“新闪存”架构技术在闪存微控制器中的运用

　　简介

　　嵌入式微控制器（Microcontroller Unit，MCU）嵌入式微控制器的典型代表是单片机，单片机从诞生之日起，就称为嵌入式微控制器。它体积小，结构紧凑，作为一个部件埋藏于所控制的装置中，主要完成信号控制的功能。就是将整个计算机系统集成到一块芯片中。但这种8位的电子器件目前在嵌入式设备中仍然有着极其广泛的应用。单片机芯片内部集成ROM/EPROM、RAM、总线、总线逻辑、定时/计数器、看门狗、I/O、串行口、脉宽调制输出、A/D、D/A、Flash RAM、EEPROM等各种必要功能和外设。和嵌入式微处理器相比，微控制器的特点是单片化，体积大大减小，从而使功耗和成本下降、可靠性提高。微控制器是目前嵌入式系统工业的主流。由于微控制器的片上外设资源一般比较丰富，适合于控制，因此称微控制器。为了适应不同的应用需求，一般一个系列的单片机具有多种衍生产品，每种衍生产品的处理器内核都是一样的名不同的是存储器和外设的配置极封装。这样可以限度地与应用需求相匹配，从而减小功耗和成本。由于MCU低廉的价格，优良的功能，所以拥有的品种和数量多。比较有代表性的包括8051、MCS.251、MCS.96/196/296、P51XA、C166/167、68K系列以及MCU 8XC930/931、C540、C541，并且有支持12C、CAN.Bus、LCD及众多专用MCU和兼容系列。目前MCU占嵌入式系统约70%的市场份额。

　　闪存微控制器目前有两种主要应用：CPU程序代码存储和包含用户信息和更新信息的数据存储。这两种应用所需的属性各不相同：程序代码存储的编程/擦写次数少，而数据存储的编程/擦写次数多。

　　近年来，由于嵌入式系统的性能越来越高，导致市场对于能够降低环境负荷的生态技术的需求也日益增加。嵌入式系统是“控制、监视或者辅助装置、机器和设备运行的装置”（devices used to control, monitor, or assist the operation of equipment, machinery or plants）。从中可以看出嵌入式系统是软件和硬件的综合体，还可以涵盖机械等附属装置。目前国内一个普遍被认同的定义是：以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。针对这些市场需求开发闪存宏成为一个挑战。尽管通过使用突发模式可以实现加速，但是由于存在“等待时间”，仍然会有很多问题，因为“等待时间”由不同的命令产生，而闪存微控制器是进行实时处理的，因此会导致性能越来越差。

　　“新闪存”架构

　　将富士通半导体专有的高速存储器存取技术——快速循环随机存取存储器（FCRAM）电路技术应用于富士通半导体高度可靠的NOR型闪存技术，可以实现“新闪存”架构，由此产生兼具高可靠性和低功耗双重性能的闪存宏。

　　图1 显示了“新闪存”架构技术的特点。

　　图1 “新闪存”架构技术的特点

　　有了“新闪存”架构技术，富士通半导体可以通过优化单元阵列降低驱动负载，这是FCRAM电路技术的特点。还通过一种自行设计的电源电路技术和数据读取方法的加速，实现了访问字线电压的高速启动。

　　生态闪存微控制器有助于进一步降低环境负荷

　　一般来说，电流损耗会随着工作频率的增加而变大。追求高频会导致工作电流损耗的增加及环境负荷的加大。

　　图2显示了“新闪存”架构技术在闪存微控制器中的应用实例。

　　图2 内置“新闪存”架构的生态微控制器实例

　　即便嵌入式微控制器的性能（随机存取）提升了两倍，工作电流仍可以被压缩三分之二，因此可以同时实现性能提升和生态保护。

　　未来发展

　　图3显示了富士通半导体的闪存技术路线图。

　　图3 闪存技术路线图

　　富士通半导体将继续开发工作，把超低漏电工艺和高热阻技术列入开发计划（这是正在开发的环保技术），并且将“新闪存”架构闪存宏作为富士通半导体生态技术的。通过提供采用这些生态技术的闪存微控制器，富士通半导体可以为汽车市场提供高可靠性、高温支持和高速运行，从而降低嵌入式系统的环境负荷。