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在高性能计算、边缘物联网、人工智能和云计算等应用领域，要确保先进SoC设计的安全性与正确配置，一次性可编程（OTP）非易失性内存（NVM）至关重要。随着这些技术朝着先进FinFET节点发展，OTP NVM的重要性愈发显著。OTP内存可安全存储数据、敏感程序代码、产品信息以及用于身份验证的加密密钥。先进FinFET节点的设计、掩模和晶圆成本急剧攀升（图1），使得一次性流片成功比以往任何时候都更为重要，而IP可靠性正是实现该目标的关键所在。新思科技OTP NVM IP解决方案专为7nm及以下工艺打造，能在各种工艺、电压和温度（PVT）条件下安全可靠地运行，是确保一次性流片成功的关键因素。
反熔丝OTP由大量OTP存储单元组成阵列，每个存储单元均由CMOS晶体管构成。在反熔丝OTP中，未编程的存储单元代表逻辑0，已编程的存储单元代表逻辑1。OTP刚生产出来时，所有存储单元都处于未编程状态，即逻辑0状态。对反熔丝OTP进行编程时，需要向编程的位置（目标存储单元）施加高电压。高电压会使氧化层击穿，在其中形成微通道。事实上微通道目的在于构成OTP 存储单元的晶体管在栅极与衬底之间形成短路。微通道允许电流能在晶体管的栅极和衬底之间导通，并且该电流可测量。读取OTP时，需测量栅极漏电流，以确定存储单元是已编程（逻辑1）还是未编程（逻辑0）。该过程需要使用高于核心供电电压(core voltage)的稳定电压，以便在位线上获得足够的电流，从而可靠地读取数据。
存储单元设计是可靠性的基础。编程时形成的微通道质量取决于氧化层的击穿程度，而这又与存储单元面积相关。如果面积过小，击穿氧化层、形成微通道就会非常困难，进而导致编程失败。面积过大的话，编程时氧化层可能多处断裂。弱击穿（击穿不足）会导致微通道形成不完全，强击穿则会产生多条能传导电流的微通道。弱击穿形成的微通道不完全，可能无法传导足够大的电流。随着时间推移，这些存储单元可能会像未编程的存储单元一样，这种现象被称为“烘烤失效”。在存储单元较大的OTP中，未编程位置因尺寸问题可能会出现较高漏电流，影响存储阵列的“空白良率”，也就是生产后首次测试时处于逻辑0状态的位数占比。因此，必须仔细选择存储单元面积，以便优化编程时微通道的形成，防止“烘烤失效”，确保编程性能可靠。
