EEPROM은 오늘날 최첨단 애플리케이션에 필요한 특성을 갖춘 완성도 높은 비휘발성 메모리(NVM) 기술이다. 세계 최대의 EEPROM IC 공급업체이자 제품 및 공정 혁신을 선도하는 기업인 ST마이크로일렉트로닉스(STMicroelectronics, 이하 ST)의 커넥티드 보안 부문 멀티마켓 비즈니스 라인 상무, 실바인 피델리스(Sylvain Fidelis)가 이 기술의 핵심 강점과 함께 현재는 물론 미래에도 엔지니어들이 이를 선택하는 이유를 설명한다.

 

최초 제품 개발 이후 거의 40년이 지난 지금도, EEPROM은 많은 신규 설계에서 선호되는 비휘발성 메모리(NVM)로 사용되고 있다. EEPROM은 바이트 단위의 정밀도, 높은 전력 효율, 확장된 읽기/쓰기 사이클 수명, 장기 데이터 보존이 요구되는 애플리케이션에 적합하며, 사용이 간편하고 우수한 유연성과 확장성을 제공한다.

 

또한 고유 ID(UID) EEPROM 및 페이지 EEPROM과 같은 최근의 혁신은 AI 엣지 처리, 브랜드 보호, 지속가능성과 같은 현대의 설계 트렌드를 더 강력하게 지원한다.

 

EEPROM 제조업체들은 기술을 지속적으로 발전시키고 생산 공정을 개선하여 스토리지 용량, 읽기/쓰기 성능, 전력 효율은 물론 품질과 신뢰성도 지속적으로 향상시키고 있다.

 

 

주요 강점 및 애플리케이션

 

오늘날 설계자들은 다양한 강점을 지닌 NVM 유형을 자유롭게 선택할 수 있다. 예를 들어, discrete serial NOR Flash는 빠른 속도를 제공하고, 마이크로컨트롤러에 내장된 플래시는 부품원가(BoM) 절감할 수 있으며, FRAM은 매우 빠른 쓰기 속도를 제공한다.

 

반면 EEPROM은 바이트 단위로 데이터를 쓸 수 있는 세분성이 큰 장점으로, 데이터 로깅과 같은 작업에서 우수한 성능을 보장한다. 공간 제약이 심한 스마트폰 설계의 경우, 임베디드 플래시의 기반의 EEPROM 에뮬레이션이 데이터 및 파라미터 저장에 가장 적합한 선택이 될 수 있으며, 이러한 세분성 덕분에 보드에서 EEPROM의 활용도가 높아진다. 또한 낮은 전력 소비는 스마트 센서, 스마트워치, 스마트폰, 건강 및 피트니스 트래커, 기타 웨어러블 기기처럼 배터리 로 동작하는 애플리케이션의 요건을 충족한다.

 

또한 EEPROM은 긴 읽기/쓰기 사이클 수명과 장기 데이터 보존을 지원하기 때문에 자동차 애플리케이션의 데이터 로깅에 필요한 최고의 신뢰성을 제공한다. 예를 들어, 애플리케이션에서 사용할 중요한 파라미터를 저장하고 자율주행 시스템의 여러 감지 채널에서 디지털화된 정보를 기록하는 데 사용된다. 100년 이상의 데이터 보존 기간을 자랑하는 EEPROM은 차량 수명 전반에 걸쳐 성능을 손쉽게 보장해준다.

 

설계자들은 시스템 개발 과정에서 EEPROM이 제공하는 유연성도 높이 평가한다. 메모리 요구사항은 프로젝트 시작 시점에는 예측하기 어렵고, 일반적으로 설계가 진행됨에 따라 용량이 크게 늘어나는 경우가 많기 때문이다. 다양한 용량의 직렬 EEPROM은 공통 패키지 유형과 핀아웃을 공유하므로, 보드 레이아웃을 변경하지 않고도 더 큰 용량의 디바이스를 선택해 용량을 쉽게 확장할 수 있다. 제조업체는 저가형 1Kbit부터 4Mbit디바이스까지 다양한 용량의 IC를 8핀 표면 실장 SO-8 및 기타 다양한 패키지로 제공한다.

 

최근 두 가지 중요한 발전은 EEPROM이 현대 사회의 우선순위, 특히 엣지 AI 애플리케이션의 수요, 제품 위조로부터 브랜드와 소비자를 보호하는 문제, 수리 가능한 전자제품의 장점을 강조하는 지속가능성 문제에 어떻게 적응하고 있는지를 보여준다.

 

데이터 스토리지의 한계를 넘어서는 페이지 EEPROM

 

지난 40년 동안 고객 애플리케이션에 저장되는 데이터의 양은 끊임없이 꾸준히 증가해 왔으며, 전자기기 사용자의 더 많은 데이터와 더 정확한 제품 설정에 대한 욕구는 계속 커지고 있다. 2000년대에는 256Kbit가 넘는 EEPROM를 사용하는 것이 상상할 수 없는 일이었고, 2020년대 초반에는 2Mbit 사용도 마찬가지였다. 직렬 EEPROM의 가치는 개발자가 애플리케이션의 데이터 스토리지에 소형 8핀 패키지만 할당하면 원하는 메모리 용량을 유연하게 선택할 수 있다는 점에 있다.

 

 

ST는 페이지 EEPROM을 선보이면서 소형 8핀 패키지에 최대 32Mbit의 안정적인 데이터 스토리지를 구현하며 용량의 한계를 뛰어넘었다.

