本文首先對目前市場上各種非易失性儲存器進行了比較，其次對nvsram的工作原理和工作方式進行詳細的闡述，同時，以cypress nvsram為例描述了nvsram獨有的特點，最後結合市場的應用對nvsram的應用進行介紹。
非易失性儲存器比較
目前非易失性儲存實現方式主要有如下三種：micro power sram+後備電池+控制器、電池後備供電sram(bbsram, battery backup sram)、nvsram。
在沒有出現nvsram之前，前兩種還是比較流行的，因為其出現較早，是比較傳統的應用，但其缺點也是一直存在。下面我們分別談談這三種方式的優缺點。
1. micro power sram+後備電池+控制器
圖1為micro power sram+後備電池+控制器方式的框圖，由控制器判斷外部電源是否正常，假如出現異常，會切換到電池供電，來儲存micro power sram的資料，很容易看出，這裡面需要三個元器件，即micro power sram、控制器和電池，電路設計麻煩，並且占用很大的pcb空間，而電池所帶來的問題也很多(在下面的bbsram中有介紹)。
2. bbsram
bbsram就是把sram、控制器和電池做到了一起，見圖2。bbsram比起第一種來說相對簡單了一些，但其封裝還是很大，同樣占用較大的空間，並且電池也是必不可少的，這樣就會給客戶帶來許多不便，首先，環保問題日漸重要，bbsram內部有電池，不符合rohs標準；其次，由於電池，加工生產也比較麻煩；再者，儲存年限也是乙個問題，一般bbsram號稱可以儲存十年，但實際一般只能五年，甚至有的只有一兩年；還有乙個很重要的問題，我們也經常聽到電池洩漏的問題，這個問題影響的不僅僅是bbsram本身，還會危及到周圍的電路！除了體積和電池的問題，我們還需要考慮效能，bbsram最快只能達到70ns，這對速度要求比較高的產品來說也是乙個侷限。所以，bbsram亟待一種新型的替代產品。
3. nvsram
nvsram內部相當於一顆sram和eeprom繫結到一起，外加一些控制部分，見圖3。其大小與其它普通的晶元一樣，大大地節省了pcb空間，其內部結構和工作方式在後文將詳細闡述。很明顯，前述帶電池的兩種方式的不便在nvsram裡完全不會看到，它符合rohs標準，加工工藝簡單，可以儲存長達100年。值得一提得是，nvsram速度最快可以達到15ns，極大地提高了產品的效能。
圖1：micro power sram+後備電池+控制器的框圖
圖2：bbsram內部結構簡圖
圖3：nvsram內部結構簡圖
nvsram工作原理
nvsram採用sram+eeprom方式，實現了無須後備電池的非易失性儲存，晶元介面、時序等與標準sram完全相容，其內部結構如圖4所示。
圖4：nvsram的晶元介面、時序等與標準sram完全相容。
nvsram的外部介面與sram相同，讀寫控制都是由片選(ce)、讀使能(oe)、寫使能(we)來控制，時序標準也與sram完全相同。nvsram表現在外部器件與sram不同的就是nvsram需要外接乙個電容(vcap)，當外部電源突然斷掉時可以通過電容放電提供電源把sram裡面的資料拷貝到eeprom裡面(如圖5所示)。
圖5：nvsram的外部介面與sram大致相同，主要的不同就是需要外接乙個電容
nvsram通常的操作都在sram中進行，只有當外界突然斷電或者認為需要儲存的時候才會把資料儲存到eeprom中去，當檢測到系統上電後會把eeprom中的資料拷貝到sram中，系統正常執行。
nvsram的工作方式
nvsram有三種儲存方式：自動儲存、硬體儲存和軟體儲存；有兩種「召回(recall)」操作方式：自動recall和軟體recall。
儲存是指資料從sram到eeprom的過程，其過程包括兩個步驟：擦除之前eeprom的內容；把目前sram資料的資料存到eeprom中。然而，recall是指eeprom到sram的過程。它也包括兩個步驟：清除之前sram的內容；把eeprom的資料拷貝到sram中。
自動儲存 當檢測到外界電壓低於最小值時，會自動儲存sram的資料到eeprom中，其間所需要的電壓由外部的電容提供，如圖6所示。
圖6：nvsram的自動儲存工作方式
硬體儲存 nvsram有乙個/hsb引腳，可以將/hsb引腳連線至cpu，由cpu來控制，當拉到低電平時進行儲存操作，會儲存sram的資料到eeprom中。
圖7：nvsram的硬體儲存工作方式
軟體儲存 軟體儲存是由乙個預定義的六個連續的sram讀操作控制資料從sram儲存至eeprom中。
圖8：nvsram的軟體儲存工作方式
自動recall 當檢測到外界重新上電時，資料會自動從eeprom中拷貝到sram中。
圖9：nvsram的自動recall工作方式
軟體recall 軟體recall是由乙個預定義的六個連續的sram讀操作控制資料從eeprom拷貝到sram中。
圖10：nvsram的軟體recall工作方式
nvsram產品特點
cypress的nvsram頗具代表性，下面就以該公司的nvsram產品為例介紹一下這種非易失性儲存器的特性：
1. 目前可以提供的nvsram容量是1m(16kb)，2023年第一季度會有4m的產品；
2. 封裝有soic和ssop兩種可以選擇，占用pcb空間小；
3. 訪問速度為15~45ns，可提供產品高效能儲存速度；
4. 無限次讀寫，通常操作都是在sram中進行的，延長了產品使用期限；
5. 系統可靠性高，片內的eeprom可以儲存資料100年；
6. 標準的sram介面，相容其它產品，易於設計；
7. 可以提供實時時鐘和時、分、秒、日曆等時間資訊，系統掉電以後可由外部電容或備用電池供電，繼續保持片內時鐘的執行。
nvsram的應用
工程師需要根據應用要求以及功能需要選擇最佳的非易失性儲存器。針對高階儲存應用的最新非易失性儲存器架構nvsram克服了現有非易失性儲存器帶電池的種種缺點，它封裝很小，符合rohs標準，加工工藝簡單，可以儲存長達100年的時間，同時在效能上也得到了很大的提公升，訪問速度由bbsram的70ns改善到了15ns。
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