Texas Instruments ha annunciato la prima memoria ultra-low-power ad accesso casuale ferroelettrica (FRAM) nei microcontrollori a 16 bit.
La nuova serie FRAM MSP430FR57xx assicura che i dati possono essere scritti più di 100 volte più veloce e utilizza meno energia (250 volte in meno dei microcontrollori flash basati sulla EEPROM). Inoltre, la FRAM on-chip permette il mantenimento dei dati in tutte le modalità dell'alimentatore, supporta oltre 100 miliardi di cicli di scrittura, e offre una nuova dimensione di flessibilità consentendo il partizionamento dei dati e la memoria di programma con dei semplici cambiamenti nel software.
La nuova famiglia di microcontrollori offre densità FRAM fino a 16Kb e supporta la registrazione continua di dati, eliminando il bisogno di costose EEPROM esterne e SRAM con batteria di backup. Altre periferiche integrate sono: opzioni e connettività analogiche, incluso anche ADC a 10bit, un moltiplicatore hardware a 32-bit, fino a cinque timers a 16bits e bus SPI/I2C/UART.
La FRAM è flessibile ed offre agli sviluppatori la capacità di utilizzare lo stesso blocco di memoria per funzionare come memoria di programma o memoria dati. Con FRAM, gli sviluppatori possono dinamicamente fare la partizione di memoria a seconda della fase attuale del ciclo di sviluppo dell'utente.
A quanto pare TI sta introducendo questo nuovo tipo di memoria anche sui microcontrollori della serie MSP430, cioè la serie economica, che ha prezzi a partire da 20 centesimi a mcu.
Per quel che riguarda le FRAM, me già detto sono memorie non volatili. Queste si affiancano nel panorama delle memorie alle NVRAM, EEPROM, NAND flash e alle NOR flash (che sono già 2 segmenti di tecnologie che si fanno battaglia tra di loro). Le FRAM (o ferroelectric RAM) sono eccellenti sotto molti punti di vista, infatti Riescono a gestire un numero di cicli di scrittura superiore ai milioni di miliardi. È un dato eccellente, e proprio in questo settore che batte senza difficoltà tutti gli altri tipi di memoria, che se non vado errato riescono a subire una quantità di cicli di scrittura e cancellazione nell’ordine del milione di volte. Il funzionamento delle memorie FeRAM è molto simile a quello delle memorie DRAM, tranne per il fatto che queste ultime necessitano di una sorgente di alimentazione per poter tenere immagazzinati i dati memorizzati. Ovviamente ci sono dei dispositivi in cui non è possibile supplire a questa condizione, e si ricorre allora a memorie non volatili. Le feram raccolgono i dati in un array di celle elementari di memoria. Come per le memorie DRAM è associata ad ogni cella anche la circuiteria per l’accesso e la scrittura dei dati. Siccome DRAM e Feram sono tecnologie che, come si direbbe dalle parti mie “vanno a braccetto”, sfruttano sistemi produttivi simili, e la scala di integrazione è grossomodo la stessa. Le feram comunque hanno le potenzialità per battere le Dram sulla scala dell’integrazione. Infatti le dram riescono a conservare l’informazione contenuta nelle celle, attraverso l’accumulo di cariche in minuscole capacità (non ne sono sicurissimo, ma mi pare che le capacità siano costituite proprio dai gate di transistor MOS), e aumentando l’integrazione, le capacità assumono valori sempre più piccoli, rendendo sempre più esigua la quantità di carica accumulata nelle singole celle, e rendendo le operazioni di stoccaggio dati poco sicure. Le feram, invece, immagazzinando le informazioni attraverso i campi magnetici accumulabili in alcuni materiali appunto di tipo ferromagnetico, riescono a contenere le perdite. Infatti i materiali di questo tipo presentano dei cicli di isteresi spesso marcati, ed è più difficile riuscire ad alterare il campo presente in essi.
Le feram hanno molto da dire nel settore velocistico, infatti il tempo di scrittura dipende essenzialmente dalla velocità con la quale l’elemento ferroelettrico reagisce al campo magnetico esterno, e questi tempi sono estremamente ridotti, dell’ordine del nanosecondo, quindi anche qui ci sono indubbi vantaggi (almeno teorici) rispetto alle memorie dram. Nelle dram infatti il tempo di scrittura è fissato da quanta corrente riesce a scorrere nei circuiti per caricare la capacità, e spesso in circuiti destinati al basso consumo, queste correnti sono di entità irrisoria, rallentando di fatto l’intero sistema di scrittura e lettura.
Non so sinceramente quanto ueste prestazioni velocistiche possano essere utili nel mercato dei microcontrollori, ma per quel che riguarda i cicli di lettura e scrittura, possiamo certamente dire che TI sta facendo la scelta giusta
Sicuramente le fram hanno molti vantaggi, il principale dei quali è il tempo di accesso in scrittura, quasi dello stesso ordine di quello in lettura, quindi sono memorie estremamente veloci. RAMTRON è una delle aziende specializzate su questi componenti e ha ottenuto risultati positivi anche commercialmente. Il costo di queste memorie non è comunque trascurabile e anche la tecnologia utilizzata mi sembra che attualmente non riesca a raggiungere lo stesso livello di integrazione di quella convenzionale al silicio. Le applicazioni? Sicuramente quelle in cui occorra salvare rapidamente lo stato su memoria non volatile quando c’è un power down o power fail.