主要MCU原厂eNVM方案速览：面向车用、边缘AI等新应用

MCU制程不断发展，从90nm发展到40nm，现在又适配车芯等高性能应用，来到28nm乃至更先进的节点。但MCU内嵌eFlash的制程升级，却比逻辑电路难度更大。存储器电路需要额外的光罩层，在40nm之后的微缩难度大大提升，不再具有性价比优势。与之相对，多类新的eNVM（嵌入式非易失性存储）技术由于在性能、功耗以及与逻辑电路的兼容方面更占优势，而为原厂所青睐。

在主要原厂的持续推动之下，几种新的eNVM技术逐步发展成熟并走向应用，诸如ePCM、eMRAM等方案，能够同时具备高性能、低功耗、易于制程微缩等突出特性，更能与先进制程的MCU适配。基于这些eNVM方案打造的产品，将能更好的服务于智能汽车、端侧AI、物联网等领域。

意法半导体（ST）

ST当前的产品广泛使用eFlash作为嵌入式存储器，例如用途最广泛的STM32系列。在28nm FD-SOI平台，ST应用的是ePCM方案，具体产品是Stellar P和Stellar G系列汽车MCU。

ePCM（嵌入式相变存储器）利用锗锑碲（GST）合金在非晶态和晶态之间的相变来存储数据，具有高写入速度、低功耗和高耐久性等优点，它在低电压下的读写速度比eFlash及其他多种eNVM具有显著优势，且在28nm节点的制造成本要比eFlash更低。

德州仪器（TI）

TI的MCU产品中主要采用eFlash和EEPROM作为嵌入式存储器，eFlash用于存储程序代码和数据，EEPROM用于存储少量需要频繁擦写的参数。除此以外，TI的MSP430系列中有嵌入FRAM存储器的超低功耗产品。

FRAM（铁电存储器）利用铁电材料的独特物理特性来实现数据存储，它具有比EEPROM和Flash更快的读写速度，又具有非易失特性。由于在读取时不需要刷新电流，FRAM的功耗也更低。

英飞凌（Infineon）

英飞凌现有的MCU产品主要使用eFlash存储方案。在先进产品中，英飞凌与台积电合作，将RRAM技术应用于其下一代AURIX MCU中。

RRAM（电阻式随机存取存储器）作为结构最简单的存储技术，是通过改变电介质的电阻来工作。RRAM可兼具DRAM的读写速度和SSD非易失性，因此具有高读写速度、高耐久性、单个单元能存储多位数据等特性。且由于结构特性，RRAM的功耗也比闪存低得多。在28nm节点引入RRAM，有利于MCU产品的尺寸缩减、功耗降低、性能提升等方面。

恩智浦（NXP）

NXP的MCU普遍使用eFlash作为嵌入式存储器，包括应用最广泛的Kinetis和LPC系列。而在先进产品中，NXP与台积电合作开发了16nm FinFET工艺的嵌入式MRAM IP，用于S32Z与S32E处理器中，面向汽车应用。

MRAM（磁阻随机存取存储器）拥有非易失性、读写次数近乎无限、写入速度极快、功耗低，以及逻辑芯片整合度高等技术特点。eMRAM可与16nm FinFET等先进制程工艺无缝集成，这是eFlash所不能企及的特性。因此，NXP的高端车用MCU也非常适合采用eMRAM作为存储方案。

瑞萨（Renesas）

瑞萨MCU产品使用最广泛的也是eFlash存储方案。先进技术方面，也是选择了MRAM路线。瑞萨的MRAM机遇自主研发，类别上属于STT-MRAM（自旋注入式MRAM）。

瑞萨在基于16nm与22nm节点逻辑电路的测试表明，MRAM能够带来更强的读写速度和能效表现，进而增强MCU的整体性能。不同于其他原厂将先进eNVM方案用于车芯，瑞萨集成STT-MRAM技术的MCU将主要应用在物联网领域，当然未来也存在用于车芯的可能。

综上所述，40nm之后的节点，MCU的嵌入式存储方案也需要更新。各大原厂在这方面技术路线各异，但都争取达到更高的存储密度、更快的读写速度与更低的功耗，以迎合智能汽车、端侧AI等市场的需求。

各种的eNVM方案，往往兼具RAM的速度和Flash的非易失性，从而为MCU的技术创新打下坚实基础。在这些新的方案达到成熟稳定之后，MCU的产品形态也必将迎来焕新。