von Dipl.-Ing. Andreas
Im Zuge seiner strategischen Umstrukturierung mit Konzentration auf den Bereich Mikrocontroller bringt ATMEL nach und nach die neuen A-Typen der bewährten AVR-8-Bit Controller heraus. Was es genau mit diesem „35k4 Prozess“ auf sich hat soll im Folgenden erläutert werden.
Flexiblere und wirtschaftlichere Produktion
Lange Jahre hat ATMEL ausschließlich auf eigene Produktionslinien gesetzt. Dies ist aber nur dann die beste Lösung, wenn alle Werke sowohl dem modernsten Stand der Technik entsprechen als auch genau ausgelastet sind, sich also weder Leerlaufzeiten aufgrund geringeren Bedarfs ergeben, noch allzu lange Lieferzeiten infolge mangelnder Fertigungskapazitäten. In der Praxis jedoch wird diese exakte Deckung zwischen Bedarf und Fertigungskapazität eher die Ausnahme sein. Um hier flexibler und effizienter zu werden, hat ATMEL sich von älteren Werken getrennt, andere ausgebaut und sich zugleich Kapazitäten bei Fremddienstleistern gesichert. In diesem Zusammenhang werden die Herstellungsmasken der betroffenen Bauteile nach einheitlichen Standards neu erstellt. Es versteht sich, dass man dabei die bisherigen Erfahrungen einfließen lässt.
Neue Masken bringen technische und
logistische Vorteile
Die
eigentlichen Logikfunktionen wurden bei den neuen Masken nicht geändert, ebenso
wenig die Strukturgrößen der Transistoren.
Aber durch optimiertes Routing konnten die Verbindungswege verkürzt
werden, was die parasitären Kapazitäten verkleinert. Dadurch bedingt fließen
geringere Auf- und Entladeströme, die Gesamtstromaufnahme vermindert sich um
ca. 10 bis 60 %, je nach Typ und Betriebsart! Höhere Präzision bei der
Fertigung ermöglicht die Reduzierung der Streuungen bei Pull-Up Widerständen,
RC-Oszillatoren, Referenzspannung etc. und macht es erstmals möglich, auf eine
Selektion nach Mindestbetriebsspannung und Maximalfrequenz zu verzichten.
A-Typen werden also nicht mehr in „normale“
und V- oder L-Versionen unterteilt. Das erleichtert die Logistik bei
Kunden, Hersteller und Distributor. Natürlich werden eventuelle Errata bei
dieser Gelegenheit ebenfalls korrigiert. Infolge der Routenoptimierung werden die
einzelnen Chips kleiner und es passen mehr auf einen Wafer. Die Zahl der
punktuellen Fehlstellen auf dem Wafer bleibt aber konstant und damit auch die
absolute Zahl defekter Chips. Daraus, und aus der erhöhten Chipanzahl pro
Wafer, ergibt sich somit auch eine etwas höhere prozentuale Ausbeute.
Die Strukturgrößen bleiben, die Abstände zwischen den Komponenten schrumpfen
Keine Selektion mehr nach Betriebsspannung und
maximaler Systemfrequenz
Alt: ATmega128-16xU = 4.5 - 5.5V 0 -
16MHz
ATmega128L-8xU = 2.7 - 5.5V 0 -
8MHz
Neu: ATmega128A-xU= 2.7 - 5.5V 0 - 16MHz
Alt:
ATmega48-20xU = 4.5 – 5.5V, 0 – 20 MHz
ATmega48V-10xU = 1.8 – 5.5V, 0 – 10 MHz
Neu: ATmega48A-xU = 1.8 – 5.5V, 0 – 20 MHz
Alt:
ATmega48P-20xU
= 4.5 – 5.5V, 0 – 20 MHz
ATmega48PV-10xU = 1.8 – 5.5V, 0 – 10 MHz
Neu: ATmega48PA-xU = 1.8 – 5.5V, 0 – 20 MHz
Bild 2: A-Typen sparen Strom. Hier das Beispiel ATtiny44A:
Fragen und Antworten zu
den A-Typen
1. Sind die A-Typen voll kompatibel zu den
Vorgängern?
Die A-Typen sind Pin- und Softwarekompatibel (Drop In Replacement). Der Programmcode muss nicht neu kompiliert/assembliert werden, d.h. die Bausteine sind Hex-kompatibel.
2. Ändert sich die Typenkennung in den
Signaturbytes?
Nein, die Signatur bleibt gleich. Das ist hilfreich bei automatisierter Programmierung. Von einigen AVRs gibt es sowohl Standard- als auch Pico-Power-Ausführungen mit unterschiedlicher Signatur, z.B. ATmega48 und ATmega48P. Von solchen Bausteinen wird es auch weiterhin zwei Versionen geben, hier ATmega48A und ATmega48PA, wobei die Signaturen der jeweiligen Vorgänger erhalten bleiben. Ausnahme: ATmega324P und ATmega324PA haben unterschiedliche Signaturen!
3. Wie lauten die vollständigen
Typenbezeichnungen?
Die bisherige Bezeichnung wird vor dem Bindestrich durch den Buchstaben „A“ ergänzt, die Frequenzangabe entfällt ersatzlos, ebenso die Buchstaben „L“ und „V“ durch die Niedervolt Typen gekennzeichnet waren. Das „P“ für PicoPower bleibt gegebenenfalls stehen.
