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Toshiba desarrolla una SRAM de fuga extremadamente baja

toshiba-Fab5-itusersToshiba Desarrolla una SRAM de Fuga Extremadamente Baja (XLL SRAM), que Permite que una MCU de Baja Potencia se Encienda Rápidamente desde el Modo ‘Inactivo Prolongado’

TOKIO, 16 de febrero del 2014.— Toshiba Corporation (TOKYO: 6502) anunció el desarrollo de una Memoria de acceso aleatorio estática (Static Random Access Memory, SRAM) de 65 nm con una fuga extremadamente baja (XLL SRAM) apropiada para la RAM de respaldo en una Unidad de control multipunto (Multipoint Control Unit, MCU) de baja potencia que logra un tiempo de encendido rápido desde el modo ‘inactivo prolongado‘ (deep sleep mode).

Toshiba presentó este desarrollo en la IEEE International Solid-State Circuit Conference de 2014 en San Francisco, California, el pasado, 11 de febrero.

Hay una fuerte demanda de tiempos prolongados de descarga de batería en los sistemas de baja potencia tales como dispositivos portátiles, herramientas de atención médica y medidores inteligentes. Si bien hay muchos desafíos para reducir la potencia de las MCU utilizadas en estos sistemas, con los avances en la generación de procesos, el aumento de la fuga de corriente y el consumo de energía activa representan un problema. La reducción de la corriente de fuga en la memoria RAM, que conserva los datos durante el modo de espera (stand-by), es particularmente importante.

Una MCU típica reduce la disipación de potencia con un modo inactivo prolongado, donde la corriente en modo de espera está por debajo de 1 ?A. Sin embargo, esto hace que sea imposible para una SRAM típica poder retener datos, ya que la SRAM requiere una corriente de espera mucho mayor a 1 ?A. Como resultado, la recarga de datos tarda mucho tiempo cuando el sistema se enciende desde un modo inactivo prolongado. El uso de la Memoria de acceso aleatorio ferroeléctrico (Ferro-electric Random Access Memory, FRAM) como RAM de respaldo elimina el problema de recarga, pero la FRAM es mucho más lenta y consume más potencia activa que la SRAM y además necesita más costos de proceso.

Toshiba ha desarrollado una SRAM de fuga extremadamente baja (XLL SRAM), con una tasa de fuga mil veces menor que la de la SRAM convencional; una corriente de fuga de 27 fA por bit cuando se fabrica en un proceso de 65 nm. Este nivel es inferior al que se encuentra en los datos publicados para la SRAM más allá de la tecnología de 65 nm. La nueva SRAM puede conservar datos durante más de 10 años con una sola carga de batería, en una memoria de respaldo con una capacidad de alrededor de 100 kbytes.

El MOSFET fabricado con tecnología de proceso reciente tiene una mayor fuga en la compuerta, fuga de drenaje inducida por la compuerta (gate induced drain leakage, GIDL) y fuga del canal. Toshiba ha desarrollado un transistor de baja fuga con un óxido de compuerta espeso, un extensa longitud de canal y un perfil óptimo de difusión del drenaje de la fuente para reducir estos factores de fuga, y para adoptarlo en la celda de memoria SRAM. La compañía ha desarrollado varios circuitos innovadores de reducción de fugas. Uno de ellos es un circuito de polarización de origen para aplicar una polarización inversa (back-bias) a los NMOS de celda de memoria, y otro de ellos corta la tensión de alimentación a los circuitos periféricos durante la retención de datos.

El transistor de baja fuga es más grande que el transistor convencional, lo que aumenta la superficie total de la celda. Toshiba ha asegurado una reducción del 20 % en el tamaño de la celda en comparación con el área del diseño original de este dispositivo en las condiciones de tensión de alimentación de 1,2 V. En general, los circuitos de transistores grandes tienen una mayor disipación de potencia activa. Toshiba ha suprimido esto mediante la adopción de los circuitos de reducción de potencia “Esquema de activación de matriz en cuartos (Quarter Array Activation Scheme, QAAS)” y “BitLine jerárquico de carga compartida (Charge Shared Hierarchical BitLine, CSHBL)”.

Una SRAM con un tiempo de acceso de lectura de 7ns es lo suficientemente rápida como para ser utilizada como memoria RAM en funcionamiento en una MCU de baja potencia y para su uso como RAM de respaldo en las TIC en modo inactivo prolongado debido a la corriente de fuga extremadamente bajo. Como el sistema elimina la recarga de datos, se impulsa el encendido desde el modo inactivo prolongado.

Toshiba planea utilizar la SRAM en un producto lanzado en el 2014 y espera ver un amplio uso en los próximos productos a batería.

