June 2006
Rev 1
1/114
1
M58LR256GU, M58LR256GL
M58LR128GU, M58LR128GL
128 and 256Mbit (x16, Mux I/O, Multiple Bank, Multi-Level, Burst)
1.8V supply Flash memories
Feature summary
Supply voltage
V
DD
= 1.7V to 2.0V for program, erase and
read
V
DDQ
= 1.7V to 2.0V for I/O Buffers
V
PP
= 9V for fast program
Multiplexed address/data
Synchronous / Asynchronous Read
Synchronous Burst Read mode: 66MHz
Random Access:
85ns (M58LR128GU/L)
90ns (M58LR256GU/L)
Synchronous Burst Read Suspend
Programming time
10s typical Word program time using
Buffer Enhanced Factory Program
command
Memory organization
Multiple Bank Memory Array:
16 Mbit (M58LR256GU/L) or
8 Mbit (M58LR128GU/L) Banks
Parameter Blocks (Top or Bottom location)
Dual operations
program/erase in one Bank while read in
others
No delay between read and write
operations
Block locking
All blocks locked at power-up
Any combination of blocks can be locked
with zero latency
WP for Block Lock-Down
Absolute Write Protection with V
PP
= V
SS
Security
64 bit unique device number
2112 bit user programmable OTP Cells
Common Flash Interface (CFI)
100,000 program/erase cycles per block
Electronic signature
Manufacturer Code: 20h
Top Device Codes:
M58LR256GU: 882Ch
M58LR128GU: 882Eh
Bottom Device Codes
M58LR256GL: 882Dh
M58LR128GL: 882Fh
ECOPACK packages available
VFBGA44 (ZC) 8 x 10mm
VFBGA44 (ZB) 7.7 x 9mm
FBGA
www.st.com
Contents
M58LR256GU, M58LR256GL, M58LR128GU, M58LR128GL
2/114
Contents
1
Summary description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2
Signal descriptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.1
Address Inputs (ADQ0-ADQ15 and A16-Amax) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.2
Data Input/Output (ADQ0-ADQ15) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.3
Chip Enable (E) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.4
Output Enable (G) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.5
Write Enable (W) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.6
Write Protect (WP) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.7
Reset (RP) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2.8
Latch Enable (L) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2.9
Clock (K) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2.10
Wait (WAIT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2.11
V
DD
supply voltage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2.12
V
DDQ
supply voltage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2.13
V
PP
Program supply voltage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.14
V
SS
ground . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.15
V
SSQ
ground . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
3
Bus operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
3.1
Bus Read . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
3.2
Bus Write . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
3.3
Address Latch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
3.4
Output Disable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
3.5
Standby . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
3.6
Reset . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
4
Command interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
4.1
Read Array command . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
4.2
Read Status Register command . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
4.3
Read Electronic Signature command . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
4.4
Read CFI Query command . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
M58LR256GU, M58LR256GL, M58LR128GU, M58LR128GL
Contents
3/114
4.5
Clear Status Register command . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
4.6
Block Erase command . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
4.7
Program command . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
4.8
Buffer Program command . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
4.9
Buffer Enhanced Factory Program command . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
4.9.1
Setup phase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
4.9.2
Program and Verify phase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
4.9.3
Exit phase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
4.10
Program/Erase Suspend command . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
4.11
Program/Erase Resume command . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
4.12
Protection Register Program command . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
4.13
Set Configuration Register command . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
4.14
Block Lock command . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
4.15
Block Unlock command . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
4.16
Block Lock-Down command . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
5
Status Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
5.1
Program/Erase Controller status bit (SR7) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
5.2
Erase Suspend status bit (SR6) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
5.3
Erase status bit (SR5) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
5.4
Program status bit (SR4) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
5.5
V
PP
status bit (SR3) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
5.6
Program Suspend status bit (SR2) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
5.7
Block Protection Status Bit (SR1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
5.8
Bank Write/Multiple Word Program status bit (SR0) . . . . . . . . . . . . . . . . 38
6
Configuration Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
6.1
Read Select bit (CR15) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
6.2
X-Latency bits (CR13-CR11) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
6.3
Wait Polarity bit (CR10) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
6.4
Data Output Configuration bit (CR9) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
6.5
Wait Configuration bit (CR8) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
6.6
Burst Type bit (CR7) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
6.7
Valid Clock Edge bit (CR6) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
Contents
M58LR256GU, M58LR256GL, M58LR128GU, M58LR128GL
4/114
6.8
