Everspin MRAM优化系统能耗

与EEPROM或闪存相比，诸如MRAM之类的技术能够显着下降系统总能耗。对于许多无线和便携式应用程序，尤为是在不断增加的物联网中，能源预算（一段时间内消耗的总功率）是相当重要的组成部分。在计算设计的功耗预算时，工程师一般会查看设备的额定功耗。可是，其余因素也可能起做用。例如，对于非易失性存储器，写电流远高于读或待机电流。所以，在对功耗敏感的应用中，尤为是在须要频繁进行内存写入的系统中，须要考虑写入时间。与EEPROM或闪存相比，MRAM之类的技术具备快速写入和上电写入时间，能够显着下降系统总能耗。在本文中，咱们比较了使用闪存的典型数据采集系统的系统能耗，EEPROM或MRAM。
 
整体而言，比较代表：
•非易失性存储器的写入时间是致使整个系统能耗的主要因素。所以MRAM的较短写入时间实际上能够减小总能耗。
 
•使用具备MRAM的电源门控架构，能够进一步下降系统能耗，由于其更快的上电写入时间可以使MRAM待机功耗下降到零。
 
典型系统
图1中的示意图表明低压差稳压器（LDO），微控制器（MCU），非易失性存储器和去耦电容器，一般用于数据采集应用，例如医疗监视器，数据记录器等。其余系统组件，例如由于没有考虑传感器及其功耗。

 
假定该MCU处于低功耗睡眠状态，而且具备按期唤醒以进行数据采集。所获取的数据存储在非易失性存储器中，而后系统返回到睡眠状态。
 
咱们将非易失性存储器与SPI接口进行比较，仅查看写操做，这些操做一般比读操做消耗更多的功率。因为写命令，WREN位和两个地址字节的开销，可写的数据字节数比SPI总线上的字节数少四倍。写入非易失性存储器的字节数被选择为4和46。可能最有多是四个，表明一个数据采集样本的存储。同时，使用1.0uF去耦电容器供电时，可写入MRAM的最佳数据量为46。
 
电源门控注意事项
 
快速计算代表，电源门控时，去耦电容很是重要。从零开始对电容器充电的能量很是重要。 EEPROM能够直接经过标准微控制器的I / O（一般为4 mA）供电。结果，使用了一个0.1μF的小电容去耦.MRAM和闪存须要的电流比标准MCU I / O所能提供的电流更多。所以，须要更大的去耦电容，以便闪存或MRAM能够利用存储在设备中的能量运行。
 
写操做的阶段
非易失性存储器的能耗是在写操做的各个阶段计算得出的（图2）：

 
上升时间：在此阶段，咱们假设全部能量都进入去耦电容器，而且非易失性存储器消耗的能量能够忽略不计。
 
上电时间：一旦VDD上的电压超过阈值，就须要一个小的延迟（tPU）来使MRAM准备就绪，而对于EEPROM或闪存则不须要。在此阶段，咱们假设MRAM消耗数据手册备用规格中所示的电流。
 
写入时间：在此阶段，非易失性存储器消耗数据手册有效规格中所示的电流。假设3.3V系统的容差为±10％，则I / O上的最低电压可能为3.3V – 10％= 2.97V。此电压2.97 V用于计算。