Acerca de Toshiba

Toshiba es un fabricante diversificado, proveedor de soluciones y comercializador líder en el mundo de productos y sistemas electrónicos y eléctricos de avanzada. El Grupo Toshiba aporta innovación e imaginación a una amplia gama de negocios: productos digitales, entre los que se incluyen televisores LCD, computadoras portátiles, soluciones minoristas y periféricos multifuncionales (multi functional peripheral, MFP); dispositivos electrónicos, como semiconductores, productos y materiales de almacenamiento; sistemas de infraestructura industrial y social, como sistemas de generación de energía, soluciones para comunidades inteligentes, sistemas médicos y escaleras mecánicas y elevadores; y electrodomésticos.

Toshiba fue fundada en 1875 y, actualmente, opera una red global de más de 590 compañías consolidadas, con 206 mil empleados en todo el mundo y ventas anuales que superan los 5800 billones de yenes (61 000 millones de USD). Visite el sitio web de Toshiba en www.toshiba.co.jp/index.htm

Toshiba desarrolla tecnología de bajo consumo SRAM

toshiba-sram-itusersSe confirma un 27 % de reducción del consumo en modo activo y un 85 % de reducción del consumo en modo de espera

TOKIO, 02 de marzo del 2013.— Toshiba Corporation (TOKYO:6502) anunció el desarrollo de una innovadora tecnología de bajo consumo para Memoria de acceso aleatorio estática (Static Random Access Memory, SRAM) integrada para aplicaciones en teléfonos inteligentes y otros productos móviles. La nueva tecnología reduce el consumo en modo activo y en modo de espera en temperaturas que van desde temperatura ambiente (room temperature, RT) hasta alta temperatura (high temperature, HT) mediante el uso de una calculadora de consumo de las líneas de bits (bit line power calculator, BLPC) y un circuito de retención controlable digitalmente (digitally controllable retention circuit, DCRC). Se ha confirmado un prototipo para reducir el consumo de energía en modo activo y en modo de espera a 25º C, en un 27 % y un 85 %, respectivamente.

La mayor vida útil de la batería requiere un menor consumo de energía tanto en el modo de alto rendimiento como en el modo de bajo rendimiento (decodificación de MP3, procesamiento de fondo, etcétera.). Como las aplicaciones de bajo rendimiento requieren sólo unas decenas de de MHz de operación, la temperatura SRAM se mantiene a temperatura ambiente, donde los consumos de energía en modo activo y las fugas son comparables. Ante esto, la cuestión clave es la reducción del consumo en modo activo y en modo de espera, de alta temperatura a temperatura ambiente.

La nueva tecnología de Toshiba aplica una calculadora de consumo de líneas de bits (BLPC) y un circuito de retención controlable digitalmente (DCRC). La BLPC predice el consumo de energía de las líneas de bits mediante el uso de líneas de bits replicadas para controlar la frecuencia del oscilador en anillo. Reduce al mínimo el consumo de energía en modo activo de la SRAM en ciertas condiciones mediante el control del consumo de corriente de los circuitos de descanso de la SRAM. El DCRC disminuye, en gran medida, el consumo de energía en modo de espera en el circuito de retención al activarse, periódicamente, para actualizar el tamaño de la memoria intermedia (buffer) del controlador de retención.

Toshiba continuará desarrollando tecnologías que contribuyan al sistema LSI de alto rendimiento y bajo consumo de energía para productos móviles.

Acerca de Toshiba

Toshiba es un fabricante diversificado, proveedor de soluciones y comercializador líder en el mundo de productos y sistemas electrónicos, y eléctricos de avanzada. El Grupo Toshiba aporta innovación e imaginación a una amplia gama de negocios: productos digitales, incluidos televisores LCD, computadoras portátiles, soluciones minoristas e impresoras multifunción (Multi-function printer, MFP); dispositivos electrónicos, como semiconductores, productos y materiales de almacenamiento; sistemas de infraestructura industrial y social, como sistemas de generación de energía, soluciones comunitarias inteligentes, sistemas médicos y escaleras mecánicas y elevadores; y electrodomésticos.

Microsemi presenta nueva FPGA SoC SmartFusion®2

microsermi-smartfusion-itusersMicrosemi presenta la próxima generación de la FPGA SoC SmartFusion®2 con capacidades revolucionarias en seguridad, fiabilidad y baja energía. La FPGA única industrial está basada en flash y se enfoca a las aplicaciones industriales, de defensa, aviación, comunicaciones y médicas

ALISO VIEJO, California, 8 de octubre de 2012.— Microsemi Corporation (Nasdaq: MSCC), destacado proveedor de soluciones de semiconductores diferenciadas por la energía, seguridad, fiabilidad y rendimiento, ha presentado hoy su nueva gama de la disposición de puertas programables de campo (FPGA) del sistema en chip (SoC) de SmartFusion®2. Las FPGAs SoC de próxima generación SmartFusion2 de Microsemi se han diseñado para hacer frente a los requisitos fundamentales de seguridad avanzada, alta fiabilidad y baja energía en aplicaciones industriales críticas, de defensa, aviación, de comunicaciones y médicas. SmartFusion2 integra la estructura inherentemente fiable basada en flash FPGA, un procesador de 166 megahercios (MHz) ARM® Cortex™-M3, aceleradores avanzados de procesamiento de seguridad, bloques DSP, SRAM, eNVM e interfaces de comunicación de alto rendimiento necesarias para la industria en un solo chip.

