多年來，汽車行業(yè)的發(fā)展和創(chuàng)新一直推動(dòng)著半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展。根據(jù)IHS的數(shù)據(jù)可知，汽車半導(dǎo)體市場的年收入已經(jīng)超過300億美元，而隨著ADAS的增加、燃油效率的提高以及便利性的提升，這一數(shù)字還將不斷上升。

目前，每輛豪華車內(nèi)部半導(dǎo)體元件的總價(jià)值約為1000美元，而中檔車內(nèi)部半導(dǎo)體元件的總價(jià)值約為350美元，汽車MCU是其中的重要組成部分。大多數(shù)汽車MCU具有片上嵌入式閃存，其中包含復(fù)雜而詳盡的指令代碼。

盡管基于多晶硅浮柵的嵌入式閃存廣泛部署在汽車、工業(yè)和消費(fèi)類應(yīng)用領(lǐng)域的一系列產(chǎn)品中，并且是非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)的典范，但關(guān)于嵌入式閃存技術(shù)仍有一些錯(cuò)誤的觀念，這正是我想要努力澄清的。

嵌入式閃存解決方案可以節(jié)省時(shí)間和金錢

大多數(shù)時(shí)候都是一分價(jià)錢一分貨。從表面上來看，與基于電荷陷阱的解決方案(如SONOS)相比，多晶硅浮柵嵌入式閃存解決方案似乎更為昂貴，這是因?yàn)榕c基于電荷陷阱的嵌入式非易失性存儲(chǔ)器解決方案相比，多晶硅浮柵嵌入式閃存通常需要更多的屏蔽步驟。

然而，芯片設(shè)計(jì)人員應(yīng)該仔細(xì)考慮非易失性解決方案的總成本，包括潛在的產(chǎn)量損失、由于現(xiàn)場返貨造成的損耗、長期數(shù)據(jù)保留、包括ECC和所需冗余電路在內(nèi)的總芯片尺寸以及生產(chǎn)時(shí)間。

此外，基于電荷陷阱的解決方案不適用于高溫和高耐用性應(yīng)用，因此如果非易失性存儲(chǔ)器平臺需要滿足一系列低端和高端應(yīng)用的需求，則更需要可滿足所有應(yīng)用需求的非易失性存儲(chǔ)器解決方案，這些應(yīng)用對電壓、工作溫度，數(shù)據(jù)保留和耐用性的要求有所不同。為一個(gè)技術(shù)節(jié)點(diǎn)應(yīng)用多個(gè)非易失性平臺比應(yīng)用可靠的基于多晶硅浮柵的非易失性存儲(chǔ)器解決方案要貴得多。

差異化的多晶硅浮柵嵌入式閃存

多年來，大多數(shù)IDM都在為需要嵌入式閃存的應(yīng)用使用類似的1T多晶硅浮柵堆疊解決方案。在過去二十年間，創(chuàng)新型分離柵極SuperFlash®技術(shù)憑借其差異化且高效的多晶硅間擦除和源極注入編程存儲(chǔ)單元，不斷推動(dòng)行業(yè)向前發(fā)展。

圖1第1代嵌入式SuperFlash(ESF1)

這里來插播一下閃存最最基本的位單元存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和工作原理，請看下面三圖。

嵌入式閃存的低工作電壓特性使其非常適用于IoT應(yīng)用

IoT應(yīng)用需要低電壓讀/寫操作。即使編程/擦除操作需要高電壓，該過程對用戶來說也是透明的，這是因?yàn)殚W存宏從用戶接收內(nèi)核/IO電壓并使用內(nèi)部電荷泵將其升高到編程和擦除操作所需的高電壓。因此，可以立即將嵌入式閃存用于低功耗IoT應(yīng)用。

嵌入式閃存支持EEPROM功能

圖2 第3代嵌入式SuperFlash(ESF3)

嵌入式閃存是可以擴(kuò)展的

十年以前，紛紛流傳嵌入式閃存無法突破90nm以下節(jié)點(diǎn)，理由是存儲(chǔ)單元擴(kuò)展面臨諸多困難和挑戰(zhàn)?？扇缃袂度胧介W存已發(fā)展到28nm級，因此證明上述看法是錯(cuò)誤的。

現(xiàn)在面臨的挑戰(zhàn)是將嵌入式閃存邁入FinFet工藝時(shí)代。不過，諸如Samsung和GLOBALFOUNDRIES等代工廠正專注于平面22 nm技術(shù)節(jié)點(diǎn)(甚至更小)的FDSOI技術(shù)，可能會(huì)使嵌入式閃存的使用壽命比28nm節(jié)點(diǎn)更長。

對于指令代碼應(yīng)用，不可以用OTP代替嵌入式閃存

一些集成電路需要使用片上指令代碼進(jìn)行一次性編程，該編程可以在使用現(xiàn)場進(jìn)行，也可以在交付客戶之前在晶圓級測試或封裝完成后在最終測試時(shí)完成。雖然OTP解決方案似乎足以符合非易失性存儲(chǔ)器的一次性編程要求，但實(shí)際操作時(shí)它存在一些嚴(yán)重的用戶體驗(yàn)和可靠性問題。

嵌入式閃存是可擴(kuò)展的，并且可用于眾代工廠的先進(jìn)技術(shù)節(jié)點(diǎn)

圖3 技術(shù)節(jié)點(diǎn)和相關(guān)代工廠

所有無晶圓廠的IDM和許多只有小規(guī)模晶圓廠的IDM都在與純代工廠進(jìn)行合作。不過，IDM都有自己的制造設(shè)備，可以根據(jù)產(chǎn)品集和可用技術(shù)，選擇自己生產(chǎn)或外包給純代工廠。許多一流IDM選擇了在其自己的代工廠部署SST的嵌入式閃存技術(shù)，目的是為了能夠定制一系列技術(shù)節(jié)點(diǎn)的差異化產(chǎn)品。