Les microcontrôleurs ST passent au FDSOI 18 nm et PCM
STMicroelectronics NV a annoncé l’introduction commerciale d’un processus de fabrication de puces basé sur le FDSOI (silicium sur isolant entièrement appauvri) de 18 nm avec mémoire à changement de phase (PCM) intégrée.
Les premiers microcontrôleurs STM32 basés sur le FDSOI 18 nm commenceront à être échantillonnés auprès de clients sélectionnés au cours du deuxième semestre de l’année 24, la production de masse étant prévue pour le deuxième semestre de l’année 25, a déclaré ST.
Le process a été développé conjointement avec Samsung Foundry et sera utilisé pour les composants de la prochaine génération dans les applications industrielles, de communication et de soins de santé. Le premier microcontrôleur basé sur cette technologie intégrera le cœur ARM Cortex-M le plus avancé avec des performances accrues pour l’apprentissage automatique et le DSP.
Outre l’utilisation de Samsung Foundry comme source de puces, STMicroelectronics utilisera le process en volume dans ses fabs européennes, a déclaré Remi El-Ouazzane, président de la division microcontrôleurs, circuits intégrés numériques et RF de ST.
À la question de savoir si Samsung Foundry serait libre de fournir le process 18 nm à d’autres clients, M. El-Ouazzane a répondu qu’il n’avait pas encore été révélé si Samsung Foundry serait libre d’offrir le FDSOI 18 nm.
L’adoption de la technologie FDSOI 18 nm avec PCM intégrée permet d’améliorer les performances et l’efficacité énergétique des applications embarquées, tout en autorisant des tailles de mémoire plus importantes et des niveaux d’intégration plus élevés des périphériques analogiques et numériques, a déclaré l’entreprise.
Le processus de fabrication est capable de fonctionner à 3V pour alimenter les fonctions analogiques telles que la gestion de l’alimentation, les systèmes de réinitialisation, les sources d’horloge et les convertisseurs numériques/analogiques, et il s’agit du seul processus sub-20nm capable de le faire, selon ST.
Flash ne s’adapte pas en dessous de 40nm
Jusqu’à présent, les principaux microcontrôleurs STM32 étaient basés sur un CMOS de 40 nm et utilisaient la mémoire flash pour la mémoire non volatile intégrée, mais la mémoire flash a des difficultés à s’adapter en dessous de 40 nm, en partie à cause de la taille importante des cellules de mémoire et de la surface occupée par les pompes de charge pour mettre en œuvre des tensions élevées.
D’autres entreprises et fonderies ont adopté l’utilisation de la mémoire vive magnétique et de la mémoire vive résistive à base d’oxyde de métal comme mémoires intégrées pour les circuits intégrés. Cependant, ST a persisté avec la recherche sur la mémoire à changement de phase pendant des décennies. La société a déjà introduit la PCM intégrée pour les applications automobiles et aérospatiales sur FDSOI 28 nm (voir ST samples embedded phase change memory for automotive applications).
Mais les progrès ont continué à être laborieux et la migration vers 18nm est en cours de développement depuis un certain temps. Des chercheurs de Samsung et de ST ont présenté la plate-forme logique à technologie FDSOI 18 nm avec mémoire à changement de phase intégrée lors de la conférence IEDM de décembre 2021 (voir Samsung, ST report phase-change memory on 18nm FDSOI).
Ricardo De-Sa-Earp, vice-président exécutif responsable des microcontrôleurs à usage général, a déclaré : « Nous allons maintenant passer à la PCM pour les microcontrôleurs industriels STM32 ». Il a ajouté que le process global permet d’améliorer de 50 % le rapport performance/puissance, avec une mémoire non volatile beaucoup plus dense et une amélioration de 3 dB du bruit RF.
Résilience thermique
Le PCM n’a pas encore été largement adopté par l’industrie électronique. La même technologie de base, le changement de phase dans les composés de germanium, d’antimoine et de tellure. Elle a servi de base à la technologie de mémoire de stockage 3D XPoint d’Intel, qui a aujourd’hui échoué. Elle a acquis la réputation d’être sensible aux erreurs de température et de diaphonie thermique parce que les cellules de mémoire fonctionnent sur la base d’un changement de phase déclenché thermiquement entre des états amorphes et cristallins avec des résistivités différentes.
Toutefois, ST s’est fait le champion de l’utilisation du PCM et la recherche sur les mélanges de matériaux propriétaires pourrait avoir fourni à ST un matériau thermiquement robuste dans les plages de température de l’automobile et de l’aérospatiale et, par conséquent, dans la plage de température industrielle.
Les dirigeants de ST n’ont pas voulu dire exactement quel type de dispositif de sélection est utilisé dans ses réseaux PCM. « Nous sommes en mesure d’utiliser un sélecteur monodirectionnel qui permet au PCM d’être très efficace en termes de densité et de fiabilité », a déclaré M. El-Ouazzane.
Interrogé sur la capacité de STMicroelectronics à fournir des volumes à partir de ses propres usines, M. El-Ouazzane a indiqué que le fait de devoir fabriquer sur plusieurs sites pour soutenir la résilience de la chaîne d’approvisionnement locale n’est pas optimal, mais que ST est prêt à le faire.
« Le process 18nm est un grand pas en avant. Il va amplifier l’avance que ST possède avec les microcontrôleurs STM32 dans la décennie à venir », a déclaré M. El-Ouazzane.
Liens et articles connexes :
Articles de presse :
Samsung et ST annoncent une mémoire à changement de phase sur FDSOI 18 nm
ST présente un MCU doté d’une mémoire à changement de phase intégrée
La mémoire à sélecteur gagne des partisans, dont SK Hynix
Si vous avez apprécié cet article, vous aimerez les suivants : ne les manquez pas en vous abonnant à :