Wrap Burst bit (CR3) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
6.9
Burst length bits (CR2-CR0) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
7
Read modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
7.1
Asynchronous Read mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
7.2
Synchronous Burst Read mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
7.2.1
Synchronous Burst Read Suspend . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
7.3
Single Synchronous Read mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
8
Dual operations and Multiple Bank architecture . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
9
Block locking . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
9.1
Reading a block's Lock status . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
9.2
Locked state . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
9.3
Unlocked state . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
9.4
Lock-Down state . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
9.5
Locking operations during Erase Suspend . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
10
Program and Erase times and endurance cycles . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
11
Maximum rating . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
12
DC and AC parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
13
Package mechanical . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
14
Part numbering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
Appendix A
Block address tables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
Appendix B
Common Flash Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
Appendix C
Flowcharts and pseudo codes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
Appendix D
Command interface state tables. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
Revision history . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
M58LR256GU, M58LR256GL, M58LR128GU, M58LR128GL
List of tables
5/114
List of tables
Table 1.
Signal names . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Table 2.
M58LR256GU/L bank architecture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Table 3.
M58LR128GU/L bank architecture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Table 4.
Bus operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Table 5.
Command codes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Table 6.
Standard commands. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Table 7.
Factory Program command . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
Table 8.
Electronic Signature codes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
Table 9.
Protection Register locks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
Table 10.
Status Register bits. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
Table 11.
X-latency settings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
Table 12.
Configuration Register bits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
Table 13.
Burst type definition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
Table 14.
Wait at the boundary. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
Table 15.
Dual operations allowed in other banks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
Table 16.
Dual operations allowed in same bank . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Table 17.
Dual operation limitations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Table 18.
Lock status . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
Table 19.
Program/Erase times and endurance cycles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
Table 20.
Absolute maximum ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
Table 21.
Operating and AC measurement conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
Table 22.
Capacitance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
Table 23.
DC characteristics - currents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
Table 24.
DC characteristics - voltages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
Table 25.
Asynchronous Read AC characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
Table 26.
Synchronous Read AC characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
Table 27.
Write AC characteristics, Write Enable controlled . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
Table 28.
Write AC characteristics, Chip Enable controlled . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
Table 29.
Reset and Power-up AC characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
Table 30.
VFBGA44 8 10mm - 10 4 ball array, 0.50mm pitch,
package mechanical data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
Table 31.
VFBGA44 7.7 9mm - 10 4 ball array, 0.50mm pitch,
package mechanical data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
Table 32.
Ordering information scheme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
Table 33.
M58LR256GU - Parameter Bank block addresses. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
Table 34.
M58LR256GU - Main Bank base addresses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
Table 35.
M58LR256GU - Block addresses in Main Banks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
Table 36.
M58LR256GL - Parameter Bank block addresses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
Table 37.
M58LR256GL - Main Bank base addresses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
Table 38.
M58LR256GL - Block addresses in Main Banks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
Table 39.
M58LR128GU - Parameter Bank block addresses. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
Table 40.
M58LR128GU - Main Bank base addresses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
Table 41.
M58LR128GU - Block addresses in Main Banks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
Table 42.
M58LR128GL - Parameter Bank block addresses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
Table 43.
M58LR128GL - Main Bank base addresses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
Table 44.
M58LR128GL - Block addresses in Main Banks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
Table 45.
Query structure overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
Table 46.
CFI query identification string . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
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