M59DR032EA
M59DR032EB
32 Mbit (2Mb x 16, Dual Bank, Page )
1.8V Supply Flash Memory
FEATURES SUMMARY
s
SUPPLY VOLTAGE
– V
DD
= V
DDQ
= 1.65V to 2.2V for Program,
Erase and Read
s
Figure 1. Packages
– V
PP
= 12V for fast Program (optional)
ASYNCHRONOUS PAGE MODE READ
– Page Width: 4 Words
– Page Access: 35ns
– Random Access: 85ns, 100ns and 120ns
BGA
s
PROGRAMMING TIME
– 10µs by Word typical
– Double Word Program Option
TFBGA48 (ZB)
7 x 12mm
s
MEMORY BLOCKS
– Dual Bank Memory Array: 4 Mbit, 28 Mbit
– Parameter Blocks (Top or Bottom location)
BGA
s
DUAL BANK OPERATIONS
– Read within one Bank while Program or
Erase within the other
– No delay between Read and Write operations
TFBGA48 (ZF)
s
BLOCK LOCKING
– All blocks locked at Power up
– Any combination of blocks can be locked
– WP for Block Lock-Down
7 x 7mm
s
COMMON FLASH INTERFACE (CFI)
– 64 bit Unique Device Identifier
– 64 bit User Programmable OTP Cells
s
s
ERASE SUSPEND and RESUME MODES
100,000 PROGRAM/ERASE CYCLES per
BLOCK
20 YEARS DATA RETENTION
– Defectivity below 1ppm/year
ELECTRONIC SIGNATURE
– Manufacturer Code: 0020h
– Top Device Code, M59DR032EA: 00A0h
– Bottom Device Code, M59DR032EB: 00A1h
s
s
April 2003
1/43
M59DR032EA, M59DR032EB
TABLE OF CONTENTS
SUMMARY DESCRIPTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Figure 2. Logic Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Table 1. Signal Names . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Figure 3. TFBGA Connections (Top view through package) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Table 2. Bank Organization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Figure 4. Security Block and Protection Register Memory Map . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
SIGNAL DESCRIPTIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Address Inputs (A0-A20). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Data Input/Output (DQ0-DQ15). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Chip Enable (E). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Output Enable (G). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Write Enable (W). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Write Protect (WP). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Reset/Power-Down Input (RP). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
V
DD
and V
DDQ
Supply Voltage (1.65V to 2.2V). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
V
PP
Programming Voltage (11.4V to 12.6V). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
V
SS
Ground. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
BUS OPERATIONS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Read. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Write. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Output Disable. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Standby. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Automatic Standby. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Power-Down. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Dual Bank Operations. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Table 3. Bus Operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
COMMAND INTERFACE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Read/Reset Command. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Read CFI Query Command. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Auto Select Command. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Set Configuration Register Command. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Program Command. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Double Word Program Command. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Quadruple Word Program Command.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Enter Bypass Mode Command.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Exit Bypass Mode Command. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Program in Bypass Mode Command. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Double Word Program in Bypass Mode Command. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Quadruple Word Program in Bypass Mode Command. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Block Lock Command . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Block Unlock Command . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
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M59DR032EA, M59DR032EB
Block Lock-Down Command . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Block Erase Command. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Bank Erase Command . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Erase Suspend Command. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Erase Resume Command. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Protection Register Program Command . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Table 4. Commands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Table 5. Read Electronic Signature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Table 6. Read Block Protection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Table 7. Configuration Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Table 8. Read Protection Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Table 9. Program, Erase Times and Program, Erase Endurance Cycles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
BLOCK LOCKING. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Reading a Block’s Lock Status . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Locked State . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Unlocked State . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Lock-Down State . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Locking Operations During Erase Suspend . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Lock Status . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
STATUS REGISTER . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Data Polling Bit (DQ7). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Toggle Bit (DQ6).. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Toggle Bit (DQ2).. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Error Bit (DQ5). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Erase Timer Bit (DQ3). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Table 11. Polling and Toggle Bits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Table 12. Status Register Bits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
MAXIMUM RATING. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Table 13. Absolute Maximum Ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
