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業界最先端車載用40nmフラッシュメモリ内蔵マイコン向けに高速読み出し動作、書換え回数の大幅増加を実現するフラッシュメモリ技術を開発【ルネサス エレクトロニクス】
2013年3月13日
ルネサス エレクトロニクス㈱（代表取締役社長：鶴丸 哲哉、以下ルネサス）はこのたび、 業界最先端の40nm（ナノメートル：10億分の1メートル）プロセスを採用したフラッシュメモリ内蔵マイコン（以下フラッシュマイコン）向けに新しいフラッシュメモリ技術を開発いたしました。
近年、自動車をはじめ高い信頼性が要求される機器では、制御の高度化に加え、機能安全への対応やセキュリティ対応、ネットワーク対応など、さらなる高性能化と多機能化が要求されます。このような市場の要求に伴い、マイコン用ソフトウェア（プログラム）等を格納するフラッシュメモリの大容量化も求められるため、微細化により1チップ上に搭載するフラッシュメモリや周辺機能の集積度を高めることが望まれています。
これに対して、当社はフラッシュメモリ内蔵マイコンで業界最先端の40nmプロセスと、高信頼性・高速動作・低消費電力に実績があるSG-MONOS構造（注1）のフラッシュメモリを採用した車載用フラッシュマイコンのサンプル出荷を2013年度第一四半期より順次開始いたします。
このたび開発したフラッシュメモリ技術の特長は以下の通りです。
（1） 高速読み出し動作を実現する回路技術を開発
セルからのデータ読み出し時間は、読み出したデータを増幅するセンスアンプのオフセット電圧が大きいと長くなります。今回、補正電流を用いてオフセット電圧を大幅にキャンセル可能なセンスアンプを新たに開発し、ランダム・アクセス速度を高めました。
（2）書換え回数の大幅増加を実現する回路技術を開発
書込動作にセルに印加する電流を書込みの進行に適応して可変制御する方式と、消去動作時にセルに印加する電圧レベルを観測して最適なパルス印加時間を動的に制御する技術を開発しました。 これにより、書換え時間を短縮することができ、さらに、書換え時のセルに印加される電圧ストレスが低減されるため、書換え回数の増加が実現できます。
今回当社は、これらの技術を適用した、40nm世代プロセスによる4Mバイトのプログラム格納用フラッシュメモリと64Kバイトのデータ格納用フラッシュメモリを試作し、プログラム格納用フラッシュメモリで業界最速となる160MHz以上、5.1Gバイト/秒の高速読み出し動作を実現しました。これまで当社40nm世代プロセス品では120MHzまでの読み出し動作を確認しておりましたが、この技術により33%もの特性改善が確認できました。
また、データ格納用フラッシュメモリでは車載マイコンで重要な書換え回数がTj（注2）=170℃という高温下でも業界最大回数となる1000万回を実証しました。これは、当社40nm車載フラッシュメモリが書換え回数に対して大幅なポテンシャルを有していることを示しています。
本フラッシュメモリ回路技術を用いることで、より高性能・高信頼性を備えた車載用フラッシュメモリの実現に大きく貢献できると期待しています。
なお、当社は今回の成果を、2013年2月17日から米国サンフランシスコで開催された「国際固体素子回路会議（ISSCC 2013（International Solid-State Circuits Conference 2013）」にて、現地時間の2月19日に発表しました。
（注1）
MONOSは、「Metal（メタル）－Oxide（酸化膜）－Nitride（窒化膜）－Oxide（酸化膜）-Silicon（シリコン）」の略称。シリコンの上に、酸化膜/窒化膜/酸化膜の3層構造があり、その上に制御ゲート（メタル）が載った、記憶用トランジスタ（メモリセル）の構造のこと。ルネサスでは、MONOS技術を20年以上前からICカード用メモリに搭載している。この実績を元に、ゲート電極を二つに分けた「スプリットゲート（SG）」構造のMONOS技術「SG-MONOS」を開発し、高信頼性・高速動作・低消費電力を実現するSG-MONOS型フラッシュメモリとして、マイコンに内蔵している。
（注2）
Tjはジャンクション温度のこと。チップの接合温度を示す。
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