Längere Batterie-Laufzeit dank halbiertem Standby-Strom

Renesas Electronics kündigt die Entwicklung zwei neuer Advanced Low Power SRAM Produkte an. Die führende Advanced SRAM Technology, im neuen 110nm Prozess gefertigt, bietet neben extrem niedrigen Stromverbrauch höchste Datensicherheit. Die neugefertigten Serien RMLV1616A (16 Mb) und RMWV3216A (32 Mb) nutzen die innovative Advanced Technologie mit erheblich verbesserter Zuverlässigkeit und erlauben längere Batterielaufzeiten. Immer höhere Anforderungen an hochsichere und zuverlässige Benutzersysteme haben in letzter Zeit zu einer steigenden Nachfrage nach äußerst zuverlässigen SRAMs zur Speicherung von wichtigen Informationen wie Systemprogrammen und Finanztransaktions-Daten geführt. Die Vermeidung von durch Alpha-Strahlen und kosmische Neutronenstrahlen verursachten Soft Errors (siehe Anmerkung 1) ist ein ernsthaftes Problem. Typische Maßnahmen zur Lösung dieser Probleme sind die Integration einer ECC (Error Correcting Code)-Schaltung in den SRAM oder die Einbindung eines Anwendersystems zur Korrektur beliebiger auftretender Soft Errors. Die Fehlerkorrektur-Fähigkeiten von ECC-Schaltungen haben allerdings ihre Grenzen. So können manche dieser Systeme etwa keine simultan aufgetretenen Fehler an mehreren Bits korrigieren. Dank ihrer exklusiven Speicherzellen-Technologie bieten die Advanced LP SRAM-Bausteine von Renesas einen 500-fach besseren Schutz vor Soft Errors (siehe Anmerkung 2) als herkömmliche, komplett in CMOS-Technik realisierte Speicherzellen (siehe Anmerkung 3). Dies prädestiniert die Advanced Bausteine für den Einsatz in Anwendungen mit hohen Anforderungen an die Zuverlässigkeit wie z. B. Fabrikautomatisierung, Messgeräte, Geräte für das Smart Grid oder Industrieelektronik, sowie für viele andere Einsätze in der Unterhaltungselektronik, in Büromaschinen oder in der Kommunikationstechnik. Die wichtigsten Produktmerkmale der neuen Serien RMLV1616A und RMWV3216A: 1) Die exklusive Advanced LP SRAM-Technologie von Renesas ermöglicht deutlich verbesserten Schutz vor Soft Errors und höhere Zuverlässigkeit In der Advanced LP SRAM-Struktur von Renesas ist jeder Speicherknoten innerhalb der Speicherzellen mit einem zusätzlichen Stapelkondensator (siehe Anmerkung 4 und 5) ausgestattet. Diese Konfiguration unterdrückt das Entstehen von Soft Errors auf ein Maß, das einer praktisch vollständigen Vermeidung von Soft Errors entspricht (siehe Anmerkung 6). Außerdem besteht der Lasttransistor (P-Kanal) jeder SRAM-Zelle aus einem Polysilizium-Dünnfilmtransistor (TFT, siehe Anmerkung 7), der über dem im Silizium integrierten N-Kanal MOS-Transistor angeordnet ist. Lediglich der N-Kanal MOS-Transistor befindet sich im darunterliegenden Silizium-Substrat. Dies bedeutet, dass sich im Speicherbereich keine parasitären Thyristoren bilden können, sodass ein Latch-Up (siehe Anmerkung 8) theoretisch unmöglich ist. Speicher in Advanced LP SRAM-Struktur eignen sich daher bestens für Anwendungen mit hohen Anforderungen an die Zuverlässigkeit wie Fertigungsautomatisierung, Messgeräte, Geräte für das Smart Grid, Verkehrs-Steuersysteme und Industrieelektronik. 2) Verringerung des Standby-Stroms auf weniger als die Hälfte gegenüber früheren Werten ermöglicht längere Laufzeiten für Pufferbatterien Der Standby-Strom der neuen RMLV1616A- und RMWV3216A-Serien beträgt nur 0,5 µA (typisch) für 16 Mb Bausteine und lediglich 1 µA (typisch) für 32 Mb Bausteine (siehe Anmerkung 9). Diese Werte sind weniger als halb so groß wie bei vergleichbaren früheren SRAM-Produkten von Renesas (siehe Anmerkung 10) und ermöglichen damit längere Laufzeiten von Stützbatterien. Die minimale Versorgungsspannung bei Datenerhalt beträgt 1,5 V und ist damit geringer als bei vergleichbaren, früheren Renesas-Produkten mit 2,0 V. Dies hilft Kunden Systeme zu entwickeln, die ihre Daten im Batteriebetrieb halten können. 