— 1C31203G01芯片設(shè)計方法可保持溫度和工藝變化條件下的SRAM穩(wěn)定性，同時實現(xiàn)全球最小的0.245μm2的存儲單元面積。
日本東京和美國加利福尼亞州圣荷西——2007年2月13日——瑞薩科技公司（Renesas Technology Corp.）與松下電器產(chǎn)業(yè)有限公司（紐約證券交易所代碼：MC）今天宣布，共同開發(fā)出一種可以使45nm工藝傳統(tǒng)CMOS＊1的SRAM（靜態(tài)隨機存取存儲器）穩(wěn)定工作的技術(shù)，這種SRAM可以嵌入在SoC（系統(tǒng)級芯片）器件和微處理器（MPU）當中。采用這種技術(shù)的512Kb SRAM的實驗芯片的測試已經(jīng)得到證實，可以在寬泛的溫度條件下（-40℃－125℃）穩(wěn)定工作，而且在工藝發(fā)生變化時具有較大的工作電壓范圍裕量。采用45nm CMOS工藝生產(chǎn)的用于實驗的SRAM芯片集成了兩種不同的存儲單元設(shè)計，一個元件面積僅有0.327μm2，另一個的元件面積為0.245μm 2——這是全球最小的水平。更小的存儲單元是利用減少處理尺寸裕量實現(xiàn)的。
這一技術(shù)進展的細節(jié)將在正在舊金山舉行的2007國際固態(tài)電路會議（ISSCC 2007）的第18分組會議的18.3論文時段進行宣講。該創(chuàng)新具有重大意義，因為SRAM是用于嵌入式控制應用的SoC和MPU的十分重要的片上功能。互相矛盾的趨勢在于，這些應用正變得更加復雜，需要更多的SRAM，正如半導體工藝的縮小使生產(chǎn)適當設(shè)備功能所需的可穩(wěn)定工作的SRAM變得更加困難那樣。采用新的制造技術(shù)生產(chǎn)的45nm工藝SRAM將有助于以低成本實現(xiàn)高性能的芯片，因為它使用傳統(tǒng)CMOS而不是硅絕緣體（SOI）材料這一比較昂貴的方法。
1C31203G01解決了不可避免的柵極電壓變化所引起的問題
隨著LSI制造工藝的不斷進步，進一步的小型化使晶體管特性發(fā)生了更大的變化，尤其是柵極限電壓（Vth）＊2，它可能影響SRAM的工作。Vth的變化有兩種形式。全面的Vth變化會出現(xiàn)在逐芯片或逐晶圓的情況下，晶體管形狀會隨柵極長度和柵極寬度不同等出現(xiàn)細微的差別。因此，它會在芯片中顯示出同方向的偏差。以前全面Vth的變化是SRAM設(shè)計人員不得不克服主要挑戰(zhàn)。
1C31203G01相比之下，本機Vth變化是由半導體中的雜質(zhì)狀態(tài)的波動引起的，甚至在同樣形狀的相鄰晶體管中也會出現(xiàn)。因此，它是隨機發(fā)生的且沒有方向性。隨著晶體管小型化的進展，本機Vth變化的問題首先出現(xiàn)在90nm工藝中。這是采用45nm工藝的嵌入式SRAM應用所必須面對的一個主要挑戰(zhàn)。
半導體行業(yè)一直在積極推進實現(xiàn)穩(wěn)定SRAM工作的技術(shù)進步。不過，影響45nm工藝的Vth變化問題需要技術(shù)上的進一步發(fā)展。瑞薩科技與松下共同開發(fā)了兩種元件，采用了6晶體管型SRAM存儲單元解決方案。一個是可對Vth變化進行自動調(diào)整的讀輔助電路。另一個是采用分層結(jié)構(gòu)電源布線的寫輔助電路。
新型讀輔助電路的補償功能采用了一種被動元件電阻功能，類似于存儲單元的布局功能。由于存儲單元變化和阻值的波動被聯(lián)系在一起，從而減少了Vth變化的影響。這種補償功能可以自動地調(diào)整與溫度和工藝變化有關(guān)的電壓。因此，即使在溫度增加和工藝變化條件下存儲單元電氣特性的對稱性降低的情況下，也可以保證各種工作條件下存儲單元讀操作的穩(wěn)定性。
新型寫輔助電路在存儲單元的柱式單元電源線中增加了更精細的電源線（劃分為8條），在某種意義上寫操作所需的隔離只在必要的地方執(zhí)行。而且，它可實現(xiàn)分層結(jié)構(gòu)的電源布線。這將減少關(guān)鍵區(qū)域的電源線電容，有助于在高速時將電源線電位降到低電位。實驗芯片的測量表明，與沒有采用上述技術(shù)的SRAM設(shè)計相比，即使在最差壞條件（－40℃，最小工作電壓和最差工藝條件）下，新型寫輔助電路也可以顯著改善SRAM的寫速度。
新產(chǎn)品的尺寸為長14×寬8.6×高7mm。與以往產(chǎn)品的長20.2×寬11.2×高9.7mm相比，體積約為減少了6成多。