«Hace varios años implementamos una estrategia para impulsar el crecimiento el crecimiento de los mercados de alto valor fortaleciendo nuestra cartera de productos, aumentando nuestro objetivo en I+D y la adición estratégica de productos y tecnologías clave para los mercados de alto valor y elevada barrea de entrada», comentó James J. Peterson, director general y consejero delegado de Microsemi. «Nuestra nueva gama de productos SmartFusion2 es uno de los productos líderes industriales que estamos desarrollando para ampliar nuestra cartera de soluciones del sistema general y seguir solidificando nuestra posición de liderazgo en las aplicaciones donde la seguridad es vital, la fiabilidad no es negociable y la energía es un factor esencial».

«Nuestras nuevas FPGAs SoC SmartFusion2 se han diseñado para desafiar a las aplicaciones de seguridad críticas en las aplicaciones industriales, de defensa, aviación, comunicaciones y médicos, en los que es imperativos para los dispositivos funcionar de forma fiable y perfecta», afirmó Esam Elashmawi, vicepresidente y responsable general de Microsemi. «Nuestros dispositivos SmartFusion2 disponen de las características diferenciadas necesarias para asegurar un funcionamiento seguro y fiable con un consumo energético extremadamente bajo. Los dispositivos de próxima generación cuentan también con densidades superiores e interfaces industriales estándares que nos permiten dirigirnos a una gama mucho más amplia de las aplicaciones principales».

Microsemi ya lo usan los principales clientes que tienen previsto usar SmartFusion2 dentro de una amplia gama de aplicaciones, incluyendo grabadoras de datos de vuelo, sistemas de armas, desfibriladores, radios de mano, sistemas de gestión de comunicaciones y control industrial de motor.

SmartFusion2: Diseño y seguridad de datos

Los recientes ataques en los sistemas industriales, de defensa, aviación, comunicaciones y médicos han destacado la necesidad de salvaguardar la seguridad y contra las manipulaciones dentro de los sistemas electrónicos. SmartFusion2 incluye revolucionarias capacidades de seguridad que hacen que sea sencillo proteger los diseños clasificados y de alto valor contra las manipulaciones, clonaciones, exceso de construcción, ingeniería inversa y falsificación con un diseño de protección de última generación basada en la tecnología flash no volátil.

SmartFusion2 proporciona el diseño más avanzado y capacidad de seguridad de datos que comienza con un dispositivo robusto con raíz de confianza y con capacidad de almacenamiento clave usando la capacidad de regeneración y reclutamiento clave de la FPGA SoC de la industria con función no clonable solamente física (PUF). SmartFusion2 es también la única FPGA SoC protegida de un análisis energético diferencial (DPA) de los ataques que usan la tecnología de la cartera Cryptographic Research Incorporated (CRI). Los usuarios también podrían mejorar los aceleradores de procesamiento criptográficos integrados, incluyendo: estándar avanzado de encripción (AES) AES-256, algoritmo seguro hash (SHA) SHA-256, buscador criptográfico con curva elíptica (ECC) de 384 bits y generador de bit aleatorio no determinista (NRBG).

La combinación de estas características, además de la estructura basada en flash, hace de SmartFusion2 la FPGA más segura disponible en el mercado.

SmartFusion2: Elevada fiabilidad

Las soluciones lógicas programables de Microsemi se usan de forma amplia en aplicaciones de defensa y aviación debido a su elevada fiabilidad e inmunidad con los casos de single event upset (SEU), que pueden usar los bits binarios para cambiar el estado y los datos corruptos y causar un funcionamiento erróneo del hardware. La necesidad de protección SEU está ampliándose también en las aplicaciones industriales y médicas.

Los dispositivos Smartfusion2 se han diseñado para cumplir con los numerosos estándares industriales, incluyendo IEC 61508, DO254 y DO178B, y dispone de inmunidad SEU de cero fallos a tiempo (FIT). Como beneficio adicional, la estructura FPGA flash SmartFusion2 no necesita de configuración externa, que proporciona un nivel añadido de seguridad ya que las FPGA SoC retienen su configuración cuando se desconecta la energía y permite al dispositivo un rendimiento de «encendido instantáneo».

