PCMメモリ集積で�Z載ドメインコントローラ/SDVを狙うSTMicroelectronics
STMicroelectronicsが�O動�Z仕様にPCM（相変化メモリ）を集積したマイクロコントローラ（MCU）Stellarファミリを東�Bビッグサイトで開��(h┐o)されたオートモーティブワールド2023で�t��した。Intel/Micron連合がPCMを�W(w┌ng)��したX-Point Memoryの��業を��念したのとは�款氾�だ。STの狙うのはあくまでも160°Cのような高�a(b┳)でも使えるPCMを開発、�Z載コンピュータへの応��だ。なぜか。
STがフラッシュメモリではなく、PCM（図1）を組み込みM(j━n)CUに集積したのはあくまでも信頼性、耐久性を�屬欧蕕譴襪茲Δ砲覆辰燭燭瓩任△襦�それだけではない。CMOSロジックのレベルまで微細化できることで、��(j┤ng)来のカーコンピュータシステムに使うドメインコントローラや中央コンピュータに応��し、SDV（ソフトウエア定�Iのクルマ）に�棺茲任�るためでもある（参考�@料1）。
図1 PCM（相変化）メモリ 出�Z：STMicroelectronics
開発したPCMは、GST（Ge2Sb2Te5）カルコゲナイド材料を局所的に加�Xすることで高�B�^のアモーファス�X��から、低�B�^の�H�T晶�X��を作り出すことで、「0」と「1」を表現する（参考�@料2）。STはPCMの����を�eち、これまで15�Q以�屬盡��|開発を積んできた。その�T果、組成構�]を調�Dし、370°Cでの相変化する材料を見つけたことが�j(lu┛)きいという。このため、160°Cで使��しても劣化しない。Stellarマイコンは最�j(lu┛)動作�a(b┳)度165°Cで�Z載��格のAEC-Q100 Grade 0に��拠している。耐久性に関してはセルに25万�v書き込んだ後、10�Q以�屮瓮皀蠧睛討鯤欸eできる耐久性を�eち、セルに1000�v書き込んだ後なら25�Q以�屬盞eつ。
加えて、フラッシュメモリと違って1ビット単位でEEPROM（電気的に書き換え可�Δ�ROM）のように書き込める。フラッシュだとデータを書き込む�iにセクター�覦茲鬚垢戮鴇探遒靴覆韻譴个覆蕕覆�ったが、このPCMはセクター消去が不要でそのまま�崕颪�できる。このため、書き込み�]度は900kB/sとフラッシュより4〜5倍�]いという。メモリセルとなるGST材料をロジックの�H層配線�覦茲坊狙�するため、配線幅と間隔の微細化にも�官�できる。10数nmにも�官�できるという。
このマイコンは現在、ゲート長28nmのFD-SOI（Fully Depleted Silicon on Insulator）CMOSトランジスタ�\術で形成されており、MOSトランジスタ�霾�はバルクCMOSの16/14nmのFinFET相当の実��を�eつ。PCMメモリ�\術は2018�QにIEEE IEDM（International Electron Device Meeting）でLETI-ceatechと共に発表した�\術（参考�@料3）をベースにしており、PCM�霾�をメモリセルの��(li│n)�Iトランジスタの�屬坊狙�するため、セル�C積は0.036µm2と極めて小さい。ちなみに同じ�\術で形成したSRAMセルは0.12µm2と3.3倍も�j(lu┛)きい（図2）。
図2 セル�C積は小さい 出�Z：STMicroelectronicsのIEDMでの講演
この32ビットマイコンStellarは、PCMメモリを集積することで、�Z載��として高�a(b┳)に耐えるだけではなく、ソフトウエアを運転中に��(g┛u)新できるOTA（Over-the-Air）に�官�する。マイコンは微細化できることでマルチコア構成のドメインコントローラが可�Δ砲覆蝓△靴�もハイパーバイザ機�Δ鬟蓮璽疋Ε┘△箸靴禿觝椶垢襪海箸�1個のマイコンで数個のマイコンがあたかも搭載されているような仮�[化システムができる。だから�Z載��中央コンピュータやドメインコントローラを構成できるという�lだ。メモリ保護やセキュリティ�v路も集積しているという。
ちなみにCPUコアとしては、リアルタイムOSに�官�したArm Cortex-R52を4コア搭載し、40GBのメモリを集積できるとしている。またダイナミックメモリ拡張機�Δ鮖箸Δ海箸砲茲辰董�OTAで1�Cのメモリを書き込みながら、もう1�Cのメモリにも書き込めるという。
図2 カーエレクトロニクスのほとんどに使えるStellarマイコン 出�Z：STMicroelectronics
Stellarはほとんどのカーエレクトロニクスのドメインコントローラとして使えるという。スマートトレイン�U(ku┛)御からEV（電気�O動�Z）��のインバータ�U(ku┛)御やオンボードチャージャー、BMS（バッテリモニタリングシステム）、DC-DCコンバータ、ADAS、スマートゲートウェイなど�O動�ZのECUを複数まとめるドメインコントローラとして使えるところが�Hいとしている（参考�@料4）。
参考�@料
1."Stellar 32-bit Automotive MCUs", STMicroelectronics
2."PCM", STMicroelectronics
3."Truly Innovative 28nm FDSOI Technology for Automotive Microcontroller Applications embedding 16MB Phase Change Memory", IEEE IEDM (2018/12/3-5)
4."Stellar: First Automotive MCUs introducing Phase Change Memory (PCM)", STMicroelectronics, YouTube
