярной. Несмотря на то, что это не так быстро, как SRAM, скорость совсем не плохая и должна хорошо подходить для многих приложений - я вижу параметр времени доступа 60 нс на Farnell (по сравнению с низким значением 3,4 нс с SRAM)

Это напомнило мне о том, что я заказал несколько образцов Ramtron F-RAM некоторое время назад, но еще не успел их попробовать...

Это последовательная или параллельная скорость SRAM? Потому что, если это сериал, это очень быстро. Что касается FRAM, я рассматриваю заявления о записи с нулевой задержкой через SPI на частоте 40 МГц, что выше тактовой частоты моего микроконтроллера...
Он параллельный (вот пример ), и я сравнил его с вариантами параллельного F-RAM ( пример . Если вы ищете часть SPI, то с более быстрыми частями вы будете ограничены максимальной скоростью SPI, а не временем чтения/записи. , Если энергонезависимая функция полезна для вашего проекта, и скорость достаточна, я думаю, что я бы попробовал F-RAM.

FRAM великолепна, однако у технологии есть разрушительные чтения. Технология Flash имеет ограниченное количество циклов записи/стирания, но количество циклов чтения практически не ограничено.

В FRAM каждый цикл чтения фактически влияет на память, и она начинает деградировать. TI заявляет, что они обнаружили, что FRAM имеет «долговечность без износа до 5,4 × 10 ^ 13 циклов и срок хранения данных, эквивалентный 10 годам при 85 ° C». После некоторых вычислений получается около 2 лет постоянных циклов чтения или около того (без учета ECC).

Реальность такова, что для большинства приложений с низким энергопотреблением, где рабочие циклы невелики, это не проблема. Вам нужно будет оценить его для вашего конкретного приложения.

Ограничение по скорости также присутствует, поэтому при необходимости будут добавлены состояния ожидания. Однако одним из решений является загрузка кода в ОЗУ, запуск его оттуда (избегая циклов во FRAM) и обход ограничения скорости.

Здесь был пост E2E на эту тему , в котором обсуждались некоторые разветвления.

Хорошая заметка о приложении от TI о преимуществах FRAM с точки зрения безопасности находится здесь .

Увы, эта ветка немного противоречива --- это не только зависит от типа технологии (и я не знаю, какая технология используется в части Cypress/Ramtron), но один парень предлагает, чтобы вы могли обойти деградацию чтения с помощью пишу туда! В любом случае, это не относится ко мне, потому что я не буду так сильно гонять, но это стоит знать --- та.
@DavidGiven: я разместил это, потому что Джейкоб из отдела маркетинга TI ответил. Насколько я знаю, многие люди используют FRAM из-за ее преимуществ, несмотря на деструктивное чтение.
Ваша спецификация по износостойкости полностью игнорирует всю практику использования таких устройств и не имеет смысла. Это оперативная память, если все, что вы собираетесь делать, это читать один и тот же бит снова и снова, почему бы не использовать Flash? Если вы циклически читаете/записываете через каждую ячейку 16-килобайтной части FRAM на частоте SPI 20 МГц, вам потребуется 84 года, чтобы изнашивать ее.
Деструктивное чтение звучит так резко. Но да, технически это правильно, цикл чтения должен учитываться в спецификации выносливости FRAM. Для устройств Ramtron/Cyp производства TI уже много лет используется спецификация 1E14 (@85C). На самом деле, даже приложения с очень интенсивным чтением/записью никогда не приблизились бы к достижению 1E14 циклов (на самом деле 1E16 . И, кстати, это цикл чтения/записи, который испытывает конкретный байт, а не какой-либо случайный цикл (другие ячейки). В таблицах данных есть пример расчета для оценки выносливости Для серийных V-образных FRAM предел практически недостижим, как указывает Ихеаньи.

Единственная реальная проблема с FRAM заключается в том, что для действительно плотных частей, той части рынка, которая определяет объем и маржу, они пока не могут конкурировать по плотности (которая зависит либо от производительности, либо от размера — на самом деле не имеет значения, какая именно). ). Для более мелких частей (т.е. конкуренции со старой версией той же технологии) они справляются хорошо.

Так что да, это хорошо подходит для экспериментов, если вы остаетесь в частях одного размера.

Если кто-то (вставьте полупроводниковую корпорацию) разработает процесс увеличения плотности FRAM, он может заменить DRAM. Хотя это немного медленнее, чем SRAM, это может перевернуть индустрию DRAM, поскольку она является более дешевой и более производительной альтернативой нашей основной памяти в ПК, DRAM.

Учитывая увеличивающийся разрыв между ЦП и памятью, проблема скорости / пропускной способности - FRAM, как я вижу, разработана в прямой конкуренции с DRAM - решена. Он также использует наименьшее количество энергии из всех воспоминаний, что означает, что для того же объема мы можем извлечь больше «мощности / скорости» или потенциально «емкости».

Кроме того, FRAM имеет самую высокую надежность среди всех видов памяти (Flash, EEPROM и т. д.) в случае использования NVM (энергонезависимой памяти). На порядок. Я верю, что на несколько порядков!

В изменчивом варианте использования деструктивные чтения не имеют значения. Сохранение данных гарантируется на долгие годы, если они указывают на долговечность памяти NVM. Как насчет потенциальной потребности в удержании всего миллисекунд или меньше?

Нет никакого улова!