Demand for high-capacity Flash MCUs is rising

Embedded system intelligent business opportunities are booming, MCU manufacturers upgrade eFlash process

　　Microcontroller (MCU) manufacturers are starting a new round of advanced process competition in embedded flash memory (eFlash). As the intelligent embedded system (Intelligent Embedded System) market is booming, the capacity of NOR Flash memory embedded in Flash MCU will also increase significantly to meet the design requirements of intelligent embedded systems equipped with networking, graphical and voice human-machine interfaces, and built-in streamlined operating systems (OS).

　　看好内嵌更高快闪记忆体容量的Flash MCU在智慧嵌入式系统市场前景，微控制器厂商正大举投资更先进的eFlash奈米（nm）製程，如继瑞萨电子（Renesas Electronics）和飞思卡尔（Freescale）后，近期英飞凌（Infineon）、飞索（Spansion）亦分别宣布将与格罗方德 （GLOBALFOUNDRIES）和联电共同开发及生产40奈米eFlash製程技术与产品，让40奈米Flash MCU市场战火急速升温。在先进製程助力之下，Flash MCU内嵌的快闪记忆体容量将可达4MB以上，有助于嵌入式系统厂开发搭载作业系统的智慧化嵌入式系统，遂成为微控制器业者全力布局的重点（表1）。

　　Intelligent embedded systems add fuel to the demand for high-capacity Flash MCUs

　　In addition to built-in streamlined operating systems, smart embedded systems will also support a rapid increase in the number of networking communication technologies and multimedia functions, which is driving the rapid expansion of the penetration rate of Flash MCUs with higher memory capacity in the smart embedded market.

　　Li Bojun (Figure 1), deputy manager of the first sales and marketing department of Renesas Taiwan, said that intelligent embedded systems have become a general trend, among which networking and multimedia are two essential functions.

　　目前智慧化嵌入式系统主要增加的联网功能以有线为主，包括通用序列匯流排（USB）、区域控制网路匯流排（CAN Bus）、SDIO、串列周边介面（SPI）、内部整合电路（I2C）、通用异步收发器（UART）与传输控制协定（TCP）/网际网路协定（IP）等。

　　未来，智慧化嵌入式系统则将逐步支援蓝牙、ZigBee等无线技术，将带动内建无线通讯功能的32位元微控制器需求升温；不过，黎柏均指出，无线技术与微控制器製程迥异，必须选用混合讯号製程或系统级封装（SiP）进行整合，故现阶段瑞萨40奈米eFlash製程，尚不考虑生产整合无线通讯技术的32位元微控制器。

　　Li Bojun emphasized that in addition to the communication protocols of wired and wireless networking technologies, the Flash MCU embedded in the smart embedded system must also store a variety of applications downloaded by end users through the networking function, which has prompted smart embedded system developers to increase their reliance on Flash MCUs with higher embedded flash memory capacity.

　　除联网功能之外，智慧化嵌入式系统内建图形化和语音等功能的人机介面比重亦将迅速成长，成为加速内嵌高容量快闪记忆体且具备更高存取速度的Flash MCU在智慧化嵌入式系统市场普及的动能。黎柏均认为，工业控制、大楼自动化、汽车等嵌入式系统可望朝更智慧化方向演进，其中图形化与语音功能将逐步成为标準功能配备，将激励对于内嵌4MB以上快闪记忆体、更高存取速度的Flash MCU需求水涨船高。

　　Renesas launches new eFlash MCU with 40nm process

　　也因此，不少半导体大厂已纷纷加码投资40奈米製程，如瑞萨电子在推出32位元车用微控制器RH850后（图2），今年底前将再借助40奈米金属氧化氮氧化硅（MONOS）eFlash製程技术，推出基于独家RX核心的通用型32位元微控制器，抢攻智慧化嵌入式系统发展商机。

　　Figure 2 Renesas plans to develop the next-generation RH850 series of automotive microcontrollers in 2015. Source: Renesas

　　黎柏均表示，嵌入式系统为实现智慧化功能，除须内建作业系统外，亦将新增联网、图形与语音功能，将带动应用程式码数量激增，因此对于微控制器内建的 eFlash容量和存取速度要求已愈来愈严苛。瑞萨已启动第二波40奈米eFlash製程量产计画，準备于下半年发布新一代通用型32位元Flash MCU。

