真正的汽車0級EEPROM支持下一代汽車特性

作者 / Julio Song 安森美半導(dǎo)體邏輯、開關(guān)和存儲(chǔ)事業(yè)群

摘要：對于可擦除的、非易失性的存儲(chǔ)，業(yè)界已經(jīng)在兩項(xiàng)技術(shù)上進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化：Flash(閃存)和EEPROM。在某些方面，EEPROM被視為過時(shí)的方案，但它在一些具有特定需求的應(yīng)用中提供顯著的優(yōu)勢，例如當(dāng)數(shù)據(jù)的保留被視為安全至上時(shí)，EEPROM將是首選，因此十分適用于汽車電子等領(lǐng)域。

　　數(shù)字世界之所以存在，是因?yàn)槲覀兛梢暂p松地創(chuàng)建、交換、存儲(chǔ)、檢索和操作二進(jìn)制信息。如果電子產(chǎn)品仍然完全依賴模擬數(shù)據(jù)，就不那么先進(jìn)了;行業(yè)還沒有創(chuàng)造一種方法來可靠地存儲(chǔ)原始形式的模擬數(shù)據(jù)，至少?zèng)]有一種能夠與數(shù)字存儲(chǔ)的密度和耐久性相當(dāng)?shù)姆绞?，而且在未來也不太可能在這個(gè)方向上投入太多的精力。雖然這需要將信息在數(shù)字和模擬間相互轉(zhuǎn)換，但數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的可重復(fù)性使得這負(fù)擔(dān)很小。

　　從根本上講，數(shù)字存儲(chǔ)數(shù)據(jù)所采用的技術(shù)具有一個(gè)可分解的誤差幅度。在半導(dǎo)體中，這通常涉及存儲(chǔ)必須在相對較大的窗口內(nèi)的電荷;電路檢測電荷，并且每個(gè)邏輯電平的預(yù)定義上限和下限內(nèi)的任何內(nèi)容都被譯為邏輯0或邏輯1。正是由于電荷存儲(chǔ)的變化，使得模擬值難以準(zhǔn)確存儲(chǔ)。

　　對于可擦除的、非易失性的存儲(chǔ)，業(yè)界已經(jīng)在兩項(xiàng)技術(shù)上進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化：Flash和EEPROM。在某些方面，EEPROM被視為過時(shí)的方案，但它在一些具有特定需求的應(yīng)用中提供顯著的優(yōu)勢。隨著我們向前邁進(jìn)，很明顯，這些優(yōu)勢正越來越適用于未來的技術(shù)。

1 Flash和EEPROM的對比

　　Flash內(nèi)存的主導(dǎo)地位在很大程度上要?dú)w功于消費(fèi)領(lǐng)域的多媒體應(yīng)用，這是非常適合的。該應(yīng)用的主要要求是密度、性能和成本，F(xiàn)lash技術(shù)非常善于平衡以滿足市場需求。例如，具有32 Gbit密度的NOR Flash器件采用8引腳SMD封裝，這似乎滿足了許多應(yīng)用需求。但與EEPROM相比，F(xiàn)lash技術(shù)也存在一些缺點(diǎn)。

　　首先，EEPROM被認(rèn)為比Flash更耐用，或讀寫次數(shù)更多。數(shù)據(jù)保存也很重要，在這方面，EEPROM也很出色。在消費(fèi)應(yīng)用中，耐用性和保存能力都不太重要，因?yàn)橄M(fèi)者是Flash內(nèi)存使用方式的主要決定因素。在其他行業(yè)，內(nèi)存的使用方式大不相同，更高的耐用性和保存能力比密度和速度更重要，而這正是EEPROM技術(shù)可超越Flash的地方。

　　這種強(qiáng)固性通常以性能為代價(jià);Flash傾向于比EEPROM更高的速度運(yùn)行(讀、寫)，但這也伴隨著訪問部分內(nèi)存的方式的條件。通常，F(xiàn)lash內(nèi)存以塊的形式尋址，而EEPROM通?？梢悦孔止?jié)的方式訪問。

　　所有這些特性在許多應(yīng)用領(lǐng)域都很重要，包括工業(yè)、醫(yī)療和汽車領(lǐng)域。事實(shí)上，當(dāng)數(shù)據(jù)的保留被視為安全至上時(shí)，EEPROM將是首選。

