EEPROM 的全称是什么？

EEPROM：电可擦可编程只读存储器

EEPROM 是 Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory（电可擦可编程只读存储器）的缩写。EEPROM 是一种非易失性存储器，集成在用于智能卡、遥控无钥匙设备以及各种电子或计算设备中的微控制器中。它用于存储相对少量的数据，并允许单独的字节被删除和重新编程。

EEPROM 是 EPROM（可擦可编程只读存储器）的修改变体，它使用电信号而不是 EPROM 以前使用的紫外线信号来擦除和重写程序或数据。计算机主要将其用作存储数字数据的芯片。

EEPROM 由浮栅晶体管阵列组成。EEPROM 可以使用特定的编程信号在电路中进行编程和删除。EEPROM 最初只能执行单字节操作，这使其速度缓慢；然而，较新的 EEPROM 支持多字节页面操作。

EEPROM 的寿命是 EEPROM 经常重新编程的一个重要设计因素。现代 EEPROM 现在可以在需要更换之前擦除和重新编程一个对象多达一百万次。

它是一种可重写的芯片，无需电源即可保存数据。虽然 EEPROM 是字节可寻址的，但必须先擦除才能重写。电路板经常使用 EEPROM 来存储少量数据和指令。它具有较长的寿命（通常为 1,000,000 次循环）和较小的可擦除块（小至单个字节）。

George Perlegos 于 1978 年在英特尔发明了 EEPROM。作为一种非易失性存储器，即使在断电时也能保留所有信息，并且比早期的 EPROM 可以存储更多的数据或位。在更新的版本中，它充当闪存并保存计算机的 BIOS。

闪存是一种 EEPROM，以巨大的擦除块（通常为 512 字节或更大）和有限的写入周期（通常为 10,000 次）为代价，以实现高速和高密度。许多微控制器同时具有这两者：用于参数的小型 EEPROM 和用于固件的闪存。

在系统需要大量非易失性固态存储的任何地方，闪存都是首选的存储选项，因为它比字节可编程 EEPROM 便宜得多。EEPROM 仍然在需要最小存储容量的程序（如 SPD（串行存在检测））中很常见。

目前，EEPROM 被用于普通电子设备和嵌入式微控制器。各种安全设备都采用 EEPROM 技术，包括信用卡、SIM 卡、无钥匙进入等。

EEPROM 的优点

下面列出了 EEPROM 的一些优点

• 由于它采用电信号并可以选择擦除全部内容或特定字节，因此数据可以快速擦除。
• 存储在 EEPROM 中的数据是非易失性的，即使在断电时也保持完整。
• 它易于重新编程，无需从计算机中取出即可完成，也无需额外设备。
• EEPROM 以电子方式在 5-10 毫秒内擦除内容，而 EPROM 使用紫外线信号并在几分钟内擦除内存。

EEPROM 的缺点

下面列出了 EEPROM 的一些缺点

• 数据保留问题，因为所用的绝缘体不是完美的绝缘体，制造商只保证数据保留十年。
• 查看、写入和删除内容需要不同的电压。

EEPROM 的晶体管

在 EEPROM 中，金属氧化硅 (MOS) 晶体管用于删除电荷，而浮栅或存储晶体管则保持电荷。浮栅晶体管 (FGT) 由基于互补 MOS 技术构建的位单元组成。当控制栅极接收到脉冲时，即使浮栅未充电，电流也会流动。晶体管现在正常工作。

当栅极充电时，它会阻碍或抑制控制栅极的操作，导致电流停止流动。源极和漏极端子必须接地才能使浮栅充电，并且控制栅极隧道必须接收足够的电压以穿过氧化物。

栅极中捕获的电子决定栅极是处于充电状态还是未充电状态，然后决定栅极包含 0 还是 1。由于从另一个晶体管传输的反向电压，电荷消散到衬底中，从而清除它。

EEPROM 存储器类型

EEPROM 存储芯片有两种不同类型。

1. 串行 EEPROM

与并行 EEPROM 芯片相比，串行 EEPROM 芯片密度更高，因为它们可以封装在紧凑的八引脚封装中。此外，串行芯片更便宜。数据串行传输且速度缓慢，这是一个缺点。它们的操作也更复杂。

串行 EEPROM 提供各种标准接口类型

• Microwire 集成电路
• 串行外设接口
• UNI/O
• 1-Wire

为了运行，每个接口都需要一到四个控制信号。

EEPROM 串行协议的三个步骤如下

• 操作阶段
• 寻址阶段
• 数据阶段

2. 并行 EEPROM

闪存和 EPROM 设备都可以使用并行 EEPROM 芯片。与串行 EEPROM 方法相比，它具有更快、更可靠的数据传输机制。由于引脚数量较多，其尺寸、密度和价格都较高。由于这些因素，闪存或串行 EEPROM 比并行 EEPROM 更常用。

EEPROM 故障模式

EEPROM 芯片并不完全防故障，就像任何其他电气和计算设备一样。EEPROM 芯片主要有两种故障方式。

1. 数据持久性

EEPROM 中的位单元在重写操作期间被困在编程状态。这发生是由于 FGT 中捕获电子的积累。当捕获的电子更多时，无法识别“零状态”的阈值，使单元永久处于编程状态，并可能导致芯片故障。因此，EEPROM 制造商规定了所需的最小和最大重写周期。

2. 数据存储持续时间

EEPROM 架构旨在允许电子在注入浮栅后穿过不完美的绝缘体。由于这种浮动，一些电荷会丢失，导致一些数据被删除，并且存储单元恢复到其先前擦除的状态。

因此，制造商提供了有限的数据保留期，例如 10 年。温度和其他环境条件也可能缩短 EEPROM 的数据保留期。

闪存和 EEPROM

闪存是一种特殊的 EEPROM。闪存芯片在结构上与 EEPROM 相似，使用标准 PC 电压进行擦除和重新编程。此外，需要先清除一整个字节块。

闪存中使用单个标准 MOS 晶体管来擦除整个 FGT 块。在 EEPROM 中，每八个 FGT 通常有一个 MOS 晶体管。MOS 晶体管使电荷失效，而 FGT 则保持电荷。

如今的闪存模块能够存储千兆字节甚至更多数据，使其成为相机和计算机的理想选择。这些信息可以是半静态的或静态的。然而，在电路板上，标准 EEPROM 存储芯片通常只用于存储少量数据或编程指令。