瑞薩電子研發(fā)出業(yè)內(nèi)首創(chuàng)的28nm微控制器的嵌入式閃存工藝

　　全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體及解決方案供應(yīng)商瑞薩電子株式會(huì)社日前宣布其已研發(fā)出業(yè)內(nèi)首項(xiàng)應(yīng)用于28 nm制程工藝的微控制器(MCU)的28納米(nm)閃存知識(shí)產(chǎn)權(quán)(IP)。

　　現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)油耗不斷降低，要求新型控制機(jī)制能夠?qū)?yīng)新式燃燒方法的引入以及小型化所帶來(lái)的進(jìn)一步系統(tǒng)升級(jí)。高速實(shí)時(shí)處理，例如根據(jù)對(duì)多個(gè)傳感器的反饋而產(chǎn)生的載荷變化在多種控制算法之間進(jìn)行動(dòng)態(tài)切換將成為必備功能，車(chē)用MCU中將需要具備當(dāng)前性能的三到五倍的性能。此外，隨著ECU數(shù)目的不斷增多，如果我們考慮電源方面的限制，比如汽車(chē)臨時(shí)停車(chē)時(shí)關(guān)掉發(fā)動(dòng)機(jī)的習(xí)慣，那么顯而易見(jiàn)的是，在提高性能的同時(shí)，還需要降低能耗。

　　同時(shí)，由于集成多個(gè)MCU以及控制算法本身的復(fù)雜性日益提高，閃存MCU將要求片上閃存的容量要比先前的器件增大約3倍。與此同時(shí)，由于目前提高汽車(chē)控件以及汽車(chē)MCU上各項(xiàng)需求的安全性和保密性極為重要，因此高級(jí)功能安全已成為重中之重。新式的多核架構(gòu)要求包含在鎖步模式下同時(shí)運(yùn)行的多個(gè)雙核處理器，并可對(duì)應(yīng)集成各種功能的要求。低油耗發(fā)動(dòng)機(jī)需要安裝用于生成噴油脈沖的處理加速器以及在無(wú)人駕駛汽車(chē)的駕駛支持系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)高精度燃燒控制、爆震控制和協(xié)同控制功能所需的信號(hào)處理的器件，因此更高的集成密度，也就是采用更精細(xì)的外形尺寸制造工藝是不可缺少的。

　　瑞薩目前的40 nm制程工藝最高支持8 MB的片上MCU閃存。但我們需要提供容量為10 MB的片上MCU閃存模塊，從而滿(mǎn)足MCU搭載的控制系統(tǒng)精密程度不斷提高所提出的要求。

　　采用更小的工藝規(guī)格是一種提高閃存集成密度以及擴(kuò)充集成在單個(gè)芯片上的外設(shè)功能的方法。采用瑞薩新推出的28 nm制程工藝開(kāi)發(fā)的單片MCU最大能支持16MB以上的片上閃存容量。

　　瑞薩一直致力于28 nm制程原型的研發(fā)，其外形較現(xiàn)有的40 nm制程更為精細(xì)。在最新的原型芯片中，高速讀出操作的運(yùn)行時(shí)鐘頻率最高可達(dá)到160 MHz、而且數(shù)據(jù)保留時(shí)間可達(dá)到20年，重寫(xiě)循環(huán)的次數(shù)為250,000次(對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ))。隨著外形尺寸的縮小，維持閃存的性能及可靠性變得越來(lái)越困難，但瑞薩利用MONOS[注釋1]結(jié)構(gòu)閃存的可擴(kuò)展性成功地創(chuàng)建了這一原型，從而使集成在閃存MCU中的存儲(chǔ)器的容量和性能均得到同步提升。瑞薩應(yīng)用于MCU的MONOS工藝在公司40 nm制程生產(chǎn)中已經(jīng)取得了輝煌的業(yè)績(jī)。

　　新研發(fā)的MCU用28nm閃存IP可為對(duì)可靠性提出高標(biāo)準(zhǔn)要求的汽車(chē)及其它行業(yè)提供設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)。 例如，在ADAS(高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng))領(lǐng)域，存儲(chǔ)容量和性能的提升將能夠支持復(fù)雜的3D雷達(dá)數(shù)據(jù)處理，從而提高汽車(chē)的安全性。此外，在動(dòng)力傳動(dòng)領(lǐng)域，這項(xiàng)新技術(shù)將通過(guò)增加用于燃油噴射的映射數(shù)據(jù)量以及提高數(shù)據(jù)處理能力對(duì)燃油噴射以及點(diǎn)火裝置實(shí)現(xiàn)更為精細(xì)的控制。這樣一來(lái)，不僅燃油效率會(huì)提高，同時(shí)環(huán)境和能源危機(jī)也會(huì)得到緩解。此外，28 nm制程的采用將能夠降低電流消耗。

