40nm快閃存儲(chǔ)器MCU戰(zhàn)爭(zhēng)將開打？

鎖定汽車應(yīng)用市場(chǎng)的晶片業(yè)者都清楚知道，下一代微控制器(MCU)的戰(zhàn)場(chǎng)是內(nèi)建 40奈米高速存取快閃記憶體的高性能產(chǎn)品；而到目前為止，有兩家主要關(guān)鍵廠商正面臨戰(zhàn)火──瑞薩電子(Renesas)的40奈米快閃記憶體技術(shù)，以及同樣為40奈米的Spansion嵌入式電荷擷取(Charge Trap，eCT)技術(shù)。

現(xiàn)今汽車內(nèi)含有數(shù)以百計(jì)的 MCU ，以監(jiān)視、處理、控制諸如駕駛、轉(zhuǎn)向、煞車等關(guān)鍵任務(wù)，也提供安全與舒適等功能。對(duì)汽車電子控制單元應(yīng)用的MCU來說，具備大容量的內(nèi)建快閃記憶體是很基本的，因?yàn)樗鼈儽仨殐?chǔ)存越來越大量的控制演算法與應(yīng)用程式碼；更重要的是晶片上快閃記憶體的速度，如果太慢，MCU的高速邏輯電路就無法充分發(fā)揮性能。

那些打算競(jìng)逐高性能先進(jìn)MCU市場(chǎng)、卻缺乏自家快閃記憶技術(shù)的供應(yīng)商，通常會(huì)面臨幾個(gè)問題：該用哪一種快速存取快閃記憶體技術(shù)？誰(shuí)有那種技術(shù)？哪里有晶圓代工廠？然后他們可能會(huì)有另一個(gè)問題：如何把這些事情完成，又不卷進(jìn)Spansion與瑞薩可能發(fā)生的IP大戰(zhàn)？──這兩家公司的嵌入式快閃記憶體IP大戰(zhàn)還沒真的開打，只是煙硝味很濃。

先發(fā)制人？

Spansion策略聯(lián)盟暨業(yè)務(wù)開發(fā)資深副總裁Ali Pourkeramati不久前接受訪問時(shí)指出，瑞薩的eFlash微控制器技術(shù)有可能侵犯Spansion的eCT技術(shù)；?Spansion?現(xiàn)在把矛頭指向“在未取得共識(shí)的情況下濫用其技術(shù)”的所有記憶體與系統(tǒng)廠商。

據(jù)了解，Spansion最近已經(jīng)對(duì)多家記憶體同業(yè)與非記憶體終端業(yè)者發(fā)出該公司將提出專利侵權(quán)訴訟的警告信(參考連結(jié))。這有一部分是Spansion強(qiáng)化其自有IP的策略，但Pourkeramati對(duì)于IP侵權(quán)的警告，也可能只是先發(fā)制人，為的只是讓那些有意采用瑞薩eFlash技術(shù)的廠商打退堂鼓。

不過針對(duì)此事，瑞薩在東京的發(fā)言人表示，該公司并沒有接到Spsansion的任何訊息；EETimes美國(guó)版編輯向Pourkeramati 確認(rèn)時(shí)，他也說瑞薩并不在警告信收件名單內(nèi)。因?yàn)槿狈M(jìn)一步的證據(jù)，很難預(yù)測(cè)快閃記憶體MCU大戰(zhàn)何時(shí)會(huì)開打。

eCT vs. eFlash

有兩個(gè)議題預(yù)示了某種程度的沖突，其一是兩家公司技術(shù)的差異性程度，其二是目前他們的技術(shù)/產(chǎn)品開發(fā)進(jìn)展。

IHS的嵌入式處理器暨車用半導(dǎo)體市場(chǎng)首席分析師Tom Hackenberg表示，Spansion與瑞薩的技術(shù)“非常類似”，但該機(jī)構(gòu)所取得的資訊還不足以評(píng)論這兩家的技術(shù)是否近似到可能達(dá)成專利侵權(quán)的狀況：“他們的相似之處在于，兩者都對(duì)于通常應(yīng)用在嵌入式MCU的更成熟的NOR快閃記憶體技術(shù)做了一些類似的設(shè)計(jì)改善。”

Hackenberg指出，兩家公司的產(chǎn)品的新設(shè)計(jì)都采用非常薄的三層結(jié)構(gòu)(絕緣層-帶電層-絕緣層)，以減少電流泄漏(如此能讓整個(gè)記憶體晶片更具省電效益)，特別是當(dāng)記憶體單元在關(guān)閉模式，閘極中的電荷是0V。不過它們的閘極交錯(cuò)結(jié)構(gòu)仍有一些不同之處，瑞薩包含了一些看來能在故障發(fā)生時(shí)減少錯(cuò)誤的分離式閘極(split gate)設(shè)計(jì)。

