意法半导体Page EEPROM打破数据存储的玻璃天花板

‍‍‍‍‍‍‍‍作者

意法半导体连接安全产品部综合市场业务线总监，Sylvain Fidelis

EEPROM是一项成熟的非易失性存储（NVM）技术，其特性对当今尖端应用的发展具有非常重要的意义。意法半导体（ST）是全球EEPROM芯片知名厂商和存储器产品和工艺创新名企之一，其连接安全产品部综合市场业务线总监Sylvain Fidelis在本文中介绍了NVM技术的核心优势，以及让EEPROM成为当前和未来工程师的首选存储器的关键因素。

从首款产品问世到现在，EEPROM已有近40年的历史，至今仍是很多设计师的首选NVM存储器。EEPROM被用于需要字节级擦写粒度、高能效、更长久的读写寿命和数据记录时间的应用场景，具有很高的易用性、灵活性和可扩展性。

此外，Page EEPROM等创新产品增强了对边缘人工智能、品牌保护、可持续性应用等当前设计趋势的支持功能。

总体而言，EEPROM厂商不断推进技术发展，改进优化生产工艺，连续提高存储密度、读写性能和能效，以及产品质量和可靠性。

主要优势和应用

今天，市面上的NVM产品种类繁多且各具优势；例如，分立串口NOR闪存以高速擦写性能著称，微控制器嵌入式闪存具有节省成本的优势，FRAM（铁电随机存储器）以极速写操作而受市场追捧。

在另一方面，字节级擦写粒度也是EEPROM的一个重要特性，这帮助它从这些非易失性存储解决方案中脱颖而出，为数据记录等工作带来优异的存储性能。在智能手机市场，设计人员面临着严格的空间限制挑战。嵌入式闪存内仿真EEPROM成为存储数据和参数的最佳选择，这种擦写粒度为EEPROM在电路板上抢得一席之地。同时，其低功耗特性也契合了各类电池供电应用的需求，如智能传感器、智能手表、智能手机、健康与健身追踪器及其他可穿戴设备。

此外，EEPROM具有更长久的读写寿命和数据保留时间，能够满足车用数据记录系统的可靠性要求。自动驾驶系统需要记录多路传感器传输的数据信息，为自动驾驶应用存储重要参数是EEPROM的代表性应用之一。EEPROM的数据保留时间可达100年或更久，轻松保证车辆在整个生命周期内性能良好。

设计人员也非常认可EEPROM在系统开发过程中表现出来的灵活性。在项目早期，存储容量需求可能难以预测，通常会随着项目推进而大幅提高。因为不同容量的串口EEPROM共用一种封装和引脚布局，通过选择更高容量的器件可以轻松扩展存储容量，而无需更改电路板布局。厂商提供各种容量的芯片，从低成本的1Kbit到4Mbit，还提供多种封装选择，包括主流的8引脚SO-8表面贴装。将产品设计最终定型并投入生产的复杂程度已大大降低。

最近的两个重要技术进步表明，EEPROM能够适应现代社会的发展需求，特别是边缘人工智能应用、品牌保护和防止假冒产品的需求，以及强调电子产品可以修复设计的可持续发展需求。

Page EEPROM：打破数据存储的玻璃天花板

40年来，客户应用存储的数据量持续迅猛增长，电子设备用户需要更高的数据量和产品设置准确度。本世纪初，使用容量高于256Kbit的EEPROM似乎难以想象，同样，在本世纪二十年代，使用2Mbit的EEPROM也是难以想象。串口EEPROM的价值主张是，应用开发人员只需为数据存储分配一个8引脚的小封装，然后可以灵活地选择任何存储容量。

意法半导体Page EEPROM打破了阻碍存储技术发展的玻璃天花板，能够在8引脚小封装内可靠存储32Mbit的数据。

Page EEPROM是意法半导体的一项创新成果，兼具EEPROM的高能效和耐用性与闪存的高存储容量和读写速度，尤其是快速高效处理无线（OTA）固件更新的能力。目标应用包括需要低功耗、字节级数据记录和小尺寸的智能表计，以及数据密集型的边缘人工智能设备。常见应用包括工业传感器（资产跟踪和智能状态监测等应用）、电动自行车和医疗保健设备。耳背式助听器和GPS追踪器是这种新型混合存储器的首批应用。

2024年，意法半导体推出了存储密度8Mb、16Mb和32Mb的Page EEPROM。这些产品支持字节级擦写操作，非常适合数据记录，而页面/扇区/块区擦除和页面写操作则方便无线（OTA）固件更新。此外，缓存加载功能可以优化初始化过程。

320Mbit/s的数据读取速度比标准EEPROM更快，接近串口NOR闪存的读取速度。50万耐擦写次数是传统串口闪存的数倍，数据保存时间长达100年。此外，总体电能需求是串口闪存的十分之一。虽然写操作电流与许多传统EEPROM处于同一水平，但是，具有快速唤醒功能的深度关闭模式可以将工作电流降至1µA以下。

峰流控制是这些器件的另一个新特性，可将最大功耗限制在3mA以下。这个特性可以有效稳定功耗，并最大限度降低电源噪声，同时，理论上允许使用更小的电池，并延长电池的续航时间。

市场现状

目前，EEPROM全球市场规模约为每年8亿美元。意法半导体从1987年开始生产EEPROM芯片，自2005年以来一直是头部供应商之一。迄今为止，意法半导体EEPROM出货量累计约440亿颗，产品阵容包含400多个不同的型号，如Page EEPROM芯片，它为市场提供了丰富的存储密度和封装选择、性能参数和温度等级，支持1.2V至5V的标准工作电压，支持规模化趋势。

所有器件都包含在意法半导体的产品长期供货计划内，该计划承诺商用和工业EEPROM长期供货期10年，汽车级器件长期供货15年。意法半导体的IDM（垂直整合制造）模式让公司可以全盘控制产品生命周期，包括设计、生产和营销。公司内部不同部门之间的密切合作有助于更快地将可靠产品交付市场，并根据真实的客户反馈推动产品和工艺的开发。

随着EEPROM技术不断发展，最新架构的典型位单元面积是第一代架构的五百分之一，在相同尺寸的芯片上，把存储密度提高到1,000倍。耐擦写能力也得到了显著提升，最高耐擦写次数达到了400万次，确保零故障保留数据。

未来存储器

在需要稳健、可靠、高性能NVM的应用中，EEPROM、闪存技术和FRAM一直为客户提供强大的价值主张。在最新的创新技术带来重要的新功能的同时，技术的不断发展也进一步扩展了EEPROM的产品特性。当今世界以人工智能为中心，注重可持续发展，最新的EEPROM可以满足未来新设计的需求。