嵌入式非易失性存儲(chǔ)器在SoC物理設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
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時(shí)間：2011-03-28
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1．3 嵌入式NVM的選擇
選擇嵌入式NVM是一個(gè)綜合衡量成本、功耗及性能的過(guò)程。因?yàn)?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/嵌入式">嵌入式NVM通常會(huì)增加工藝步驟，使芯片制造的一次性成本和持續(xù)性成本都增加，同時(shí)，NVM的測(cè)試時(shí)間遠(yuǎn)大于芯片中的普通SRAM和ROM，因而增加了芯片的測(cè)試費(fèi)用。因此，在選擇NVM時(shí)，要從系統(tǒng)角度考慮以下幾方面因素：
(1) NVM的用途。程序存儲(chǔ)通常選用EEPROM或NOR flash，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)通常選用NANDflash；
(2) NVM容量。容量和面積、成本息息相關(guān)，小容量的NVM可以采用單位面積大但工藝更簡(jiǎn)單的特殊單層多晶工藝，而大容量的NVM則應(yīng)采用面積緊湊的通用雙層多晶工藝；
(3) NVM性能。通常需要考慮NVM的擦寫(xiě)時(shí)間、工作溫度等參數(shù)；
(4)NVM的可靠性?？煽啃灾饕袃蓚€(gè)指標(biāo)，即數(shù)據(jù)保存時(shí)間和數(shù)據(jù)擦寫(xiě)次數(shù)，若要較高的擦寫(xiě)次數(shù)，則EEPROM要優(yōu)于flash。
2 嵌入式EEPROM
2．1 R36電力網(wǎng)遠(yuǎn)程抄表芯片簡(jiǎn)介
R36電力網(wǎng)遠(yuǎn)程抄表芯片是集成了模擬接口、m8051處理器、SRAM、ROM及EEPROM的SoC，其前身為外掛片外flash芯片的R35芯片，R36采用多晶片封裝(Multi Chip Package，MCP)，這種封裝方案增加了芯片的制造成本，同時(shí)增加了系統(tǒng)的復(fù)雜程度，而且也降低系統(tǒng)的可靠性。而采用嵌入式EEPROM設(shè)計(jì)的R36將所有器件集成在一片芯片中，則使用普通封裝即可，因而避免了上述問(wèn)題。
R36采用SMIC 0．18μm EEPROM工藝，主要用來(lái)存儲(chǔ)程序，故可依據(jù)需要選擇SMIC 32KB及1KB的EEPROM IP各一個(gè)。該芯片已于2010年3月成功流片。
2．2 工藝映射
與普通logic工藝相比，SMIC EEPROM工藝需要多加9層掩膜和10次光刻，主要增加POLYl和ONO層，且其POLY2層與logic的POLY層在同一平面上，因此，在物理版圖設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要將EEPROM的POLY2層映射為POLY層，設(shè)計(jì)時(shí)可用通用的logic流程進(jìn)行布局布線，并在生成最終GDSⅡ時(shí)，再將POLY層映射回POLY2，這樣即可按EEPROM工藝流片。
2．3 布局布線
在芯片的布局階段，需要仔細(xì)考慮EEPROM芯片的擺放位置。除了遵循一般嵌入式存儲(chǔ)器擺放規(guī)則(盡量遠(yuǎn)離模擬模塊)外，還需注意將EEPROM與其他電路之間留出足夠隔離的空間(>5um)，以防止噪聲干擾；同時(shí)，所有EEPROM的擺放方向必須一致。在布線階段，要給EEPROM提供充足的工作電源及穩(wěn)定的參考電壓，并禁止在EEPROM上層繞線以防噪聲。圖2所示是最終的芯片版圖。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/150921.htm
3 結(jié)束語(yǔ)
嵌入式NVM以其數(shù)據(jù)可更改、掉電可保持、工藝可兼容等特點(diǎn)，已被越來(lái)越廣泛地用于SoC物理設(shè)計(jì)中。相對(duì)于片外NVM方案，采用嵌入式NVM可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性及速度。然而，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，都需要注意從用途、性能、容量及可靠性角度選擇合適的嵌入式NVM解決方案，這樣才能最終達(dá)到提高芯片性能、降低芯片成本的目的。本文給出了一個(gè)采用嵌入式EEPROM的電力網(wǎng)控制芯片R36的設(shè)計(jì)實(shí)例，同時(shí)分析了物理設(shè)計(jì)過(guò)程中需要注意的問(wèn)題。結(jié)果證明，最終流片的芯片R36較采用片外flash的R35來(lái)說(shuō)，成本降低不少，達(dá)到了設(shè)計(jì)目標(biāo)。隨著嵌入式NVM技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，這款芯片也將采用更先進(jìn)的NVM，并不斷改進(jìn)升級(jí)，以進(jìn)一步提高性能、降低成本。
評(píng)論