兩者的最后成果帶來了相似的整體邏輯IC讀/寫速度與省電效能改善，兩者的設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)相較也更具可微縮性(主要是因?yàn)閭鹘y(tǒng)設(shè)計(jì)隨著制程不斷微縮，泄漏電流也快速增加)；使得進(jìn)入40奈米制程能進(jìn)一步改善速度與省電效益。

瑞薩的 eFlash 采用自家開發(fā)的記憶體單元技術(shù)MONOS (metal oxide nitride oxide silicon)，該快閃記憶體單元內(nèi)的每個(gè)電晶體都是采用氧-氮-氧三層架構(gòu)，以矽晶為基礎(chǔ)，頂部有一個(gè)金屬閘極。而Spansion的電荷擷取技術(shù)，則是應(yīng)用自家的MirrorBit快閃記憶體技術(shù)。

電荷擷取技術(shù)與傳統(tǒng)的浮動(dòng)閘極MOSFET技術(shù)不同之處，是后者采用氮化矽薄膜來儲(chǔ)存電子，而MirrorBit記憶體單元不只是采用電荷擷取層來取代傳統(tǒng)的浮動(dòng)閘，也利用了電荷儲(chǔ)存氮化物不會(huì)導(dǎo)電的特性，讓兩個(gè)位元能共享同一個(gè)記憶體單元。

瑞薩的分離式閘極記憶體單元設(shè)計(jì)具備快速、低耗電特性

為了讓各自的技術(shù)更適用于嵌入式快閃記憶體MCU，兩家公司都開發(fā)了新的閘極架構(gòu)；瑞薩的分離式閘極結(jié)構(gòu)是將閘極分為兩部分，其中之一用以支援記憶體單元選擇(memory-cell select)功能，另一部分則是用以儲(chǔ)存資料；選擇閘極通常是關(guān)閉(在關(guān)閉狀態(tài)下的耗電為0)，而記憶體閘極則通常是開啟。

Spansion采用MirrorBit記憶體單元作為eCT的基礎(chǔ)，不過為eCT單元內(nèi)的記憶體閘搭配一個(gè)低電壓選擇閘極。Pourkeramati表示，eCT技術(shù)與傳統(tǒng)的MirrorBit技術(shù)稍有不同，因?yàn)榍罢哐鲑嚸總€(gè)記憶體單元內(nèi)的單個(gè)位元而非兩個(gè)，因此在讀取速度與耗電方面具備優(yōu)勢(shì)。氮化物電荷儲(chǔ)存材料與編程/抹除eCT記憶體單元的物理特性基本上是相同的?！?/P>

Spansion 的電荷擷取技術(shù)能達(dá)到更小巧的儲(chǔ)存單元

根據(jù)Spansion表示，新的記憶體單元構(gòu)造能提供超快的讀取速度，并強(qiáng)化編程與抹除性能；該公司宣稱，其隨機(jī)存取時(shí)間在5~10ns左右，并表示eCT快閃記憶體對(duì)于高階微控制器應(yīng)用是非常理想的選擇。

產(chǎn)品開發(fā)時(shí)程

瑞薩已利用其40奈米嵌入式快閃記憶體技術(shù)與臺(tái)積電(TSMC)合作，開發(fā)可授權(quán)給其他半導(dǎo)體廠商的嵌入式快閃記憶體MCU平臺(tái)；該公司發(fā)言人表示，這種新的eFlash MCU平臺(tái)還仍在開發(fā)中，而問世時(shí)間表目前尚無法透露。當(dāng)被問到是否已經(jīng)有人取得eFlash MCU平臺(tái)授權(quán)時(shí)，該發(fā)言人婉拒回答，并表示可能會(huì)涉及其他公司的利益。

因?yàn)槭召?gòu)富士通半導(dǎo)體(Fujitsu Semiconductor)的MCU部門而成為MCU供應(yīng)商的Spansion，則打算在2015年推出采用eCT技術(shù)為基礎(chǔ)的微控制器產(chǎn)品，該公司已經(jīng)將eCT技術(shù)授權(quán)給晶圓代工廠聯(lián)電(UMC)。Pourkeramati表示eCT可開放授權(quán)給其他晶片廠商，不過對(duì)該技術(shù)有興趣的要先找Spansion洽商，而且產(chǎn)品需要在聯(lián)電生產(chǎn)。

針對(duì)40奈米制程快閃記憶體MCU市場(chǎng)，IHS的Hackenberg 表示，市面上大多數(shù)的MCU仍是以90~130奈米制程生產(chǎn)，而瑞薩與Spansion采用的制程很新，在MCU市場(chǎng)上的占有率仍然很小：“因?yàn)槿绱?，針?duì)這兩家公司的下一代新產(chǎn)品定價(jià)或是市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)情況的預(yù)測(cè)，目前仍是不切實(shí)際的?！?[!--empirenews.page--]