3) Gehäuseauswahl Die 16 Mb RMLV1616A-Serie ist in drei Gehäusevarianten erhältlich: als 48-Ball FBGA, 48-Pin TSOP (I) und als 52-Pin μTSOP (II). So können Kunden das am besten zu ihrer Anwendung passende Gehäuse wählen. Die 32 Mb RMWV3216A-Serie ist in einem 48-Ball FBGA-Gehäuse verfügbar. Neben diesen beiden Speichergrößen wird Renesas auch weiterhin die 256 kb bis 64 Mb Advanced Low Power SRAM Bauteile anbieten. Anmerkungen: (Anmerkung 1) Soft-Error: Dieses Phänomen tritt auf, wenn Alphastrahlen oder kosmische Neutronenstrahlen aus externen Quellen auf das Silizium-Substrat treffen und dort eine elektrische Ladung im Inneren des Substrats erzeugen. Diese Ladung kann zum Verlust der im Speicher abgelegten Daten führen. Anders als bei harten, reproduzierbaren Fehlern wie zum Beispiel physikalischen Fehlern in Halbleiter-Elementen, lassen sich Soft-Errors nicht reproduzieren. Entsprechend kann das System den Ursprungszustand durch ein einfaches Überschreiben der Daten wiederherstellen. Prinzipiell nimmt die Häufigkeit von Soft Errors bei zunehmend feineren Prozess-Geometrien zu. (Anmerkung 2) Diese Angabe beruht auf von Renesas durchgeführten Soft-Error-Untersuchungen. (Anmerkung 3) Komplett in CMOS-Technik realisierte Speicherzellen: Eine SRAM-Speicherzellen-Konfiguration, in der insgesamt sechs P-Kanal und N-Kanal MOS-Transistorelemente auf der gleichen Ebene eines Silizium-Substrats gebildet werden. Dies führt zu einem großem Flächenbereich und einem hohen Latch-Up-Risiko. (Anmerkung 4) Stapelkondensator: Ein Stapelkondensator besteht aus zwei, aus Polysilizium oder Metall gebildeten Elektroden. Diese Kondensatoren werden auf der oberen Schicht von MOS-Transistoren auf dem Silizium-Substrat erzeugt, und verringern damit den Flächenbedarf der Speicherzelle. (Anmerkung 5) Speicherknoten: Flipflop-Schaltungsknoten innerhalb jeder Speicherzelle, die jeweils ein Daten-Bit als elektrisches „High“- oder „Low“-Potenzial speichern. (Anmerkung 6) Renesas hat die Ergebnisse seiner Untersuchungen zu Soft Errors in Systemen mit Advanced LP SRAM auf seiner Webseite veröffentlicht. Die Untersuchungen dauerten mehr als ein Jahr und wurden unter Bedingungen durchgeführt, die der Einsatzumgebung durchschnittlicher Anwender entsprechen; am Ende wurden keine Fehler festgestellt. Weitere Einzelheiten sind verfügbar unter: http://www.renesas.com/products/memory/low_power_sram/child/renesas_effort.jsp (Anmerkung 7) Dünnfilm-Transistor (TFT): Ein aus Dünnfilm-Polysilizium aufgebauter Transistor. Solche Elemente werden als SRAM-Lasttransistoren genutzt, die auf der obersten Schicht der MOS-Transistoren auf dem Silizium-Substrat gebildet werden. (Anmerkung 8) Latch-up: Das Latch-up Phänomen ist ein niederohmiger Zustand, der zu einem Kurzschluss führen kann. Durch immer kleinere Prozesse wird die Distanz zwischen den P- und N-Channel Transistoren auf der Siliziumoberfläche immer geringer, was zu Überspannung, elektrostatischer Ladung oder Alpha-/Neutronstrahlung auf der Siliziumoberfläche führen kann, durch die die Transistoren beschädigt werden können. Wenn Schutzmaßnahmen fehlen, führt der Latch-up zur thermischen Zerstörung des Bauteils. (Anmerkung 9) Referenzwerte bei einer Versorgungsspannung von 3,0 V und einer Umgebungstemperatur von 25 °C. (Anmerkung 10) Bezieht sich auf die in 150 nm Prozesstechnologie gefertigten Bauteilserien R1LV1616R und R1WV3216R.