【AET原创】瑞萨电子嵌入式闪存技术获新进展 新技术采用下一代28nm制程工艺

　　全球领先的半导体解决方案供应商瑞萨电子株式会社日前宣布推出全新闪存技术，该技术采用下一代28nm制程工艺，可实现更大的内存容量、更高的读取速度，以及用于下一代车载微控制器的OTA技术。这项新技术在单颗MCU上带来了业界最大的嵌入式闪存容量（24MB），随机访问速度可达到业界嵌入式闪存的最高速度240MHz。该技术还实现了OTA无线软件更新时的低噪声写入操作，以及OTA软件更新的高速及稳定运行。

　　自动驾驶和电力驱动等领先技术被用于车辆系统中，控制软件的规模日趋庞大，由此对MCU中更大容量的嵌入式闪存需求日渐强烈。OTA技术的引入进一步加速了对容量的需求，以确保更新程序所需的存储区域。由于需要增加诸如功能安全性之类的新功能，因此必须确保实时性能，并需要从闪存中获得更快的随机访问速度。此外，围绕OTA技术，还迫切要求确保以下三点：首先是低噪音设计，即便在汽车运行时也可存储更新的软件；其次是减少软件切换期间的停机时间；第三是稳定性，避免在更新/切换软件发生意外中断时发生错误操作。

全新的闪存技术可满足以下需求：

24MB--业界最大MCU片上闪存容量

　　瑞萨持续采用高速、高可靠性SG-MONOS技术，用于其MCU中的嵌入式闪存。基于该技术所开发的28nm工艺存储单元尺寸减少15%以上（从早期的0.053μm²到不足0.045μm²）。在控制芯片尺寸增加的同时，这项新技术包含24MB的代码存储闪存，这是业界最大的嵌入式闪存容量。瑞萨的测试芯片还包含1 MB数据存储闪存，用于参数和其它数据。

240 MHz--具备业界最高的嵌入式闪存MCU随机访问速度

　　字行分割是提高嵌入式闪存中随机访问速度的有效方法。然而，这种划分增加了字线驱动器的数量，并导致可靠性下降，原因是这些驱动器中所包含晶体管的介质层时变击穿（TDDB），以及由于漏电电流的增加而造成字线电源电压下降。瑞萨利用字线驱动器应力缓解和分布式字线电源电压驱动器解决了这些问题，并在很宽的温度范围内（结温从-40°C至170°）验证了240 MHz的高速随机访问，达到业界测试芯片中的最高成绩。

降噪技术

　　当闪存编程时，通过改变初始操作和后续操作间施加到每个存储器单元的写入电流，在不降低吞吐量的情况下，外部电源（Vcc）的峰值电流消耗相比早期的瑞萨设备降低了55％，可以在汽车运行时的OTA操作期间抑制电源电压噪声对MCU的不利影响。瑞萨还将写入电流改为高速写入模式，从而增加了可同时编程的单元数量。因此，新器件在此模式下以6.5 MB/s的速度实现高速编程，缩减了由大存储容量造成的额外测试时间。

通过OTA实现稳定高速的控制软件切换

　　在该测试芯片中，代码存储闪存被分成两个区域，一部分用于运行中的软件，另一部分用于更新的软件，以做到在点火时不到1毫秒（1/1000秒）的时间内切换软件。此外，软件切换采用冗余设置，并添加了新的状态标识，以防止在软件更新或切换意外中断的情况下出现错误操作，由此同时实现了运行的稳定性，可靠地选择可执行控制软件，并减少车辆系统的停机时间。

　　上述技术帮助越来越多的汽车支持车载控制软件、高速实时控制和先进的OTA功能。展望未来，瑞萨持续致力于嵌入式闪存技术的开发，努力实现支持新应用所需的更高容量、更高速度和更低功耗。