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。這項新技術(shù)在24 MB的MCU上實現(xiàn)了業(yè)界最大的嵌入式閃存容量，并達到了240 MHz的隨機訪問讀取速度，這是業(yè)內(nèi)嵌入式閃存的最快速度。該技術(shù)還實現(xiàn)了在進行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)動等先進技術(shù)中，由于控制軟件規(guī)模的不斷擴大，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)的情況下確保實時性能，因此也迫切需要更快的從閃存中讀取隨機訪問的時間。此外，關(guān)于OTA，現(xiàn)在強烈希望做三件事：首先是低噪的設(shè)計，以便更新的軟件可以可靠地存儲，即使在汽車運行；第二，減少了軟件切換期間的停機時間；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致分詞電源電壓下降繼而導致可靠性降低。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)驗證了240 MHz高速隨機接入，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)置是重復的，并添加了新的狀態(tài)標志，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時間。
上述技術(shù)使得汽車控制軟件、高速實時控制和先進的OTA的規(guī)模不斷擴大成為可能。展望未來，瑞薩致力于嵌入式閃存的持續(xù)發(fā)展，并努力實現(xiàn)支持新應用所需的更高容量、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)。