1C31203G01新產(chǎn)品的性能指標如下：接觸電阻在AC10V、10mA、伏安法測定時為100mΩ以下。額定耗電量方面，單卷線閂鎖型和單穩(wěn)定型為200mW，雙卷線閂鎖型為400mW。機械壽命方面，在開關(guān)頻率為1分鐘180次時，單穩(wěn)定型為500萬次以上，閂鎖型為100萬次以上。電氣壽命方面，電阻負荷為DC10V，0.01A時為100萬次以上，在電阻負荷為DC24V、0.01A時為30萬次以上。重量約為2g。
自動化儀表今年發(fā)展的重點在儀表的應用方面。這種發(fā)展趨勢的變化是很自然的，數(shù)字化、智能化儀表和系統(tǒng)經(jīng)過近10年的告訴發(fā)展，在應用方面積累了一些問題，智能儀表設(shè)計的許多創(chuàng)新功能也未得到充分的應用。主要問題有以下幾點：
(1)數(shù)字儀表和系統(tǒng)的信息保密和安全問題
(2)微程序和軟件的可*性問題。
(3)通信的保密、安全和可靠性問題。
(4)智能儀表在運行時是可以與控制系統(tǒng)互動的以及如何進行互動。
(5)智能儀表提供了遠比模擬儀表多的信息以及如何充分利用這些信息。
(6)眾多智能儀表的可互操作問題。
(7)儀表和系統(tǒng)的故障診斷以及故障診斷信息的可互操作問題等。
進入21世紀，我國制造業(yè)的高速發(fā)展，拉動了對自動化儀表與控制系統(tǒng)的需求，我國新上的大型項目所用自動化儀表和控制系統(tǒng)的先進程度已經(jīng)處于世界領(lǐng)先水平。當前傳統(tǒng)制造業(yè)在發(fā)達國家已經(jīng)過了輝煌期，與之配套的自動化儀表自然就增長緩慢。自動化儀表發(fā)展的熱點在新興市場的價格問題從兩個方面夾擊儀表制造商，一是新興市場的用戶對產(chǎn)品價格敏感度很高；二是在那里往往可以找非常便宜的替代品，這樣就難以激發(fā)跨國企業(yè)花大成本研制新型儀表。
近10年自動化儀表技術(shù)發(fā)展的重要領(lǐng)域——現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展雖然取得了顯著成就，但是在應用方面大體上還處在替代模擬傳輸線的階段。實際上現(xiàn)場總線不僅僅是信號制式的改變，它是為控制技術(shù)的信息化提供基礎(chǔ)的。用戶對系統(tǒng)底層信息化(控制、診斷、管理)改造的需求是現(xiàn)場總線技術(shù)推廣的原始動力。近些年來現(xiàn)場總線在設(shè)備資產(chǎn)管理、預測診斷和平穩(wěn)操作等方面的潛力開始被挖掘出來，顯現(xiàn)了極富發(fā)展前景的勢頭。
1C31203G01但是基于現(xiàn)場總線技術(shù)的網(wǎng)絡化控制和分布式只智能技術(shù)，到目前無論在理論上還是在實踐上都未出現(xiàn)顯著突破：而現(xiàn)場總線的速度瓶頸是的在復雜控制和快速響應方面有時還不如傳統(tǒng)儀表：持續(xù)多年的現(xiàn)場總線之爭至今在制造商中沒有贏家，又使用戶普通感覺厭倦，極大地消耗了各企業(yè)發(fā)展的資源。
國際上反映自動化儀表產(chǎn)品動向的幾個重要窗口：以ISAEXPO、Miconix等為代表的國際儀表展覽，以Readers’ChoiceAward(讀者選擇獎)為代表的獎項。從近3年的讀者選擇獎看，獲獎產(chǎn)品變化不多。自動化儀表今年發(fā)展的重點在儀表的應用方面。
這種發(fā)展趨勢的變化是很自然的，數(shù)字化、智能化儀表和系統(tǒng)經(jīng)過近10年的告訴發(fā)展，在應用方面積累了一些問題，智能儀表設(shè)計的許多創(chuàng)新功能也未得到充分的應用。主要問題有以下幾點。
(1)數(shù)字儀表和系統(tǒng)的信息保密和安全問題
(2)微程序和軟件的可*性問題。
(3)通信的保密、安全和可靠性問題。
(4)智能儀表在運行時是可以與控制系統(tǒng)互動的以及如何進行互動。
(5)智能儀表提供了遠比模擬儀表多的信息以及如何充分利用這些信息。
(6)眾多智能儀表的可互操作問題。
(7)儀表和系統(tǒng)的故障診斷以及故障診斷信息的可互操作問題等。
1C31203G01上述問題都是由于數(shù)字化和網(wǎng)絡化而產(chǎn)生的，并不是現(xiàn)有技術(shù)無法解決這些問題，只是可選的解決方案太多，而統(tǒng)一的解決方案才是最有效的。而如何統(tǒng)一是當前正在研究的。
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