日益普及的IC存储卡

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近年来随着计算机技术的飞速发展,卡片型集成电路存储卡的需求量日益增加。IC卡的普及必将大大加快电子产品智能化和小型化的进程。

一、什么是IC存储卡

IC存储卡实际上是一种利用半导体存储技术制成的卡片型信息存储媒体,在国内常见的IC存储卡有电视游戏机的游戏卡、高性能打印机的字库卡、微型计算机的存储扩展卡等。

IC存储卡作为一种信息存储媒体,与其它存储手段,如软盘、硬盘等相比,具有高速存取,耗电量低,系统小型、轻便,对工作环境要求不高和互换性较好等优点。

二、IC存储卡的用途

IC存储卡用途非常广泛:在家用电器方面,它可作为电子游戏机的程序卡,电子笔记本的通讯录及辞典卡,电子乐器的音色卡,智能烹调器的菜谱卡,录象机的字幕存储卡等;在办公自动化方面,可作为电脑文章外存储卡,文字处理机文章存储及字体卡,打印机文章存储及字体卡,袖珍微机功能扩展卡,袖珍印字机字库卡等;在工厂自动化方面,可作为加工程序存储卡,数控系统数据存储卡,挤压成型机数据存储卡,工厂物资设备管理卡等;在通信方面,可作为多功能电话及汽车电话号码存储卡,电话通讯录存储卡;在流通领域,可作为列车售票机数据累积卡,车辆检查系统个别数据存储卡,自动售货机金额管理卡;在交通方面,可作为公共汽车及出租汽车运行管理系统数据、汽车行驶速度、导航系统地图资料存储卡;在测量方面,可作为测量数据、逻辑分析测试数据及设定条件、数字示波器测量数据存储卡等。另外,IC存储卡还广泛适用于电子化医疗仪器(心电图机、自动血压计等)、电化教学仪器、保健仪器等。

三、IC存储卡的种类

IC存储卡主要可分为以下几种:

1.SRAM卡 即静态随机存取存储卡,可随机存入和读出数据。这种IC存储卡适合在需要随时写入数据,且经常脱离主机保存的场合使用。

2.ROM卡 即只读存储卡,只能读出而不能写入数据,数据由生产厂家在制造时一次写入。它的特点是容量大、成本低,通用ROM芯片单片容量达512kB。断电后可永久保留所在信息,无需后备电池。

3.OTPROM卡(One Time Programmadle ROM) 即一次编程只读存储卡,用户可一次性对其编程,编程后可作为ROM存储卡使用。OTPROM卡适合非生产厂家用户制作小批量专用软件使用。

4.EEPROM卡 即电可擦除ROM卡,使用单一电源即可多次写入数据,平时可作为ROM卡使用。EEPROM卡兼有RAM卡可多次写入数据和ROM卡可掉电保存数据的优点,适用于软件开发过程中使用。

5.DRAM卡 即动态RAM卡,与SRAM卡一样可多次写入数据,断电后也需要后备电池,但要保证数据不丢失,必须配有专用刷新电路。其存取速度低于SRAM卡,但集成度比SRAM芯片高,耗电量较SRAM卡稍大。适合于作各种计算机的主存储器。

除以上介绍的5种IC存储卡外,尚有一些不太常用的IC存储卡,如可用紫外线擦除数据的EPROM卡等。

IC存储卡与主机的联接方式有直接插入式和非接触方式两种。常见的IC存储卡大都采用直接插入式:从输出端总线方式来看,IC存储卡又可分为I/O总线方式和直接总线方式。I/O总线方式IC存储卡由存储芯片、地址寄存器、计数器等构成,在主机指令控制下,向指定地址存取数据,存取速度低于直接总线式存储卡,优点是存储容量的增减与接线端子数无关。直接总线方式IC存储卡,由存储芯片和选片电路构成,主机控制信号可直接对存储器进行存取操作。它的优点是结构简单、存取速度快。但当存储容量需扩大时,必须增加地址总线和接线端数量。

四、IC存储卡的结构

现以直接总线方式SRAM存储卡为例说明IC存储卡的结构。直接总线SRAM卡,一般由SRAM存储体、后备电池、电源电压监测电路、译码电路、接插部分和插入光电检测开关组成。SRAM卡采用+5V和+3V两种电源系统,+5V工作电压由主机提供,+3V后备电压由后备电源系统提供。电源电压监测电路的作用是根据IC存储卡插入与否,对+5V和+3V电源进行自动切换,保证不丢失数据。常见的SRAM卡有内藏电池型和可更换电池型两类,也有部分存储卡为藏有可充电电池的可充电型IC存储卡。

内藏电池型存储卡在断电条件下,一般可将数据保存5年以上,这类存储卡多采用全CMOS型SRAM芯片。可更换电池型存储卡,通常可将数据保存1~5年。IC存储卡插入后,主机可对存储卡的物理特征,如容量、存储芯片类别、存取时间等进行检测和处理,有些主机还具有电池劣化自诊断功能,提醒使用者及时更换电池,以防数据丢失。

五、IC存储卡最新进展

IC存储卡今后的发展方向是在有限的电路基板上,实现高密度安装,制成更大容量的IC存储卡。据报道,1990年3月9日东芝公司推出了世界最大容量的IC存储卡,该存储卡在3.3毫米厚的卡片内,装入20个4MB的DRAM芯片,总容量高达10MB,存取时间仅需硬磁盘的10万分之一。

1MB容量的SRAM卡制造技术目前已比较成熟,以往的1MB SRAM卡将芯片布置在电路基板平面上双面安装,由于基板面积有限,因此难以容纳较多的SRAM芯片。目前在电路基极外形尺寸一定的条件下,采用4层积层法在长85.5毫米、宽54.0毫米、厚4毫米的外壳中装入256kB的SRAM芯片32个,剩余空间装入大容量(500mA)的扣式锂电池。这种装配方式在电路基板两侧各封装4层SRAM芯片,各层芯片间用环氧树脂隔离,芯间连接线布置在基板中央部分。由于采用十分普及的256kB芯片组装,实现了低成本生产。在常温下内藏锂电池可保存数据3年,与过去生产的SRAM卡在电气、机械方面具有完全互换性。

为改变IC存储卡各生产厂家自定标准、各行其是的状况,日本日立、松下、爱普生、东芝、富士通5家公司于1989年制订出IC存储卡统一标准,其内容为:①外形尺寸为85.6×54毫米,插口部分厚3.3米,其它部分最大厚度为5毫米;②插口方式为双列,68只引出端,③存储器为8位或16位总线;④存储容量最大为16MB;⑤存储器种类为SRAM、ROM、OTPROM、EEPROM;⑥具有误插入防止机构;⑦具有自检测功能。(沈玉波)