前言:
X-FAB近日宣布,模擬/混合信號(hào)和特種半導(dǎo)體解決方案的領(lǐng)先代工廠X-FAB Silicon Foundries為其XP018高壓汽車工藝推出了新的閃存功能。
作者 | 方文
圖片來源 | 網(wǎng) 絡(luò)
需求海量增長(zhǎng)需要更強(qiáng)的車規(guī)級(jí)閃存
如何讓汽車電子芯片在越來越復(fù)雜的情況下依然安全可靠,并滿足越來越豐富的功能需求,這是整個(gè)汽車行業(yè)實(shí)現(xiàn)顛覆式創(chuàng)新的基石所在。
汽車行業(yè)的產(chǎn)品創(chuàng)新不僅只是依靠汽車企業(yè)的自我研發(fā),事實(shí)上大多是由供應(yīng)商提供的新功能來實(shí)現(xiàn)的,而這些新功能的開發(fā),則是由更底層的芯片技術(shù)革新來推動(dòng)和促進(jìn)的。
隨著越來越多的傳感器和 MCU 集成到系統(tǒng)中,汽車電子各功能單元的數(shù)據(jù)、程序存儲(chǔ)都需要更高性能的閃存,從而對(duì)非易失性存儲(chǔ)器件的需求形成海量增長(zhǎng)。
但對(duì)于汽車行業(yè),對(duì)電子器件有著嚴(yán)苛的車規(guī)標(biāo)準(zhǔn)要求。
①更快的讀取速度、更大的存儲(chǔ)量,對(duì)芯片的性能要求越來越高;
②大量的計(jì)算會(huì)產(chǎn)生更大量的數(shù)據(jù),要求存儲(chǔ)芯片具有更大的容量,同時(shí)又要有更小的體積;
③程序的安全性及可靠性要求。
X-FAB車用工藝推全新閃存功能
X-FAB近日宣布,模擬/混合信號(hào)和特種半導(dǎo)體解決方案的領(lǐng)先代工廠X-FAB Silicon Foundries為其XP018高壓汽車工藝推出了新的閃存功能。
這款新的閃存IP利用X-FAB得到廣泛驗(yàn)證的氮化硅氧化物(SONOS)技術(shù)。
該技術(shù)具備更高的性能水平和可靠性,符合嚴(yán)格的AEC-Q100 Grade 0汽車規(guī)范,可承受在-40°C至175°C的溫度范圍內(nèi)工作,并完全支持ISO 26262規(guī)定的功能安全級(jí)別。
新增的內(nèi)置自檢(BIST)模塊對(duì)于實(shí)現(xiàn)有效的存儲(chǔ)器測(cè)試以及全面的產(chǎn)品調(diào)試至關(guān)重要。
除汽車電子之外,這款閃存IP還特別適用于電池供電的設(shè)備,如便攜式或自主智能傳感器;并在醫(yī)療保健、工業(yè)、消費(fèi)和物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域發(fā)揮巨大潛力。
它的陣列大小為32KByte,采用8K x 39位配置,數(shù)據(jù)總線為32位;另外7位專用于錯(cuò)誤代碼校正(ECC),以確保現(xiàn)場(chǎng)的零缺陷可靠性。
X-FAB專有的XSTI嵌入式非易失性存儲(chǔ)器(NVM)IP測(cè)試接口也已包含在內(nèi),以實(shí)現(xiàn)對(duì)存儲(chǔ)器的完全串行訪問。
由于這款汽車級(jí)閃存IP能夠在單個(gè)1．8 V電源上運(yùn)行,因此非常適合低功耗設(shè)計(jì)。新增的內(nèi)置自測(cè)試(BIST)模塊對(duì)于實(shí)現(xiàn)有效的存儲(chǔ)器測(cè)試以及全面的產(chǎn)品調(diào)試至關(guān)重要。
這個(gè)新的IP解決方案進(jìn)一步豐富了X-FAB針對(duì)180納米開放技術(shù)平臺(tái)的嵌入式閃存產(chǎn)品組合,這些平臺(tái)有大量的電壓和晶圓材料可供選擇。
