非易失性存储芯片的两点应用注意

湖南师范大学物理与信息科学学院 方淼荣

湖南师范大学数学与计算机科学学院 钱光明

1.引言

非易失性存储芯片历史悠久，如ROM、PROM和EPROM等等。当今，随着便携式低功耗电子设备的大量使用，这类存储器几乎天天伴随着我们。U盘、手机、随身听都是再好不过的例子。不过，我们在感到它们带来的方便和实用的同时，对它们的要求和主要特点也应该心中有数。本文以两类主要的存储芯片EEPROM和FLASH为例，总结了两个不太被一般使用者所注意的特点。

2.数据保存的时间有限

无论是EEPROM还FLASH芯片，生产商都不保证其中的数据可以无限期地保存下去。例如，FLASH芯片K9F6408U0B-TCB0的数据保存年限(Data Retention)在说明书上给出的是10年，AT89C51单片机内部的FLASH存储器是10年(85℃)，PIC18F2455单片机内部的FLASH/EEPROM的程序和数据保存时间可以大于40年，而存储器EEPROM芯片24LC512给出的指标是大于200年。

通过查找芯片的产品说明书，一般不难找到数据保存年限这一指标。虽然有的年限长一些，有的年限短一些，但总归是有限的。

上世纪90年代出现了一个电脑“千年虫”的问题，因为当时许多电脑表示年份时本该取4位，但实际只取后两位，导致2000年到来时可能误认为是1900年。通过预警和巨大努力，“千年虫”问题才得以顺利解决。

现在，对于一个数据保存年限20年的芯片，意味着20年后里面的程序和/或数据可能发生了改变，这对于某些重要应用场合是绝对不能允许的。当然，有人说生产商给出的保存年限指标可能比较保守，实际时间会长一些，但这并不能作为我们的行为依据。为此，我们能否提出一个“几十年虫”或是“存储虫”的概念，用以警示人们：信息如果几十年放在芯片中不动，到时候可能已经改变。许多人的生活节奏越来越快，需要顾及的嵌入式电子设备越来越多，一个地方20年不碰不是不可能的。

3.编程电流有别

因为EEPROM和/或FLASH存储芯片常常用于低功耗便携式装置中，电能来源不是电网而是电池，应用时必须考虑到芯片的用电指标。有人会说这些存储芯片本来耗电很小，使用电池一般不会有问题。但是别忘了：这类芯片的编程电流比读电流要大，且FLASH比EEPROM大。例如：EEPROM芯片24LC512的读电流最大值(maximum read current)约400μA(5.5V时)，编程电流最大值(maximum write current)约5mA(5.5V时)。而FLASH芯片K9F6408U0B-TCB0的编程电流可达20mA，有些FLASH芯片还可能更大一些。

5mA和20mA差别好像并不大，但在某些测量场合并不能忽视这一差别。例如，我们在设计一个低功耗温度测量装置时，采用EEPROM芯片24LC512，温度传感器DS18B20，锂电池XL-050F。DS18B20在-10℃～85℃的范围内能保证±0.5℃的测量精度，且其工作电压必须保证在3.0V～5.5V，温度转换时间(temperature conversion time)可长达750ms，如果此期间发生了EEPROM芯片的写操作，那么电池要多承受5mA(最大值)的电流冲击，换作FLASH芯片K9F6408U0B-TCB0的话，则可能达20mA，这样的电流冲击是要造成电池电压下降的。例如-10℃时，6mA就可使锂电池XL-050F电压从3.6V降至3.23V左右，-40℃时降至3.0V以下，低于DS18B20的正常工作电压了。

嵌入式、低功耗的测量往往要求我们精打细算，不但可能存在需要保证精度的问题，还需考虑电池使用寿命、价格等等因素，这就提醒我们不要小看EEPROM和FLASH编程电流的这一点差别。有些文献谈到FLASH芯片非常适合于长期测量和存储参数。是的，它的容量是EEPROM无法比拟的。但是，器件选型时别忘了看一看编程电流。

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

[2]PIC18F2455/2550/4455/4550数据手册.http//www.microchip.com.

[3]串行EEPROM系列数据手册.http//www.microchip.com.