DC and AC PARAMETERS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Table 14. Operating and AC Measurement Conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Figure 5. Testing Input/Output Waveforms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Figure 6. AC Testing Load Circuit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Table 15. Capacitance. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Table 16. DC Characteristics. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Figure 7. Random Read AC Waveforms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
Figure 8. Page Read AC Waveforms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Table 17. Read AC Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Figure 9. Write AC Waveforms, Write Enable Controlled . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Table 18. Write AC Characteristics, Write Enable Controlled . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Figure 10. Write AC Waveforms, Chip Enable Controlled . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Table 19. Write AC Characteristics, Chip Enable Controlled . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
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M59DR032EA, M59DR032EB
Figure 11. Reset/Power-Down AC Waveform . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Table 20. Reset/Power-Down AC Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Figure 12. Data Polling DQ7 AC Waveforms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Figure 13. Data Toggle DQ6, DQ2 AC Waveforms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Table 21. Data Polling and Toggle Bits AC Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Figure 14. Data Polling Flowchart . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Figure 15. Data Toggle Flowchart . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
PACKAGE MECHANICAL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Figure 16. TFBGA48 7x12mm - 8x6 ball array, 0.75 mm pitch, Package Outline . . . . . . . . . . . . . . 32
Table 22. TFBGA48 7x12mm - 8x6 ball array, 0.75 mm pitch, Package Mechanical Data. . . . . . . 32
Figure 17. TFBGA48 7x7mm - 8x6 ball array, 0.75 mm pitch, Package Outline . . . . . . . . . . . . . . . 33
Table 23. TFBGA48 7x7mm - 8x6 ball array, 0.75 mm pitch, Package Mechanical Data . . . . . . . . 33
Figure 18. TFBGA48 Daisy Chain - Package Connections (Top view through package) . . . . . . . . 34
Figure 19. TFBGA48 Daisy Chain - PCB Connection Proposal (Top view through package). . . . . 34
PART NUMBERING . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
Table 24. Ordering Information Scheme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
Table 25. Daisy Chain Ordering Scheme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
APPENDIX A. BLOCK ADDRESSES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Table 26. Bank A, Top Boot Block Addresses M59DR032EA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Table 27. Bank B, Top Boot Block Addresses M59DR032EA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Table 28. Bank B, Bottom Boot Block Addresses M59DR032EB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Table 29. Bank A, Bottom Boot Block Addresses M59DR032EB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
APPENDIX B. COMMON FLASH INTERFACE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
Table 30. Query Structure Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
Table 31. CFI Query Identification String . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
Table 32. CFI Query System Interface Information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
Table 33. Device Geometry Definition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
REVISION HISTORY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
Table 34. Document Revision History . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
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M59DR032EA, M59DR032EB
SUMMARY DESCRIPTION
The M59DR032E is a 32 Mbit (2Mbit x16) non-vol-
atile Flash memory that may be erased electrically
at block level and programmed in-system on a
Word-by-Word basis using a 1.65V to 2.2V V
DD
supply for the circuitry and a 1.65V to 2.2V V
DDQ
supply for the Input/Output pins. An optional 12V
V
PP
power supply is provided to speed up custom-
er programming.
The device features an asymmetrical block archi-
tecture. M59DR032E has an array of 71 blocks
and is divided into two banks, Banks A and B, pro-
viding Dual Bank operations. While programming
or erasing in Bank A, read operations are possible
in Bank B or vice versa. Only one bank at a time is
allowed to be in program or erase mode. The bank
architecture is summarized in Table 2, and the
Block Addresses are shown in Appendix A. The
Parameter Blocks are located at the top of the
memory address space for the M59DR032EA,
and at the bottom for the M59DR032EB.
Each block can be erased separately. Erase can
be suspended, in order to perform either read or
program in any other block, and then resumed.
Each block can be programmed and erased over
100,000 cycles.
Program and Erase commands are written to the
Command Interface of the memory. An internal
Program/Erase Controller takes care of the tim-
ings necessary for program and erase operations.
The end of a program or erase operation can be
detected and any error conditions identified in the
Status Register. The command set required to
control the memory is consistent with JEDEC stan-
dards.
The M59DR032E features an instant, individual
block locking scheme that allows any block to be
locked or unlocked with no latency, enabling in-
stant code and data protection. All blocks have two
levels of protection. They can be individually
locked and locked-down preventing any acciden-
tal programming or erasure. All blocks are locked
at Power Up and Reset.
The device includes a 128 bit Protection Register
and a Security Block to increase the protection of
a system’s design. The Protection Register is di-
vided into two 64 bit segments. The first segment
contains a unique device number written by ST,
while the second one is one-time-programmable
by the user. The user programmable segment can
be permanently protected. The Security Block, pa-
rameter block 0, can be permanently protected by
the user. Figure 4, shows the Security Block and
Protection Register Memory Map.
The device is available in TFBGA48 (7 x 12mm
and 7 x 7mm, 0.75mm pitch) packages and it is
supplied with all the bits erased (set to ‘1’).
Figure 2. Logic Diagram
VDD VDDQ VPP
21
A0-A20
W
E
G
RP
WP
M59DR032EA
M59DR032EB
16
DQ0-DQ15
VSS
AI06188
Table 1. Signal Names
A0-A20
DQ0-DQ15
E
G
W
RP
WP
V
DD
V
DDQ
V
PP
V
SS
NC
Address Inputs
Data Input/Outputs, Command Inputs
Chip Enable
Output Enable
Write Enable
Reset/Power-Down
Write Protect
Supply Voltage
Supply Voltage for Input/Output
Buffers
Optional Supply Voltage for
Fast Program & Erase
Ground
Not Connected Internally
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