SmartFusion2 es la única FPGA SoC que protege todas sus memorias SRAM integradas SoC de los errores SEU. Esto se consigue a través del uso de una corrección de un error único, protección de detección de doble error (SECDED) en las memorias integradas, como son la memoria integrada de una sola tarea Cortex-M3, Ethernet, CAN y USB buffers, siendo opcional en los controladores de memoria DDR.

Estos atributos de productos, además de la arquitectura de dispositivo basada en flash, hacen de SmartFusion2 la solución ideal para las aplicaciones más exigentes, como la aviación que necesita protección de los casos perjudiciales SEU.

smartfusion-architecture-itusersSmartFusion2: La menor energía

Las FPGAs SoC SmartFusion2 ofrecen a los diseñadores una energía de standby 100 veces menor en comparación con las FPGAs basadas en SRAM equivalentes sin sacrificar el rendimiento. El modo de energía de standby Flash*Freeze se puede iniciar con un comando sencillo. En este modo todos los registros y estado de conservación SRAM, se puede establecer el estado I/O, y el subsistema de microprocesador (MSS) puede estar operativo al tiempo que el reloj de baja frecuencia e I/Os asociados con los periféricos MSS pueden estar operativos. El dispositivo puede entrar y salir del modo Flash*Freeze en unos 100 microsegundos. Esto es ideal para las aplicaciones con un ciclo de bajas tareas donde son necesarias las cortas aperturas de actividad, como la radio de defensa, en la que es vital el tamaño, peso y energía.

SmartFusion2: Información técnica

Las FPGA SoC basadas en flash de Microsemi redefinen la baja energía con 10 milivatios (mW) de energía estática por dispositivo 50K LUT (look-up table), incluyendo el procesador y sin sacrificar el rendimiento. Con el modo de standby Flash*Freeze, la energía cae hasta 1mW. Esto es unas 100 veces menos de energía standby que las FPGAs SoC o FPGAs.

Los dispositivos SmartFusion2 están disponibles con una gama de densidad que va desde 5K LUT hasta 120K LUT, además de memoria integrada y múltiples bloques acumulados para el procesamiento de la señal digital (DSP). Las interfaces de alta banda ancha incluyen PCI Express (PCIe) con 5G SERDES flexibles, además de controladores de memoria con una tasa de datos doble de alta velocidad DDR2/DDR3. El dispositivo incluye también un subsistema de microprocesador (MSS) con un procesador 166 MHz ARM Cortex-M3, en chip 64KB eSRAM y 512KB eNVM para minimizar el coste del sistema total. MSS se ha mejorado con un macrocell integrado de señal (ETM), cache de instrucción de 8 Kbytes y periféricos, incluyendo una red de área de controlador (CAN), Gigabit Ethernet y USB 2.0 de alta velocidad. Los aceleradores de seguridad opcionales pueden utilizarse para aplicaciones de seguridad de datos.

LiberoSleeveCD-itusersDiseñar con SmartFusion2

Los diseñadores de sistemas pueden aprovechar el conjunto de herramientas de software Libero® SoC recientemente lanzado y fácil de utilizar para diseñar dispositivos SmartFusion2. Libero SoC integra la síntesis líder en la industria, depuración y soporte DSP de Synopsys, y simulación de Mentor Graphics con análisis de energía, análisis de tiempo y el flujo de diseño del botón push. El desarrollo de firmware está totalmente integrado en Libero SoC con la compilación y depuración disponibles de GNU, IAR y Keil, y todos los drivers de dispositivos e inicialización periférica se autogenera en las selecciones de System Builder. El procesador ARM Cortex-M3 incluye soporte del sistema operativo para Linux integrado desde EmCraft Systems, FreeRTOS, SAFERTOS y uc/OS-III de Micrium.

Disponibilidad

Los clientes pueden comenzar a diseñar con la plantilla de ingeniería SmartFusion2 M2S050T con el silicio de primera producción previsto para 2013. Para más información sobre la FPGA SoC SmartFusion2 de Microsemi, visite www.microsemi.com/smartfusion2 o póngase en contacto con su representante de ventas local de Microsemi.

Acerca de Microsemi

Microsemi Corporation (Nasdaq: MSCC) ofrece una completa cartera de soluciones de semiconductor y sistema para los mercados de las comunicaciones, defensa y seguridad, aeroespacial e industria. Los productos incluyen circuitos integrados de señal mixta analógica de alto rendimiento, de radiación fortalecida y altamente fiables, FPGAs, SoCs y ASICs; productos de gestión de energía, dispositivos de procesamiento de tiempo y voz; soluciones de RF; componentes discretos; tecnologías de seguridad y productos anti-tamper escalables; Power-over-Ethernet ICs y midspans; así como capacidades y servicios de diseño personalizado. Microsemi tiene su sede en Aliso Viejo, California, y cuenta aproximadamente con 3,000 empleados globalmente. Más información en www.microsemi.com.