目录

1.车规MCU制程工艺朝28nm进发

2.MCU存储器概述

3.MCU大厂的选择 

3.1 瑞萨自研STT-MRAM

3.2 ST专注PCM

3.3 英飞凌和台积电联手RRAM

3.4 NXP如何计划eNVM

4.小结

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1.车规MCU制程工艺朝28nm进发

随着英飞凌发布了关于AURIX TC4xx系列即将量产的新闻，国际MCU大厂关于下一代跨域融合架构的车规MCU基本凑齐了。

而跨域融合对车规MCU算力要求的提升，MCU的制造工艺开始向更先进的制程迈进。

NXP采用TSMC 16nm FinFet技术推出了S32Z和S32E样品，分别用于区域控制和电动汽车(xEV)控制和智能驱动。

 ST采用自家28nm FD-SOI技术推出了Stellar G和P系列，分别用于网关、控制等；

瑞萨早在18年就推出了基于28nm的集成eFlash技术的MCU，并在20年前后推出了涵盖车身、网关到动力控制的高性能MCU U2A\U2B。

可以看到，随着电子电气架构架构的演进，对车规MCU的算力、资源、性能的要求都提升了一个档次。

 从目前掌握到的情况下，针对跨域融合产品，这几家MCU大厂均瞄准了如下几个方面：

• 针对加速车内报文的路由处理能力的硬件化设计；
• 针对跨域融合的MCU硬件虚拟化功能；
• 满足ISO\SAE 21434的信息安全解决方案；
• 针对MCU无感SOTA的优化设计
• 针对跨域融合的大容量存储器
• 针对新电子电气架构的高性能大算力的CPU

很明显，上述技术是需要更先进的制程工艺来满足的。理论上，制程工艺越小，单位面积能容纳的晶体管就越多，功耗相对就越小，因此选用28nm、22nm乃至16nm无可厚非。

不过，众所周知MCU迟迟在40nm徘徊，最主要的因素还是受限MCU内部的eFlash本身制程，即使台积电能够做到28nm的eFlash，产能也不见得能够释放给每家MCU大厂。

那么对于MCU的存储器，这几家国际大厂是如何考量的呢？

2.MCU存储器概述

 在一款MCU中，有4类常见的存储器：

• 缓存：靠近核内的小型存储器，可以提升MCU取指或者读数据的性能；
• SRAM：提高整体系统效率，属于高密度存储器，价格不菲。
• 程序、数据存储：大容量NVM(Non-Volatile Memory)用于存储代码和数据。eFlash 是实现这一目的的首要选择。
• 密钥存储存储器：用于存储芯片ID、安全代码、SRAM 修复签名或模拟电路调试信息的小型 NVM。常见的如ROM、OTP存储器或 eFuses。 

 其层级结构和关联关系如下图：

在业界，一直有着买Flash送MCU的说法，可见eFlash对于MCU的重要程度，相较于片外Flash，eFlash运行效率更高，但是该技术在制造时所需工艺与数字、模拟电路所需的CMOS工艺还是有比较大区别。以常见的浮栅技术为例，eFlash需要额外的光罩层次，用于编程、擦除的电压通常大于5V，这些技术在28nm甚至更小的硅几何结构下不容易实现微缩化，因此给MCU往先进制程工艺的推进带来了阻碍。

因此业内开始考虑是否有替代或者优化eFlash的解决方案。

根据台积电和新思的官网介绍，目前关于NVM市场除了eFlash工艺，eNVM工艺也异军突起，它在CMOS工艺基础上生产出带NVM的芯片，主要有以下几种技术：

• PCM(Phase-Change Memory)：相变存储器
• STT-MRAM(Spin-Transfer Torque )：嵌入式自旋转移矩磁阻RAM
• RRAM(Resistive RAM)：电阻随机存储器