在64 MHz频率下实现0.22 pJ / bit读取能耗

——达到MCU嵌入式闪存能耗的业界最低水平

2019 年 6 月 12 日，日本东京讯 - 全球领先的半导体解决方案供应商瑞萨电子株式会社宣布，推出基于65nm SOTB™（(Silicon On Thin Buried Oxide）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——达到MCU嵌入式闪存能耗的业界最低水平。用于外围电路的新低功率技术包括：（1）在感测存储器中的数据时减少能量消耗；（2）当读取数据被传至外部时减少传输能量消耗。此先进技术帮助读取存储器数据时的能耗大幅降低。

瑞萨将于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。

关于瑞萨电子株式会社

瑞萨电子株式会社 (TSE: 6723) ，提供专业可信的创新嵌入式设计和完整的半导体解决方案，旨在通过使用其产品的数十亿联网智能设备改善人们的工作和生活方式。作为全球领先的微控制器供应商、模拟功率器件和SoC产品的领导者，瑞萨电子为汽车、工业、家居、办公自动化、信息通信技术等各种应用提供综合解决方案，期待与您携手共创无限未来。更多信息，敬请访问 renesas.com。