過去三十年來,工程師由於結合電池與靜態RAM,能在刻意與意外斷電情形時,讓系統仍可保護資料。最初業界採用內建低密度記憶體電路的分立式解決方案,及單純的電池技術,搭配分立式電源感測與切換電路。效能向來是業界面臨的挑戰之一。為配合低功耗要求,藉以延長電池供電記憶體的運作時間,此類元件都會設計較慢的存取時間。雖然電池有限的容量值得商確,但這已是過去的解決方案。幸運的是,現在已有顯著的改良設計,聰明的工程師藉由整合許多模組而結合許多分立式零件,初期運用雙內線、引腳插入式封裝,之後採用表面黏著式封裝。把記憶體與控制電路,連同電池放在同一個封裝,或是藉由製作一個雙封裝的解決方案,把電池嵌在IC電路板上,如此能讓理想的電路設計、製造、以及可靠度控管等工作,從系統設計師的身上轉移到元件供應商。另一項幾乎成為電池供電SRAM同義詞的功能特色就是即時時脈(Real-Time-Clock)。由於許多應用需要在發生標示時間戳記的系統事件時,立即顯示時間與日期的資訊,因為此類元件中已有電池供電,因此自然會把這些功能結合到電池供電的SRAM。
不幸的是,儘管記憶體密度、整合控制電路、以及電池技術都有改進,但缺乏基礎解決方案的情況仍舊沒變。不論是模組化封裝或是印刷電路板上的分立式組裝(沒錯,許多應用仍使用這種技術),電池供電SRAM至今還是面臨低可靠度、製造過程複雜、佔用過多電路板空間、效能低落,再加上近來環保意識抬頭,會讓業者難以達到完全「綠色環保」解決方案的目標。接下來,讓我們開始來討論這些議題。
典型的電池供電SRAM解決方案包含4個元件:SRAM、電壓監測器/控制器、電池、及電池插槽。如圖一所示,在模組化解決方案中已將插槽省略。加總每個元件的失效率,是改進系統可靠度的第一步驟,但我們也應考量連結這些元件所需電路與連結元件的數量,並特別注意經常插拔的電池連結器,以因應接觸侵蝕與震動時產生的間斷性接觸。電池壽命是一個很大的變數,影響的因素包括切換至電池供電的頻率、溫度、以及所使用的電池種類。正常的情況下,SRAM使用5μa的待機電流,而一個165-mAh的電池壽命通常不到4年。這類系統若置於極高與極低的溫度下,不論是開機使用或關機存放,可使用次數都會大幅縮短。
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