Новая 2-Мбит EEPROM от ON Semiconductor

Основными стратегическими направлениями развития современной электроники являются уменьшение габаритов и снижение энергопотребления. Однако существует множество областей, где более критичными являются такие свойства электронных компонентов, как надежность и способность работать в широком диапазоне температур и питающих напряжений. Одной из таких областей является промышленная электроника: приводы электродвигателей, промышленные компьютеры, промышленные сетевые контроллеры и др.

Новые микросхемы CAT25M02VI-GT3 способны работать в самых жестких условиях и, кроме того, обладают большой емкостью, высокой скоростью записи/чтения и низким энергопотреблением.

Общая характеристика CAT25M02VI-GT3

Память CAT25M02VI-GT3 является представителем семейства CAT25M02 от ON Semiconductor.

CAT25M02VI-GT3 представляет собой EEPROM объемом 2 Мбит с последовательным интерфейсом SPI. На настоящий момент объем памяти в 2 Мбит является рекордным не только для семейства CAT25M, но и для всей отрасли в целом. CAT25M02VI-GT3 обладает преимуществами перед аналогичными микросхемами и соответствует устоявшимся в промышленности требованиям к памяти: стандартный корпус, стандартное назначение выводов, стандартный интерфейс связи, стандартный протокол обмена. Это позволяет применять данную микросхему в уже разработанных устройствах, для замены микросхем памяти не только производства ON Semiconductor, но и других производителей.

Рис. 1. Габаритные размеры CAT25M02VI (SOIC8)

Характеристики памяти CAT25M02VI-GT3, соответствующие устоявшимся стандартам:

• корпус SOIC8 (рис. 1);
• стандартное расположение выводов (рис. 2);
• организация памяти — 256 кбайт по 8 бит;
• дополнительная страница хранения идентификаторов с индивидуальной возможностью программной защиты от перезаписи;
• последовательный коммуникационный интерфейс SPI, реализуемый с помощью четырех линий:
  • выбор кристалла (CS, Chip Select);
  • последовательный выход (SO, Serial Output);
  • последовательный вход (SI, Serial Input);
  • тактовый вход (SCK, Serial Clock).
• дополнительный вывод WP (Write Protect), позволяющий реализовать аппаратную защиту от записи;
• вывод HOLD для приостановки обмена с данными CAT25M02VI-GT3;
• обмен данными с процессором путем стандартного набора инструкций (табл. 1):
  • записи/чтения данных — WRITE/READ;
  • по защите данных — WREN/WRDI;
  • по работе с регистром состояния — RDSR/WRSR;
• наличие возможности аппаратной и программной защиты данных.

Рис. 2. Внешний вид и назначение выводов CAT25M02VI

Для определения преимущества CAT25M02VI-GT3 над другими микросхемами памяти проведем сравнительный анализ с ее аналогами — CAT25AM02 и M95M02‑DRMN6 (STMicroelectronics).

Сравнительный анализ микросхем памяти семейства CAT25 от ON Semiconductor

Микросхемы CAT25AM02 являются представителем того же семейства CAT25M от ON Semiconductor. Они обладают тем же объемом памяти, что и CAT25M02VI, но разработаны для применения в портативной электронике с батарейным питанием и имеют специфические характеристики. Сравнительный анализ показал целый ряд преимуществ CAT25M02VI (табл. 2):

• Микросхема способна работать в более широком диапазоне питающих напряжений (1,7–5,5 В).
• Микросхема имеет более широкий диапазон рабочих температур — –40…+85 °C. Кроме того, температура хранения составляет –65…+150 °C.
• Скорость работы SPI-интерфейса — 10 МГц, в то время как у CAT25AM02 только 5 МГц.
• Длительность цикла записи составляет рекордное значение в 6 мс, а в случае напряжения питания более 2,5 В — всего 3 мс.

Примечания:
* — значения токов потребления приведены для: случая максимального напряжения питания 3,6 В (CAT25AM02), 5,5 В (CAT25M02 и M95M02‑DRMN6); всего рабочего диапазона температур.
** — уменьшение длительности цикла записи для CAT25M02 возможно при напряжениях питания более 2,5 В, после установки бита twc в регистре Status Register.

Важно отметить, что CAT25AM02 имеет рекордно низкие показатели по потреблению: ток потребления в режимах чтения/записи составляет всего 0,8/1 мА соответственно. В режиме ожидания потребление обеих микросхем не превышает 1 мкА. Нижний порог напряжения питания CAT25AM02 составляет 1,6 В, это ниже, чем у CAT25M02VI-GT3. Кроме того, CAT25AM02 выпускается в миниатюрном корпусе WLCSP-8, что крайне важно в портативной электронике.

Таким образом, можно сделать общий вывод, что использование CAT25AM02 будет предпочтительнее в потребительской, медицинской и другой электронике без особых требований к условиям окружающей среды, в то время как CAT25M02VI будет иметь значительное преимущество в промышленной электронике и электронике, работающей в жестких окружающих условиях.

