要約：20年近く前に最初のNV SRAMモジュールが開発されて以来、様々なアプリケーションおよび新しいパッケージテクノロジに対する要求の増大に対応するため、新しい世代が生み出されてきました。このアプリケーションノートでは、最初のNV SRAMデバイスを振り返り、現在の世代の製品につながる各種の改良について説明し、既存テクノロジとの比較を示し、最後に主なアプリケーション領域を概観して締めくくります。 過去と現在 第1世代のNV SRAMモジュールは、背の高いDIPパッケージで提供されました(図1)。パッケージの高さがあったのは、バッテリとRAMチップの2つがDIP内で重ねられていたことが原因でした。DIPソケットへの装着という形を取ることで、交換、保管、基板間での移動が可能になるという点が、DIPパッケージのメリットです。これらのメリットには現在でも意味がありますが、表面実装テクノロジへの展開および5Vから3.3Vへの移行が必要になりました。 図1. DIPモジュールの第1世代NV SRAM 第2世代のNV SRAMモジュールは、2ピース構造のデバイスの形で提供されました。SRAMを内蔵し、基板に直接半田付けされるベースと、スナップイン式の接点を通してベースに接続されるリチウム電源PowerCapで構成された、PowerCapモジュール(PCM)です(図2)。DIPモジュールと比較したとき、これらのデバイスには大きな優位性が2つありました。表面実装が可能という点と、ピン配置が標準化された点です。言い換えると、NV SRAMのサイズに関係なく、パッケージおよびピン数は常に同じです。結果として、システムストレージに関する要件が拡大しても、設計者によるPCBレイアウトの変更が必要なくなりました。バッテリの交換も容易です。 図2. PowerCapモジュールの第2世代NV SRAM 最新の第3世代NV SRAMモジュールは、それまでの世代が持っていた制約への対応を基本とする一方で、より多くの機能性が追加されています。これらの新しいNV SRAMは、充電可能なリチウムバッテリを内蔵した、シングルピースのBGAモジュールです(図3)。PCM方式と同様、これらのモジュールはすべてのSRAMサイズについて同一のパッケージサイズとピン数で提供されます。モジュールは表面実装可能であり、単一の部品だけが使用されます。この設計はより堅牢でもあり、従来の世代よりも高いレベルの機械的衝撃に耐えます。バッテリが充電可能であるため、データ保持期間という概念はもう1つの意味を持つことになります。より適切な仕様として等価サービス寿命があり、これは最大200年に達することもあります! このモジュールは+230℃のリフロー温度に耐える能力を備え、+260℃の温度に耐える鉛フリー版も提供される予定です。 図3. シングルピースモジュールの第3世代NV SRAM NV SRAMと他のテクノロジの比較 SRAMは、データのアクセスと保存のための、高速で信頼性の高い方法を提供します。システム電源、またはバッテリのような付属エネルギー源の、いずれかのエネルギー源を付加することによって不揮発性が実現されています。表1に、代表的な不揮発性メモリ記憶テクノロジの長所と短所をまとめます。 表1. 不揮発性メモリの比較 Feature Flash SRAM OUM EEPROM FRAM MRAM Write speed slow fast fast slow fast fast Read speed medium fast fast medium fast fast Read endurance infinite infinite infinite infinite 1,00E+12 infinite Write endurance 1,00E+06 infinite 1,00E+12 1,00E+6 1,00E+12 1,00E+12 Power consumption high low medium high low high Lifetime low high high low medium high Density high medium high low medium high Read non-destructive non-destructive non-destructive non-destructive destructive non-destructive Data retention at +140°C good good good medium good poor NV SRAMで使用されるバッテリは、データ保持にとって極めて重要な役割を果たします。バッテリの接触不良は、バッテリの寿命に重大な悪影響を及ぼす恐れがあります。その他にも、衝撃、湿度、バッテリ切り換え回路の内蔵などの要素によって、バッテリのサービス寿命が短くなり、システム全体の信頼性に影響する可能性があります。これらの問題の明らかな帰結として、5年から10年ごとに対して毎年というように、大幅に短い間隔でエンドユーザにバッテリの交換が要求されることになります。 アプリケーション NV SRAMは、保守を最小限に抑える必要があり、頻繁に読出し/書込みが行われ、データ保存に際して速度が極めて重要となるシステムで使用されるのが一般的です。1つの例として、数値制御式の切削装置があります。装置が切削動作を実行中に、突然主電源が落ちたとします。安全上の理由から、ドリルのビットを引き上げ、安全な位置で停止させる必要があります。電源が復旧次第、装置は作業を中断した位置を思い出さなければなりません。この作業は、NV SRAMモジュールを使えば簡単に実現することができます。これを別の手段で行うには、コンデンサバンクまたはsupercapによって給電される広入力帯域のステップアップDC-DCコンバータを使う方法が考えられます。プログラム情報をEEPROMに書き込むために必要な時間以上になるようにホールドアップ時間を選びます。その場合も、データがEEPROMに転送されるまでのデータキャッシュの役割を果たすために、やはりSRAMが必要になります。こうした例では、外付け部品のコストがNV SRAMモジュールのコストを上回るのが普通であり、信頼性も低下します。 改竄防止機能付きアプリケーションにおけるデータロギングは、特にPOS端末で重要性を増しています。現在のスマート端末は、時間のかかる作業であるリモートサーバからの承認取得を必要とせずに支払い取引を承認することができます。