BSP: ATmega128L-8MU wird zu ATmega128A-MU; ATmega48P-20AU wird zu ATmega48PA-AU.
4. Werden mit Einführung der A-Typen die
Vorgänger abgekündigt?
Es wird für mindestens ein Jahr die bisherigen Versionen weiterhin geben, möglicherweise deutlich länger. Langfristig soll wegen der genannten Vorteile die Produktion auf die A-Typen konzentriert werden. Dies wird rechtzeitig bekannt gegeben, es ist dann noch Zeit bis zum „Last Order“ und „Last Time Buy“ Termin. Dazu kommen Lagermöglichkeiten bei INELTEK über mindestens ein weiteres Jahr. Für neue Projekte sind aber in jedem Fall die A-Typen zu empfehlen.
5. Muss ich mein Produkt neu zertifizieren
lassen?
Da es sich um Maskenänderungen handelt, ist es in gewissen Bereichen wie etwa Medizin- und Sicherheitstechnik unumgänglich, die entsprechenden Prüfungen durchzuführen. Hier ist also abzuwägen, ob man lieber bei den alten Typen bleibt oder ob der Aufwand sich durch die bessere Preissituation und Langzeitverfügbarkeit rechtfertigen lässt. Eine Freigabe durch die Entwicklungsab-teilung ist in jedem Fall erforderlich, sollte aber unkritisch sein.
6.
Welche
technischen Unterschiede muss ich als Entwickler beachten?
Es gibt Abweichungen bei den Electrical Characteristics, bei Toleranzen der Pullups, Bandgap Dioden und RC-Oszillatoren, bei Temperaturverläufen und bei der Stromaufnahme. Letztere wird geringer sein, was bei automatisierten Ausgangstests zu beachten ist. Alte Errata werden behoben, aber im Einzelfall können bei frühen Revisionen neue Errata auftreten. Nicht zuletzt kann sich das EMC-Verhalten ändern.
7. Was ändert sich bei den bisherigen
Versionen mit Einführung der A-Typen?
Sobald ein A-Typ verfügbar ist, wird die Produktpflege der Vorgänger eingestellt, es gibt dann keine neuen Datenblätter, Errata-Korrekturen, technische Charakterisierungen oder Überarbeitungen der Masken mehr. Kundenspezifische Selektionen (SL-Nummern), zum Beispiel nach höheren Temperaturen, sind dann ebenfalls nur noch bei A-Typen möglich.
8.
Was
muss ich als Einkäufer wissen?
Nach Freigabe durch die Entwicklung können Sie die bisherigen Versionen eines Typs bei gleichem Gehäuse alle durch denselben A-Typ ersetzen. Wenn es zu Preisreduzierungen kommt, dann nur noch bei den A-Typen – ermutigen Sie also Ihre Entwickler zur Freigabe!
9.
Welche
AVR sind als A-Typen verfügbar?
Auf der ATMEL-Website finden Sie eine Tabelle mit einer Gesamtübersicht aller AVR. Über den aktuellen Stand fragen Sie am besten Ihren Distributor/Händler.
10.
Welche
Unterschiede bestehen zwischen A- und PA-Typen?
Beide stammen von denselben Masken und unterscheiden sich technisch lediglich in der Stromaufnahme bei den Sleep-Modi. Diejenigen Exemplare, die die strengeren PicoPower-Kriterien erfüllen, werden mit PA gekennzeichnet, z.B. ATmega48PA. Zu den Signaturen siehe Punkt 2.
11.
Stimmt
es, dass es „A-Typen“ ohne die Kennzeichnung „A“ gibt?
Leider ja! Genauer: Es werden nicht alle AVRs, die im neuen 35k4 Prozess gefertigt werden, mit einem „A“ gekennzeichnet. Nur solche, von denen es Vorgänger gemäß dem alten Herstellungs-Prozess gibt, bekommen zur Unterscheidung das „A“.
Bausteine, die
von vornherein in der neuen Technik gefertigt werden sind z.B. ATtiny48,
ATtiny88, ATmega328P, ATmega1284P. Besonders verwirrend wird es beim ATmega649P:
Dieser ist nicht mit einem „A“ gekennzeichnet - da es den ATmega649 bisher
nicht als Pico-Power-Ausführung gab - entspricht aber den neuen Standards. Das
heißt, ATmega649A und ATmega649P (ohne A) werden im selben Prozess und mit
denselben Masken hergestellt und anschließend
danach selektiert, ob sie die Pico-Power-Kriterien erfüllen.
12.
Wo
finde ich weitere Informationen?
Im Rahmen unserer Besuche informieren wir Sie gerne persönlich. Unsere AVR-Kunden erhalten - sobald verfügbar - unaufgefordert passende Muster, ein Info-Blatt mit den wesentlichen Daten und eine entsprechende Application Note.
Die Datenblätter finden Sie auf der Atmel Website unter
www.atmel.com/dyn/products/documents.asp?category_id=163&family_id=607&subfamily_id=760
Für jeden A-Typen gibt es eine eigene „Migration Note“. Dazu unter „Document Type“ auf „AppNotes“ umschalten.
Oder fragen Sie doch einfach uns,
Ihr INELTEK
Team!