新的Flash IP意味著XP018現(xiàn)在能夠以高度經(jīng)濟(jì)高效的方式解決需要額外邏輯內(nèi)容和計(jì)算資源的混合信號(hào)、高電壓應(yīng)用。
X-FAB針對(duì)可攜式模擬應(yīng)用提供180nm優(yōu)化的工藝,XP018工藝的多樣選擇以降低芯片的成本。
針對(duì)模擬電路設(shè)計(jì)降低芯片成本
新推出的單電壓5V的選項(xiàng)移除了1．8V的部分以減少整體光罩的數(shù)量,對(duì)成本敏感的可攜式應(yīng)用提供有價(jià)值的回報(bào)。
5V環(huán)境中的I/O單元、數(shù)字庫(kù)、一次性可程序化(OTP)內(nèi)存和模擬模塊均兼容于XP018所有的高壓選項(xiàng),使其可用于任何類型的驅(qū)動(dòng)器。
針對(duì)驅(qū)動(dòng)壓電或電容性的系統(tǒng),導(dǎo)通電阻優(yōu)化的12V晶體管減少了所需要的芯片面積。
此外,5V模塊中一次性可程序化(OTP)內(nèi)存的編譯程序可支持至16kbit,互補(bǔ)于現(xiàn)有的polyfuses．
適用于不同需求的金屬繞線,一個(gè)新式的金屬模塊概念首次引入XP018平臺(tái),節(jié)省了設(shè)計(jì)成本。
它允許MiM電容靈活地和其他金屬層互相堆棧。最后,60V的金屬邊際電容與1kohm的poly電阻簡(jiǎn)化60V供電環(huán)境中高電壓應(yīng)用的設(shè)計(jì)。
符合車規(guī)認(rèn)證需要經(jīng)過的門檻
①汽車對(duì)芯片和元器件的工作溫度要求更寬,根據(jù)不同的安裝位置等有不同的需求。比如發(fā)動(dòng)機(jī)艙要求-40℃-150℃;車身控制要求-40℃-125℃,遠(yuǎn)高于民用產(chǎn)品對(duì)消費(fèi)類芯片和元器件0℃-70℃的要求。
②無論是在濕度、發(fā)霉、粉塵、鹽堿自然環(huán)境、EMC以及有害氣體侵蝕等環(huán)境下,還是在高低溫交變、震動(dòng)風(fēng)擊、高速移動(dòng)等各類變化中,車規(guī)級(jí)半導(dǎo)體穩(wěn)定性要求都高于消費(fèi)類芯片。
③一般汽車的設(shè)計(jì)壽命都在15年50萬(wàn)公里左右,遠(yuǎn)大于消費(fèi)電子產(chǎn)品壽命要求,所以對(duì)應(yīng)的汽車芯片使用壽命要更長(zhǎng),故障率更低,可以說車規(guī)級(jí)半導(dǎo)體對(duì)故障率要求是零容忍。
④達(dá)到汽車標(biāo)準(zhǔn)需獲得可靠性標(biāo)準(zhǔn)AEC-Q系列、質(zhì)量管理標(biāo)準(zhǔn)ISO/TS16949認(rèn)證其中之一,此外需要通過功能安全標(biāo)準(zhǔn)ISO26262 ASILB(D),基本只有符合上述各種硬性條件的半導(dǎo)體器件,才能通過車規(guī)級(jí)認(rèn)證。
⑤從架構(gòu)方面來看,車規(guī)級(jí)芯片需要有獨(dú)立的安全島設(shè)計(jì),在關(guān)鍵模塊、計(jì)算模塊、總線、內(nèi)存等,都有ECC、CRC的數(shù)據(jù)校對(duì),為車規(guī)級(jí)芯片提供功能安全。
結(jié)尾:
汽車、移動(dòng)和IoT應(yīng)用正在推動(dòng)單片機(jī)和其他閃存器件發(fā)展,閃存市場(chǎng)已經(jīng)增長(zhǎng)到220億美元左右。
為了在這一細(xì)分市場(chǎng)上占據(jù)一席之地,許多代工廠已經(jīng)啟用了嵌入式閃存平臺(tái)或者正在積極努力之中。
包括GLOBALFOUNDRIES、LFoundry、TSMC、UMC、X-FAB,將來還有更多成員加入。