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1 MSP430 : 革新的な新技術 この資料は 次世代マイコン活用セミナー (2012) から FRAM 部分を抜粋したものです Ferroelectric RAM (FRAM) 1

2 FRAM 次世代 MCU メモリ 不揮発性 電源が切れてもデータを保持 EEPROM の代替え品として利用可能 高速書き込み / アップデート SRAM のようなパフォーマンスアクセスタイム : ~ 50ns/ バイト (Flash / EEPROM に比べ 160 倍以上高速 ) プログラム格納 (Flash) と Work 領域 (RAM) を両立 Automotive F-RAM Memory 低消費電力 - 1.5V での書き込み チャージポンプ不要 Flash / EEPROM では 10-14V が必要 14V Flash 1.5V FRAM 高い信頼性 兆回以上読み出し / 書き込みが可能 85 で 10 年のデータ保持

3 統合されたメモリ Flash 複数のデバイスにおいて それぞれに改良が必要 FRAM 一つのデバイスで様々なオプションをサポート 16kB Flash ( プログラム ) 2kB SRAM 16kB Universal FRAM 追加のメモリチップが必要になる場合が 1kB あります EEPROM 14kB Flash 2kB SRAM データ プログラムを柔軟に設定可能 簡単かつシンプルな構成 24kB Flash 5kB SRAM コストの削減 開発期間の短縮 より多くの SRAM が必要な場合 FLASH ROM に比べ 5 倍のコストがかかります

4 他のメモリとの比較 FRAM SRAM EEPROM Flash 不揮発性電源が切れてもデータを保持 Yes No Yes Yes 書き込み速度 (13kB 書き込み時 ) 6ms <10ms 2 secs 1 sec アクティブ時の消費電流 ( 平均値 ) [µa/mhz] 100 <60 50mA+ 260 書き込み耐久性 100 兆回以上 制限無し 100,000 10,000 ダイナミックビット幅でのプログラミング Yes Yes No No 統合されたメモリ柔軟なコードとデータのパーティショニング Yes No No No 組込みデバイス内のメモリにおける代表的なデータ

5 FRAM マイコンが最適なソリューションを提供 現状消費電力の制限により特定される設置場所 保守管理負荷の増加 限定されたデータの更新 / 書込み速度 センサーデータロギング FRAM ソリューションエネルギーハーベスティングがセンサー設置箇所の制限を緩和 連続した信頼性のあるモニタリング データの蓄積や RF による転送 流量計 アセットトラッキング 地震モニタリング 限定されたモニタリング 連続したモニタリング スポーツ & フィットネス 現状 多くの電池寿命を消費 ブロックレベルでの消去とプログラム 無線によるアップデート FRAM ソリューション 再生可能エネルギーを活用したノーパワー接続を実現 ビットレベルアクセス ホームオートメーション 安全 & セキュリティ 冗長メモリブロックが必要 電力損失時の書込み補償 メータ

6 FRAM 第一世代 MSP430FR57xx FRAM 初搭載 MSP430 アクティブモード低消費 Make it EZ! TI のマイコン 主な仕様 最大 16 KB FRAM 1KB SRAM タイマ 5 本 超低消費電力 (at 25ºC) アクティブモード : 81.4uA/MHz スタンバイモード (LPM3): 6.3 ua RTC モード (LPM3.5): 1.5 ua オフモード (LPM4): 0.32 ua シャットダウンモード (LPM4.5): 0.3 ua スタンバイから即時起動 100μs 10 ビット ADC, コンパレータ搭載 入力電圧 2.0V to 3.6V 動作保証 -40ºC to 85ºC パッケージ 24 ピン RGE (QFN) (4.0 x 4.0 mm) 40 ピン RHA (QFN) (6.0 x 6.0 mm) 38 ピン DA (TSSOP) (12.5 x 8.1 mm) 25 ピン YFF (DSBGA) (2.1 x 2.0 mm) 4Q 12 主な特長 FRAM: データ コード領域を自由に設定可 EEPROM に比べ書換え 200 倍高速 書き込み耐数 100 兆回以上 システムコスト削減可能 MSP430FR57xx 超低消費電力 16 ビット マイコン 8/24MHz ペリフェラル 32x32 乗算器 DMA (3 Ch) CRC16 シリアル通信 汎用シリアル通信 (eusci) 2 x (UART, IrDA or SPI) 1x (I2C or SPI) 変換器 Comp_D / Vref ADC10 ( 最大 12 ch) メモリ デバッグ タイマ 16 / 8 / 4 KB FRAM ( コード / データ用セグメント保護付 ) 実装 JTAG, 組込みエミュレーションブートストラップ ローダ ウォッチドック タイマ Timer 0_A3 Timer1_B3 Timer2_A3 Timer 3_B3 Timer 4_B3 コネクティビティ 最大 27 I/O ポート ( 割り込み ウェイクアップ可 ) 電源管理 & クロック制御 パワーオン リセット (POR) ブラウンアウト リセット (BOR) XT1 VLO DCO (±2%) リアルタイム クロック制御

