図1：高度な機能をサポートするための外部メモリを使用した医療刺激装置のブロック図
システムアーキテクトの最初の課題は、システムの中心として機能するように、チップ（SOC）またはマイクロコントローラ上の正しいシステムを識別することです。システム全体の電力予算を同時に縮小しながら、所望の性能を提供することができなければなりません。
外部メモリ、センサ、テレメトリインタフェースなどの周辺機器は、コンパクトなフォームファクタと効率的な消費電力をサポートしながら、SOC /マイクロコントローラの性能と同等でなければなりません。
メモリの選択
選択された装置は一般に2種類のメモリ、フラッシュおよびSRAMを統合する。
フラッシュは、限られた数の書き込みサイクルをサポートする比較的遅い書き込み不揮発性メモリです。アプリケーションコード、システム情報、および/または後処理されたユーザーデータログなどの固定または遅い変更データを保持するために使用されます。
SRAMは、無制限の書き込みサイクルの耐久性を提供する高速アクセスの揮発性メモリです。一時的なランタイムシステムデータを格納するために使用されます。
システムの複雑さが増すにつれて、複数の数学関数とアルゴリズムのコード複雑さもあります。内部オンチップメモリ容量が不十分である可能性があります。携帯型医療システムは、追加の記憶装置を必要とし、設計者が外部メモリで内部メモリを増強する必要がある（図1）。
低電力外部メモリをRAM拡張に使用できます。通常、極端に低いアクティブ電流とスタンバイ電流を備えたSRAMです。不揮発性記憶装置のオプションには、フラッシュ、EEPROM、MRAM、およびF-RAMがあります。
シリアルフラッシュメモリは、低コストと高密度の利用可能性のため、不揮発性プログラムとデータ保存の拡大に使用されます。しかしながら、それは比較的高いエネルギー消費を有し、それは電池ベースの装置の稼働寿命を軽減する。
一部のアプリケーションによっては、メモリの一部をEEPROMに置き換えますが、特に操作がEEPROMへの広範な書き込みを含む場合は、まだバッテリにやさしいものではありません。アプリケーションコード設計も複雑になります。
磁気抵抗RAM（MRAM）は無制限の書き込み耐久性を有する。しかしながら、その欠点は、非常に高いアクティブおよびスタンバイ電流を消費し、記憶されたデータを破壊することができる磁場の影響を受けやすいということである。したがって、これらの特徴は、電池式医療機器では不適当になります。
強誘電体RAM（F - RAM）は、携帯型医療機器においていくつかの重要な利点を有し、それは高い書き込みサイクル耐久性を有する。
医学的合併症
図2：不揮発性メモリ技術のための4MB書き込み（μJ）あたりのエネルギー消費量
EEPROMとFlashの制限された書き込み耐久性は、絶えず更新されているデータログを保存する必要がある医療機器の潜在的な問題を生み出します。 Flashは1e + 5のオーダーの耐久性を提供し、EEPROMは1e + 6です。 F - RAM書き込みサイクルの耐久性は1e + 14（または100兆）です。これにより、複雑な磨耗レベリングアルゴリズムとオーバープロビジョニングの追加容量を実装しなくても、デバイスがより多くのデータを記録できるようになります（図3）。
第二の利点は、F - RAMの内部アーキテクチャが、電荷ベースのフラッシュまたはEEPROM記憶装置よりも桁低い活性エネルギーを消費することである（図2）。
たとえば、サイプレスサポートスタンバイのExcelon F-RAMS、深いパワーダウン、および休止状態のアイドルモード。これらをアプリケーションに実装することは、低いアクティブ電力モードと組み合わせて、約2桁の倍率で消費電力を低減することができる。
図3：不揮発性メモリ技術の耐久サイクル比較
EEPROMとFLASHは追加のページプログラム/ページ書き込みサイクルタイムを必要とします。 F-RAMの即時の不具合により、電池式システムは電源を完全に遮断することも、システムを迅速に低電力アイドルモードに落として、アクティブ時間と能動電流の両方を減らすことができます。
これにより、電力障害の間にデータが危険にさらされている正確なタイミング要件を持つアプリケーションの信頼性が向上します。 F - RAM細胞はまた、X線およびガンマ線を含む様々な種類の放射線に対して非常に耐性があり、記録されたデータを保護するために磁場に耐性がある。
Excelon LPなどのいくつかのF - RAMデバイスは、64ビットデータワードごとに単一ビットエラーを検出して修正することができるオンチップエラー訂正コード（ECC）を提供し、重要なシステムデータログの保存信頼性を高めます。 F - RAMはまた、電池の過度の放電を防ぐために、制御されたピーク電流（すなわち1.5mA未満の突入電流制御）をサポートする。
F-RAMは、スペース効率の高い梱包に収納できます。たとえば、Excelon LPは最大8Mビットを提供し、業界標準の8ピンSOICおよび小型の8ピンGQFNパッケージで、最大50MHzのSPI I / Oと108MHz QSPI（QUAD-SPI）I / Oです。
F-RAMの実質的に無限の耐久性、即時の不揮発性および低消費電力により、システム設計者はRAMベースのデータとROMベースのデータと機能の両方を単一のメモリ内で結合できます。
マスク-ROM、OTP-EPROM、およびNOR-FLASHを含むROMベースのテクノロジは、不揮発性であり、コードストレージアプリケーションに向けられています。
NAND-FLASHおよびEEPROMは不揮発性データメモリとしても機能します。これらはすべての妥協点を必要としています。
これらの技術は低コストに焦点を当てており、使いやすさや性能のトレードオフが必要です。
RAMベースの技術はデータメモリとして機能し、Flashから実行するとコードの実行のための作業スペースとして機能します。 RAMはコード機能とデータ機能のブレンドを提供しますが、その揮発性のある性質は一時的な記憶域への使用を制限します。
ポータブルアプリケーションでは、できるだけ少ないコンポーネントで最適化されたパフォーマンスが必要です。
複数のメモリタイプを使用すると、非効率性が発生する可能性があり、コード設計を複雑にし、通常はより多くのエネルギーを消費します。
F - RAMの効率と信頼性は、単一のメモリ技術がコードとデータの両方を処理することを可能にする。
システムコストを下げながら、高周波データロギングをサポートし、システム効率を向上させ、システムの複雑さを軽減しながら、高周波データロギングをサポートする耐久性があります。
