第九章半导体存储器-1.ppt

第九章半导体存储器,一、半导体存储器概念：随着微电子技术的提高,大规模集成电路(LSI)发展很快,近年来集成电路几乎以每年提高一倍的速度向前发展。存储器是电子计算机及数字系统中不可缺少的部分，用来存放二进制代码表示的数据系统指令资料及运算程序等。二、存储器的主要指标存储容量和工作速度,1.存储容量,存储容量是衡量工作能力大小的指标,容量越大,存储的信息越多,工作能力越强。存储容量用存储单元的总数表示。习惯上常用若干个“K”单元表示。例如：210=1024称1K单元，212=4096称4K单元。在数字系统中，数据和指令通常用一定位数的字来表示，字的位数称为字长。故存储容量为：n字（字位）m位（位）。例如：1024字8位可写为“1K字8位”，这说明它能存放1024个8位的数据。,2.存取速度(工作速度),存取速度用存取周期表示。从存储器开始存取第一个字到能够存取第二个字为止。所需的时间称为存取时间或存取周期。它是衡量存储器存取速度的重要指标。存取周期越短，说明存取速度越高。双极型存储器的存取周期为：2050ns，MOS存储器的存取周期为：100300ns。,三存储器的分类,分类方法有两种：功能分类和工艺分类。1.按功能分类,ROM,固定ROM:内容由厂家制作。ROM,可编程ROM：可一次性编程。PROM,可擦除可编程ROM：可多次改写,EPROM,RAM,双极型RAM,单极型（MOS）,SRAM（静态）,DRAM（动态）,SAM(不讲),MOS移位寄存器,电荷耦合器件CCD移位寄存器,Cache高速缓存,E2PROM,FLASH,2.按工艺分类,电荷偶合器件（CCD）：是一种新型存储器件，其制造工艺简单，集成度比MOS更高，工作速度与MOS型相当。,双极型存储器:,MOS型存储器(单极型)：,电荷偶合器件（CCD）,速度快,功耗大,功耗低,制造工艺简单,集成度高,速度慢,9.1只读存储器(ROM:ReadOnlyMemory),ROM:只能读出存储器中已有的信息,而不能随时对它写入新的信息的那一类存储器。简称为:ROM。ROM的特点：数据写入后，即使在切断电源后，信息也不会丢失。所以，只读存储器常用于存放常数固定函数固定程序等固定不变信息。一ROM的分类1.按写入方式分类(1)固定ROM(2)PROM(可一次编程ROM),(3)EPROM(可反复擦除可编程ROM),2.按器件分类(1)二极管ROM(2)双极型ROM(3)单极型ROM二ROM的结构ROM的结构由三部分组成:地址译码器、存储单元矩阵、输出电路,UVEPROM,E2PROM,Flash,2k+1全译码,W0WM1称为字选线,b0bN1称为数据线,字线,MN=总的存储单元,三工作原理,结论：存1，字线W和位线b间接二极管；,存0，字线W和位线b间不接二极管。,与阵列,或阵列,存储容量:4字4位=16字位,讨论:当A1A0=00时,W0=1,W1=W2=W3=0,电路可等效如下:,D3D2D1D0=b3b2b1b0=1010,讨论:当A1A0=01时,W1=1,W0=W2=W3=0,电路可等效如下:,D3D2D1D0=b3b2b1b0=1110,讨论:当A1A0=10时,W2=1,W0=W1=W3=0,电路可等效如下:,D3D2D1D0=b3b2b1b0=0101,讨论:当A1A0=11时,W3=1,W0=W1=W2=0,电路可等效如下:,D3D2D1D0=b3b2b1b0=1101,四ROM的逻辑关系,1.属于组合逻辑电路译码器部分的输出变量和输入变量（包括原变量和反变量）构成“与”的关系。存储矩阵和输出电路部分的输出变量和存储矩阵的输入变量构成“或”的关系。2.进行ROM电路的分析和设计，常用阵列图来表示ROM的结构。,“蓝点”代表输入、输出间应具有的逻辑关系。（“与”或者“或”）（在存储矩阵中，表示交叉处有二极管。）,五、ROM的应用,1.实现组合逻辑函数例9.1.1试用ROM实现如下组合逻辑函数,解:首先应将以上两个逻辑函数化成由最小项组成的标准“与-或”式,即,采用有3位地址码、2位数据输出的8字节2位ROM。将A、B、C3个变量分别接至地址输入端A2A1A0。按逻辑函数要求存入相应数据,即可在数据输出端D0、D1得到F1和F2,其ROM阵列如图9.1.9所示,例9.1.2试用ROM设计一个8421BCD码7段显示译码器电路，其真值表如表9.1.2所示。,解：由真值表可见，应取用输入地址为4位，输出数据为7位的10字节7位ROM。,a=m1+m4;,b=m5+m6;,c=m2;,d=m1+m4+m7;,e=m1+m3+m4+m5+m7+m9;,f=m1+m2+m3+m7;,g=m0+m1+m7;,a=m1+m4;,b=m5+m6;,c=m2;,d=m1+m4+m7;,e=m1+m3+m4+m5+m7+m9;,f=m1+m2+m3+m7;,g=m0+m1+m7;,2.字符发生器,例如：显示的字符以光点的形式存储在ROM中，每个字符由75点阵组成。并显示“T”。,六、固定ROM,固定ROM又称掩膜ROM，这种固定ROM在制造时，由用户向厂家提供清单，规定出每个存储位的逻辑状态，作为厂家制作的依据，达到用户要求。用户拿到ROM后不能更改内部的任何信息。,七、可编程只读存储器(PROM),提供给用户自行编程的可能性,又称为现场可编程只读存储器。1.结构,1)每一个存储位的晶体管发射极上连接一段镍铬熔丝（低熔点）出厂时所有熔丝都连好。存储器的内容为全“1”。,2）用户使用时先对PROM编程，程序清单中与PROM原始状态相同的位不作处理，相反的位，将熔丝烧断使输出数据改写为“0”。,八、可改写可编程只读存储器(EPROM),1.UVEPROM(紫外线擦除),UVEPROM的存储单元是一个浮栅雪崩注入MOS管,结构示意图如图所示。它与普通MOS管相似，但有两个栅极G1G2，其中G1无引线，被包围在SiO2中距P衬底很近（约0.1m),故称为浮栅。G2有引出线，称为控制栅。,写入：利用雪崩击穿；,擦除：利用紫外线。,2.E2PROM(电可改写的ROM),(1)结构E2PROM采用浮栅隧道氧化层MOS管。它有两个栅极：控制栅GC和浮置栅Gf。特点：浮置栅与漏区之间有一个氧化层极薄的隧道区，其厚度仅为1015m,可产生隧道效应。写入、擦除：利用隧道效应。,九、快闪存储器(FlashMemory),