最新-第十章-存储器设计-PPT课件

1、第十章 存储器设计第一节 简介第二节 动态随机存储器 DRAM第三节 静态随机存储器 SRAM第四节 只读存储器ROM第五节 非易失存储器 NVM第一节 简介一、存储器的分类二、存储器的总体结构三、存储器的时序一、存储器的分类随机存取存储器 RAMRandom Access Memory可以进行写入和读出的半导体存储器数据在断电后消失，具有挥发性只读存储器 ROMRead Only Memory专供读出用的存储器，一般不具备写入，或只能特殊条件下写入。数据在断电后仍保持，具有非挥发性。L1CacheL2/L3CacheMain MemoryHard Disk DriveCPU现代计算机系统的存

2、储器体系结构DRAML3，Main Memory SRAMCache (L1, L2)存储器集成电路可读写存储器 RWM非易失读写存储器 NVRWM只读存储器 ROM随机存取非随机存取 二、存储器的总体结构三、存储器的时序RWM的时序第二节 DRAMDRAM的结构ITIC DRAM的工作原理ITIC DRAM的设计DRAM的总体结构DRAM的外围电路DRAM的结构ITIC DRAM的结构存储电容的上极板poly接VDD，保证硅中形成反型层存储电容下极板上电位的不同决定了存储信息，0，1DRAM 动态随机存取存储器 由于存储在电容中的电荷会泄露，需要刷新。ITIC DRAM的工作原理x存储电容C

3、sA（COXCj）写信息（字线）WL为高，M1导通，BL（位线）对电容充放电，写1时有阈值损失存信息：WL为低，M1关断，信号存在Cs上。由于pn结有泄漏，所存信息不能长期稳定保存，一般要求保持时间内，所存高电平下降不小于20，否则刷新读信息： WL为高，M1导通，所存电荷在Cs和位线上再分配，读出信号微弱，而且是破坏性的。ITIC DRAM读信息时的电荷分配Cs存“1”时M1未开启时Cs上存的电荷为Qs1 CsVs1BL被预充到VR，其上的电荷为QB1CBLVRM1导通后，Cs与CBL间电荷再分配，但总电荷不变结果BL上的电位为VB1同理，Cs存“0”时BL上的电位VB0读出电路必须分辩的电

4、位差对于大容量DRAM，CBL远大于Cs，一般十几倍，因此DRAM的读出信号VB很微弱，需要使用灵敏放大器（SA）问题： 1、电荷再分配破坏了Cs原先存的信息 2、读出信号非常微弱 TV!BLVBL最后稳定在（VDD）SAPV！BL最后稳定在（GND）SANVBL0读00为提高速度并不等一侧位线下降为低电平，而是只要位线间建立一定的信号差就送读出放大器，放大输出。需要灵敏放大器，不用再生SRAM写操作写操作时，选中单元WL为高，M5，M6导通。位线BL，!BL准备好待写入的信号。写1，BL1VDD，写0， BL0。BL、!BL通过M6、M5对Q、!Q强迫充放电，与单元内原先存储的状态无关。写操

5、作结束后，双稳单元将信息保存。SRAM写0SRAM 静态随机存取存储器工作原理 不需要刷新。VDDGNDQQWLBLBLM1M3M4M2M5M66T SRAM电流镜负载CMOS差分放大器v1v2作用提高读出速度。放大微小的电压差。差分输入信号Vinv1v2，放大后产生的差分输出电流为 iouti1i2i1 i2IsVoutRLiout是M1，M2的导电因子要求：M4，M5完全对称。M1,M2完全对称为了在提高灵敏度的同时，又能抗干扰，有时采用二级放大SRAM及其外围电路位线负载晶体管列选择灵敏放大器 （列公用）数据读写电路SRAM中的地址探测技术提高速度、节省功耗利用地址变化探测电路，一旦地址

6、变化，产生ATD信号，并用ATD触发其它时钟及控制信号开始读/写操作。使SRAM工作于异步模式，按需操作，不必受同步时钟的控制。ATD为正脉冲时，SRAM开始工作结构与原理第四节只读存储器（ROM)分为掩膜式编程式可擦写式 掩膜和编程式ROM的结构NOR ROM选中的行Ri为高电平，其余维持低无nMOS的存“1”有nMOS的存“0”ROM的编程方式离子注入掩膜版编程 通过离子注入产生增强和耗尽型MOSFET，用这两种晶体管表示所存的信息。有源区掩膜版编程 通过有源区是否跨越多晶硅行线区分是否形成MOSFET。引线孔掩膜版编程 通过MOSFET的漏是否有接地的引线孔，来区分所存的信息。ROM及其外围电路第五节 非易失存储器 NVM作为可编程、可擦除的ROM，需要满足的基本条件：编程时间短（Vtn0读操作时，WL上的偏压VR满足Vtn1VRVtn0Floating-Gate Tunnel Oxide (FLOTOX)擦写时WL接高电平，BL接低电平，其它字线接低电平，位线接高电平。低 高高高高闪存结构与EEPROM相同，是单管结构，编程和擦除是以模块形式进行Flash EEPROM 存储器编程方式与EPROM相同，采用热电子注入擦