28nm FD-SOI技术的汽车级微控器：平衡存储与效能

本文主要探讨了ST公司研发的采用28纳米FinFET全耗尽互补金属氧化物半导体(FD-SOI)工艺的汽车级微控制器嵌入式相变记忆器(PCM)宏单元。在当前汽车电子系统中，微控制器的存储需求正面临前所未有的挑战，特别是在存储单元面积、访问时间和耐热性能这三个关键指标上。 首先，随着汽车电子设备的复杂度提升，例如在网关、车身控制器和电池管理单元等应用中，存储空间的需求急剧增加，而存储单元面积的紧凑设计成为首要考虑因素。这关系到系统整体的尺寸、重量和成本效益。在汽车动力总成控制（如发动机和变速器）和安全性至关重要的制动系统中，存储器需要能在极端环境下保持稳定运行，这就对耐热性能提出了165°C的工作温度要求。 传统的FEOL(e-NVM)解决方案，如e-NVM[1]，虽然能提供短的随机访问时间(Ta)，但其数据管理机制较为复杂，涉及扇区擦除、重写以及频繁的数据重新分配和代码执行，这在一定程度上降低了效率。为克服这一问题，BEOL(e-NVM)解决方案如RRAM[2]和MRAM[3]被提出。RRAM具有低读取电流窗口和更小的存储单元面积，但工作温度范围有限；而MRAM的访问速度优异，但单元面积大且温度范围受限。 ST的创新在于他们开发了一种基于28nm FD-SOI工艺的嵌入式PCM，这种BEOL解决方案旨在兼顾存储单元面积、访问时间和温度范围，以适应汽车行业的严苛标准。通过集成6MB的PCM在汽车级微控制器芯片中，实现了稳健可靠且高能效的存储解决方案，满足了150°C的工作温度要求，同时满足汽车工业对存储性能和耐用性的严格要求。 总结来说，本文介绍的技术突破在于将高性能的相变记忆器与28nm FD-SOI技术结合，创造出一款适用于汽车行业的嵌入式存储解决方案，它在存储能力、响应速度和高温稳定性之间找到了一个理想的平衡点，有助于推动汽车电子系统向更高效、可靠和适应性强的方向发展。