瑞萨电子开发嵌入式 STT-MRAM写入技术，可显著降低MCU功耗并提高写入操作的速度
先进半导体解决方案的主要供应商瑞萨电子公司（东京证券交易所股票代码：6723）今天宣布开发两种技术，可减少自旋转移力矩磁性随机存取存储器写入操作的能量和电压施加时间 (STT-MRAM，以下简称 MRAM)。 在16纳米 FinFET 逻辑工艺中嵌入 MRAM 存储单元阵列的20兆位 (Mbit) 测试芯片上，写入能量减少了72%，电压施加时间减少了50%。 新技术有： （1）采用斜坡脉冲应用的自终止写入方案，根据每个存储单元的写入特性自动自适应终止写入脉冲；（2）优化同步施加电压的写入位数。综合看来，这些技术可以降低功耗并提高写入操作的速度。
瑞萨电子(RENESAS)于12月13日在12月11日至15日在旧金山举行的2021年IEEE国际电子器件会议 (IEDM) 上展示了这些成就。
近年来，随着物联网技术的加速普及，对降低终端设备中使用的微控制器单元 (MCU) 的功耗有着强烈的需求。与闪存相比，MRAM 用于写入操作所需的能量更少，因此特别适合数据更新频繁的应用程序。然而，随着 MCU 对数据处理能力的需求激增，权衡性能和功耗的改善需求也不断增加。 因此，进一步降低功耗仍然是一个紧迫的问题。下文描述了满足这一需求的新 MRAM 写入技术。
1. 利用斜率脉冲的自终止写入方案
二进制数据通过使用磁隧道结 (MTJ) 器件的高阻态 (HRS) 和低阻态 (LRS) 分别表示值 1 和 0 来存储在 MRAM 中。 之前，已经提出了一种自终止写入方案来减少写入能量和电压施加时间，通过在固定写入电压施加期间通过监视存储单元电流来检测写入完成，并且自动停止写入电压的施加。 然而，与诸如存储单元特性的变化和比较器电路检测写入完成的检测精度等因素相关的问题阻碍了稳定且一致的写入完成检测的成功实现。
为了解决这些问题，在传统的自终止写入中，MTJ 从 HRS 变为 LRS 的写入操作期间不施加固定电压，而是采用了随时间逐渐上升的斜率电压。 这使得可以稳定且一致地检测写入完成。 即使由于存储单元特性的变化和其他因素，存储单元电流在状态转变之后没有立即达到检测器电路的检测电平，随后写入电压的逐渐上升也会增加存储单元电流。 这最终会超过检测电平，从而能够检测到写入完成并停止施加写入电压。
在状态转变为相反方向的写入操作期间，从LRS到HRS，存储单元电流从大电流变为小电流，因此使用斜率电压脉冲的写入完成检测是不可能的。 因此，采用电流源电路以倾斜的方式增加写入电流，通过电压检测电路监测写入电压，判断是否超过预设判断电压来检测写入完成。
2. 同时写位数优化技术
以前，MRAM 写入电压是根据存储单元特性变化中最差的位写入特性来确定的。 这意味着需要高写入电压，并使用电荷泵电路来产生它。 为了减少电荷泵电路的面积和功耗，例如将MRAM宏的写入单元分成四组或更多组，依次施加每个写入脉冲。 然而，这增加了分区数的写入电压施加时间。
为了解决这个问题，瑞萨专注于通过允许高达 10% 的写入失败位来大幅降低写入电压这一事实。首先，通过降压转换器电路使用从MCU的IO电压产生的低写入电压，同时向写入单元中的所有位施加写入电压。在这一步中，使用上一节中描述的带有斜坡脉冲的自终止写入方案，根据各个位的写入特性执行自终止写入操作。接着，利用电荷泵电路产生的高写入电压对剩余的10%的位执行写入操作。由于使用该技术分两个阶段完成写入电压施加，因此与将写入单元分成四组或更多组的传统方法相比，整体写入电压施加时间可减少50%或更多。此外，对于绝大多数位而言，该技术在写操作时不需要耗电的电荷泵，而是使用降压转换器从外部电源电压获得的写电压。这有效地减少了写入能量的消耗。
在采用 16 nm FinFET逻辑工艺的20 Mbit嵌入式 MRAM存储单元阵列测试芯片上进行的测量中，证实上述Renesas两种技术的组合将写入能量降低了 72%，并将写入脉冲施加时间缩短了 50%。
瑞萨不断开发增量技术，旨在将嵌入式MRAM技术应用到MCU产品中。 展望未来，瑞萨将努力进一步提高容量、速度和电源效率，以适应一系列新应用。
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产品型号
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品类
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封装/外壳/尺寸
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Power (V)
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Grade certification standard
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competitor
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External High Speed OSC(MHz)
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External Low Speed OSC(KHz)
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Operating Temperature(℃)
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Maximum Frequency(MHz)
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SRAM（Kbyte）
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SW31100
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32位通用MCU
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LQFP 64
(10*10, 0.5pitch)
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3.9 to 5.5V
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IEC 60730 supported
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Toshiba
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10MHz
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32.768kHz
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-40℃ ~ 85℃
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35MHZ
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12 Kbyte
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产品型号
