如何使用EERAM取代SRAM?

磁阻式記憶體(MRAM)一直被視為兼具運算、儲存能力的新世代記憶體之一，可用於取代以電池供電的SRAM；例如從智慧電錶到生產線，在需要進行重複性資料記錄的應用中，必須能夠在處理過程中在斷電的情況下自動記錄內容。而Microchip Technology以最新EERAM在市場脫穎而出。

EERAM是一種獨立非揮發性RAM記憶體，使用與串列式SRAM相同的SPI和I2C協定，可使設備在斷電期間保留SRAM內容，而無需使用外部電池。在實際運作時，使用者幾乎感受不到該元件所有非揮發性特性的存在。當設備檢測到電源耗盡時，會自動將SRAM資料傳輸到非揮發性記憶體中，並在電源恢復供電時再將資料移回到SRAM中。此系列EERAM適用於重複性任務資料記錄的應用，以及必須能在處理過程中遇斷電時自動還原儲存內容。這種功能特別有助於在製造設備和智慧電表等應用中。

以生產線為例，工作站在其整個生命週期中會處理高達數百萬個任務，而在任務期間遺失資料可能會造成生產線的檢修或物品報廢。EERAM在這些場景中會自動儲存SRAM內容，生產線可從任務中斷處開始，恢復運行。

Microchip EERAM產品組合的新增功能包括從64Kb到1Mb的四種SPI密度，相較於現有的序列NVSRAM，可為系統設計人員節省多達25%的成本。但這並不是指未來不再需要任何SRAM，而是指傳統結合電池的方式可用一顆晶片來取代。EERAM使用與序列SRAM相同的SPI和I2C協議，因此SRAM可以在斷電期間保留內容，而無需使用外部電池。

在EERAM每個單元中都包含非揮發性電晶體，並採用小型外部電容器提供能量，以便在系統斷電時將SRAM的內容移至非揮發性單元。（來源：Microchip）

以47xxx系列來說，要可以使用自動儲存資料功能，使用者要將STATUS暫存器中的ASE設定為1，並且在Vcap 接腳和地之間連接一個電容，建議應用原理圖接法如下圖所示。

在選擇電容時，務必要確保電容提供的電能足以完成整個自動儲存操作，而不會丟失任何數據。電容也不應過大，因為這樣在 VCC 電壓下可能需要更長的時間來充電，成本可能也會因此而增加。另外，需要根據應用中的預期電壓和溫度來確定電容的額定值，並且需要考慮到老化、溫度或電壓而導致的電容變化，確保在整個應用生命週期內不會因電容變化而導致自動存儲失敗。

建議的最低電容值, 標準電容值, 鉭電容值與陶瓷電容值, 請參考下列表格:

零件間變異在任何生產線上都會造成問題。對於自動儲存操作，如果選擇了因元件偏差而導致電容值過小的電容，可能就會丟失數據。在選擇電容時，務必要考慮到這一點，確保在所有工作條件下都能達到最小電容值。

例如，47L16 所需的最小電容值為 8 µF，如果選擇了電容值為 10 µF、容差為 +20/-50% 的電容，則計算得出的實際電容值可能在 5 µF 至 12 µF 之間，這樣每個批次都可能會有一些電容不符合最小電容值要求。在這種情況下，最好選擇容差較小的電容（例如最小值為 8 µF時，選擇電容值為 10 µF、容差為 ±20% 的電容），或初始值較大的電容（例如最小值為 11 µF 時，選擇電容值為 22 µF、容差為 +20/-50% 的電容）。

當使用適當的電容值時，EERAM能夠提供可靠且經濟高效能的數據儲存，即使數據經常更新以及在沒有警告的情況下突然斷電也是如此。

挑選適合的自動儲存電容，這意味著要在各種物理特性之間做出取捨，使電容既適合工作環境，又能提供足夠的儲電量，從而實現完整可靠的存儲。

1. Gary Hilson, EERAM免電池備援也能「不失憶」, https://www.eettaiwan.com/20191220nt01-eeram-eliminates-sram-battery-backup/

2. 賴品如, Microchip推出全新的EERAM記憶體解決方案, https://www.digitimes.com.tw/tech/dt/n/shwnws.asp?cnlid=13&id=0000576399_CZ24TTG781MZ95LF60DSD

3. Microchip, Serial EERAM: SRAM that Doesn’t Lose Data on Power Down, https://www.microchip.com/en-us/products/memory/serial-eeram

4. Microchip, Choosing the Right EERAM VCAP Capacitor, https://ww1.microchip.com/downloads/en/Appnotes/00002257B.pdf