產(chǎn)業(yè)丨X-FAB車用工藝推全新閃存功能，助力車規(guī)芯片

如何讓汽車電子芯片在越來越復雜的情況下依然安全可靠，并滿足越來越豐富的功能需求，這是整個汽車行業(yè)實現(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)，事實上大多是由供應商提供的新功能來實現(xiàn)的，而這些新功能的開發(fā)，則是由更底層的芯片技術(shù)革新來推動和促進的。

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)、程序存儲都需要更高性能的閃存，從而對非易失性存儲器件的需求形成海量增長。

但對于汽車行業(yè)，對電子器件有著嚴苛的車規(guī)標準要求。

①更快的讀取速度、更大的存儲量，對芯片的性能要求越來越高；

②大量的計算會產(chǎn)生更大量的數(shù)據(jù)，要求存儲芯片具有更大的容量，同時又要有更小的體積；

③程序的安全性及可靠性要求。

X-FAB近日宣布，模擬/混合信號和特種半導體解決方案的領(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)定的功能安全級別。

新增的內(nèi)置自檢（BIST）模塊對于實現(xiàn)有效的存儲器測試以及全面的產(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位專用于錯誤代碼校正（ECC），以確保現(xiàn)場的零缺陷可靠性。

X-FAB專有的XSTI嵌入式非易失性存儲器(NVM)IP測試接口也已包含在內(nèi)，以實現(xiàn)對存儲器的完全串行訪問。

由于這款汽車級閃存IP能夠在單個1.8 V電源上運行，因此非常適合低功耗設(shè)計。新增的內(nèi)置自測試（BIST）模塊對于實現(xiàn)有效的存儲器測試以及全面的產(chǎn)品調(diào)試至關(guān)重要。

這個新的IP解決方案進一步豐富了X-FAB針對180納米開放技術(shù)平臺的嵌入式閃存產(chǎn)品組合，這些平臺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)濟高效的方式解決需要額外邏輯內(nèi)容和計算資源的混合信號、高電壓應用。

X-FAB針對可攜式模擬應用提供180nm優(yōu)化的工藝，XP018工藝的多樣選擇以降低芯片的成本。

新推出的單電壓5V的選項移除了1.8V的部分以減少整體光罩的數(shù)量，對成本敏感的可攜式應用提供有價值的回報。

5V環(huán)境中的I/O單元、數(shù)字庫、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，使其可用于任何類型的驅(qū)動器。

針對驅(qū)動壓電或電容性的系統(tǒng)，導通電阻優(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，互補于現(xiàn)有的polyfuses.

適用于不同需求的金屬繞線，一個新式的金屬模塊概念首次引入XP018平臺，節(jié)省了設(shè)計成本。

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電阻簡化60V供電環(huán)境中高電壓應用的設(shè)計。

①汽車對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)動機艙要求-40℃-150℃；車身控制要求-40℃-125℃，遠高于民用產(chǎn)品對消費類芯片和元器件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、震動風擊、高速移動等各類變化中，車規(guī)級半導體穩(wěn)定性要求都高于消費類芯片。

③一般汽車的設(shè)計壽命都在15年50萬公里左右，遠大于消費電子產(chǎn)品壽命要求，所以對應的汽車芯片使用壽命要更長，故障率更低，可以說車規(guī)級半導體對故障率要求是零容忍。

④達到汽車標準需獲得可靠性標準AEC-Q系列、質(zhì)量管理標準ISO/TS16949認證其中之一，此外需要通過功能安全標準ISO26262 ASILB(D)，基本只有符合上述各種硬性條件的半導體器件，才能通過車規(guī)級認證。

⑤從架構(gòu)方面來看，車規(guī)級芯片需要有獨立的安全島設(shè)計，在關(guān)鍵模塊、計算模塊、總線、內(nèi)存等，都有ECC、CRC的數(shù)據(jù)校對，為車規(guī)級芯片提供功能安全。

汽車、移動和IoT應用正在推動單片機和其他閃存器件發(fā)展，閃存市場已經(jīng)增長到220億美元左右。

為了在這一細分市場上占據(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。

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