　　据了解，瑞萨电子在智慧化嵌入式系统市场，主要係锁定智慧汽车（Smart Car）、智慧大楼（Smart Building）及智慧家庭（Smart Home）叁大应用，并将持续借重40奈米eFlash製程，开发出更高存取速度与记忆体容量的32位元微控制器，以迎合市场对于更高性价比Flash MCU的要求。

　　黎柏均强调，该公司凭藉自有的eFlash专利技术开发的40奈米製程，已量产出业界最高存取速度的Flash MCU，达120MHz，在相同记忆体容量之下，相较于其他竞争对手的Flash MCU存取速度可高出一倍之多。 黎柏均进一步指出，该公司新一代通用型32位元Flash MCU内嵌的快闪记忆体容量已达4MB，未来将持续透过40奈米製程开发记忆体容量高达8MB的32位元Flash MCU。

　　除瑞萨电子之外，NOR Flash龙头大厂飞索看準快闪记忆体在微控制器应用的众多市场机会点，除出手收购富士通半导体微控制器和类比部门，跨足MCU市场外，亦已与联电达成 40奈米製程合作协议，将採用40奈米製程量产Flash MCU和系统单晶片（SoC），加入40奈米製程赛局。

　　Integrating Fujitsu resources, Phison will release Flash MCU in 2015

　　2013年5月，飞索宣布收购富士通半导体（Fujitsu Semiconductor）微控制器和类比部门，如此大动作跨足微控制器产业，已引发半导体业界的关注。飞索预定于2013年7？9月，正式完成富士通半导体微控制器、类比及混合讯号部门购併，未来将加速整合该部门技术资源，以及自家的嵌入式电荷撷取（eCT）快闪记忆体技术，全力加速Flash微控制器研发，预计于2015年发布首款产品。

　　Saied Tehrani (Figure 3), senior vice president and global technology chief of Spansion, said that the company has accumulated a lot of achievements in the embedded market and flash memory field. If it is combined with Fujitsu Semiconductor's microcontrollers, analog business-related products and technologies, as well as its advantages in the Japanese market, it will be able to further expand its market presence and drive the growth of Spansion's flash memory product sales.

　　Tehrani进一步指出，飞索购併富士通半导体微控制器与类比业务将强化针对嵌入式市场的产品线，包括汽车、工业及消费性电子，预计7？9月完成购併案后，将于2014年为飞索挹注高达4亿5，000万至5亿5，000万美元的收入。

　　据悉，在双方购併作业完成后，富士通半导体将成为飞索微控制器和类比业务的晶圆代工厂，并将沿用既有的55奈米、65奈米及90奈米製程，为飞索量产Flash MCU。

　　Tehrani believes that the company's acquisition of Fujitsu Semiconductor's MCU and analog business will produce many synergies, especially the many opportunities for flash memory applications in microcontrollers. After combining the advantages of both parties, Spansion's position and visibility in the embedded market can be used to expand the market penetration of microcontrollers, analog and mixed-signal products in automotive, industrial and consumer electronics.

　　不仅如此，飞索也与联电展开更先进的40奈米eFlash製程合作。Tehrani认为，飞索的eCT快闪记忆体技术，结合联电40奈米製程，将为旗下的SoC提供更高性能、更低功耗及更具成本竞争力的微控制器和SoC方案，大举插旗嵌入式市场。

　　飞索与联电的40奈米合作协议中，将授权联电其独家的eCT快闪记忆体技术，该技术类似飞索的MirrorBit技术，但经过修改和逻辑优化，故具备更快存取时间（低于10奈秒）和更低功率的特色，并易于与逻辑整合，较传统NOR快闪记忆体生产方式使用更少的光罩製程步骤，让eCT能整合快闪记忆体和高性能逻辑SoC产品，成为具有成本效益的解决方案。

　　面对Flash MCU市场竞争者众，Tehrani强调，该公司在非挥发性记忆体发展有悠久的歷史，并在嵌入式MCU和SoC独立式快闪记忆体的eCT技术发展上有超过 10年经验，且拥有的嵌入式快闪记忆体技术係专为先进的逻辑设计，因此具备更快存取速度、低功耗及高运算效率的优势，有利于提高日后旗下Flash MCU产品的市场竞争力。

　　在智慧化嵌入式系统蔚为风潮之下，国外半导体大厂正争相加入新一轮先进奈米Flash製程赛局，藉由更先进的40奈米製程，开发出内嵌更高NOR快闪记忆体容量、更高存取速度、更具成本竞争力的高阶32位元Flash MCU，以避免陷入入门级产品线打价格战的泥淖，同时积极壮大高毛利的智慧化嵌入式系统市场版图。