應(yīng)用于閃存微控制器的“新閃存”架構(gòu)技術(shù)

　　簡介

　　嵌入式微控制器越來越多樣化，可以滿足嵌入式系統(tǒng)市場的應(yīng)用需求，而主流已經(jīng)從傳統(tǒng)的掩模ROM微控制器轉(zhuǎn)向了內(nèi)置閃存(可擦寫的非易失性只讀存儲(chǔ)器)的閃存微控制器。

　　閃存微控制器目前有兩種主要應(yīng)用：CPU程序代碼存儲(chǔ)和包含用戶信息和更新信息的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。這兩種應(yīng)用所需的屬性各不相同：程序代碼存儲(chǔ)的編程/擦寫次數(shù)少，而數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的編程/擦寫次數(shù)多。采用1晶體管型浮柵單元技術(shù)，富士通半導(dǎo)體可以提供這兩種不同的屬性，并能實(shí)現(xiàn)高可靠性：程序代碼存儲(chǔ)能夠?qū)?shù)據(jù)保存20年;數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能夠擦寫10萬次。

　　近年來，由于嵌入式系統(tǒng)的性能越來越高，導(dǎo)致市場對于能夠降低環(huán)境負(fù)荷的生態(tài)技術(shù)的需求也日益增加。針對這些市場需求開發(fā)閃存宏成為一個(gè)挑戰(zhàn)。盡管通過使用突發(fā)模式可以實(shí)現(xiàn)加速，但是由于存在“等待時(shí)間”，仍然會(huì)有很多問題，因?yàn)椤暗却龝r(shí)間”由不同的命令產(chǎn)生，而閃存微控制器是進(jìn)行實(shí)時(shí)處理的，因此會(huì)導(dǎo)致性能越來越差。

　　“新閃存”架構(gòu)

　　將富士通半導(dǎo)體專有的高速存儲(chǔ)器存取技術(shù)——快速循環(huán)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(FCRAM)電路技術(shù)應(yīng)用于富士通半導(dǎo)體高度可靠的NOR型閃存技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)“新閃存”架構(gòu)，由此產(chǎn)生兼具高可靠性和低功耗雙重性能的閃存宏。

　　圖1 顯示了“新閃存”架構(gòu)技術(shù)的特點(diǎn)。

　　圖1 “新閃存”架構(gòu)技術(shù)的特點(diǎn)

　　有了“新閃存”架構(gòu)技術(shù)，富士通半導(dǎo)體可以通過優(yōu)化單元陣列降低驅(qū)動(dòng)負(fù)載，這是FCRAM電路技術(shù)的特點(diǎn)。還通過一種自行設(shè)計(jì)的電源電路技術(shù)和數(shù)據(jù)讀取方法的加速，實(shí)現(xiàn)了訪問字線電壓的高速啟動(dòng)。通過這些設(shè)計(jì)，存取速度可以高達(dá)10ns/MHz(傳統(tǒng)產(chǎn)品的2.5倍)，而工作電流損耗則低至9μA/位(傳統(tǒng)產(chǎn)品的三分之一)。

　　生態(tài)閃存微控制器有助于進(jìn)一步降低環(huán)境負(fù)荷

　　一般來說，電流損耗會(huì)隨著工作頻率的增加而變大。追求高頻會(huì)導(dǎo)致工作電流損耗的增加及環(huán)境負(fù)荷的加大。

　　圖2顯示了“新閃存”架構(gòu)技術(shù)在閃存微控制器中的應(yīng)用實(shí)例。

　　圖2 內(nèi)置“新閃存”架構(gòu)的生態(tài)微控制器實(shí)例

　　即便嵌入式微控制器的性能(隨機(jī)存取)提升了兩倍，工作電流仍可以被壓縮三分之二，因此可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)性能提升和生態(tài)保護(hù)。

　　未來發(fā)展

　　圖3顯示了富士通半導(dǎo)體的閃存技術(shù)路線圖。

　　圖3 閃存技術(shù)路線圖

　　富士通半導(dǎo)體將繼續(xù)開發(fā)工作，把超低漏電工藝和高熱阻技術(shù)列入開發(fā)計(jì)劃(這是正在開發(fā)的環(huán)保技術(shù))，并且將“新閃存”架構(gòu)閃存宏作為富士通半導(dǎo)體生態(tài)技術(shù)的核心。通過提供采用這些生態(tài)技術(shù)的閃存微控制器，富士通半導(dǎo)體可以為汽車市場提供高可靠性、高溫支持和高速運(yùn)行，從而降低嵌入式系統(tǒng)的環(huán)境負(fù)荷。