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松下全球率先量产新一代存储器ReRAM

http://cn.newmaker.com 8/23/2013 9:12:00 AM 日经BP社

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展厅 2	集成电路展厅集成电路, 微控制器, 单片机, RAM存储器, ...

现在，世界各国正围绕新一代非易失性存储器展开激烈的开发竞争，率先量产的是日本企业。松下于2013年8月开始量产混载ReRAM的MCU。与混载闪存的传统MCU相比，混载ReRAM的MCU的耗电量可以减半。松下汽车及工业系统公司半导体业务部系统集成主管多那濑宽指出“在混载非易失性存储器的MCU中，实现了业内最小的耗电量”。

松下认为该产品用于电池驱动型便携终端等产品中的优点是能减少电池的更换频率。具体可应用于活动计量器等保健器材、火灾报警器等安全设备、各种可穿戴设备、传感器以及非接触IC卡等。现在客户数量已达到两位数，松下将利用北陆工厂的支持200mm晶圆的0.18μm代生产线，以100万个/月的规模开始量产。配备这种ReRAM混载MCU的产品将于2013年内问世。

可以字节为单位擦写

ReRAM是利用对金属氧化膜施加电压时产生的氧化还原反应来保存数据的存储器。耗电量比闪存小，擦写速度也比闪存快。已开始量产的8位MCU“MN101LR系列”以3V电源电压驱动时钟计数器时的消耗电流比闪存混载MCU减少60％注1）。加上ReRAM可以减少擦写电流并提高CPU内核处理性能，其间歇工作时的平均消耗电流可比闪存混载MCU减半。另外，当电源电压为3V时，单位字节的平均擦写时间为约15μs，比闪存混载MCU减少66％。可擦写次数为105次，在85℃下数据可保存10年。

注1） MN101LR系列共有内置液晶显示控制、12位A-D转换器及时钟（实时时钟）等外围功能的16款产品。工作频率为32kHz～10MHz，电源电压为1.1～3.6V。ReRAM容量（程序区/数据区）有四种，分别是41KB/16KB、53KB/8KB、59KB/4KB及62KB/2KB。

此外，ReRAM还具有可以字节为单位擦写数据的特点。闪存需要以扇区为单位删除数据，而ReRAM不需要。这样将其应用于监视周围环境的传感器时，“无需外置EEPROM，便可测量并保存数据，还可瞬间擦写部分数据”（多那濑）。

争取不用电池

松下计划与设备厂家等一起开拓能够利用这些特点的用途。比如，松下正与从事M2M（machine to machine）等业务的日本ITC Networks合作，开发采用ReRAM混载MCU的无线传感器。将与能够测量温度和气压的传感器元件一起，配备ReRAM混载MCU、多频无线LSI及支持NFC（near fieldcommunication）的LSI。这样便可为传感器赋予920MHz频带数据发送功能以及由智能手机通过NFC更改各种设置的功能。在分散配置多个无线传感器与母机传输数据的用途中，可以利用ReRAM混载MCU更换电池频率低的特点。

松下还准备将其应用于“不用电池”驱动的设备。其中一个实例就是在物流系统等使用的电子标签上配备ReRAM混载MCU和支持NFC的LSI。ReRAM混载MCU的耗电量很低，因此即使不内置电池，也能够利用从智能手机等设备通过NFC擦写信息时的通信电力驱动。松下还设想将其跟能量采集（环境发电）器件组合，争取不用电池。

多那濑指出“这样，MCU的应用范围就会迅速扩大”。

设法确保工作可靠性

松下在2011年就确立了ReRAM混载MCU的基础技术，但多那濑指出“实现量产的门槛比想象中还高”。最近2年，松下提高了有利于改善其工作可靠性的“材料技术”、“制造技术”和“设计技术”三种技术。

在材料技术方面，锁定了电阻稳定性高的Ta（钽）氧化物，确立了对左右存储器特性的金属氧化膜中氧气浓度和缺陷进行控制的成膜技术。在制造技术方面，松下致力于在金属氧化膜中形成导电路径（导丝）的成型工艺的控制，通过将成型电流控制在一定数值上，减小了导丝的尺寸偏差。在设计技术方面，则通过控制内存单元中的电流，补偿了电阻的特性变化。（记者：大下淳一，日经BP半导体调查））

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