Idealer Ersatz für SRAM

Was für MRAM spricht

14. August 2017, 9:00 Uhr | Von Chuck Bohac
Neue Speichertypen haben nicht die Verschleißerscheinungen von Flash
MRAM benötigt wenig zusätzliche Bauelemente und hat nicht die Verschleißerscheinungen von Flash-Speicher.
© Nattawut Jaroenchai – Shutterstock

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.

Anbieter zum Thema

zu Matchmaker+
Typischer Ablauf beim Ausfall oder Abschalten der Spannungsversorgung
Bild 1. Typischer Ablauf beim Ausfall oder Abschalten der Spannungsversorgung. Während die Daten aus dem SRAM in den Flash-Speicher übertragen werden, muss genügend Energie vorhanden sein, um die gesamte Schaltung während dieses Vorgangs mit Spannung zu versorgen.
© Everspin Technologies

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.

Speichervorgang mit MRAM. Das Übertragen der Daten von SRAM in Flash entfällt
Bild 2. Speichervorgang mit MRAM. Das Übertragen der Daten von SRAM in Flash entfällt. Der Mikrocontroller kann die in der parasitären Kapazität verbleibende Energie dazu nutzen, eine höhere Ebene über den Spannungsausfall zu informieren.
© Everspin Technologies

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.

Die Bilder des Artikels im Überblick, Bilder 1-4

Typischer Ablauf beim Ausfall oder Abschalten der Spannungsversorgung
© Everspin Technologies
Speichervorgang mit MRAM. Das Übertragen der Daten von SRAM in Flash entfällt
© Everspin Technologies
Wiederbeschreibbarkeit von MRAM
© Everspin Technologies

Alle Bilder anzeigen (4)


  1. Was für MRAM spricht
  2. Unbegrenzt wiederbeschreibbar

Das könnte Sie auch interessieren

Verwandte Artikel

Everspin Technologies