瑞萨电子推出基于SOTB工艺的嵌入式闪存低功耗技术 实现能量收集并无需电池供电

瑞萨电子株式会社宣布，推出基于65nm SOTB（(薄氧化埋层上覆硅）工艺的新型嵌入式闪存低功耗技术，可提供1.5MB容量，是业界首款基于65nm SOTB技术的嵌入式2T-MONOS（双晶体管-金属氧化氮氧化硅）闪存（注1）。通过引入全新电路技术来降低闪存中外围电路的功耗，实现了在64 MHz的工作频率下低至0.22 pJ/bit的读取能耗——这是业界嵌入式闪存在MCU上的最低水平。用于外围电路的新低功率技术包括：(1)在检测存储器中的数据时降低能耗；(2)在将读取的数据发送到外部时减少传输能耗。该先进技术帮助读取存储器数据时的能耗大幅降低。

瑞萨在6月12日在日本京都召开的2019年度“VLSI和电路技术专题研讨会（2019年6月9-14日）”上展示相关测试结果。

基于SOTB的新技术已在瑞萨R7F0E嵌入式控制器中所采用，该控制器专门用于能量采集应用。瑞萨独有的SOTB工艺技术可显著降低工作和待机状态下的功耗。通常，这两种状态下的功耗互为消长：即一种功耗较低意味着另一种功耗较高。当从闪存读取数据时，新技术大幅降低功耗。与非SOTB 2T-MONOS闪存（约需50μA/MHz读取电流）相比，新技术实现的读取电流仅6μA/MHz左右，等效于0.22 pJ/bit的读取能耗，达到MCU嵌入式闪存最低能耗级别。这项新技术还有助于在R7F0E上实现20μA/MHz的低有效读取电流，达到业界最佳。

全新嵌入式闪存技术的关键特性：

适用于SOTB工艺的低功耗2T-MONOS闪存

采用SOTB工艺的2T-MONOS嵌入式闪存具备包含电隔离元件的双晶体管结构。与单晶体管结构不同，在读取操作期间无需负电压，使读取数据时的功耗降低。此外，同其它存储器处理相比，MONOS在生产过程中使用更少的掩模，并可使用离散电荷捕获方案存储数据，从而能够在不增加生产成本的情况下带来低功耗和高重写可靠性。

用于超低耗能的感测放大器电路及稳压器电路技术

存储器读取过程中的大部分能量消耗发生在识别数据的感测操作，以及将识别的数据输出至外部这两个环节。为了解决此问题，单端感测放大器在感测操作期间显著降低了位线预充电能量，其采用全新电荷转移技术，可提高预充电速度和能源效率。此外，新推出的稳压器电路技术利用漏电监测，对感测放大器的基准电压进行最佳间歇控制，使其以恒定的方式消耗能量。这些先进技术不仅大幅降低能耗，同时加速感测操作。

大幅削减数据传输能耗的电路技术

SOTB工艺的特性之一是实现了晶体管阈值（Vth）波动的最小化。新技术借助这一优势，利用极小的电压幅值实现数据传输。当读取数据发送至外部时，该技术使得传输能量的消耗显著降低。

瑞萨通过帮助使端点设备更加智能化，以加速推动“智能社会”的发展。瑞萨认为，通过无电池方案，能源收集系统彻底摆脱更换电池的困扰，是实现这一目标的必要步骤。同时，瑞萨将持续致力于帮助实现环保型智能社会的技术开发。

注释

（注1）MONOS：金属氧化氮氧化硅。此技术使瑞萨在EEPROM、安全MCU和其它产品领域取得了超过20年的优异业绩。MONOS技术应用于瑞萨MCU产品中的嵌入式闪存。