瑞萨电子开发出新的闪存技术 实现业界最大容量和最快的随机访问操作

瑞萨电子株式会社宣布开发出新的闪存技术，该技术可实现更大的内存容量、更高的读出速度和对采用下一代28 nm工艺的汽车MCU的空中下载技术(OTA)支持。这项新技术在24 MB的MCU上实现了业界最大的嵌入式闪存容量，并达到了240 MHz的随机访问读取速度，这是业内嵌入式闪存的最快速度。该技术还实现了在进行OTA无线软件更新时的低噪声写入操作，以及OTA软件更新的高速和稳健操作。

瑞萨电子于6月12日在日本京都举行的2019年VLSI技术和电路专题讨论会（2019年6月9日-14日）上介绍了这些成果。

近年来，在汽车自动驾驶、电动驱动等先进技术中，由于控制软件规模的不断扩大，对嵌入式闪存容量的要求也越来越高。OTA技术的引入加速了对更大容量的需求，以确保为更新的程序提供足够的存储空间。由于需要在增加新功能(如功能安全)的情况下确保实时性能，因此也迫切需要更快的从闪存中读取随机访问的时间。此外，关于OTA，现在强烈希望做三件事：首先是低噪的设计，以便更新的软件可以可靠地存储，即使在汽车运行；第二，减少了软件切换期间的停机时间；第三是稳定性，以避免不正确的操作，即使在更新或切换软件时发生无意的中断。

新开发的闪存技术通过以下方式满足这些需求：

24MB片上闪存——业内最大的MCU

瑞萨电子继续为其MCU中使用的嵌入式闪存采用高速、高可靠性SG-Monos(注1)技术。这里开发的28 nm的存储单元尺寸减少了15%以上，从以前的0.053µm²减小到小于0.045µm²。在抑制芯片尺寸增加的同时，这项新技术允许包含24MB的代码存储闪存，这是业界最大的嵌入式闪存容量。瑞萨电子公司还在测试芯片中包含了1MB的数据存储闪存，用于参数和其他数据。

240 MHz随机存取读取速度——具有嵌入式闪存的MCU的业界最高速度

分词法是提高嵌入式FLASH存储器随机读取速度的一种有效方法。然而，这种划分增加了分词驱动器的数量，并且由于包含在这些驱动器中的晶体管的时变击穿(TDDB)和由于泄漏电流的增加而导致分词电源电压下降继而导致可靠性降低。瑞萨电子公司使用分词驱动器缓解压力和分布式分词电源电压驱动器解决了这些问题，并在宽温度范围(结温从-40°C到170°C)验证了240 MHz高速随机接入，这是业界在测试芯片中最高的。

降噪技术的发展

在对闪存进行编程时，通过在初始操作和后续操作之间改变施加到每个存储单元的写入电流，瑞萨电子公司将来自外部电源(VCC)的峰值电流消耗降低了55%，而不降低与之前瑞萨电子公司器件相比的吞吐量。这抑制了在汽车运行时OTA操作期间电源电压噪声对MCU本身的不利影响。瑞萨电子公司还应用了将写入电流改变为高速写入模式的思路，在这种模式中，同时编程的单元数量将增加。因此，在这种模式下，新器件实现了6.5MB/s的高速编程。这使得抑制与大内存容量相关的增加的测试时间成为可能。

OTA能够控制既稳健又高速的软件切换

在该测试芯片中，代码存储闪存被划分为用于正在使用的软件的存储区域和用于更新软件的存储区域。这使得在点火关闭时在不到1毫秒(1/1000秒)内切换软件成为可能。此外，软件切换设置是重复的，并添加了新的状态标志，以防止在软件更新或切换被无意中断的情况下发生不正确的操作。这同时实现了稳健的操作，允许可靠地选择可执行的控制软件，并减少了不能使用汽车的停机时间。

上述技术使得汽车控制软件、高速实时控制和先进的OTA的规模不断扩大成为可能。展望未来，瑞萨致力于嵌入式闪存的持续发展，并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。

注释

(注1)MONOS：金属-氧化物-氮化物-氧化物-硅。在过去的20年中，瑞萨电子公司在EEPROM、安全MCU和其他产品上使用MONOS技术取得了可观的记录。MONOS技术应用于瑞萨电子公司MCU的嵌入式FLASH存储器中。

(注2)在2015年国际固态电路会议(ISSCC 2015)上宣布的瑞萨电子公司闪存技术。