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Safety first

Datenintegrität und ausfallsichere Funktionen in NOR-Flash-ICs

18. Februar 2019, 13:30 Uhr   |  Von Sandeep Krishnegowda


Fortsetzung des Artikels von Teil 1 .

Sicherung der Speichervorgänge

Wie vorstehend beschrieben, unterliegt der gesamte Flash-Speicher einer physikalischen Leistungsminderung. Insbesondere reduzieren P/E-Vorgänge die Ladekapazität einer Speicherzelle – je mehr P/E-Vorgänge eine Zelle durchläuft, desto kürzer wird ihre Datenerhaltungszeit.

Die Architektur EnduraFlex unterstützt den Designer, indem sie es ermöglicht, einen Semper-Flash-Speicher in mehrere Bereiche aufzuteilen, die unabhängig voneinander entweder für eine hohe Wiederbeschreibbarkeit oder lange Datenerhaltung konfiguriert sind. Für häufige Schreibvorgänge lässt sich eine Partition so konfigurieren, dass sie bis zu 1,28 Millionen Programmier-Lösch-Zyklen bei Bauteilen mit einer Dichte von 512 Mbit und 2,56 Millionen bei 1 Gbit erreicht (Bild 4). Für die Speicherung von Code und Konfigurationsdaten kann eine Partition für einen Datenerhalt von 25 Jahren konfiguriert werden. Diese Leistung bezüglich Wiederbeschreibbarkeit und Datenerhaltung ist weitaus besser als die eines herkömmlichen NOR-Flash-ICs.

Semper-Flash-Speicher von Cypress erreichen eine stark verlängerte Wiederbeschreibbarkeit und Datenerhaltung, wenn sie die partitionierte Wear-Leveling-Technologie EnduraFlex nutzen
© Cypress Semiconductor

Bild. 4. Semper-Flash-Speicher von Cypress erreichen eine stark verlängerte Wiederbeschreibbarkeit und Datenerhaltung, wenn sie die partitionierte Wear-Leveling-Technologie EnduraFlex nutzen.

Getrennt davon wird der Schutz vor Lese- und Schreibfehlern durch die Anwendung von Fehlerkorrekturcode (Error Correction Code, ECC) für alle Lese- und Schreibvorgänge gewährleistet. Semper-NOR-Flash-Speicher unterstützen Single Error Correction und Double Error Detection (SECDED), indem sie während der Speicher-Array-Programmierung einen eingebetteten ECC erzeugen. Dieser ECC wird dann zur Fehlererkennung und -korrektur während des Lesevorgangs verwendet. Die Erkennung von Fehlern in der Speichermatrix vor der Ausführung kann durchgeführt werden, indem eine Datenintegritäts-CRC-Prüfung für einen bestimmten Adressbereich berechnet und mit einem zuvor berechneten CRC-Wert verglichen wird.

Erkennen von Schnittstellenfehlern

Semper-Bausteine sind Hochfrequenzspeicher, die im Double-Data-Rate-Modus bis zu 200 MHz schnell arbeiten. Wenn Daten über die Schnittstelle zwischen dem NOR-Flash-IC und einem anderen Element, beispielsweise dem DRAM-Hauptspeicher des Host SoC, übertragen werden, können sie aufgrund eines verrauschten Kanals oder von Fehlern, die vom Sender, Empfänger oder beidem verursacht werden, beschädigt werden. Um den sicheren Betrieb des Systems zu gewährleisten, verfügen Semper-Speicher über einen Interface Cyclic Redundancy Check (CRC), einen Fehlererkennungscode, der Fehler bei der Datenübertragung erkennt.

Der Schnittstellen-CRC berechnet die Prüfsumme aller Befehls-, Adress- und Datenbits. Der Host-SoC berechnet unabhängig die CRC-Prüfsumme und vergleicht sein Ergebnis mit dem aus dem NOR-Flash gelesenen Wert, um die Integrität der übertragenen Daten zu überprüfen.

Diagnoseausgänge zur Überwachung des Systemzustands

Die oben beschriebenen Sicherheitsmerkmale dienen der Minimierung von Fehlerraten und der sicheren Wiederherstellung nach Fehler- oder Ausfallzuständen. Systementwickler können auch Informationen über den Betrieb von NOR-Flash-ICs in ihre Systemsicherheitsarchitektur integrieren, indem sie auf die Diagnosedaten der Semper-Speicher zurückgreifen. Diese Daten beinhalten Flags, Programmierfehler, die Unterbrechung eines Programmvorgangs, Fehler beim Löschen und die Unterbrechung des Löschvorgangs.

Qualität der Lieferkette

So wichtig die funktionalen Sicherheitsmerkmale von Semper-ICs auch sind, sie reichen allein nicht aus, um die Compliance-Bemühungen der Automobilhersteller von Fahrzeugsystemen zu unterstützen. Aus diesem Grund unterstützt Cypress sein Semper-Produktsortiment mit umfassenden Berichten zu Zuverlässigkeit und Sicherheit, die den Kunden zur Verfügung gestellt werden. Diese dienen als dokumentarische Grundlage für die FIT-Ratenanalysen der Hersteller. Die bereitgestellten Produktionstestdaten bestätigen die im Datenblatt angegebenen Lebensdauer- und Betriebsspezifikationen. Zudem gibt es eine Garantie für die Langlebigkeit der Produkte.

Darüber hinaus hat Cypress die Semper-Speicher nach den Vorgaben der Sicherheitsnorm ISO 26262 entwickelt und konstruiert und ist als Unternehmen nach der Qualitätsmanagementnorm IATF 16949 zertifiziert. Semper-Speicher sind für den Einsatz in einem Temperaturbereich von -40 bis 125 °C nach AEC-Q100 Klasse 1 qualifiziert. Zusammengenommen stellen diese Produkteigenschaften sowie die Entwicklungs- und Produktionsprozesse sicher, dass die Anwender von Semper-NOR-Flash-ICs in der Automobilindustrie die größtmögliche Sicherheit haben, dass sie im spezifizierten Bereich arbeiten und die von der jeweiligen Anwendung geforderte Zuverlässigkeit erreichen.

Der Autor

Krishnegowda-Sandeep von Cypress Semiconductor
© Cypress Semiconductor

Krishnegowda-Sandeep von Cypress Semiconductor.

Sandeep Krishnegowda

studierte Elektrotechnik an der Visvesvaraya Technological University in Indien (Bachelor) und am Rensselaer Polytechnic Institute in Troy, USA (Master). Er startete 2007 als Produktingenieur bei Cypress und ist seit November 2016 als Director of Product Marketing im Speicherbereich im Unternehmen tätig.

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