40nm快闪存储器MCU战争将开打？

40nm快闪存储器MCU战争将开打？

       锁定汽车应用市场的晶片业者都清楚知道，下一代微控制器(MCU)的战场是内建 40奈米高速存取快闪记忆体的高性能产品；而到目前为止，有两家主要关键厂商正面临战火──瑞萨电子(Renesas)的40奈米快闪记忆体技术，以及同样为40奈米的Spansion嵌入式电荷撷取(Charge Trap，eCT)技术。
现今汽车内含有数以百计的 MCU ，以监视、处理、控制诸如驾驶、转向、煞车等关键任务，也提供安全与舒适等功能。对汽车电子控制单元应用的MCU来说，具备大容量的内建快闪记忆体是很基本的，因为它们必须储存越来越大量的控制演算法与应用程式码；更重要的是晶片上快闪记忆体的速度，如果太慢，MCU的高速逻辑电路就无法充分发挥性能。

    那些打算竞逐高性能先进MCU市场、却缺乏自家快闪记忆技术的供应商，通常会面临几个问题：该用哪一种快速存取快闪记忆体技术？谁有那种技术？哪里有晶圆代工厂？然后他们可能会有另一个问题：如何把这些事情完成，又不卷进Spansion与瑞萨可能发生的IP大战？──这两家公司的嵌入式快闪记忆体IP大战还没真的开打，只是烟硝味很浓。

    先发制人？

     Spansion策略联盟暨业务开发资深副总裁Ali Pourkeramati不久前接受访问时指出，瑞萨的eFlash微控制器技术有可能侵犯Spansion的eCT技术；?Spansion?现在把矛头指向“在未取得共识的情况下滥用其技术”的所有记忆体与系统厂商。

       据了解，Spansion最近已经对多家记忆体同业与非记忆体终端业者发出该公司将提出专利侵权诉讼的警告信(参考连结)。这有一部分是Spansion强化其自有IP的策略，但Pourkeramati对于IP侵权的警告，也可能只是先发制人，为的只是让那些有意采用瑞萨eFlash技术的厂商打退堂鼓。

       不过针对此事，瑞萨在东京的发言人表示，该公司并没有接到Spsansion的任何讯息；EETimes美国版编辑向Pourkeramati 确认时，他也说瑞萨并不在警告信收件名单内。因为缺乏进一步的证据，很难预测快闪记忆体MCU大战何时会开打。

       eCT vs. eFlash

        有两个议题预示了某种程度的冲突，其一是两家公司技术的差异性程度，其二是目前他们的技术/产品开发进展。

       IHS的嵌入式处理器暨车用半导体市场首席分析师Tom Hackenberg表示，Spansion与瑞萨的技术“非常类似”，但该机构所取得的资讯还不足以评论这两家的技术是否近似到可能达成专利侵权的状况：“他们的相似之处在于，两者都对于通常应用在嵌入式MCU的更成熟的NOR快闪记忆体技术做了一些类似的设计改善。”

       Hackenberg指出，两家公司的产品的新设计都采用非常薄的三层结构(绝缘层-带电层-绝缘层)，以减少电流泄漏(如此能让整个记忆体晶片更具省电效益)，特别是当记忆体单元在关闭模式，闸极中的电荷是0V。不过它们的闸极交错结构仍有一些不同之处，瑞萨包含了一些看来能在故障发生时减少错误的分离式闸极(split gate)设计。

      两者的最后成果带来了相似的整体逻辑IC读/写速度与省电效能改善，两者的设计与传统设计相较也更具可微缩性(主要是因为传统设计随着制程不断微缩，泄漏电流也快速增加)；使得进入40奈米制程能进一步改善速度与省电效益。

      瑞萨的 eFlash 采用自家开发的记忆体单元技术MONOS (metal oxide nitride oxide silicon)，该快闪记忆体单元内的每个电晶体都是采用氧-氮-氧三层架构，以矽晶为基础，顶部有一个金属闸极。而Spansion的电荷撷取技术，则是应用自家的MirrorBit快闪记忆体技术。

     电荷撷取技术与传统的浮动闸极MOSFET技术不同之处，是后者采用氮化矽薄膜来储存电子，而MirrorBit记忆体单元不只是采用电荷撷取层来取代传统的浮动闸，也利用了电荷储存氮化物不会导电的特性，让两个位元能共享同一个记忆体单元。

 瑞萨的分离式闸极记忆体单元设计具备快速、低耗电特性

      为了让各自的技术更适用于嵌入式快闪记忆体MCU，两家公司都开发了新的闸极架构；瑞萨的分离式闸极结构是将闸极分为两部分，其中之一用以支援记忆体单元选择(memory-cell select)功能，另一部分则是用以储存资料；选择闸极通常是关闭(在关闭状态下的耗电为0)，而记忆体闸极则通常是开启。

     Spansion采用MirrorBit记忆体单元作为eCT的基础，不过为eCT单元内的记忆体闸搭配一个低电压选择闸极。Pourkeramati表示，eCT技术与传统的MirrorBit技术稍有不同，因为前者仰赖每个记忆体单元内的单个位元而非两个，因此在读取速度与耗电方面具备优势。氮化物电荷储存材料与编程/抹除eCT记忆体单元的物理特性基本上是相同的。

Spansion 的电荷撷取技术能达到更小巧的储存单元

       根据Spansion表示，新的记忆体单元构造能提供超快的读取速度，并强化编程与抹除性能；该公司宣称，其随机存取时间在5~10ns左右，并表示eCT快闪记忆体对于高阶微控制器应用是非常理想的选择。
 
       产品开发时程

      瑞萨已利用其40奈米嵌入式快闪记忆体技术与台积电(TSMC)合作，开发可授权给其他半导体厂商的嵌入式快闪记忆体MCU平台；该公司发言人表示，这种新的eFlash MCU平台还仍在开发中，而问世时间表目前尚无法透露。当被问到是否已经有人取得eFlash MCU平台授权时，该发言人婉拒回答，并表示可能会涉及其他公司的利益。

      因为收购富士通半导体(Fujitsu Semiconductor)的MCU部门而成为MCU供应商的Spansion，则打算在2015年推出采用eCT技术为基础的微控制器产品，该公司已经将eCT技术授权给晶圆代工厂联电(UMC)。Pourkeramati表示eCT可开放授权给其他晶片厂商，不过对该技术有兴趣的要先找Spansion洽商，而且产品需要在联电生产。

       针对40奈米制程快闪记忆体MCU市场，IHS的Hackenberg 表示，市面上大多数的MCU仍是以90~130奈米制程生产，而瑞萨与Spansion采用的制程很新，在MCU市场上的占有率仍然很小：“因为如此，针对这两家公司的下一代新产品定价或是市场竞争情况的预测，目前仍是不切实际的。”