ADVANCE
INFORMATION
S29WS-N MirrorBit™ Flash Family
S29WS256N, S29WS128N, S29WS064N
256/128/64 Megabit (16/8/4 M x 16-Bit) CMOS 1.8 Volt-only
Simultaneous Read/Write, Burst Mode Flash Memory
Data Sheet
Notice to Readers:
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at Spansion LLC. The information is intended to help you evaluate this product.
Do not design in this product without contacting the factory. Spansion LLC
reserves the right to change or discontinue work on this proposed product
without notice.
Publication Number
S29WS-N_00
Revision
G
Amendment
0
Issue Date
January 25, 2005
This page intentionally left blank.
S29WS-N MirrorBit™ Flash Family
S29WS256N, S29WS128N, S29WS064N
256/128/64 Megabit (16/8/4 M x 16-Bit) CMOS 1.8 Volt-only
Simultaneous Read/Write, Burst Mode Flash Memory
Data Sheet
ADVANCE
INFORMATION
General Description
The Spansion S29WS256/128/064N are Mirrorbit
TM
Flash products fabricated on 110 nm process technology. These burst
mode Flash devices are capable of performing simultaneous read and write operations with zero latency on two separate
banks using separate data and address pins. These products can operate up to 80 MHz and use a single V
CC
of
1.7 V to 1.95 V that makes them ideal for today’s demanding wireless applications requiring higher density, better per-
formance and lowered power consumption.
Distinctive Characteristics
Single 1.8 V read/program/erase (1.70–1.95 V)
110 nm MirrorBit™ Technology
Simultaneous Read/Write operation with zero
latency
32-word Write Buffer
Sixteen-bank architecture consisting of 16/8/4
Mwords for WS256N/128N/064N, respectively
Four 16 Kword sectors at both top and bottom of
memory array
254/126/62 64 Kword sectors (WS256N/128N/
064N)
Programmable burst read modes
— Linear for 32, 16 or 8 words linear read with or
without wrap-around
— Continuous sequential read mode
SecSi™ (Secured Silicon) Sector region consisting
of 128 words each for factory and customer
20-year data retention (typical)
Cycling Endurance: 100,000 cycles per sector
(typical)
RDY output indicates data available to system
Command set compatible with JEDEC (42.4)
standard
Hardware (WP#) protection of top and bottom
sectors
Dual boot sector configuration (top and bottom)
Offered Packages
— WS064N: 80-ball FBGA (7 mm x 9 mm)
— WS256N/128N: 84-ball FBGA (8 mm x 11.6 mm)
Low V
CC
write inhibit
Persistent and Password methods of Advanced
Sector Protection
Write operation status bits indicate program and
erase operation completion
Suspend and Resume commands for Program and
Erase operations
Unlock Bypass program command to reduce
programming time
Synchronous or Asynchronous program operation,
independent of burst control register settings
ACC input pin to reduce factory programming time
Support for Common Flash Interface (CFI)
Industrial Temperature range (contact factory)
Performance Characteristics
Read Access Times
Speed Option (MHz)
Max. Synch. Latency, ns (t
IACC
)
Max. Synch. Burst Access, ns (t
BACC
)
Max. Asynch. Access Time, ns (t
ACC
)
Max CE# Access Time, ns (t
CE
)
Max OE# Access Time, ns (t
OE
)
80
80
9
80
80
13.5
66
80
11.2
80
80
13.5
54
80
13.5
80
80
13.5
Current Consumption (typical values)
Continuous Burst Read @ 66 MHz
Simultaneous Operation (asynchronous)
Program (asynchronous)
Erase (asynchronous)
Standby Mode (asynchronous)
35 mA
50 mA
19 mA
19 mA
20 µA
Typical Program & Erase Times
Single Word Programming
Effective Write Buffer Programming (V
CC
) Per Word
Effective Write Buffer Programming (V
ACC
) Per Word
Sector Erase (16 Kword Sector)
Sector Erase (64 Kword Sector)
40 µs
9.4 µs
6 µs
150 ms
600 ms
Publication Number
S29WS-N_00
Revision
G
Amendment
0
Issue Date
January 25, 2005
A d v a n c e
I n f o r m a t i o n
Contents
1
2
3
4
Ordering Information. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Input/Output Descriptions & Logic Symbol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
Block Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8
Physical Dimensions/Connection Diagrams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
4.1 Related Documents. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
4.2 Special Handling Instructions for FBGA Package. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
4.2.1 VBH084—84-ball Fine-Pitch Ball Grid Array, 8 x 11.6 mm. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
4.2.2 TLC080—80-ball Fine-Pitch Ball Grid Array, 7 x 9 mm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
4.3 MCP Look-ahead Connection Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14
Additional Resources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Product Overview. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
6.1 Memory Map . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Device Operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
7.1 Device Operation Table . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
7.2 Asynchronous Read. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
7.3 Synchronous (Burst) Read Mode &
Configuration Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
7.3.3 Continuous Burst Read Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
7.3.4 8-, 16-, 32-Word Linear Burst Read with Wrap Around . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
7.3.5 8-, 16-, 32-Word Linear Burst without Wrap Around . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
7.3.6 Configuration Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
7.4 Autoselect . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
7.5 Program/Erase Operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
7.5.1. Single Word Programming . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
7.5.2 Write Buffer Programming. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
7.5.3 Sector Erase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33
7.5.4 Chip Erase Command Sequence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
7.5.5 Erase Suspend/Erase Resume Commands. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
7.5.6 Program Suspend/Program Resume Commands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
7.5.7 Accelerated Program/Chip Erase. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
7.5.8 Unlock Bypass . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
7.5.9 Write Operation Status . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .41
7.6 Simultaneous Read/Write . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
7.7 Writing Commands/Command Sequences . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
7.8 Handshaking. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
7.9 Hardware Reset. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
7.10 Software Reset. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
Advanced Sector Protection/Unprotection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
8.1 Lock Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
8.2 Persistent Protection Bits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
8.3 Dynamic Protection Bits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
8.4 Persistent Protection Bit Lock Bit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
8.5 Password Protection Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
8.6 Advanced Sector Protection Software Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
8.7 Hardware Data Protection Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
8.7.1. WP# Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
8.7.2 ACC Method. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
8.7.3 Low V
CC
Write Inhibit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
8.7.4 Write Pulse “Glitch Protection” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
8.7.5 Power-Up Write Inhibit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
Power Conservation Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
9.1 Standby Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
9.2 Automatic Sleep Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
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9.3 Hardware RESET# Input Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
9.4 Output Disable (OE#). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
Secured Silicon Sector Flash Memory Region . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
10.1 Factory Secured Silicon Sector . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
10.2 Customer Secured Silicon Sector. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .61
10.3 Secured Silicon Sector Entry and Secured Silicon Sector Exit Command Sequences. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .61
Electrical Specifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
11.1 Absolute Maximum Ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
11.2 Operating Ranges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
11.3 Test Conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
11.4 Key to Switching Waveforms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
11.5 Switching Waveforms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
11.6 V
CC
Power-up . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
11.7 DC Characteristics (CMOS Compatible) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
11.8 AC Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
11.8.1. CLK Characterization. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
11.8.2 Synchronous/Burst Read . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
11.8.3 Timing Diagrams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
11.8.4 AC Characteristics—Asynchronous Read . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
11.8.5 Hardware Reset (RESET#) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
11.8.6 Erase/Program Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
11.8.7 Erase and Programming Performance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
11.8.8 BGA Ball Capacitance. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
Appendix . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
12.1 Common Flash Memory Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
Commonly Used Terms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
Revisions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
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3
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