M58LW064D
64 Mbit (8Mb x8, 4Mb x16, Uniform Block)
3V Supply Flash Memory
FEATURES SUMMARY
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
WIDE x8 or x16 DATA BUS for HIGH
BANDWIDTH
SUPPLY VOLTAGE
– V
DD
= V
DDQ
= 2.7 to 3.6V for Program,
Erase and Read operations
ACCESS TIME
– Random Read 110ns
– Page Mode Read 110/25ns
PROGRAMMING TIME
– 16 Word Write Buffer
– 12µs Word effective programming time
64 UNIFORM 64 KWord/128KByte MEMORY
BLOCKS
ENHANCED SECURITY
– Block Protection/ Unprotection
– V
PEN
signal for Program Erase Enable
– 128 bit Protection Register with 64 bit
Unique Code in OTP area
PROGRAM and ERASE SUSPEND
COMMON FLASH INTERFACE
100, 000 PROGRAM/ERASE CYCLES per
BLOCK
ELECTRONIC SIGNATURE
– Manufacturer Code: 0020h
– Device Code M58LW064D: 0017h
PACKAGES
– Compliant with Lead-Free Soldering
Processes
– Lead-Free Versions
Figure 1. Packages
TSOP56 (N)
14 x 20 mm
TBGA
TBGA64 (ZA)
10 x 13 mm
September 2004
1/50
M58LW064D
TABLE OF CONTENTS
FEATURES SUMMARY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
Figure 1. Packages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
SUMMARY DESCRIPTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Figure 2.
Table 1.
Figure 3.
Figure 4.
Figure 5.
Logic Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Signal Names . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
TSOP56 Connections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
TBGA64 Connections (Top view through package) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Block Addresses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
SIGNAL DESCRIPTIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Address Input (A0). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Address Inputs (A1-A22). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Data Inputs/Outputs (DQ0-DQ15). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Chip Enables (E0, E1, E2). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Output Enable (G). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Write Enable (W). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Reset/Power-Down (RP). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Byte/Word Organization Select (BYTE). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Status/(Ready/Busy) (STS) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Program/Erase Enable (V
PEN
). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
V
DD
Supply Voltage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
V
DDQ
Supply Voltage. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
V
SS
Ground . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
V
SSQ
Ground . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Table 2. Device Enable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
BUS OPERATIONS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Bus Read. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Bus Write . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Output Disable. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Power-Down . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Standby . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Table 3. Bus Operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
READ MODES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
COMMAND INTERFACE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Read Memory Array Command . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Read Electronic Signature Command . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Read Query Command.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Read Status Register Command . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Clear Status Register Command . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Block Erase Command . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2/50
M58LW064D
Word/Byte Program Command . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Write to Buffer and Program Command. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Program/Erase Suspend Command . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Program/Erase Resume Command . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Block Protect Command. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Blocks Unprotect Command. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Protection Register Program Command . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Configure STS Command . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Table 4. Commands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Table 5. Configuration Codes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Table 6. Read Electronic Signature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Figure 6. Protection Register Memory Map . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Table 7. Word-Wide Read Protection Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Table 8. Byte-Wide Read Protection Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Table 9. Program, Erase Times and Program Erase Endurance Cycles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
STATUS REGISTER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Program/Erase Controller Status Bit (SR7) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Erase Suspend Status Bit (SR6) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Erase Status Bit (SR5) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Program Status Bit (SR4) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
VPEN Status Bit (SR3) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Program Suspend Status Bit (SR2) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Block Protection Status Bit (SR1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Reserved (SR0) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Table 10. Status Register Bits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
MAXIMUM RATING. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
Table 11. Absolute Maximum Ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
DC and AC PARAMETERS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Table 12. Operating and AC Measurement Conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Figure 7. AC Measurement Input Output Waveform. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Figure 8. AC Measurement Load Circuit. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Table 13. Capacitance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Table 14. DC Characteristics. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Figure 9. Random Read AC Waveforms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Table 15. Random Read AC Characteristics. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Figure 10.Page Read AC Waveforms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Table 16. Page Read AC Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Figure 11.Write AC Waveform, Write Enable Controlled. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Table 17. Write AC Characteristics, Write Enable Controlled . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Figure 12.Write AC Waveforms, Chip Enable Controlled . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Table 18. Write AC Characteristics, Chip Enable Controlled. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Figure 13.Reset, Power-Down and Power-Up AC Waveform . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Table 19. Reset, Power-Down and Power-Up AC Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