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品类
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闪存容量（KB、MB）
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RAM（KB、MB）
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数据闪存（KB）
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内核
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I/O端口数
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CSI/UART/LIN
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CAN/CAN-FD
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I²C
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其他接口
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定时器通道（8/16/32位）
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PWM输出
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时钟频率（MHz）
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内部振荡器
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A/D转换器或D/A转换器
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电源电压(I/O)（V）
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引脚数
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封装
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最高工作温度（°C）
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Application category
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温度/质量等级
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连接材料
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R7F7010023AFD#BA4
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车规32bit MCU
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512K
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64K
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32K
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单RH850核(最大96MHz)
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81
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5/4/7
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6/-
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1
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-
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-/32/9
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48
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80
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240KHz，8MHz
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36x10位&12位/-
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3.0-5.5
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100
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100LQFP
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105，125
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Automotive
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-40℃~105℃
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无: 金线bonding
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RL78/G24瑞萨MCU
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RENESAS（瑞萨）RX系列32位高功效MCU选型表
RX产品家族包含四个产品系列：具有最优性能和最强功能的旗舰 RX700 系列；标准 RX600 系列；完美兼具高功效和高性能的 RX200 系列；和具有极低功耗的入门级 RX100 系列。这四个系列囊括了众多产品，实现从小型到大型应用的无缝扩展。
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产品型号
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品类
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CPU
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Program Memory (KB)