2 在汽車應(yīng)用中使用EEPROM的原因

　　汽車市場對所有電子元器件的一個(gè)基本要求是符合汽車電子協(xié)會(huì)(通?？s寫為AECQ)制定的標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)涵蓋了應(yīng)力測試的許多方面，尤其是工作溫度范圍。對于大多數(shù)用于汽車應(yīng)用的半導(dǎo)體器件，特別是如果它們位于發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)，最低要求是汽車1級。這表明，器件在-40℃至125℃的環(huán)境工作溫度范圍內(nèi)應(yīng)正常工作而不發(fā)生故障。閃存的制造商通常達(dá)到汽車3級(-40℃至85℃)或2級(-40℃至105℃)，而很少有符合汽車1級標(biāo)準(zhǔn)的。

　　由于使用的半導(dǎo)體工藝，EEPROM更適合在更寬的溫度范圍內(nèi)可靠地工作，如安森美半導(dǎo)體的NV250x0LV，不僅滿足1級溫度要求，而且還可以在1.7V的電源電壓下(這比其他EEPROM器件要低得多)工作(如圖3)。由于汽車市場新興的趨勢，這一點(diǎn)很重要。

　　此外，安森美半導(dǎo)體成功地開發(fā)了行業(yè)唯一的EEPROM，以滿足定義為汽車0級的環(huán)境工作溫度范圍：-40℃至150℃。

3 汽車應(yīng)用的新趨勢

　　如上所述，NV25080(8 Kb)、NV25160(16 Kb)、NV25320(32 Kb)和NV2564(64 Kb)是行業(yè)內(nèi)真正的汽車0級串行EEPROM，這一點(diǎn)非常重要，因?yàn)榉掀囀袌鲂屡d的趨勢。

　　制造商現(xiàn)在使用EEPROM來存儲(chǔ)配置和校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，以滿足更廣泛的駕駛功能。隨著汽車更自動(dòng)化，這些功能在發(fā)展且更為安全至上。對于安全至上的應(yīng)用，符合汽車1級是不夠的，制造商需要真正的汽車0級器件。安森美半導(dǎo)體的汽車0級EEPROM已被開發(fā)，以提供高水平的耐用性和保存能力，這是相輔相成的，和依賴于基礎(chǔ)的工藝技術(shù)。通過開發(fā)一個(gè)提供真正的汽車0級的工藝，EEPROM能夠提供400萬次讀/寫周期的耐用性，保存200年。這些數(shù)字在25℃的環(huán)境溫度下獨(dú)立測試，在150℃時(shí)，0級非易失性(NV)系列仍提供30萬次讀/寫周期，保存時(shí)間200年。沒有其他半導(dǎo)體制造商發(fā)布的數(shù)據(jù)與這種耐用性和數(shù)據(jù)保存水平相匹配。

　　如前所述，許多汽車應(yīng)用現(xiàn)在使用EEPROM存儲(chǔ)少量的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)在正常運(yùn)行期間可能會(huì)被多次覆蓋。它還被用于存儲(chǔ)諸如傳輸控制單元和發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元等應(yīng)用中的固件，以及前照燈單元的數(shù)據(jù)校準(zhǔn)。為了進(jìn)一步提高可靠性，安森美半導(dǎo)體的NV EEPROM還具有糾錯(cuò)碼，可檢測單比特故障，并校正1字節(jié)數(shù)據(jù)中的1位。

　　顯然，高水平的耐用性正越來越重要，但同樣重要的是要認(rèn)識(shí)到，許多這些新特性必須適用于現(xiàn)有的方案，因此尺寸和功率也是一個(gè)因素。安森美半導(dǎo)體的汽車EEPROM系列采用小外形封裝，包括UDFN-8和CSP，以及SOIC-8和TSSOP-8。其中許多封裝還支持可潤濕側(cè)翼，支持在生產(chǎn)流程中進(jìn)行自動(dòng)光學(xué)檢查。

4 結(jié)論

　　在汽車應(yīng)用中，耐久性和保存能力越來越重要，EEPROM比其他形式的非易失性存儲(chǔ)器提供更高的可靠性。隨著汽車制造商實(shí)施更多的駕駛員輔助功能和開發(fā)安全至上的要素，提供高度可靠的EEPROM正在成為支持下一代功能的基礎(chǔ)。

　　憑借一系列廣泛的方案，包括低壓1級和真正的0級EEPROM，安森美半導(dǎo)體能夠滿足原始設(shè)備制造商(OEM)和一級供應(yīng)商的需求。

　　本文來源于《電子產(chǎn)品世界》2018年第12期第26頁，歡迎您寫論文時(shí)引用，并注明出處。