Die Anordnung koexistierender Komponenten, insbesondere nichtflüchtiger Speicher, im SoC-Design ist eine anspruchsvolle Aufgabe, da komplexe Anforderungen zu potenziellen Kostensteigerungen führen können. Entscheidend ist die Integration verschiedener Komponenten unter Gewährleistung kostengünstiger Alternativen im finalen IC. Die zunehmende Anzahl elektronischer Komponenten in modernen Fahrzeugen stellt eine Herausforderung hinsichtlich Platzangebot und Gewicht dar. Obwohl Gewichtsprobleme durch die Optimierung der Kabelbäume bei der Integration der Fahrzeugelektronik gemildert wurden, bleibt der Platzbedarf ein zentrales Anliegen. Daher ist der Integrationsgrad der Halbleitertechnologie für platzsparende Ingenieure wichtiger denn je. Durch den Ersatz von Komponenten durch integrierte Schaltungen (ICs) tragen die neuesten Technologien dazu bei, die Anzahl der Komponenten zu reduzieren, während die zunehmende Intelligenz der ICs die Integrationseffizienz weiter verbessert. Der Schlüssel zu diesem hohen Integrationsgrad liegt in der Mixed-Signal-Halbleitertechnologie. Diese Technologie ermöglicht Anwendungen, die analoge und digitale Komponenten sowie Hochspannungstransistoren in einem einzigen Chip kombinieren. Die Möglichkeit, die Anzahl der Komponenten auf einem Anwendungspanel auf ein einzelnes Gehäuse zu reduzieren, bietet ein erhebliches Potenzial für Platzeinsparungen. Wenn die heutige Halbleitertechnologie auch die Integration von Mikrocontrollern und nichtflüchtigem Speicher ermöglichen würde, böten integrierte Bausteine ​​Ingenieuren eine schnelle und lokale Methode zur Steuerung und Anwendungsverwaltung. Dies umfasst Sensorschnittstellen und elektromechanische Aktorlösungen für Motorantriebe, die in modernen Automobilen immer häufiger zum Einsatz kommen. Dieser Prozess ermöglicht den Einsatz von System-on-a-Chip (SoC)-Bausteinen und Geräten wie intelligenten Sensorschnittstellen. Kosteneinsparung : Wie Sie sich vorstellen können, ist die Anordnung verschiedener, miteinander verbundener Komponenten, insbesondere bei der Erzeugung des notwendigen nichtflüchtigen Speichers (NVM), keine leichte Aufgabe. Die komplexen Anforderungen können zu potenziellen Kostensteigerungen führen. Daher ist es entscheidend, verschiedene Komponenten zu integrieren und gleichzeitig sicherzustellen, dass der fertige IC eine praktikable Alternative darstellt. Um dies zu erreichen, ist es unerlässlich, die Anwendungsarchitektur zu analysieren und die Spezifikationen jedes Funktionsblocks abzuschätzen. Beispielsweise können die hochentwickelten NVM-Techniken in den meisten Anwendungen dazu beitragen, die Gesamtchipfläche um ein Drittel zu reduzieren. Dieser Vorteil zeigt sich besonders deutlich bei Anwendungen wie 16- oder 32-Bit-Flash-Speichern mit 8 kB EEPROM (elektrisch löschbarem Festwertspeicher). Wichtig ist, dass NVM-Komponenten nicht mit anderen Komponenten wie Motorsteuergeräten (ECUs) oder Karosseriesteuergeräten (BCUs) kombiniert werden sollten. Dieser Ansatz senkt die Prozesskosten, da aufwändige NVM-Prozesse für zwei Drittel der Bauteilfläche entfallen und die Kosten für teure Fotomasken in der Halbleiterfertigung minimiert werden. Eine Alternative zur Integration zweier Prozesse auf einem Chip ist die Integration zweier separater Chips mit zwei unterschiedlichen Halbleiterprozessen. Beispielsweise nutzt die Kombination zweier Dies aus verschiedenen Produktionslinien in einem gemeinsamen Kunststoffgehäuse die Möglichkeiten bestehender Fertigungsprozesse. Die Frage ist nun: Sollte im Montageprozess ein gestapelter oder ein paralleler Prozess gewählt werden? Beide Prozesse haben ihre Vor- und Nachteile. Gestapelte Chipprozesse sind zwar stabil, können aber aufgrund von Fehlern im Kundeneinsatz Nachteile mit sich bringen: Ein einzelner Chip kann Probleme verdecken und die Analyse erschweren, was die Untersuchung fehlerhafter Geräte erschwert. Andererseits erfordert die Paralleltechnologie die Positionierung kundenspezifischer Bondpads, um die beiden Chips effektiv zu verbinden. Der bevorzugte Ansatz für die meisten Anwendungen setzt einen Standard-Mikrocontroller mit integriertem Flash-Speicher voraus, was jedoch erhebliche praktische Einschränkungen mit sich bringt. Aus diesem Grund entwickelte AMI Semiconductor, wie bereits erwähnt, seine eigene Lösung für integrierten Flash-Speicher, bekannt als HiMOS. Diese Technologie basiert auf einem vereinfachten Ansatz und fügt dem grundlegenden Halbleiterfertigungsprozess nur wenige Schritte hinzu. Dank der reduzierten Anzahl zusätzlicher Fertigungsschritte senkt der HiMOS-Prozess die Kosten für integrierten nichtflüchtigen Speicher so weit, dass dieser auf einem einzigen Chip integriert werden kann. Durch die Integration der HiMOS-NVM-Technologie mit der etablierten intelligenten Stromversorgungstechnologie I3T80 des Unternehmens lassen sich 0,35-µm-CMOS-Mixed-Signal- und 80-V-Hochspannungsfunktionen auf einem einzigen Chip realisieren. Dies ermöglicht vollständig integrierte SoC-Lösungen mit signifikanten Kosten- und Platzeinsparungen sowie Leistungsverbesserungen. Insbesondere die Integration von Flash-Speicher erfordert lediglich drei zusätzliche Maskenebenen zum I3T80-Basisprozessmaskensatz. Bei einem einzelnen Chip mit integriertem Flash-Speicher macht dies nur ein Drittel des Gesamtvolumens aus. Weniger Maskenschichten führen bei der HiMOS-Lösung zu einer geringeren Zelldichte und senken somit die Nettokosten der gesamten Alternativtechnologie um 15 %. Ausblick Neben der Platzersparnis liegt ein wesentlicher Vorteil der integrierten Flash-Speichertechnologie mit Hochspannungseigenschaften in der langfristigen Verfügbarkeit der Komponenten. Beispielsweise können Produktlebenszyklen in der Automobilindustrie und in industriellen Anwendungen 10 Jahre oder mehr erreichen. Die Integration von Flash-Speicher in ICs minimiert das Risiko veralteter Technologien und den Bedarf an regelmäßigen Designüberprüfungen, da aktuelle Prozesse auslaufen und neue eingeführt werden – ein häufiges Problem bei diskreten NVM- oder Flash-Mikrocontrollern.