EEPROM

EEPROM（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）

EEPROMは不揮発性のメモリで、一般的にはE2PROMとも呼ばれます。主にコンピュータやその他の電子機器で、電源がオフの状態でも情報を保持するために使用されます。大量のデータ保存用途にはフラッシュメモリなどが経済的ですが、EEPROMは特定の用途において重要な役割を果たしています。EEPROMはフローティングゲートMOSFETの構造を基盤としています。

機能と特徴

EEPROMは、利用者がその内容を書き換えることができるROMの一種です。電圧を高くすることで、内容の消去・再書き込みが繰り返し可能です。最近のEEPROMでは、必要な高電圧が内部で生成されるため、取り外すことなく機器に設置されたまま操作できます。初期のEEPROMは遅く操作が1バイト単位でしたが、進化に伴い今ではページ単位での多バイト操作が実現されています。また、書き換え可能回数も増え、百万回を超えるものも登場しています。このため、内蔵EEPROMが頻繁に使用される機器では、その寿命が設計段階での重要な要素となります。

EEPROMは書き換えが可能で、電源断による情報消失がない理想的なメモリと見なされていますが、速度面や寿命の違いから主記憶装置としてはあまり利用されません。主に設定データの保管などに広く使用されています。

歴史

EEPROMの技術は1978年、インテルのGeorge Perlegosにより開発されたIntel 2816によって始まりました。彼は紫外線を使うことなく、内部でビットを消去する方法を考案しました。さらに、PerlegosはSeeq Technologyを設立し、EEPROMに高電圧を提供するチャージポンプ回路を組み込んだデバイスを開発しました。

種類

EEPROMには大きく分けてシリアルバス型とパラレルバス型が存在します。これらはデバイスが接続される方法によって異なります。

シリアルバス型

シリアルバス型のEEPROMでは、SPI、I²C、マイクロワイヤ、UNI/O、1-Wireなどのバス規格が多く使われています。これらは通常、1本から4本の信号線を使用し、EEPROMチップは約8端子で構成されます。このタイプのEEPROMは、オペコード・フェーズ、アドレス・フェーズ、データ・フェーズの3段階で操作されます。オペコードは、EEPROMチップの入力ピンに最初に投じられる8ビットの信号です。

シリアルEEPROMは様々な命令を持ち、一般的には書き込み、読み取り、ステータスレジスタの操作などが含まれます。これにより柔軟性が高く、簡易な接続が可能になります。

パラレルバス型

パラレルEEPROMは主に8ビットデータ端子とそれに対応するアドレス端子を持ちます。操作はシリアルバス型に比べると単純ですが、使用する端子の数が多く、サイズが大きくなるため、最近ではあまり選ばれない傾向にあります。

EEPROMの限界

EEPROMは書き換え回数や情報保持期間に制限があります。フローティングゲートのゲート酸化膜は、書き換えが続くにつれ徐々に劣化していき、最終的には情報が失われる可能性があります。通常、メーカーはこの劣化が起こるおおよその回数を1百万回としています。また、記憶されたデータの保持期間はおおよそ10年とされ、温度に影響されやすい特性を持っています。

関連技術

フラッシュメモリはEEPROMに似た不揮発性メモリであり、バイト単位とブロック単位の消去を行う点で分かれます。また、FeRAMやMRAMといった新しい技術が登場し、EEPROMを部分的に置き換えてきています。このように、記憶媒体の技術は進化し続けており、それに伴う用途も変化しています。

まとめ

EEPROMは特定の用途において重要な不揮発性メモリで、過去数十年にわたり進化を遂げてきました。これからも新しい技術とともに、その役割は変化していくことでしょう。

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