　　瑞薩將加快28 nm制程汽車(chē)閃存MCU商用版本的開(kāi)發(fā)進(jìn)度，以滿(mǎn)足高速讀出、高可靠性、更大容量(最大容量在16 MB以上)的需求。

　　瑞薩已經(jīng)在批量生產(chǎn)閃存MCU方面占據(jù)了行業(yè)領(lǐng)先位置，并致力于將閃存MCU廣泛應(yīng)用于多種行業(yè)，包括汽車(chē)、消費(fèi)電子和工業(yè)領(lǐng)域。瑞薩早已深知閃存MCU將朝著可靠性更高、集成密度更大的方向發(fā)展，并在2004年的150 nm制程MCU、2007年的90 nm MCU以及2012年的40 nm MCU中采用了相對(duì)更適用于更加精細(xì)的外形尺寸制程的MONOS結(jié)構(gòu)閃存。此外，瑞薩是首家從90nm系列開(kāi)始交付閃存MCU樣品并同時(shí)升級(jí)制程工藝的半導(dǎo)體制造商。

　　28 nm片上閃存IP的主要特點(diǎn)：

　　(1)經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的高度讀出性能

　　在原型芯片中，從程序存儲(chǔ)閃存中讀出速度達(dá)到了160 MHz(參照：瑞薩40 nm制程器件的120 MHz)，因此，基于28nm工藝的MCU產(chǎn)品能夠執(zhí)行比如發(fā)動(dòng)機(jī)控制等復(fù)雜的實(shí)時(shí)處理功能。

　　(2)經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的高可靠性

　　新型IP可使數(shù)據(jù)保留時(shí)間長(zhǎng)達(dá)20年之久，這對(duì)于汽車(chē)MCU來(lái)說(shuō)是非常重要的，此外，作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)閃存使用時(shí)，其重寫(xiě)循環(huán)次數(shù)可達(dá)到250,000次，這也與瑞薩40 nm制程器件的重寫(xiě)循環(huán)次數(shù)相同。

　　(3)能夠容納更大容量的閃存

　　如果采用該閃存制造28 nm制程閃存MCU，那么MCU單個(gè)芯片上的片上閃存容量最大將達(dá)到16 MB。

　　采用更為精細(xì)的制程后，邏輯電路中包含的高速/低功率晶體管的數(shù)量約為早先瑞薩40 nm制程的兩倍。 這樣便能夠開(kāi)發(fā)出支持多個(gè)CPU內(nèi)核、功能安全和保密以及多種接口標(biāo)準(zhǔn)的MCU，并能夠集成到汽車(chē)電子控制裝置(ECU)中。

　　現(xiàn)在，瑞薩在其多年積累的專(zhuān)業(yè)技術(shù)及其在將外形尺寸縮減至40 nm制程中獲得的經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，完成了業(yè)內(nèi)首個(gè)MCU 28 nm制程片上閃存IP的開(kāi)發(fā)。 這項(xiàng)研發(fā)成果將使瑞薩成為第一家有能力制造出車(chē)用28 nm閃存MCU的制造商，瑞薩將能夠增大存儲(chǔ)器容量并提高處理性能的同時(shí)能夠縮減邏輯電路(而非閃存電路)的外形尺寸。

　　在此項(xiàng)開(kāi)發(fā)所取得的成果的基礎(chǔ)上，瑞薩將加快其開(kāi)發(fā)28 nm制程汽車(chē)閃存MCU的進(jìn)程，并將成為首家將此類(lèi)產(chǎn)品推廣到市場(chǎng)、以此滿(mǎn)足客戶(hù)需求的制造商。因此，瑞薩將一直致力于幫助系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員開(kāi)發(fā)出更為先進(jìn)的產(chǎn)品為您帶來(lái)安全、愉悅的汽車(chē)駕駛環(huán)境。

　　MONOS(金屬氧氮氧化硅)

　　瑞薩目前對(duì)集成在MCU芯片上的閃存采用的MONOS工藝在EEPROM、安全MCU以及其它產(chǎn)品中擁有20年的成功經(jīng)驗(yàn)。瑞薩也正在開(kāi)發(fā)其獨(dú)有的晶體管結(jié)構(gòu)。