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Data Flash (KB)
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RAM (KB)
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Lead Count (#)
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Supply Voltage (V)
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Operating Freq (Max) (MHz)
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I/O Ports
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UART (#)
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SPI (#)
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I2C (#)
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CAN (ch)
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DMA
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Timer
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ADC
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DAC
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Watchdog Timer (#)
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R5F563TEBDFP#V0
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32-BIT GENERAL MCU
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RXv1
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512
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32
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48
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100
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2.7 - 3.6
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100
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78
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4
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6
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5
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1
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DMA
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16-bit x 19-ch
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10-bit x 12-ch, 12-bit x 8-ch
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10-bit x 2-ch
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2
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RL78/G16 Renesas MCU规格书
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【选型】Renesas（瑞萨电子）MCU新产品型号速查手册（2018.3）
RENESAS - MCU,单片机,R5F104PJGFA,R5F104PJGFB,R5F10JGCAFB,R5F104JHDLA,R5F101PJDFA,R7F0C206M2CFA-C,R5F564MLDDLC,R5F51303ADFK,R5F101FDAFP,R5F571MJGDLC,R5F104FDDFP,R5F564MLDDLK,R5F100LJAFA,R5F564MLDDLJ,R5F100BGGNA,R5F100LJAFB,R5F10RBAGFP,R5F571MFCDFP,R5F104GGGFB,R5F51303ADFP,R5F51303ADFM,R5F51303ADFL,R5F571MJGDLK,R5F51303ADFN,R5F571MJGDLJ,R5F100FCDFP,R5F5651EDDFC,R5F5651EDDFB,R5F571MFCDFB,R5F571MFCDFC,R5F5651EDDFP,R5F52305AGND,L13系列,R5F52305AGNE,R5F100GLDNA,R5F100EGANA,R5F51101AGFM,R5F100MLAFB,R5F565N7EGFP,R5F111NGALA,R5F100GFGFB,R5F100FDGFP,R5F100MLAFA,R5F101GFAFB,R5F104GFDFB,R5F564MFGDLC,R5F104BFAFP,R5F10EBCGNA,R5F10RFCAFP,R5F564MJDDBG,R5F101LLAFA,L1D系列,R5F101LLAFB,R5F100GADNA,R5F565N7EGFB,R5F100BFDNA,R5F110NEALA,R5F51101AGFK,R5F104GAANA,R5F10RF8AFP,R5F51101AGFL,R5F100AEGSP,R5F1056AGSP,R5F10266DSP,R5F10367ASP,R5F5651EDDLC,R5F100LJABG,R5F104ECGNA,R5F51103AGNE,R5F100GDAFB,R5F51103AGNF,R5F5651CDDBG,R5F10277ANA,R5F564MFGDLJ,R5F564MFGDLK,R5F5110JADNE,R5F101LEABG,R5F5110