 

페이지 EEPROM은 ST의 혁신 기술로, 주로 플래시의 저장 용량과 속도, 특히 무선(OTA) 펌웨어 업데이트를 빠르고 효율적으로 처리하는 성능과 EEPROM의 전력 효율성과 내구성이 동시에 필요한 애플리케이션이 대상이다. 초저전력, 바이트 단위 데이터 로깅, 소형을 요구하는 스마트 미터에 적합하며, 데이터 사용량이 많은 엣지 AI 디바이스에도 적합하다. 대표 애플리케이션으로는 자산 추적 및 지능형 상태 모니터링과 같은 산업용 센서, 전기 자전거, 헬스케어 디바이스 등이 있다. 이 새로운 하이브리드 메모리의 첫 번째 애플리케이션은 보청기와 GPS 트래커였다.

 

2024년 출시 당시 페이지 EEPROM은 8Mbit, 16Mbit, 32Mbit의 저장 용량으로 제공됐다. 이 디바이스는 바이트 단위 쓰기 작업을 지원하므로 데이터 로깅에 매우 적합하며, 페이지/섹터/블록 지우기 및 페이지 프로그래밍 기능으로 무선(OTA) 펌웨어 관리가 용이하다. 또한 버퍼 로딩은 초기 프로그래밍을 최적화한다.

 

데이터 읽기 속도는 320Mbit/s로 표준 EEPROM보다 빠르며 직렬 NOR 플래시와 비슷하다. 반면 쓰기 사이클 내구성은 500,000사이클로, 기존 직렬 플래시보다 몇 배 더 높으며 데이터 보존 기간은 100년이다. 배터리 전체 소비 전력도 10배 더 낮출 수 있다. 쓰기 전류는 기존 EEPROM과 동일한 수준이지만, 빠른 웨이크업 기능을 갖춘 딥 파워 다운 모드가 있어 전류를 1µA 미만으로 낮출 수 있다.

 

이 디바이스의 또 다른 혁신 기능은 최대 소비 전류를 3mA 미만으로 제한하는 피크 전류 제어이다. 이는 전력 소비를 효과적으로 안정화하고 전원공급장치 소음을 최소화하며, 결과적으로 배터리 크기를 줄이면서도 구동 시간을 늘릴 수 있다.

 

UID EEPROM

 

고유 ID EEPROM에는 제조 시 사전 프로그래밍된 후 영구적으로 잠기는 128비트 읽기 전용 고유 ID(UID)가 내장돼 있다. 이 ID는 변경이 불가능하기 때문에 OEM은 이 기능을 엔트리 수준의 보안 요소처럼 활용하여 기본적인 제품 식별 및 복제 감지 기능을 제공할 수 있다. UID는 추적도 가능해 정확한 제품 신뢰성 분석을 지원하고, 장비 재사용 및 수리를 간소화하면서 지속가능성 목표 달성에 도움을 줄 수 있다.

 

UID는 기존 EEPROM 사용자 메모리 공간에 추가로 제공되며, 최대 2Mbit 용량으로 파라미터 저장 및 데이터 로깅에 활용된다. 400만 사이클의 쓰기 내구성과 200년의 데이터 보존으로 신뢰성이 보장되며, 전력 소비가 매우 낮다. 또한 최대 1MHz의 고속 모드 플러스의 I2C 통신을 지원하고, 랜덤 및 순차 읽기 모드를 지원하는 동시에 전체 메모리 어레이에 대한 쓰기 보호 모드를 제공한다.

 

시장 현황

 

전체 글로벌 시장 규모는 연간 약 8억 달러에 달한다. ST는 1987년부터 EEPROM IC 생산을 시작했으며, 2005년부터 현재까지 세계 최대 공급업체로 자리매김하고 있다. 현재까지 총 약 440억 개의 디바이스를 출하했으며, UID 및 페이지 EEPROM IC 등 400개 이상의 부품 번호로 구성된 포트폴리오를 보유하고 있다. 다양한 제품군으로 업계에서 가장 폭넓은 스토리지 용량, 패키지 옵션, 성능, 온도 등급을 제공하며, 1.2V부터 5V까지의 표준 동작 전압을 지원해 대량화 추세를 뒷받침한다.

 

모든 디바이스는 ST의 제품 수명 프로그램의 혜택을 누릴 수 있으며, 상업용 및 산업용 등급 EEPROM은 10년, 자동차 등급 디바이스는 15년간 공급이 보장된다. ST의 종합 반도체 회사(IDM) 모델은 설계, 생산, 마케팅 등 제품 수명 주기의 모든 단계를 통제한다. 긴밀한 내부 협력을 통해 신뢰성 있는 제품을 보다 신속하게 제공하고, 실제 고객 피드백을 기반으로 제품 및 공정 개발을 추진한다.

 

EEPROM 기술이 발전함에 따라 일반적인 비트 셀 면적은 1세대 아키텍처보다 500배 넘게 축소된 반면, 메모리 용량은 동일한 다이 크기에서 1,000배 증가했다. 내구성도 크게 향상돼 가장 견고한 디바이스는 4백만 사이클을 달성하며 무결점 데이터 보존을 보장한다.

 

미래를 위한 메모리

 

EEPROM은 견고하고 신뢰성 높은 고성능 NVM이 요구되는 애플리케이션에서 플래시 기술 및 FRAM과 함께 여전히 강력한 가치를 제공한다. 최근의 혁신으로 새로운 핵심 기능들을 추가한 가운데, 지속적인 기술 발전은 EEPROM의 근본적인 특성을 한층 강화하고 있다. 오늘날의 AI 중심적이고 지속가능성을 중시하는 세상에서, 최신 EEPROM은 미래 지향적인 새로운 설계를 추구하는 엔지니어의 요구를 충족할 준비가 되어 있다.