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反熔丝OTP的好处

哪个NVM在移动支付,物联网和其他应用程序中最为努力。

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一次性可编程(OTP)存储器是一种非易失性存储器(NVM),其通常包括电保险丝(EFUSE)和反熔丝。OTP存储器在多时间可编程(MTP)存储器(例如EEPROM或闪存)上的优点是较小的区域,并且没有额外的晶片处理步骤。因此,对于许多低成本应用,OTP内存用于替换MTP内存。

但是,在OTP中,eFuse和antifuse之间也存在一些差异,如编程机制、安全性、功耗等。在程序机制方面,反保险丝程序是通过当高电压应用于薄栅极氧化物时产生雪崩击穿的晶体管的栅极和源电短路。相反,一个熔断器是通过使用I/O电压电吹金属条或聚流高密度电流的程序。

EFUSE中的低电阻金属被电迁移(EM)吹出,因为高密度电流流过窄金属或多孔。骨型布局通常用于eFuse(参见下面的图1)。

公斤1
图1.编程的poly efuse。资料来源:MA-TEK

在编程操作期间,eFuse的两个端子中的较大宽度区域具有比eFuse中间的窄宽度区域更好的冷却效果。因此,eFuse的吹入部分始终在eFuse中间的窄宽区域中。此外,对一个比特进行编程需要一对eFuse布局-1用于编程,另一对用于差分读出放大器的参考电阻。efuse只能将一次编程为“1”。如果eFuse不能在编程后读取为“1”,则编程失败,这意味着屈服损失。另一方面,Antifuse可以编程〜18次以“1”。如果在初始编程之后,反熔丝不能被读取为“1”,则可以再次且再次编程它,这提高了产量。

关于安全性,反熔丝比eFuse更好,因为编程位和未编程位之间没有可见差异。传统上,在多晶硅栅极CMOS逻辑工艺中,聚lefuse非常流行(图1),并且在硅化物层中发生EM。然而,在新一代高k金属门(HKMG)CMOS逻辑过程中 - 开发以减少MOSFET的泄漏 - 没有多晶硅层用作eFuse。因此,Intel产生的不同类型的eFuse被实现为金属1迹线如图2所示。

千克2.
图2.由英特尔生产的Westmere / Clarkdale处理器中的编程eFuse。来源:Intel Westmere Clarkdale 32nm处理器中使用的eFuse结构的自定义分析,TechInsights.

在图2中,在金属1中形成了四对eFuses,并且吹过两个eFuses。总共有两个吹入的efuses和六个完整的efuses,以及互连的驱动晶体管。eFuse的吹制部分具有不规则形状,并且易于看。在下面的图3中,在金属2中形成了四对eFuses,并且吹过两个eFuses。图4还显示了一对eFuses。同样,易于检测吹入(或编程)的eFuse。

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图3. TSMC eFuse 20nm平面HKMG过程中的编程eFuse。资料来源:Qualcomm Gobi MDM9235调制解调器20 nm HKMG逻辑详细的结构分析,TechInsights。

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图4.编程的TSMC EFUSE的放大视图。资料来源:Qualcomm Gobi MDM9235调制解调器20 nm HKMG逻辑详细的结构分析,TechInsights。

千克5.
图5.编程的反熔丝。来源:http://archive.eettaiwan.com/www.eettaiwan.com/emag/1302_15_dc.html.,公斤。

在图5中,对其进行编程,但是,与先前示例中的eFuse相比,在横截面或顶视图中没有找到吹入部分,并且电压对比度FIB中没有热点。这使得未经授权的用户可以获得非常困难的用户获得存储在反熔丝存储器中的数据的内容。

关于功耗,与eFuse相比,Antifuse使用未编程状态的功率较低。未编程的eFuse的典型电阻值约为50至100欧姆,而编程的eFuse的典型电阻值约为10kOhms至100kohms。反熔丝是相反的。未编程状态的反熔丝的电阻较高。未编程位的默认值为“0”,因此必须仅编程“1”的位。因此,存储在efuse中的“0”越多,消耗的功率越多。相反,存储在反熔丝中的“0”越多,消耗的功率越小。此外,EFUSE的待机功率或泄漏远高于不熔熔丝。

总之,具有反熔丝的OTP存储器具有更好的编程产量,未编程位的较低功耗,以及整体卓越的安全性。因此,具有反熔丝的OTP存储器更适合于移动支付,事物互联网(IOT)和其他应用程序而不是具有eFuse的OTP存储器。



2评论

Stephan韦伯 说:

非常好的摘要。添加一些电路也会很好。

说:

我想在这个评论中澄清 - “反垃圾悬着,另一方面,可以编程〜18次是'1'。如果在初始编程后,反熔丝不能读取为“1”,则可以再次且再次编程它,这提高了产量。“〜18x次编程限制的推理是什么?可靠性是否遭受18倍?

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