JADNF,G11,R5F104BGDFP,R5F104JGALA,R5F104FCAFP,R5F110NGGLA,R7F0C206L2DFAC,R5F1026ADSP,G1F,R5F100JFAFA,R7F00014L2DFA-C,R5F564MLHDBG,R5F117GAGFB,R5F56517FDFP,R5F100BEANA,R5F100ADDSP,R5F104CDALA,R5F56517FDFB,R7F0C014B2DFP-C,R5F111PFGFB,R5F100GKANA,R5F5651CDDFB,R5F564MJDDFP,R5F5110JADLF,R5F100CGALA,R7F0C902B2DFP-C,R5F101GGDNA,R5F104AADSP,R5F5651EDDLJ,R5F564MJDDFC,R5F564MJDDFB,R5F101SKAFB,R5F5110JADLM,R5F100GEDFB,R5F5651EDDLK,R5F100LKDFB,R5F104GEAFB,R5F100LKDFA,R5F10WLGAFA,R5F10WLGAFB,R5F11BGCAFB,R5F56519FDLK,R5F56519FDLJ,R5F571MLGDLK,R5F571MLGDLJ,R5F100LCABG,R7F0C206L2DFA-C,R5F10JGCANA,R5F100LDDFA,R5F100LDDFB,R5F104JCALA,R5F56517FDLK,R5F104FJAFP,R5F56517FDLJ,R5F100JJAFA,R5F5111JAGFM,R5F100ACASP,R5F102A8ASP,R5F101LEAFB,R5F101LEAFA,R5F100MGGFB,R5F100MGGFA,R5F52317BDND,R5F5111JAGFL,R5F52317BDNE,R5F5111JAGFK,R5F564MJDDLJ,R5F1006DDSP,R5F564MJDDLK,R5F571MLGDLC,R5F101MHDFB,R5F564MJDDLC,RX100,R5F101LFDFA,R5F100EADNA,R5F101LFDFB,R5F104AEDSP,R5F564MLHDFP,R5F100MFDFB,R5F100GFGNA,R5F100MFDFA,R5F101JLAFA,R5F101GFANA,R5F564MLHDFC,R5F565N4EDLJ,R5F565N4EDLK,R5F56514EGFB,R7F0C01072DNP,R5F564MLHDFB,R5F104GAAFB,R5F104LGAFP,R5F10WLCAFA,R5F56514EGFP,R5F10WLCAFB,R5F111MEAFB,R5F571MJGDFC,R5F571MJGDFB,R5F101BCANA,R5F104LGAFB,R5F104BFANA,R5F11B7CGNA,R5F104LGAFA,R5F101GKDFB,R5F100PGAFA,R5F100SJDFB,R5F565N9BGFB,R5F100PGAFB,R5F101CEALA,R5F571MJGDFP,R5F110MEGFB,R5F5110HADLM,R5F100GDANA,R5F51105AGNE,R5F100FGDFP,R5F104BAGFP,R5F10ELEGBG,R5F565N9BGFP,R5F104PFGFB,R5F101FHAFP,R5F564MLHDLJ,R5F564MLHDLK,R5F101BDDNA,R5F564MLHDLC,R5F51103AGFK,R5F571MJCDLK,R5F51103AGFL,R5F571MJCDLJ,R5F51103AGFM,R5F571MJCDLC,R7F0C01062DFP-C,R5F104AFGSP,R5F1017ADNA,R5F104BGDNA,R7F0C80112ESP,R5F104LGALA,R5F1007EANA,R5F104GCGNA,R5F11BGEGFB,R5F5651EDDBG,R5F571MFCDBG,R5F10JBCGFB,R5F52305AGFP,R5F565N7AGFP,R5F104EHANA,R5F104FEGFP,R5F10EGDAFB,R5F10WMEAFA,R5F5110HADNF,R5F52305AGFL,R5F52305AGFM,R5F52315CGND,R5F1006CASP,R5F101GJAFB,R5F52315CGNE,R5F10WMEAFB,R5F100FHGFP,R5F100GJGFB,R5F100PHDFB,R5F101MGAFB,R5F100PHDFA,R5F110PEAFB,R5F565N9ADFB,R5F100JKDFA,R5F571MJGDBG,R5F100GEDNA,R5F565N9ADFP,R5F100LEGFA,R5F564MJHDBG,R5F100LEGFB,R5F565N7AGFB,R5F10KBCAFB,R5F523T3ADFM,R5F100MJGFB,R5F523T3ADFL,R5F5651EHDLJ,R5F564MFDDBG,R5F5651EHDLC,R5F100MJGFA,R5F523T3ADFD,R5F100LFABG,R5F104EGGNA,R5F5651CHDBG,R5F101EEANA,R5F10RBCAFP,R5F571MLDDLC,R5F571MLDDLJ,R5F571MLDDLK,R5F104FGAFP,R5F101JEAFA,R5F104BEGFP,R5F111NFGLA,G1F系列,R5F10EBEANA,R5F10RB8AFP,R5F100AFASP,R5F571MJDDFB,R5F571MJDDFC,R5F51306AGFM,R5F51306AGFL,R5F51306AGFK,R5F101JFDFA,R5F100PJAFB,R5F100PJAFA,R5F1006ADSP,R5F52317BDFP,R5F571MJDDFP,R5F51306AGFP,R5F52317BDFL,R5F52317BDFM,R5F51306AGFN,R5F5651CHDFB,R5F5651CHDFC,R5F111PJGFB,R5F1027AGNA,R5F571MLHDBG,R5F100GGAFB,R5F564MJHDFP,R7F0C908B2DFP-C,R5F100EDDNA,R5F11BCCALA,R5F5651EHDLK,R5F10ELDGFB,R5F564MJHDFB,R5F104LDAFP,R5F564MJHDFC,R5F101EFDNA,R5F101GKDNA,R5F104EFDNA,R5F100LGDFB,R5F100LGDFA,R5F564MFDDFC,R5F564MFDDFB,R5F111MHGFB,R7F0C00BA2DSP,R5F104JFGLA,R5F100BCGNA,R5F564MFDDFP,R5F5651CHDFP,R5F1008DALA,R5F110PGGFB,R5F52316AGNE,R5F52316AGND,R5F565N9EGFB,RX113,R7F0C901B2DNP-C,R5F10EGCANA,R5F104BAGNA,RX110,RX111,R5F100FJDFP,R5F111PHAFB,R7F0C905B2DFP-C,R5F51114ADNE,R5F565N9EGFP,R5F100PKDFB,R7F0C008A2DSP,R5F100PKDFA,R5F564MJHDLK,R5F104MFAFB,R5F51105AGFM,R5F564MJHDLJ,R5F104MFAFA,R5F101MLDFB,R5F564MJHDLC,R5F51105AGFK