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M58LW064D
PACKAGE MECHANICAL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Figure 14.TSOP56 - 56 lead Plastic Thin Small Outline, 14 x 20 mm, Package Outline . . . . . . . . 31
Table 20. TSOP56 - 56 lead Plastic Thin Small Outline, 14 x 20 mm, Package Mechanical Data . 31
Figure 15.TBGA64 - 10x13mm, 8 x 8 ball array 1mm pitch, Package Outline . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Table 21. TBGA64 - 10x13mm, 8 x 8 ball array, 1 mm pitch, Package Mechanical Data . . . . . . . . 32
PART NUMBERING . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
Table 22. Ordering Information Scheme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
APPENDIX A.BLOCK ADDRESS TABLE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
Table 23. Block Addresses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
APPENDIX B.COMMON FLASH INTERFACE - CFI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
Table 24. Query Structure Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
Table 25. CFI - Query Address and Data Output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
Table 26. CFI - Device Voltage and Timing Specification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
Table 27. Device Geometry Definition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
Table 28. Block Status Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Table 29. Extended Query information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
APPENDIX C.FLOW CHARTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
Figure 16.Write to Buffer and Program Flowchart and Pseudo Code . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
Figure 17.Program Suspend & Resume Flowchart and Pseudo Code . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
Figure 18.Erase Flowchart and Pseudo Code. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
Figure 19.Erase Suspend & Resume Flowchart and Pseudo Code . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
Figure 20.Block Protect Flowchart and Pseudo Code . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
Figure 21.Blocks Unprotect Flowchart and Pseudo Code . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
Figure 22.Protection Register Program Flowchart and Pseudo Code. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
Figure 23.Command Interface and Program Erase Controller Flowchart (a) . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
Figure 24.Command Interface and Program Erase Controller Flowchart (b) . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
Figure 25.Command Interface and Program Erase Controller Flowchart (c). . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
REVISION HISTORY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Table 30. Document Revision History . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
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M58LW064D
SUMMARY DESCRIPTION
The M58LW064D is a 64 Mbit (8Mb x 8 or 4Mb
x16) non-volatile memory that can be read, erased
and reprogrammed. These operations can be per-
formed using a single low voltage (2.7V to 3.6V)
core supply.
The memory is divided into 64 blocks of 1Mbit that
can be erased independently so it is possible to
preserve valid data while old data is erased. Pro-
gram and Erase commands are written to the
Command Interface of the memory. An on-chip
Program/Erase Controller simplifies the process of
programming or erasing the memory by taking
care of all of the special operations that are re-
quired to update the memory contents. The end of
a Program or Erase operation can be detected and
any error conditions identified in the Status Regis-
ter. The command set required to control the
memory is consistent with JEDEC standards.
The Write Buffer allows the microprocessor to pro-
gram from 1 to 16 Words in parallel, both speeding
up the programming and freeing up the micropro-
cessor to perform other work. A Word Program
command is available to program a single word.
Erase can be suspended in order to perform either
Read or Program in any other block and then re-
sumed. Program can be suspended to Read data
in any other block and then resumed. Each block
can be programmed and erased over 100,000 cy-
cles.
The M58LW064D has several security features to
increase data protection.
■
Block Protection, where each block can be
individually protected against program or
erase operations. All blocks are protected
during power-up. The protection of the blocks
is non-volatile; after power-up the protection
status of each block is restored to the state
when power was last removed.
Program Erase Enable input V
PEN
, program or
erase operations are not possible when the
Program Erase Enable input V
PEN
is low.
■
128 bit Protection Register, divided into two 64
bit segments: the first contains a unique
device number written by ST, the second is
user programmable. The user programmable
segment can be protected.
The Reset/Power-Down pin is used to apply a
Hardware Reset to the enabled memory and to set
the device in power-down mode.
The device features an Auto Low Power mode. If
the bus becomes inactive during read operations,
the device automatically enters Auto Low Power
mode. In this mode the power consumption is re-
duced to the Auto Low Power supply current.
The STS signal is an open drain output that can be
used to identify the Program/Erase Controller sta-
tus. It can be configured in two modes: Ready/
Busy mode where a static signal indicates the sta-
tus of the P/E.C, and Status mode where a pulsing
signal indicates the end of a Program or Block
Erase operation. In Status mode it can be used as
a system interrupt signal, useful for saving CPU
time.
The memory is available in TSOP56 (14 x 20 mm)
and TBGA64 (10x13mm, 1mm pitch) packages.
In addition to the standard version, the packages
are also available in Lead-free version, in compli-
ance with JEDEC Std J-STD-020B, the ST ECO-
PACK 7191395 Specification, and the RoHS
(Restriction of Hazardous Substances) directive.
All packages are compliant with Lead-free solder-
ing processes.
■
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