7 次世代超低消費電力マイコン プラットフォーム : Wolverine

8 前例のない ultra-low-power Wolverine マイコンは よりスマートに よりグリーンな世界を作ります エネルギーの活性化 直感的なインターフェイスとコントロール 無限の可能性

9 低消費電力への要求 毎年 アメリカでは 2 億 5 千万個の電池が廃棄されています 様々な場所をインテリジェンスに 医療機器 遠隔医療 ビル オートメーション 工業製品 スポーツ フィットネス 地球をよりスマートに グリーンに 健康的に 安全に そしてもっと楽しく

10 Wolverine: 業界一の超低消費マイコンプラットフォーム 独自のミックストシグナル超低リーク プロセス テクノロジー 新しい低消費ペリフェラルを搭載 広い温度範囲で超低消費電力性能を保持 ビット当たり 250 分の 1 の省エネルギーを実現する世界で最も低電力なメモリ RAM のようなスピードと柔軟性 無限大の書込み耐久性と不揮発性 パイオニアとして超低消費電力マイコンの性能向上を継続 アーキテクチャ全体で電力の高効率をリード 業界をリードする高性能アナログペリフェラルを搭載 完成されたソフトウェアと簡単に使える開発環境を提供 最も低いメモリ電力 最も低い待機電力 最も低い動作電力 最も低いペリフェラル電力

11 マイコンが超低消費電力の限界を超えます 500 計算 ( 億回 ) / J Wolverine MCU( マイコン ) 100 MPU 10 CPU 6 時間 1 日 10 年 20+ 年 バッテリー寿命

12 TI showcase プロセステクノロジーの革新 TI は 130nm プロセスを再設計しました 180 nm 以下では 低いリーク電流と高性能は物理的に相反します TI の新たなミックスト シグナルプロセス : リーク電流を 10 分の 1 以下に低減 動作電力を 15% 削減 新たに 30 以上のアナログ デジタル 容量設計のコンポーネントを開発 いかなる温度でも優れた低消費電力性能を発揮 FRAM: 世界で最も低消費電力のメモリ 例 : 13kB データの書き込み Flash の場合 6600µW 消費電力は FRAM の場合 27µW

13 Wolverine 全使用条件で最も低い消費電力性能を提供します 待機時の電流 (na) 360nA 動作時の電流 (ua/mhz) 100uA/MHz A/D コンバータ 6.5µs 75uA データ元 : TI データと各社の Web 掲載データ

14 MSP430FR58xx/59xx 業界をリードする超低消費電力 主な仕様 動作周波数 16MHz, 16-bit RISC CPU FRAM 最大 64KB データ コード領域を自由に設定可 EEPROM に比べ書換え 100 倍高速 読み書き 100 兆回以上 システムコスト削減可能 SRAM 1KB 超低消費電力 (at 25ºC) アクティブモード : 100uA/MHz スタンバイモード (LPM3): 0.6 ua RTC モード (LPM3.5): 360 na シャットダウンモード (LPM4.5): 10nA スタンバイから即時起動 7μs 以下 高性能 AD コンバータ コンパレータ搭載 タイマ 5 本 入力電圧 1.8V to 3.6V Package 40/48-Pin QFN, 38-Pin TSSOP 動作保証 -40ºC to 85ºC MSP430FR58xx/59xx 超低消費電力 16 ビット マイコン 16MHz ペリフェラル 32x32 乗算器 DMA (3 ch) CRC16 シリアル オンボード書込 シリアル通信 4x USCI シリアル通信 4UART + IrDA or SPI 2 I2C or SPI 変換器 Comp_D / Vref 12 bit ADC ( 最大 12 ch) メモリ デバッグ タイマ 32 / 64 KB FRAM ( コード / データの領域設定保護付 ) 実装 JTAG, 組込みエミュレーションブートストラップ ローダ ウォッチドック タイマ 16 Bit TA1 ( 3 コンペアレジスタ ) 16 bit TA2 ( 2 コンペアレジスタ ) 16 bit TA3 ( 2 コンペアレジスタ ) 16 Bit TB0 ( 7 CC シャドー regs) 16 Bit TA0 ( 3 コンペアレジスタ ) コネクティビティ Make it EZ! TI のマイコン 最大 4 2x8 ポート & 1 1x8 ポート ( 割り込み 起動処理付 ) 電源管理 & クロック制御 パワーオン リセット (POR) ブラウンアウト リセット (BOR) XT1 LFXT VLO DCO (±2%) リアルタイム クロック制御