Idealer Ersatz für SRAM Was für MRAM spricht

Neue Speichertypen haben nicht die Verschleißerscheinungen von Flash.
MRAM benötigt wenig zusätzliche Bauelemente und hat nicht die Verschleißerscheinungen von Flash-Speicher.

Nichtflüchtige Speicher unverzichtbar, um Daten vor Stromausfall zu schützen oder im ausgeschalteten Zustand zu erhalten. MRAM benötigt keine Spannungsüberwachung und hat nicht die Verschleißerscheinungen von Flash.

Triebwerkssteuerungen in der Luftfahrt, Infotainment-Systeme im Auto, Datenaufzeichnung für Kfz-Module, Industrieroboter, Flugsicherungsrechner, Navigations- und Leitsysteme, unbemannte Luftfahrzeuge, Cockpit-Sprachrekorder – sie alle haben eines gemeinsam: Bei diesen Anwendungen muss ein Datenstrom schnell gespeichert werden und sie müssen für eine äußerst lange Produktlebensdauer ausgelegt werden. Wenn die Spannungsversorgung unterbrochen wird, ausfällt oder abgeschaltet wird, werden gewöhnlich Speicherkondensatoren eingesetzt, um das System so lange mit Spannung zu versorgen, bis die Daten vom flüchtigen in einen nichtflüchtigen Speicher (z.B. Flash oder EEPROM) übertragen worden sind.

MRAM (magneto-resistives RAM) benötigt keine Speicherkondensatoren, da die Daten im MRAM grundsätzlich schnell und nichtflüchtig gespeichert werden. Durch seine SRAM-Schnittstellen benötigt MRAM keine besonderen Spannungen oder Befehle. Mit hohen Schreibgeschwindigkeiten, unbegrenzter Wiederbeschreibbarkeit, einem Datenerhalt von 20 Jahren und Temperaturbereichen für den Einsatz im Kfz ist MRAM die ideale Lösung für die Speicherung von Protokoll-Daten. Mit der Geschwindigkeit und unbegrenzten Wiederbeschreibbarkeit von SRAM und der Nichtflüchtigkeit von Flash eignet sich MRAM besonders für Produkte mit langer Lebensdauer, die ein Flash-Speicher nicht bieten kann. Da keine Kondensatoren zum Zwischenspeichern von Energie benötigt werden, verbessert sich die Zuverlässigkeit des Systems und die Gesamtbetriebskosten sinken. Insgesamt zeichnet sich die erste Generation von Everspin-„Toggle“-MRAM durch folgende Merkmale aus:

  • nichtflüchtig,
  • bytegenau adressierbar,
  • keine Verzögerung beim Schreiben,
  • unbegrenzt wiederbeschreibbar,
  • Datenerhalt über 20 Jahre,
  • Schutz der Daten bei Spannungsausfall,
  • Blockschreibschutz,
  • schnelle SPI-Schnittstellen mit Taktraten von 40 und 50 MHz,
  • symmetrische Schreib- und Lesezyklen von jeweils 35 ns,
  • keine speziellen Spannungen,
  • keine besonderen Befehle – kann wie SRAM behandelt werden.

Bei elektronischen Systemen zur Datenprotokollierung müssen die anfallenden Daten gewöhnlich in einen nichtflüchtigen Speicher geschrieben werden. Um Datenverlust beim – beabsichtigten oder unbeabsichtigten – Verlust der Spannungsversorgung zu verhindern, werden recht komplexe Schaltungen eingesetzt. In der Regel bestehen sie aus einer Schaltung zur Überwachung der Stromversorgung, einem flüchtigen Speicher für die protokollierten Daten (meist SRAM wegen seiner Geschwindigkeit und Wiederbeschreibbarkeit) und einem nichtflüchtigen Speicher (z.B. Flash) zur dauerhaften Speicherung der Daten. Bild 1 zeigt eine typische Lösung zur Datenspeicherung.

Bei MRAM entfällt das Umkopieren vom flüchtigen in den nichtflüchtigen Speicher. Um die Spannungsüberwachung überflüssig zu machen, ist MRAM von Everspin mit einer eingebauten Überwachung ausgestattet. Während des Schreibzyklus wird UB daraufhin überwacht, ob die Write-Inhibit-Spannung von 0,3 V unterhalb von UB (min.) erreicht wird. Falls während des Betriebs die Spannungsversorgung ausfällt und UB während des Schreibzeitfensters von 15 ns (bei parallelen Bausteinen) unter diesen Wert abfällt, wird der Schreibvorgang nicht ausgeführt. Geschrieben wird auf der steigenden Flanke des Signals Write Enable, und wenn nach der steigenden Flanke von Write Enable die Spannung ausfällt, hat der Baustein auf dem Chip genügend Kapazität, um den Schreibvorgang zu beenden.

Wenn die Spannungsversorgung unterbrochen wird, ausfällt oder abgeschaltet wird, werden gewöhnlich Speicherkondensatoren eingesetzt, um das System so lange mit Spannung zu versorgen, bis die Daten vom flüchtigen in einen nichtflüchtigen Speicher übertragen worden sind. Nichtflüchtiges MRAM benötigt keine Speicherkondensatoren, da die Daten im MRAM grundsätzlich schnell und nichtflüchtig gespeichert werden. Dadurch werden die Spannungsüpberwachung, die Kondensatoren und das Flash-RAM nicht mehr benötigt (Bild 2). Der Ersatz des SRAM durch MRAM ermöglicht einfachere, kleinere und zuverlässigere Produkte. Beim Einsatz als Ringpuffer mit sofortiger Speicherung der eintreffenden Daten müssen keine Daten mehr vom flüchtigen in den nichtflüchtigen Speicher übertragen werden.

Bilder: 4

Die Bilder des Artikels im Überblick, Bilder 1-4

Idealer Ersatz für SRAM:"MRAM speichert mehr"