セキュアデータが端末内に存在するため、こうした用途にはシングルピースBGAモジュールが最適です。セキュアマイクロコントローラは、暗号鍵をIC内の｢安全地帯｣に格納する機能を備えています。しかし、マイクロコントローラ外部のSRAMに格納されている暗号化データの読出しと復号化を防ぐには、やはり余計な手順が必要になります。現在提供されている保護のレベルでは、今日の高度なハッカーを阻止するには不十分です。この問題に対応するため、マキシム/ダラスセミコンダクタは、セキュアマイクロコントローラ、SRAM、改竄検出回路、およびタイミングと制御の機能を内蔵した、カスタムメイドのBGAモジュールを提供しています。 データロギングアプリケーションのもう1つの例が、自動車のクラッシュボックスです。衝突時のデータを、迅速かつ信頼できる形でメモリに格納する必要があります。ここでも、特にその堅牢性ゆえに、シングルピースBGAが理想的な候補になります。データの改竄は問題ですが、実際上は単に暗号化データをNV SRAMに格納するだけで対処可能です。暗号化データの復号化に伴う作業がハッカーの費やす時間に見合わないのは、たとえば支払い取引端末の場合と同じです。 遊技機は、顧客の請求を検証するために信頼できるデータロギングを必要とします。この場合、ツーピースのPCM方式は有効ではありません。遊技機の操作者が筐体を開き、バッテリを取り外しておいて、偶発事故によりデータが失われたと言う可能性があるからです。筐体が開けられるたびにEEPROMに書き込む方法も考えられますが、この場合も、余計なコストと複雑性が伴います。バッテリを取り外すことのできないBGAモジュールなら、この問題を簡単に解決することができます。 高電圧障害保護装置は、常にパワーグリッドの状態を監視して、障害状態が発生した際にはいつでもすぐに大量のデータを保存できるようにする必要があります。これらの装置は、少なくとも10年間はフィールドサービス技術者を要求することなく動作しなければなりません。この場合も、BGAモジュールの使用が最適です。障害保護装置はパワーグリッド自体によって給電されるのが一般的であり、BGAモジュールの内蔵バッテリは消耗しないからです。その結果、はるかに長いサービス間隔を期待することができます。新しい世代の障害保護装置を開発するソフトウェア設計者は、単により大容量のNV SRAMモジュールに移行するだけで、既存の基板レイアウトを変更する必要なしにSRAMメモリサイズ増大の恩恵を受けることができます。これが可能なのは、すべてのNV SRAMモジュールのピン割当てが、SRAM容量の増大に伴ってより多くの｢接続なし｣(NC)端子が必要なアドレスラインにコンバートされるように配置されているためです。 結論 NV SRAMモジュールは、単に高速で信頼性の高いデータ保存を提供するだけでなく、そのパッケージングテクノロジに基づく大きなメリットを提供します。これらのデバイスは、セキュアなデータを要求しフィールドサービスを最小限に抑える必要があるアプリケーションに最適です。 同様の記事が、ドイツのElektronik Informationenの2005年10月号に掲載されています。 フィードバックをお寄せください。 内容に満足されましたか、あるいは満足されていませんか？もっと良いページにできると思いますか？あるいは、単なるコメントでも結構です。フィードバックをお待ちしています。—マキシムはお客様からいただく訂正、提案を元に改善していきます。 このページを評価し、フィードバックを送信する。 自動アップデート お客様が関心のある分野でアプリケーションノートが新規に掲載された際に自動通知Eメールの受信を希望する場合は、EE-Mail™にご登録ください。 その他の情報   APP 3840: Oct 16, 2006 DS1220AB 16k不揮発性SRAM フルデータシート (PDF, 164kB) 無料 サンプル DS1220AD 16k不揮発性SRAM フルデータシート (PDF, 164kB) 無料 サンプル DS1225AB 64k不揮発性SRAM フルデータシート (PDF, 160kB) 無料 サンプル DS1225AD 64k不揮発性SRAM フルデータシート (PDF, 160kB) 無料 サンプル DS1230AB 256k不揮発性SRAM フルデータシート (PDF, 244kB) 無料 サンプル DS1230W 3.3V、256k不揮発性SRAM フルデータシート (PDF, 240kB) 無料 サンプル DS1230Y 256k不揮発性SRAM フルデータシート (PDF, 244kB) 無料 サンプル DS1245AB 1024k不揮発性SRAM フルデータシート (PDF, 252kB) DS1245W 3.3V、1024k不揮発性SRAM フルデータシート (PDF, 248kB) DS1245Y 1024k不揮発性SRAM フルデータシート (PDF, 252kB) DS1249AB 2048k不揮発性SRAM フルデータシート (PDF, 196kB) DS1249Y 2048k不揮発性SRAM フルデータシート (PDF, 196kB) DS1250AB 4096k不揮発性SRAM フルデータシート (PDF, 300kB) DS1250W 3.3V、4096k不揮発性SRAM フルデータシート (PDF, 240kB) DS1250Y 4096k不揮発性SRAM フルデータシート (PDF, 300kB) 無料 サンプル DS1258AB 128k x 16不揮発性SRAM フルデータシート (PDF, 208kB) DS1258W 3.3V、128k x 16不揮発性SRAM フルデータシート (PDF, 208kB) DS1258Y 128k x 16不揮発性SRAM フルデータシート (PDF, 208kB) DS1265AB 8M不揮発性SRAM フルデータシート (PDF, 196kB) DS1265W 3.3V、8Mb不揮発性SRAM フルデータシート (PDF, 196kB) DS1265Y 8M不揮発性SRAM フルデータシート (PDF, 196kB) DS1270AB 16M不揮発性SRAM フルデータシート (PDF, 200kB) DS1270W 3.3V、16Mb不揮発性SRAM フルデータシート 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