Wird an ein EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory) elektrische Ladung angelegt, können sich auf diesem befindliche Daten gelöscht werden. Dennoch speichert es die Daten selbst bei Ausschalten des Geräts. EEPROM unterscheidet sich vom Flash-Speicher dahingehend, dass EEPROM die Daten jeweils Byte nach Byte schreibt oder löscht und der Vorgang dementsprechend langsam ist. Auf Flash-Speichern werden ganze Datenblöcke auf einmal geschrieben oder gelöscht, was den Vorgang beschleunigt.
Das Programmieren oder Löschen von EEPROMS kann innerhalb einer Schaltung mittels spezieller Programmierungssignale erfolgen. Vorteile von EEPROMS sind unter anderem: Mulitbyte-Betrieb, geringe Pin-Anzahl, kleine Verpackungen, Betrieb bei niedriger Spannung und geringer Energieverbrauch. Ihre Lebensdauer wurde um ein Vielfaches verlängert. Früher konnte man sie nur ein paar Mal erneut programmieren, die modernen EEPROMS sind heute millionenfach beschreibbar. Um Platz auf der Platine zu sparen, können EEPROMS in logische Bausteine integriert werden. So sind sie auf der Platine vorhanden und gewährleisten eine hohe Zuverlässigkeit, dennoch werden Platz und Gesamtsystemkosten eingespart.
Die Bauteile bringen jedoch auch Nachteile mit sich. Elektronische Systeme werden nicht größer; sie sind auf immer kleiner werdenden Platinen zu finden. Die für EEPROMS erforderliche Programmierungs- und Unterstützungsschaltung erhöht die Gesamtsystemkosten. Je weniger Bausteine sich auf der Platine befinden, desto niedriger ist der gesamte Energieverbrauch und desto höher die Zuverlässigkeit. Ferner können EEPROMS nach und nach veralten. Sie erfordern zeitfressende Neugestaltungen aufgrund von Fortschritten in der Prozesstechnologie.
EEPROMS werden in zwei Hauptkategorien einteteilt: seriell und parallel.
Serielle EEPROMS kommunizieren über eine serielle Schnittstelle und arbeiten in Opcode-, Adress- und Datenphasen. Diese drei Schnittstellen verwenden beim Betrieb ein bis vier Steuersignale, somit ist für ein EEPROM eine Verpackung mit bis zu 8 Pins erforderlich. Diese EEPROMS unterstützen mehrere Lese-/Schreibvorgänge, Programm- und Sektorlöschung sowie Chiplöschbefehle.
Ein Beispiel ist das serielle EEPROM AT24C32E-SSHM-B von Atmel. Es handelt sich um ein I2C-kompatibles oberflächenmontiertes Bauteil mit Niederspannungsbetrieb von 1,7 V - 3,6 V, einem Standardmodus von 100 kHz, schnellem Modus von 400 kHz (ebenfalls bei 1,7 V - 3,6 V) und einem 1 MHz Schnellmodus Plus (FM+) bei 2,5 V - 3,6 V. Es verfügt weiterhin über Schmitt-Trigger gefilterte Eingänge zur Rauschunterdrückung, bidirektionalem Datentransferprotokoll, Schreibschutzpin für vollständigen Hardwaredatenschutz und sehr geringem Strom (maximal 1mA) im Betriebszustand und Standby-Zustand (maximal 0,8 μA). Es ist sehr zuverlässig, hat eine Lebensdauer von 1.000.000 Schreibzyklen und eine Datenspeicherung von 100 Jahren. Zu den Nutzungsbereichen gehören viele industrielle und kommerzielle Anwendungen, die einen Niederspannungsbetrieb erfordern.
Abbildung 1: Atmel AT24C32E-SSHM-B seriell EEPROM Blockdiagramm. (Quelle: Atmel)
Ein weiteres Beispiel eines seriellen EEPROMS ist das Microchip 24LC04BT-I/SN16KVAO, Betrieb bei 1,7 V oder 2,5 V. Aufgrund der auf niedriger Spannung basierenden CMOS-Technologie liegt der Strom im Betriebszustand (typischerweise) bei 1 mA und im Standby-Zustand (typischerweise) bei 1 μA). Es verfügt ferner über Schmitt-Trigger-Eingänge zur Rauschunterdrückung und Ausgangsstrombegrenzung zur Eliminierung von Ground Bounce und Taktkompatibilität von 100 kHz und 400 kHz. ESE-Schutz des Gerätes liegt bei 4.000 V. Es ermöglicht über 1 Million Lösch-/Schreibzyklen und Datenspeicherung von über 200 Jahren. Anwendungsbereiche sind Industrie und Automobilbranche.
Im Vergleich dazu sind parallele EEPROMS nicht-flüchtige Speicher, die über eine parallele Schnittstelle kommunizieren. Sie haben einen 8-Bit-Datenbus und einen Adressbus, der groß genug ist, um den gesamten Speicher abzudecken. Die meisten parallelen EEPROMS haben Pins für die Chipauswahl und für den Schreibschutz. Microkontroller können über integrierte parallele EEPROMS verfügen. Sie sind zwar schneller als serielle EEPROMS, jedoch aufgrund einer höheren Pin-Anzahl von 28 oder mehr Pins auch größer. Daher werden sie wegen der immer kleiner werden Endprodukte nicht so häufig verwendet.
Ein Beispiel ist das parallele EEPROM 5962-8751408XA 64 K-bit 8K x 8 5 V 28-Pin von e2v. Seine typische Betriebsversorgungsspannung liegt bei 5 V und der Betriebsstrom bei 80 mA. Zu seinen Eigenschaften gehören eine Datenspeicherung von 10 Jahren, Durchsteckmontagetechnik und 28 Pins.