,R5F104LJGFP,R5F51105AGFL,R5F104GDGFB,R5F101GDDFB,R5F10WLFGFB,R5F565N4BDLK,R5F571MJDDBG,R7F0C80862ESN-C,R5F565N4BDLJ,R5F100GHDNA,R5F571MFGDLC,R5F101LJDFB,R5F104LJGFA,R5F100ECANA,R5F101LJDFA,R5F104LJGFB,R5F100LHGFA,R5F100JCDFA,R5F100LHGFB,R5F104GJDNA,R5F104LDALA,R5F101GJANA,R5F104EEANA,R5F52315CGFL,R5F52315CGFM,RX130,R5F52315CGFP,R5F10KBCANA,R5F104ADASP,R5F110MJAFB,R5F52317BDLA,R5F51114ADLF,R5F571MFGDLJ,R5F571MFGDLK,R5F101CAALA,R7F0C002G2DFB,R5F100AAGSP,R5F10269ASP,R5F101FAAFP,R5F565N4BDFB,R5F102A7GSP,R5F10RLCGFB,R5F5111ADNF,R5F10RLCGFA,R5F5651CDDFC,R5F101FLAFP,R5F5651CDDFP,R5F51303ADNE,R5F101GCAFB,R5F10368DSP,R5F104BEGNA,R5F1017CANA,R5F5651EHDBG,R5F571MFGDBG,R5F10379ANA,L1X系列,R5F104LFGFP,R5F11BCEGLA,R5F104GGGNA,R5F101PFAFA,R5F564MFDDLC,R5F110NHALA,R5F564MFDDL
Renesas RH850 微控制器优选型号选型表
本选型表为RH850系列优选型号推荐，根据客户使用情况、价格优势、性能优势等推荐最适合您的型号。
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产品型号
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品类
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子系列
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Package
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Flash
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RAM
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温度（℃）
|
推荐型号
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优选原因
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R7F7010103AFP-C#BA4
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微控制器
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RH850/F1L
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LQFP48
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512K
|
64K
|
105
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R7F7016934AFP-C#BA1
|
比原型号增加CANFD
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RENESAS RL78车规16位 MCU选型表
RENESAS RL78车规16位 MCU，闪存容量：8KB~512KB，RAM：0.5KB~32KB，数据闪存：4KB~16KB。
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产品型号
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品类
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闪存容量（KB）
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RAM（KB）
|
数据闪存（KB）
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内核
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I/O端口数
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CSI/UART/LIN
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CAN/CAN-FD
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I²C
|
其他接口
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定时器通道(8/16/32位)
|
PWM输出
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时钟频率(MHz)
|
内部振荡器
|
子时钟频率(32kHz)
|
A/D转换器或D/A转换器
|
电源电压(I/O)(V)
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引脚数
|
封装
|
最高工作温度(°C)
|
其他功能
|
工作温度(℃）
|
Application category
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Package type1
|
Package type2
|
|
R5F10968JSP#V0
|
车规16bit MCU
|
8K
|
0.5K
|
4K
|
RL78
|
16
|
2/3/1
|
0/-
|
1
|
-
|
-/9/-
|
4
|
32
|
1x15kHz
32MHz
|
-
|
4x10位/-
|
1.8...5.5
|
20
|
PLSP0020JC-A
|
85,125
|
DMA、LVI、POC
|
-40˚C to 85˚C
|
Automotive
|
SSOP 0.65 mm
|
LSSOP 0.65 mm
|
电子商城
现货市场
授权代理品牌：集成电路
授权代理品牌：分立元件
授权代理品牌：接插件及结构件
授权代理品牌：部件、组件及配件
授权代理品牌：电源及模块
授权代理品牌：电子材料
授权代理品牌：仪器仪表及测试配组件
授权代理品牌：电工工具及材料
授权代理品牌：机械电子元件
授权代理品牌：加工与定制
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