瑞薩電子株式會社宣布開發(fā)出新的閃存技術(shù),，該技術(shù)可實(shí)現(xiàn)更大的內(nèi)存容量,、更高的讀出速度和對采用下一代28 nm工藝的汽車MCU的空中下載技術(shù)(OTA)支持,。這項(xiàng)新技術(shù)在24 MB的MCU上實(shí)現(xiàn)了業(yè)界最大的嵌入式閃存容量,，并達(dá)到了240 MHz的隨機(jī)訪問讀取速度，這是業(yè)內(nèi)嵌入式閃存的最快速度,。該技術(shù)還實(shí)現(xiàn)了在進(jìn)行OTA無線軟件更新時的低噪聲寫入操作,，以及OTA軟件更新的高速和穩(wěn)健操作。
瑞薩電子于6月12日在日本京都舉行的2019年VLSI技術(shù)和電路專題討論會（2019年6月9日-14日）上介紹了這些成果,。
近年來,，在汽車自動駕駛、電動驅(qū)動等先進(jìn)技術(shù)中,，由于控制軟件規(guī)模的不斷擴(kuò)大,，對嵌入式閃存容量的要求也越來越高。OTA技術(shù)的引入加速了對更大容量的需求,，以確保為更新的程序提供足夠的存儲空間,。由于需要在增加新功能(如功能安全)的情況下確保實(shí)時性能,，因此也迫切需要更快的從閃存中讀取隨機(jī)訪問的時間。此外,，關(guān)于OTA,，現(xiàn)在強(qiáng)烈希望做三件事：首先是低噪的設(shè)計(jì)，以便更新的軟件可以可靠地存儲,，即使在汽車運(yùn)行,；第二，減少了軟件切換期間的停機(jī)時間,；第三是穩(wěn)定性，以避免不正確的操作,，即使在更新或切換軟件時發(fā)生無意的中斷,。
新開發(fā)的閃存技術(shù)通過以下方式滿足這些需求：
24MB片上閃存——業(yè)內(nèi)最大的MCU
瑞薩電子繼續(xù)為其MCU中使用的嵌入式閃存采用高速、高可靠性SG-Monos(注1)技術(shù),。這里開發(fā)的28 nm的存儲單元尺寸減少了15%以上,，從以前的0.053?m?減小到小于0.045?m?。在抑制芯片尺寸增加的同時,，這項(xiàng)新技術(shù)允許包含24MB的代碼存儲閃存,，這是業(yè)界最大的嵌入式閃存容量。瑞薩電子公司還在測試芯片中包含了1MB的數(shù)據(jù)存儲閃存,，用于參數(shù)和其他數(shù)據(jù),。
240 MHz隨機(jī)存取讀取速度——具有嵌入式閃存的MCU的業(yè)界最高速度
分詞法是提高嵌入式FLASH存儲器隨機(jī)讀取速度的一種有效方法。然而,，這種劃分增加了分詞驅(qū)動器的數(shù)量,，并且由于包含在這些驅(qū)動器中的晶體管的時變擊穿(TDDB)和由于泄漏電流的增加而導(dǎo)致分詞電源電壓下降繼而導(dǎo)致可靠性降低。瑞薩電子公司使用分詞驅(qū)動器緩解壓力和分布式分詞電源電壓驅(qū)動器解決了這些問題,，并在寬溫度范圍(結(jié)溫從-40°C到170°C)驗(yàn)證了240 MHz高速隨機(jī)接入,，這是業(yè)界在測試芯片中最高的。
降噪技術(shù)的發(fā)展
在對閃存進(jìn)行編程時,，通過在初始操作和后續(xù)操作之間改變施加到每個存儲單元的寫入電流,，瑞薩電子公司將來自外部電源(VCC)的峰值電流消耗降低了55%，而不降低與之前瑞薩電子公司器件相比的吞吐量,。這抑制了在汽車運(yùn)行時OTA操作期間電源電壓噪聲對MCU本身的不利影響,。瑞薩電子公司還應(yīng)用了將寫入電流改變?yōu)楦咚賹懭肽Ｊ降乃悸罚谶@種模式中,，同時編程的單元數(shù)量將增加,。因此，在這種模式下,，新器件實(shí)現(xiàn)了6.5MB/s的高速編程,。這使得抑制與大內(nèi)存容量相關(guān)的增加的測試時間成為可能,。
OTA能夠控制既穩(wěn)健又高速的軟件切換
在該測試芯片中，代碼存儲閃存被劃分為用于正在使用的軟件的存儲區(qū)域和用于更新軟件的存儲區(qū)域,。這使得在點(diǎn)火關(guān)閉時在不到1毫秒(1/1000秒)內(nèi)切換軟件成為可能,。此外，軟件切換設(shè)置是重復(fù)的,，并添加了新的狀態(tài)標(biāo)志,，以防止在軟件更新或切換被無意中斷的情況下發(fā)生不正確的操作。這同時實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)健的操作,，允許可靠地選擇可執(zhí)行的控制軟件,，并減少了不能使用汽車的停機(jī)時間。
上述技術(shù)使得汽車控制軟件,、高速實(shí)時控制和先進(jìn)的OTA的規(guī)模不斷擴(kuò)大成為可能,。展望未來，瑞薩致力于嵌入式閃存的持續(xù)發(fā)展,，并努力實(shí)現(xiàn)支持新應(yīng)用所需的更高容量,、更高速度和更低功耗。
注釋
(注1)MONOS：金屬-氧化物-氮化物-氧化物-硅,。在過去的20年中,，瑞薩電子公司在EEPROM、安全MCU和其他產(chǎn)品上使用MONOS技術(shù)取得了可觀的記錄,。MONOS技術(shù)應(yīng)用于瑞薩電子公司MCU的嵌入式FLASH存儲器中,。
(注2)在2015年國際固態(tài)電路會議(ISSCC 2015)上宣布的瑞薩電子公司閃存技術(shù)。