轉(zhuǎn)向更為邏輯的NVM

 

    盡管當(dāng)今的設(shè)計(jì)工程師可以選擇多種NVM，但是，具有低成本、高性能和應(yīng)用靈活性的嵌入式NVM卻很少。對(duì)于某些應(yīng)用目標(biāo)，排除了許多選擇的可能性。例如，盡管傳統(tǒng)的激光熔絲可能適合于單一數(shù)字位，但是它們由工廠一次性編程，不能重復(fù)精確模擬修整，不能現(xiàn)場(chǎng)升級(jí)，也不具備可靠性。多次熔絲的缺點(diǎn)很多，相關(guān)文獻(xiàn)的介紹很詳盡。

 

    閃存是較好的選擇，但是，成本不低，其需要增加的工藝使制造這種NVM架構(gòu)的成本高達(dá)每晶圓幾百美元。另一方面，EEPROM的應(yīng)用已經(jīng)有相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，正因?yàn)槿绱耍容^便宜；但是它并不是你的選擇，當(dāng)你考慮選擇它的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)它卻受制于較老的工藝技術(shù)，性能也受制到無法接受的低水平。至于較新的嵌入式EEPROM的品種，與閃存類似，需要額外的掩模層和工藝步驟，因此，老一代技術(shù)的成本優(yōu)勢(shì)蕩然無存。

 

    在重要的熱門市場(chǎng)中的許多玩家已經(jīng)轉(zhuǎn)向采用以Logic CMOS工藝技術(shù)設(shè)計(jì)的NVM方案。Logic CMOS工藝技術(shù)不僅僅與電源管理之類的熱門市場(chǎng)應(yīng)用的CMOS工藝目標(biāo)直接兼容，而且具有強(qiáng)大的高性能和低成本組合，使之完美地適用于嵌入式NVM。

 

    電源管理選項(xiàng)和折衷

 

    采用先進(jìn)的半導(dǎo)體工藝技術(shù)，能夠進(jìn)行極高水平的集成并實(shí)現(xiàn)低電壓工作，但是，為這些芯片提供電源管理卻面臨特殊的挑戰(zhàn)。對(duì)于高性能微處理器，電流需求呈指數(shù)增長(zhǎng)，其發(fā)展甚至受到越來越快的時(shí)鐘速率的驅(qū)動(dòng)。隨著處理器電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于100A，在芯片級(jí)和系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)中，對(duì)精確、低噪聲電源及電源控制靈活性的需求已經(jīng)成為關(guān)注的焦點(diǎn)。   

 

    對(duì)于電源管理IC設(shè)計(jì)工程師來說，盡管成本已經(jīng)成為主要關(guān)注，可是終究要找到一個(gè)綜合考慮了設(shè)計(jì)架構(gòu)、裸片大小和工藝技術(shù)的聚合點(diǎn)，以設(shè)計(jì)出具有小計(jì)數(shù)位的NVM(典型值是512字節(jié))。在電源管理IC的情形下，較老的工藝技術(shù)(例如0.35um)肯定成本最低，但是，它們的性能也相當(dāng)?shù)停⑶胰狈︻I(lǐng)先的庫(kù)和知識(shí)產(chǎn)權(quán)(IP)的可用性，從而不能獲得競(jìng)爭(zhēng)差異的優(yōu)勢(shì)。同樣，它們不能滿足侵略性和創(chuàng)新設(shè)計(jì)的目標(biāo)。

 

    一方面，領(lǐng)先的工藝技術(shù)(從90nm到60nm)在非常特殊的應(yīng)用中占有地位，這些工藝非常昂貴，更不要說針對(duì)這些工藝的長(zhǎng)期設(shè)計(jì)計(jì)劃將需要同時(shí)冒風(fēng)險(xiǎn)對(duì)重要的單元庫(kù)元件進(jìn)行質(zhì)量認(rèn)證(將需要冒著風(fēng)險(xiǎn)采用許多未經(jīng)質(zhì)量認(rèn)證的重要單元庫(kù)元件)。因?yàn)樽罱K的成本和對(duì)市場(chǎng)交貨時(shí)間的潛在沖擊，對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用產(chǎn)品來說，此刻最好仔細(xì)地進(jìn)行設(shè)計(jì)。

 

    另一方面，0.25um邏輯CMOS工藝(向下有0.18um和0.13um)容易滿足電源管理IC設(shè)計(jì)對(duì)成本、性能及庫(kù)可用性的目標(biāo)要求，這些技術(shù)既先進(jìn)且穩(wěn)定。此外，其普及程度高，具有競(jìng)爭(zhēng)成本優(yōu)勢(shì)；同等重要的是可以利用經(jīng)過驗(yàn)證的、符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(或即將被質(zhì)量認(rèn)證)的先進(jìn)NVM模塊。

　　

    關(guān)于方程式的設(shè)計(jì)架構(gòu)側(cè)，在對(duì)參考電壓和電流、放大器偏置及其它模擬參數(shù)的調(diào)校中，NVM已經(jīng)成為具有如此吸引力的單元，以至于其應(yīng)用已經(jīng)事實(shí)上被新興的PMBus(電源管理總線)標(biāo)準(zhǔn)所統(tǒng)治。利用這種新型的數(shù)字電源管理通信協(xié)議，PMBus指令被用于設(shè)置電源的工作參數(shù)(通過編程N(yùn)VM)、監(jiān)視工作過程并也在響應(yīng)錯(cuò)誤中執(zhí)行正確的操作。在這種情形下，小計(jì)數(shù)位NVM應(yīng)該顯而易見，以平均偶然的觀測(cè)結(jié)果。缺省的通道電壓、上拉及下拉電阻的方向和類型、各種GPIO的特性、電壓斜波次數(shù)、打開及關(guān)閉序列等等這些可配置的數(shù)值，都有效和方便地儲(chǔ)存在嵌入式NVM之中。