Renesas stellte bereits auf der diesjährigen ISSCC 2013 die Branchenbestwerte der neuen Technologie in puncto schnellstem Direktzugriff vor

Renesas Electronics hat eine neue Split Gate (SG) Flash Memory Circuit-Technologie für Mikrocontroller mit integriertem Flashspeicher (Flash MCUs) entwickelt, die die führende 40 nm (Nanometer: ein Milliardstel Meter) Prozesstechnologie der Branche nutzt. Die neue Technologie zeichnet sich durch hohe Zuverlässigkeit, geringen Stromverbrauch und schnellste Direktzugriffsgeschwindigkeiten der Branche aus.

Neben komplexeren Steuerfunktionen benötigt man heute für Applikationen, die hohe Zuverlässigkeit erfordern (wie zum Beispiel in Kraftfahrzeugen), noch größeren Funktionsumfang zur Unterstützung für Funktionssicherheit, Datensicherheit und Netzwerkbetrieb. Da zudem immer größerer Flashspeicherumfang zur Sicherung der MCU-Software und -Daten notwendig wird, ist es erforderlich, die Integrationsdichte für die auf einem einzigen Chip integrierten Flashspeicher- und Peripheriefunktionen mit noch feineren Features im Fertigungsprozess zu verbessern.

Um diesen Anforderungen zu entsprechend, entwickelt Renesas auch weiterhin führende Lösungen basierend auf hochmodernen Prozesstechnologien und liefert bereits ab Q2/2013 erste Muster von Automotive Flash-MCUs aus, die sowohl auf dem hoch modernen 40 nm Prozess für Flash-MCUs als auch auf der SG-MONOS Flashspeicher-Struktur [Anmerkung 1] basieren. Diese Flash-Struktur zeichnet sich durch hohe Zuverlässigkeit, hohe Arbeitsgeschwindigkeit und geringen Stromverbrauch aus.

Die neu entwickelte Flash-Speicher-Technologie zeichnet sich durch folgende Merkmale aus:

1) Schaltungstechnik ermöglicht noch höhere Lesegeschwindigkeiten

Wenn die Offsetspannung des Sense-Verstärkers für die Auslesedaten groß ist, dann fällt die Zeit zum Auslesen der Daten aus der Zelle entsprechend lang aus. Renesas entwickelte daher einen Sense-Verstärker, der die Offsetspannung über einen Korrekturstrom weitestgehend aufheben kann und damit einen schnelleren Direktzugriff ermöglicht.

2) Schaltungstechnik erzielt hohe Rewrite-Dauerhaftigkeit

Renesas hat eine variable Steuermethode entwickelt, die während eines Schreibvorgangs den an die Zelle angelegten Strom entsprechend des Verarbeitungsfortschritts der Schreiboperation anpasst. Darüber hinaus konzipierte das Unternehmen eine Technik, die bei Löschoperationen die Impulsdauer mit Hilfe einer Überwachung der an die Zelle angelegten Spannung optimiert. Beide Maßnahmen ermöglichen schnellere Schreiboperationen und verringern darüber hinaus die Spannungsbelastung der Zelle während eines Rewrite-Schrittes, so dass sich die Anzahl der Rewrite-Zyklen steigern lässt.

Renesas hat nun Prototypen basierend auf diesen neuen Technologien sowohl mit 4 MB Flash-Programmspeicher als auch mit 64 kB Flash-Datenspeicher in 40 nm Prozesstechnologie hergestellt, die mit einer Taktfrequenz von mehr als 160 MHz arbeiten und eine Bandbreite von 5,1 GB/s beim Auslesen erzielen – ein Branchenrekord für Flashspeicher zur Programmspeicherung. Zuvor hat Renesas Taktfrequenzen bis 120 MHz bei seinen Produkten in 40 nm Prozesstechnologie nachgewiesen. Mit diesen neuen Technologien erzielte das Unternehmen nun eine Verbesserung der Kennwerte um 33 Prozent. Weiterhin erreichte man beim Daten-Flashspeicher 10 Millionen Rewrite-Zyklen. Dieser Wert ist bei Automotive-MCUs ein wichtiges Kriterium, das auch unter Hochtemperaturbedingungen mit Tj = 170°C erfüllt werden muss. Dies bedeutet zusammenfassend, dass Automotive-Flashspeicher in 40 nm Technologie von Renesas im Hinblick auf die Anzahl der Rewrite-Zyklen großes Einsatzpotential bietet.

Aus Sicht von Renesas liefert die Flashspeichertechnologie einen wichtigen Beitrag zur Weiterentwicklung von Automotive-Flashspeicher mit noch höherer Leistung und Zuverlässigkeit.

Renesas stellte diese Ergebnisse auf der diesjährigen ISSCC 2013 (International Solid-State Circuits Conference 2013) Konferenz vor, die vom 17. bis 21. Februar 2013 in San Francisco stattfand.

Anmerkung: MONOS (Metal Oxide Nitride Oxide Silicon)

Eine Speicherzellen-Transistorstruktur, die aus einer Oxid/Nitrid/Oxid-Dreischichtstruktur auf Siliziumsubstrat mit darüber platzierten metallischen Steuer-Gates besteht. Vor mehr als 20 Jahren führte Renesas die MONOS-Technologie in seinen Chipkarten-Speicherprodukten ein. Auf der Basis dieser bewährten Technologie entwickelte Renesas dann SG-MONOS, eine MONOS-Technologie, in der die Gate-Elektrode als Split-Gate (SG) in zwei Abschnitte aufgeteilt ist. Diese Technologie wird nun in MCUs als SG-MONOS Flashspeicher integriert und gewährleistet dort hohe Zuverlässigkeit, große Arbeitsgeschwindigkeit und geringen Stromverbrauch.

Alle in dieser Pressemitteilung erwähnten Produkt- und Dienstleistungsnamen sind Warenzeichen oder eingetragene Warenzeichen der entsprechenden Inhaber.

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