EEPROM：電気で書き換え可能な不揮発性メモリ

EEPROM：電気で書き換え可能な不揮発性メモリ

EEPROMとは

EEPROMとは

EEPROMは、「Electrically Erasable Programmable Read Only Memory」の略称で、日本語では「電気的に消去・書き換え可能な読み出し専用メモリ」と訳されます。データを記憶しておくための部品であるメモリの一種であり、電源を切っても記憶した内容が消えないという特徴を持っています。

メモリの中には、ROMと呼ばれる書き込みができないものや、RAMと呼ばれる電源を切ると記憶内容が消えてしまうものなど、様々な種類があります。EEPROMは、ROMのように記憶を保持する性質を持ちながら、何度も書き換えができるという利点があります。

EEPROMは、コンピュータや家電製品など、様々な電子機器に広く利用されています。例えば、テレビの設定内容や、ゲーム機のセーブデータの保存などに利用されています。 また、書き換え可能な回数に制限はあるものの、フラッシュメモリに比べてデータの書き換えが1バイト単位で可能なため、比較的小規模なデータの記録にも適しています。

EEPROMは、私たちの身の回りにある電子機器の動作を支える、重要な役割を担っていると言えるでしょう。

EEPROMの仕組み

– EEPROMの仕組み
EEPROMは、電気を消してもデータが消えない記憶装置です。
この記憶を可能にしているのが、フローティングゲートトランジスタと呼ばれる特殊な構造を持つトランジスタです。

トランジスタは、電流を制御する役割を持つ小さな電子部品ですが、フローティングゲートトランジスタでは、ゲート電極と呼ばれる部分が絶縁体で囲まれています。
この構造により、ゲート電極は外部から電気的に孤立した状態となり、電荷を長時間保持することが可能になります。

EEPROMにデータを書き込む際には、このフローティングゲートに電圧をかけて電荷を蓄積します。
反対に、データを消去する際には、電圧を逆向きにかけることで電荷を放出します。

フローティングゲートに電荷が蓄積されている状態を「1」、電荷が蓄積されていない状態を「0」として、データを記憶します。
このように、EEPROMはフローティングゲートトランジスタの電荷の有無を利用することで、電源を切ってもデータが保持される不揮発性の記憶を実現しています。

EEPROMの特徴

– EEPROMの特徴EEPROMは、電源を切ってもデータが消えない不揮発性メモリであり、さらに電気を用いてデータを書き換えられるという特徴があります。フラッシュメモリが登場するまでは、プログラムの書き換えなどに広く利用されていました。ここでは、EEPROMの特徴について詳しく見ていきましょう。EEPROMは、一度にチップ全体を消去してから書き込みを行うという性質があります。部分的にデータを書き換えることはできません。例えば、一部分のデータだけを修正したい場合でも、チップ全体を消去し、全てのデータを書き込み直す必要があるのです。また、EEPROMは書き込み回数に制限があるという点も重要な特徴です。書き換えを繰り返すと、徐々に劣化が進み、データの保持能力が低下してしまいます。一般的には、数万回から数十万回の書き込みが可能とされていますが、使用環境や製品によって寿命は大きく異なります。さらに、EEPROMは書き込み速度が遅いという欠点も持ち合わせています。これは、前述のようにデータを書き換える際に、チップ全体を消去してから書き込むという手順を踏む必要があるためです。そのため、高速なデータ処理が必要とされる用途には向いていません。EEPROMは、これらの特徴を理解した上で、適切な用途に用いる必要があります。

EEPROMの用途

– 不揮発性メモリEEPROMの様々な活用事例EEPROMは、電気を供給しなくても記憶内容を保持できるという、不揮発性メモリと呼ばれる種類の記憶装置です。さらに、記憶内容を書き換えることができるという特徴も併せ持つことから、幅広い分野で活用されています。例えば、パソコンやスマートフォン、テレビなどの電子機器では、設定情報を保存するためにEEPROMが利用されています。パソコンのBIOS設定やテレビのチャンネル設定、ゲーム機のセーブデータなど、電源を切っても記憶が消えてはいけない情報を保存しておく必要があるためです。EEPROMに保存された情報は、機器の電源を入れるたびに読み込まれ、設定が反映されます。また、EEPROMは、機器の動作を制御するプログラムであるファームウェアを格納するためにも利用されます。ファームウェアは、機器の性能向上や機能追加のために、更新が必要となる場合があります。EEPROMにファームウェアを格納することで、機器の動作中にプログラムを書き換えることができ、柔軟なシステム更新が可能になります。さらに、EEPROMは、センサデータやイベントログなどを記録するデータロギングにも活用されます。センサデータとは、温度や湿度、圧力などを計測したデータのことで、イベントログとは、機器の動作状況やエラー発生履歴などを記録したデータのことです。EEPROMは、比較的少量のデータを定期的に記録するのに適しており、データロガーと呼ばれる小型の記録装置などに利用されます。

EEPROMの種類

– EEPROMの種類EEPROMには、データへのアクセス方式や特性の違いによっていくつかの種類があります。ここでは、代表的なEEPROMの種類について詳しく解説します。-# シリアルEEPROMシリアルEEPROMは、SPIやI2Cといったシリアルインターフェースを介してデータの読み書きを行います。シリアルインターフェースは、データを一度に1ビットずつ順番に送受信するため、配線数が少なく、小型化に適しています。また、消費電力も比較的少ないため、携帯機器や小型の電子機器など、省電力性が求められる用途に広く利用されています。-# パラレルEEPROMパラレルEEPROMは、データを複数ビット同時に並列に読み書きするEEPROMです。シリアルEEPROMに比べてデータ転送速度が速いという利点があります。しかし、データ信号線を複数本必要とするため、ピン数が多くなり、基板面積を必要とするため、大型の機器や、高速なデータ処理が必要な用途に利用されることが多いです。-# フラッシュメモリフラッシュメモリもEEPROMの一種ですが、データをブロック単位で消去するという特徴があります。EEPROMはデータを1バイトずつ消去する必要があるのに対し、フラッシュメモリはブロック単位で消去するため、書き換え速度が高速です。また、EEPROMに比べて大容量化が容易であるため、近年では、USBメモリやSDカードなどの外部記憶装置、スマートフォンやパソコンの内蔵ストレージなど、様々な用途に広く利用されています。