불휘발 로직 기술 양산화 단계!
로옴에서 세계 최초로 불휘발 로직 기술을 사용한 4bit 로직 카운터 IC “BU70013TL”의 샘플 출하를 개시합니다!

반도체 메이커 로옴 주식회사 (본사 : 교토) 에서 불휘발 로직 IC 양산화의 과제였던 신뢰성 확보에 관한 기술을 확립하여, 양산화에 있어서 큰 진전을 실현하였습니다. 이번에 그 기술을 사용한 불휘발 로직 CMOS 동기식 4bit 불휘발 로직 카운터 IC “BU70013TL” 을 개발하였습니다. 본 제품은 2009년 6월부터 샘플 (샘플 가격 : 500엔) 출하를 개시하며, 고객의 평가 후 월 20만개의 생산 규모로 10월부터 양산을 개시할 예정입니다. 생산은 로옴 주식회사 본사 (교토)에서 이루어질 예정입니다.

로옴의 불휘발 로직 기술은 로옴의 독자적인 강유전체 분리 구조로 IC의 로직 성능과 신뢰성을 유지하면서 레지스터 영역의 불휘발화가 가능합니다. 따라서 전원 OFF 후에도 데이터가 보존되며, 전원 ON 시에는 전원 OFF 직전의 상태에서 동작 재개가 가능하다는 특징이 있습니다. 기존 IC의 경우에도 부분적으로 회로의 전원을 꺼서 소비전력을 삭감하는 방법이 있었지만, 데이터 기억용 회로는 전원을 끌 수 없었습니다. 이에 반해, 불휘발 로직 IC는 전원을 완전히 끌 수 있으므로, 대기 시간의 소비전력을 ZERO화 할 수 있습니다.

로옴은 2008년 5월에 불휘발 로직 기술 개발의 성공을 발표한 이후, 제품화 및 양산화를 위해 끊임없이 기술 개발을 추진해왔으나, 양산화를 위해서는 회로 신뢰성 확보가 큰 과제였습니다. 신뢰성 확보를 위해서는 강유전체 소자 특유의 신뢰성 평가가 필요하지만, 디지털 회로 내에 전용 평가 회로를 실장할 경우 회로 면적이 매우 커지는 문제가 발생했습니다. 이번에 로옴에서는 불휘발 레지스터 내에 트랜지스터 여러 개와 같은 레벨의 심플한 특성 평가용 회로를 실장함과 동시에, 본래 로직 회로의 평가에 사용되는 디버그 선을 유용하여, 강유전체 소자의 평가를 실행하는 구조를 개발하였습니다. 이에 따라 회로 면적의 증가를 최소한으로 억제함과 동시에, 강유전체 소자 특유의 신뢰성 평가가 가능하게 되었습니다.

본 기술을 활용하여 불휘발성이 요구되는 전력 계측기나 가스 계측기 등 인프라용 계측기기 등의 탑재용 4bit 불휘발 로직 카운터 IC “BU70013TL” 을 개발, 샘플 출하를 개시하게 되었습니다. 불휘발 로직 기술을 활용하면 동작 중에 전원 공급이 차단되어도 카운트 값이 보존됩니다. 따라서, 배터리에 의한 백업 없이도 전원 공급을 개시하면 이전의 카운트 값에서 동작을 재개할 수 있으므로 메커니컬 카운터, 볼륨 등의 전환에 유용한 디바이스입니다.

소비전력 면에서 볼 경우, 데이터 보존용 EEPROM을 외장한 일반적인 카운터 IC는 EEPROM으로의 데이터 write 시 1mA보다 큰 전류가 필요하며, read 시에도 0.1mA 보타 큰 (1Kbit EEPROM의 경우) 전류가 필요합니다. 또한, EEPROM은 데이터 write에 시간이 걸리므로, 전원 차단 후에 카운터 내의 데이터를 EEPROM에 기록할 수 없어, 카운트 값을 갱신할 때마다 EEPROM에 데이터를 기록할 필요가 있었습니다. 한편, 불휘발 로직 카운터 IC에 사용되는 강유전체 소자는 데이터 write / read 시에 0.01mA보다 작은 전류만 필요로 하고, write / read 가 매우 고속으로 이루어지므로 전원 차단 후에 데이터를 한번 기록하는 것만으로 충분합니다.
또한, 4bit parallel의 프리셋 기능을 사용함으로써 4bit 불휘발 레지스터로서도 사용이 가능합니다.

불휘발 로직 기술은 스탠바이 시에 전원을 차단함으로써, 소비전력의 삭감에 유효합니다. 탑재용 IC의 저소비전력 기술로서 향후 휴대기기, 백색 가전, PC용 등 각종 제품에 전개해 나갈 예정입니다.

■용어 설명

• 불휘발성
  연산 처리 도중 결과 데이터 등을 기록하기 위한 회로의 성능을 나타내는 말로, 전원을 끄면 데이터가 삭제되는 기억 회로를 휘발성, 전원을 꺼도 데이터가 보존되는 기억 회로를 불휘발성이라고 합니다.
• 레지스터
  디지털 처리 (로직) 회로에서 연산 도중의 데이터 및 연산 처리 상황을 일시적으로 보존하거나, 동작 상태를 보존하기 위해 사용되는 기억 영역을 레지스터라 합니다. 일반적으로 로직 회로 내에 분산 배치됩니다.
• 강유전체
  전압을 인가하지 않은 상태에서도 자발분극을 가지며, 전압을 인가하면 분극의 방향을 변경할 수 있다는 특징을 지닌 유전체의 일종. 분극의 방향에 따라 데이터를 기억함으로써 전원 차단 시에도 데이터를 보존할 수 있습니다.