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技术数据米制MCU内嵌Flash内存成趋势

因应MCU成长快速及程序数据储存需要,MCU内嵌Flash内存设计成为主流趋势,MCU大厂也纷纷以购并或结盟掌握内嵌Flash的相关IP与制程技术。本文将探讨内嵌FlashIP制程技术,为下一代FlashMCU带来的技术变革。

  FlashMCU出货比重过半掌握Flash成为MCU开发关键

  因应MCU成长快速,所带动的程序代码与数据储存需要,MCU内嵌内存类型也从早期Maskrom、EPROM、EEPROM到Flash内存。据市调机构预估,内嵌Flash内存的MCU在2010年出货比重超过50%。也因此MCU大厂也急于掌握内嵌Flash内存相关IP与制程技术。像Microchip就购并闪存大厂SST。提供MCU内嵌Flash的常忆科技(Chingistek),则提出pFLASH技术平台,以2TPMOS半导体技术为统一性平台,开发晶圆代工厂制程验证过的高密度e2Flash以及e2Logic等IP,授权给MCU业者做内嵌NorFlash的解决方案。

  内嵌Flash的技术关键兼容、成本、耐用度

  良好的MCU内嵌Flash技术关键,在于提供MCU主控端兼容性,最小电路面积、低制造成本、高耐久性抹写次数、高质量与信赖度及易于给晶圆厂代工以及依比例缩放特性。目前晶圆厂代工Flash制程大多是传统NMOS半导体制程技术,并再结合标准(Standard)以及双聚合物制程(DoublePoly),前者提供弹性程序与数据储存空间,后者则提供较大储存空间、较快读写时间、较长读写寿命。

  以常忆pFusion提供2-TPMOS半导体制程来说,分别就标准逻辑制程提出e2Logic以及双聚合物制程的e2Flash技术,两者较传统NMOS半导体制程的Flash能降低抹除/写入电流以及耗电量,执行效能可达到内嵌EEPROMMCU的水平!且避免写入数据时引起造成邻近记录单位干扰。

  e2Flash技术与竞争优势

  进一步检视e2Flash内嵌技术,它提供单一记录细胞元低于0.1微安培写入电流(<0.1μA/cell),单一字组程序化时间低于20μs,区块抹除时间低于2ms,并提供20年保存期限与至少20万次抹写周期,工作温度以0.18微米制程为-40~105℃,0.13微米制程下则可从-40~125℃。

  以0.18、0.13微米与90奈米制程列举1Mb(128KB)e2Flash电路面积仅1.176、0.98、0.84mm2,2Mb(256KB)则仅占1.91、1.41、1.34mm2,跟目前1.5TnMOSFlash或2TEEPROM等技术相比,e2Flash除了程序化电流比2TEEPROM较大之外,在整体读写速度、耐久度与晶粒面积上,e2Flash也有竞争优势。

  常忆科技嵌入式非挥发忆体事业部总经理张有志表示,在维持4ppm不良率情况下,目前e2Flash在2010年出货=700K,预估2010年可达1M。目前0.13微米制程预估2011年Q1送样,同时在2012年进一步提升到65奈米制程。

  e2Logic提供弹性化配置与高耐受度

  在不使用模拟讯号转换的标准逻辑闸制程(StandardLogic)下,e2Logic的FlashIP技术,提供程序代码与数据储存区弹性化配置的优势,以及在-40~105℃工作温度下,数据保存时间确保10年,以及2万次抹写周期的耐受度。

  目前常忆提供的0.18微米制程e2LogicFlashIP,工作电压1.8/3.3V下读取时间40奈秒,位写入时间为30或500毫秒(程序或数据),抹除时间200毫秒,每MHz下读取电流为200μA,程序化与抹除电流均为2mA,10万次抹写与10年。以64KB程序+512KB数据配置面积1.52mm2,32KB程序+256KB数据配置电路面积更可缩至0.85mm2。

  e2Logic优势在于无须多加光罩,适合低功耗快速存取的MCU应用设计,且提供高耐用度与数据保存寿命。目前0.18微米1.8/3.3V在2010年Q4针对客户送样,1.8V/5V将于2011年Q1送样,同时65奈米制程预定于2012年Q1送样。

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