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東陽テクニカ
Flashプログラマ/ＲＯＭライター
  Ｄａｔａ Ｉ／Ｏ
 各種Flashに4個同時高速書込み、NANDバッドブロックへの対応。　TaskLinkPCソフトにて書込み手順を容易に作成できます。
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ソフトウェア開発プラットフォーム部

ミッションクリティカルマイコン用途におけるデータ保持の保証

はじめに

電子製品製造において、ミッションクリティカルとは、システムが常に完全に機能することを意味します。動作に問題があった場合、その結果によって、人命を 危険にさらしたり、重大なダメージや損失を引き起こします。このようなアプリケーションの例として、自動車のブレーキやエアーバッグ、心臓モニタシステ ム、飛行機のナビゲーション制御があります。これらはミッションクリティカル用途の代表的な例ですが、失敗の許される余地が少ない用途は、日常生活にあふ れています。

半導体デバイスメーカーは、エンドユーザーに信頼性のある製品を提供するために、正常なデバイスの選別技術に毎年数十億ドル費やしています。にも関わら ず、この取り組みは不十分です。デバイスのメーカーが非常に信頼性の高い製品を出荷したとしても、最終的な製品製造までに半導体デバイスの機能に影響を及 ぼす可能性のある要素が多くあります。その要素の一つがプログラミングです。電圧や周波数や環境条件という要素により、製造の工程でプログラミングの質に 影響を与え、初期不良や最終的な不良を引き起こすかもしれません。フィールドに出荷後の不良は、非常に費用がかかり、会社、利益および評判に大きな影響を 与えます。

デバイスメモリーのデータの消失や変化を防ぎ、データの保持を保証するために、Freescale, NEC、Texas Instruments 、 Infineonはセルマージンベリフィケイションの概念を導入しています。

Data I/Oはその概念をサポートし、プログラミングの品質やデータ保持を保証するために、書込みプラットフォームにセルマージンベリフィケイションを実装しています。

セルマージンベリフィケーション

セルマージンベリフィケイションは各々のメーカーによって異なる名称で呼ばれていますが、セルマージンベリフィケイションは同じ目的を持っています。各々のビットにおける電荷が適切なレベルでチャージされ、マージン付近にはないことを保証することです。

フラッシュデバイスのメモリーセルには、電荷が格納されています。プログラムしたり、イレーズすることでメモリーセルが1の値になった場合、デバイスは内 部で図1の青の領域の電流を測定します。メモリーが0にプログラムされた場合、図 1の緑の領域の電流を測定します。
図 1. イレーズまたは書込みにおけるセル電流分布
実際に、時にセルで測定された電流値が1の領域や0の領域にないことがあります。その時は、その間のどこかに位置し、そのデバイスはその電流値を1か0と してそのビットを判別する必要があります。多くのデバイスでは図 2の赤のラインの右側は1と判別され、左側は0と判別されます。
図 2. 実際の書込み判定
マージンベリファイでは、セルが理想的な領域に近い領域で0か1かどうか決定する電流の基準をデバイスが動かします。これには一般的に二つのステップのプ ロセスがあります。最初のステップでは、デバイスは0の領域に近いところに0と1の判別のラインを動かします。そのとき、新しい電流の基準値以上では1と 見なされ、基準値以下では0と見なされます。これは図 3で示しています。次のステップでは、デバイスは1の領域に近いところに0と1の判別のラインを動かします。これは図 4で示しています。
図 3. 書込みされたセルのテスト
図 4. イレーズされたセルのテスト
二つのステップの結果として、0か1か不確定な状態にあるビットがエラーとして認識されます。これを図 5に示します。そして、マージンベリファイによってプログラミングの結果の品質に対する信頼性が高くなります。
Figure 5. Defining an Error Region
デバイスがセルマージンベリフィケイションのテストをパスすると仮定すると、これらのデバイスメーカーは、そのデバイスを搭載している製品において10年から20年のデータの保持を保証しています。

まとめ

セルマージンベリフィケイションは、ミッションクリティカル用途のためのデバイスがメーカーが定義する仕様に従いプログラムされ、仕様通りにデータ保持が行われることを検証するために必要不可欠です。

OEMメーカーはアプリケーションのためのデータの保持と完全性を保証するために、半導体デバイスメーカーにセルマージンベリフィケイション機能を要求す るべきです。この機能によって部品不良に起因する製品不良を低減し、プログラミングの品質を向上させることができます。

Data I/Oでは全体的な品質の概念の一部としてプログラミングプラットフォームやアルゴリズムにおいてセルマージンベリフィケイションをサポートし実行してい ます。また、デバイスの不良がプログラマーのログファイルに記録されており、品質管理部門にプログラミング時デバイス不良の原因を示す情報を多く提供しま す。

セルマージンベリフィケーションをサポートするデバイスに関しては、各半導体ベンダーにお問合せ下さい。また、Data I/O社製プログラマにてセルマージンベリフィケーションに対応しているデバイスについては別途お問合せ願います。