瑞萨电子株式会社宣布,推出基于65nm sotb((薄氧化埋层上覆硅)工艺的新型嵌入式闪存低功耗技术,可提供1.5mb容量,是业界首款基于65nm sotb技术的嵌入式2t-monos(双晶体管-金属氧化氮氧化硅)闪存(注1)。通过引入全新电路技术来降低闪存中外围电路的功耗,实现了在64 mhz的工作频率下低至0.22 pj/bit的读取能耗——这是业界嵌入式闪存在mcu上的最低水平。用于外围电路的新低功率技术包括:(1)在检测存储器中的数据时降低能耗;(2)在将读取的数据发送到外部时减少传输能耗。该先进技术帮助读取存储器数据时的能耗大幅降低。
瑞萨在6月12日在日本京都召开的2019年度“vlsi和电路技术专题研讨会(2019年6月9-14日)”上展示相关测试结果。
基于sotb的新技术已在瑞萨r7f0e嵌入式控制器中所采用,该控制器专门用于能量采集应用。瑞萨独有的sotb工艺技术可显著降低工作和待机状态下的功耗。通常,这两种状态下的功耗互为消长:即一种功耗较低意味着另一种功耗较高。当从闪存读取数据时,新技术大幅降低功耗。与非sotb 2t-monos闪存(约需50μa/mhz读取电流)相比,新技术实现的读取电流仅6μa/mhz左右,等效于0.22 pj/bit的读取能耗,达到mcu嵌入式闪存最低能耗级别。这项新技术还有助于在r7f0e上实现20μa/mhz的低有效读取电流,达到业界最佳。
全新嵌入式闪存技术的关键特性:
适用于sotb工艺的低功耗2t-monos闪存
采用sotb工艺的2t-monos嵌入式闪存具备包含电隔离元件的双晶体管结构。与单晶体管结构不同,在读取操作期间无需负电压,使读取数据时的功耗降低。此外,同其它存储器处理相比,monos在生产过程中使用更少的掩模,并可使用离散电荷捕获方案存储数据,从而能够在不增加生产成本的情况下带来低功耗和高重写可靠性。
用于超低耗能的感测放大器电路及稳压器电路技术
存储器读取过程中的大部分能量消耗发生在识别数据的感测操作,以及将识别的数据输出至外部这两个环节。为了解决此问题,单端感测放大器在感测操作期间显著降低了位线预充电能量,其采用全新电荷转移技术,可提高预充电速度和能源效率。此外,新推出的稳压器电路技术利用漏电监测,对感测放大器的基准电压进行最佳间歇控制,使其以恒定的方式消耗能量。这些先进技术不仅大幅降低能耗,同时加速感测操作。
大幅削减数据传输能耗的电路技术
sotb工艺的特性之一是实现了晶体管阈值(vth)波动的最小化。新技术借助这一优势,利用极小的电压幅值实现数据传输。当读取数据发送至外部时,该技术使得传输能量的消耗显著降低。
瑞萨通过帮助使端点设备更加智能化,以加速推动“智能社会”的发展。瑞萨认为,通过无电池方案,能源收集系统彻底摆脱更换电池的困扰,是实现这一目标的必要步骤。同时,瑞萨将持续致力于帮助实现环保型智能社会的技术开发。
注释
(注1)monos:金属氧化氮氧化硅。此技术使瑞萨在eeprom、安全mcu和其它产品领域取得了超过20年的优异业绩。monos技术应用于瑞萨mcu产品中的嵌入式闪存。
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