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Antifuse OTP的好处

哪种NVM在移动支付、物联网和其他应用中效果最好。

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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),通常由电熔断器(eFuse)和反熔断器组成。与EEPROM或闪存等多时间可编程(MTP)存储器相比,OTP存储器的优点是面积更小,无需额外的晶圆处理步骤。因此,对于许多低成本的应用程序,使用OTP内存代替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。

由于高密度电流流经狭窄的金属或多晶硅,熔体中的低电阻金属被电迁移(EM)吹出。eFuse通常采用骨型布局(见下图1)。

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图1所示。程序多聚熔断器。来源:MA-Tek

在编程操作过程中,eFuse两端较宽区域的冷却效果优于eFuse中间较窄区域的冷却效果。因此,熔体的吹出部分总是位于熔体中间的窄宽区域。此外,编程一个比特需要一对eFuse布局-一个用于编程,另一个用于差分读出放大器的参考电阻。eFuse只能被编程一次为' 1 '。如果在编程后不能读取euse为' 1 ',则编程失败,这意味着产量损失。反保险丝,另一方面,可编程~18次为' 1 '。如果反引信在初始编程后不能读取为“1”,则可以反复编程,从而提高产量。

在安全性方面,antifuse比eFuse更好,因为在程序编程位和未程序编程位之间没有明显的区别。传统上,在多晶硅门CMOS逻辑过程中,poly eFuse是非常流行的(图1),EM发生在硅化层。然而,在新一代的高k金属栅极(HKMG) CMOS逻辑工艺-开发的减少泄漏的MOSFET -没有多晶硅层用作eFuse。因此,Intel生产的不同类型的eFuse被实现为图2中所示的金属1道。

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图2所示。由英特尔公司生产的Westmere/Clarkdale处理器中的可编程eFuse。来源:Intel Westmere Clarkdale 32nm处理器eFUSE结构的自定义分析, TechInsights

在图2中,有四对熔断器形成在金属1和两个熔断器吹。总共有两个熔断器和六个完整的熔断器,以及与底层驱动晶体管的互连。喷吹的部分有不规则的形状,很容易看到。在图3下面,有四对熔断器形成在金属2和两个熔断器吹。图4还显示了一对eFuses。再次,吹(或程序)熔断器很容易检测。

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图3。台积电20nm平面HKMG工艺中的程控eFuse。来源:高通戈壁MDM9235调制解调器20 nm HKMG逻辑详细结构分析,TechInsights。

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图4。放大视图的编程TSMC熔断器。来源:高通戈壁MDM9235调制解调器20 nm HKMG逻辑详细结构分析,TechInsights。

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图5。antifuse编程。来源:http://archive.eettaiwan.com/www.eettaiwan.com/emag/1302_15_DC.html, Kilopass。

在图5中,编写了反保险丝程序,但是,与前面例子中的eFuse相比,在横断面或俯视图中没有发现吹断部分,电压对比FIB中没有热点。这使得未经授权的用户很难获取存储在反保险丝内存中的数据内容。

在功率消耗方面,反熔断器在未编程状态下比熔断器使用更少的功率。未编程电源的典型电阻值约为50 ~ 100欧姆,而程序电源的典型电阻值约为10Kohms ~ 100Kohms。反保险丝则相反。在未编程状态下,抗保险丝的电阻较高。未编程位的默认值是' 0 ',因此只对' 1 '进行编程是必要的。因此,euse中存储的“0”越多,消耗的能量就越多。相反,反保险丝中存储的“0”越多,消耗的能量就越少。此外,熔断器的待机功率或漏电比反熔断器高得多。

总之,带有反熔断器的OTP存储器具有更好的编程产量、更低的非编程位功耗和总体上优越的安全性。因此,带反保险丝的OTP内存比带保险丝的OTP内存更适合移动支付、物联网等应用。



2的评论

Stephan韦伯 说:

很好的总结。添加一些电路也会很好。

说:

我想澄清一下这个评论——“反保险丝,另一方面,可以被编程到18次成为一个‘1’。”如果反引信在初始编程后不能读取为' 1 ',那么可以反复编程,从而提高产量。”为什么会有18倍的编程极限?可靠性是否超过18倍?

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