Сравнительный анализ микросхем CAT25M02VI-GT3 и M95M02‑DRMN6

Проведем сравнительный анализ CAT25M02VI-GT3 и микросхемы EEPROM M95M02‑DRMN6. Последняя также разработана для применения в жестких условиях промышленного производства.

Анализ показывает (табл. 1), что M95M02‑DRMN6 имеет большее количество циклов записи/чтения (4 млн). Бесспорно, в ряде приложений этот показатель может оказаться чрезвычайно важным. Однако CAT25M02VI-GT3 выгодно отличается от аналога по целому ряду параметров:

• Более широкий диапазон питающих напряжений.
• Меньшее потребление. Ток потребления в режимах чтения/записи составляет всего 2 мА, в то время как для M95M02‑DRMN6 аналогичные характеристики имеют значения 3 мА. Кроме того, в режиме ожидания потребление CAT25M02VI-GT3 составляет всего 3 мкА.
• Большая скорость обмена по интерфейсу SPI. Для CAT25M02VI-GT3 максимальная скорость 10 МГц, в то время как у M95M02‑DRMN6 только 5 МГц.
• Меньшее время цикла записи. Этот факт, с одной стороны, позволяет увеличить скорость работы с памятью, а с другой — приводит к уменьшению потребления.

Таким образом, можно сделать вывод, что CAT25M02VI-GT3, не уступая по эксплуатационным параметрам, обладает лучшими характеристиками потребления и быстродействия.

Примеры применения микросхем семейства CAT25M02

Микросхемы памяти CAT25M02 могут применяться в различных областях электроники, от потребительской до промышленной. Приведем несколько конкретных примеров.

Счетчики воды/газа/электричества

Собранные счетчиком данные о потреблении воды/газа/электричества (рис. 3) необходимо передавать пользователю. Существует два пути передачи данных:

1. Полученные данные хранятся и периодически считываются. В этом случае объема CAT25M02 хватит для хранения не только текущих показаний, но и множества отсчетов для определения динамики потребления.
2. Данные не хранятся, а пересылаются по одному из интерфейсов (Ethernet, RS-485, радиоканалы и др.). В этом случае микросхема памяти может содержать параметры счетчика (серийный номер, коэффициенты преобразования и т. д.). Кроме того, CAT25M02 может использоваться для хранения данных в случае возникновения нарушений интерфейса передачи данных (например, обрыв кабеля).

Рис. 3. Работа CAT25M02 в составе счетчика воды/газа/электричества

Сетевые карты

Большинство Ethernet-контроллеров не имеет встроенной памяти для хранения настроек сети и данных адресации и использует для этого внешнюю память (рис. 4). В данном случае требования к объему памяти не столь критичны, так как объем хранимых данных не велик. Более важным является стандартное расположение выводов CAT25M02. Это позволяет применять данную EEPROM вместо устаревших микросхем в уже разработанных устройствах.

Рис. 4. Работа CAT25M02 в составе сетевой карты

Системы цифровой обработки данных

В системах цифровой обработки используются высокопроизводительные DSP-процессоры и FPGA. Они зачастую не имеют встроенной энергонезависимой памяти и используют внешние EEPROM/Flash. Раньше EEPROM использовалась для достаточно простых проектов, так как она обладала не очень большим объемом. Появление CAT25M02 сняло это ограничение. На рис. 5 представлена обобщенная система цифровой обработки звука, в ней CAT25M02 хранит непосредственно исполнительный код DSP, коэффициенты фильтров, готовые таблицы расчетных значений функций и т. д.

Рис. 5. Пример работы CAT25M02 в составе системы обработки звука

Краткий обзор микросхем EEPROM от ON Semiconductor

Компания ON Semiconductor производит память с тремя типами коммуникационных интерфейсов: I²C, SPI, Microwire. Объем памяти составляет от 1 кбит до 2 Мбит (табл. 3). Выпускаются также микросхемы памяти для автомобильной электроники.

ON Semiconductor является одним из лидеров производства микросхем EEPROM. С одной стороны, выпускаемые компанией микросхемы последовательной EEPROM совместимы с микросхемами других производителей (табл. 4). С другой стороны, всего несколько фирм производят память такого объема.

Заключение

ON Semiconductor выпускает широкую номенклатуру последовательной EEPROM, отвечающей самым высоким электрическим и эксплуатационным требованиям.

Новая микросхема памяти CAT25M02VI-GT3 имеет стандартный корпус, стандартное расположение выводов, общепринятый протокол обмена. В то же время она обладает рекордным объемом данных (2 Мбит), низким потреблением (всего 2 мА в режиме записи/чтения), высокой скоростью обмена (до 10 МГц), широким диапазоном питающих напряжений (1,7–5,5 В), способна работать при температурах –40…+85 °C и допускает хранение при –65 до +150 °C. Все это делает эту микросхему памяти отличным выбором для устройств промышленной электроники: систем ЧПУ, приводов двигателей, систем сбора информации.