第7章+半导体存储器.ppt

1、1，第七章半导体内存，本章的重点： 1内存的基本工作原理，分类和各类型的内存的特征2扩展内存容量的方法3组合逻辑电路用内存修正的原理和方法。 由于内存几乎都是作为LSI器件制作的，因此本章的要点是如何正确使用这些器件。 内存内部的电路构成不是课程的要点。 本章的难点：本章的重点内容几乎没有难点。2、预备知识、字：在校正器中，是作为一个整体单元进行访问和处理的二进制集合，校正器字中每个二进制的比特数是固定的。 字节： 8位的二进制数据单位称为字节，通常用字符b表示。字长：将1个字中包含的2进制数的位数的多少称为字长，字长是表示校正计算机精度的技术指标。 另外，KB只能识别由k字节1K=210=1

2、024 B MB以及m字节1M=220=1024 K GB以及g字节1G=230=1024 M构成的二进制数据，比特：计算机只能识别由0或1构成的二进制数据，其中，每一个二进制数据分别为0或1是信息的最小单位。 用途：在计算机或数字系统中存储数据。 与寄存器的不同：以字为单位进行访问，每个字包含多个位。 各个词的相同位通过相同的引脚与外部相连。 因为每个字都分配了地址，所以在内部有地址解码器。 4、分类：掩模ROM、可编程ROM(PROM )、可擦除可编程ROM(EPROM )、随机存储器RAM、静态存储器SRAM、动态存储器DRAM、不同功能、(rram )、uv e 只读存储器ROM，闪存

3、，(Ultra-Violet )，(电子)，电气，主要指标：存储容量，访问速度。 内存容量：以字数位数显示，但也可以仅以位数显示。 例如，某个动态内存的容量为109位/片。 5、第二节只读存储器ROM、1、掩码只读存储器也称为固定ROM。 工厂按用户要求生产后，用户不能更改。 1.ROM的构成、存储矩阵：多个存储单元排列成矩阵状。 存储单元：可由二极管、双极晶体管或MOS管构成。地址解码器：根据地址输入，从存储矩阵中选择与指定字对应的单元，向输出缓冲区发送数据。 输出缓冲区：提供三状态控制，连接负载增加系统总线。 访问速度：一次访问完成所需的时间。 高速内存的存取时间仅为10ns左右。 6、2

4、、工作原理按组合电路进行分析。二四线解码器、A1、A0四个最小项、字线、存储器矩阵是四个二极管或栅极，D1=D3=A0，真值表：真值表与存储单元有一一对应关系，位线、7、二、可编程只读存储器PP 存储单元多使用保险丝的低熔点金属和多晶硅。 在写入时给保险丝通上大电流，想办法烧断保险丝。 编程时VCC和字线的电压上升，8，16字8位的PROM，16字线，8位线，读出时读出放大器AR动作，写入放大器AW不动作。 写入时，向位线输入编程脉冲，使写入放大器工作，输出低电平，并且将对应的字线和VCC上升到编程电平，烧断对应的保险丝。 缺点：不能反复消去。 9、3、可擦除的可编程只读存储器(EPROM )

5、、(1)紫外线擦除只读存储器(UVEPROM )是最早出现的EPROM。 一般而言，EPROM就是这样的。 1 .浮栅雪崩，简称MOS管(floating-gate avalanche-injuctionmos，FAMOS管)。 写入：管本来就不导通。当在漏极-源极之间施加高电压(例如-20V )时，漏极-pn结雪崩被破坏，一部分高速电子蓄积于浮置栅极，使MOS管导通。 消去：用紫外线或x射线消去。 需要2030分钟。 浮栅上的电荷可在125环境温度下长期保存，70%的电荷可保存10年以上。 存储单元如图所示。 缺点：需要2个MOS管编程电压高，p沟道管的开关速度低。 10、2 .使用堆叠栅极

6、注入MOS管理simos (堆叠栅极inj uction mos )，使用n沟道管理。 添加控制门。 SIMOS管本来就可以导通，导通电压约为2V。 注入电荷：在DS之间施加高电压的同时，向控制栅极施加25V、50mS宽度的脉冲。 由于控制栅极有电压，所以所需的漏极源极电压相对较小。 电荷注入后，其导通电压达到7V，不能正常导通。 存储单元如下面的页面图所示。 256个字X1位。 注入电荷的SIMOS管中有1。 结构：11，这是双解码方法，行地址解码器和列地址解码器共同选择一个单元。 每个字只有一位数。 (2)电能消除EPROM(EEPROM或者E2ROM )，用紫外线消除操作复杂，速度慢。

7、为了能用电信号擦除，需要找到新的存储设备。 使用浮栅隧道氧化层的MOS管Flotox(Floating gate Tunnel Oxide :浮栅隧道氧化物)，12，特征：浮栅和漏之间的氧化层极薄(20nm以下)，称为隧道区域。 隧道区域的电场超过107V/cm时，隧道区域双向导通。 当隧道区域的等效电容极小时，施加到控制栅极和漏极之间的电压的大部分下降到隧道区域，在隧道区域的导通中变得有利。 存储单元：擦除和写入使用隧道效应，10ms、13、闪存是针对该缺点开发的。 (3)闪存采用新的隧道氧化层MOS管理。 EEPROM的缺点：改写需要高电压脉冲。改写时间长的存储单元需要两根MOS管。 1

8、.隧道层位于源区域，2 .隧道层更薄，1015nm。 通过在控制栅极和源极之间施加12V的电压可以使隧道导通。 该管的特点：14，存储单元的工作原理：1 .写入利用雪崩注入法。 源极接地； 漏极连接6V； 控制门12V脉冲，宽度10 s。 2 .擦除隧道效应。 控制栅极接地； 源极连接12V脉冲，宽度为100ms。 由于芯片内的所有堆叠栅极管的源极相连接，所以能够利用1个脉冲擦除所有的单元。 3 .读出：源极接地，字线5V逻辑高电平。6V、0V、0V、闪存的特点：集成度高、容量大、成本低、易于使用。 出现了64兆比特的产品。 大有发展前景。5V、15、第3节随机存储器(RAM )、1、静态随机

9、存储器SRAM、特征： RAM可以在动作时对任意的指定单元随时进行读取或写入。 使用方便，灵活。 但是，如果切断电源，保存的信息会丢失。 分为静态随机存储器SRAM和动态随机存储器DRAM种。 也可以说是读写内存。 (1)ram的结构，1 .存储器矩阵，2114，2，2 .地址解码：双解码。 3 .读写控制电路：控制6管单元、I/O端子是否处于高电阻状态。 控制电路是读取还是写入。 16，1024字4位(2114 )、SRAM结构、17、(2)静态RAM的存储单元、1.6管NMOS静态存储单元、6管NMOS、2.6管CMOS静态存储单元，3因此存储单元然而，栅极电容小，并且由于漏电流的影响，电

10、容电荷的保存时间短。 必须定期对电容器进行充电更新、再生。 这需要外围电路的协作。 中的组合图层性质变更选项。 *二、动态随机存储器DRAM、读取：这也是刷新过程。 y信号也有效的话，可以读出。 写入：类似于静态存储。19、第四节存储器容量的扩展、1、位扩展方式、方法：所有的输入信号都是并行(地址信号、芯片选择信号和读写信号)。 输出并联。 所需张数N=8，例如以1024字1位RAM构成1024字8位RAM .20，2，字扩展方式，例如以256字8位RAM构成1024字8位存储器。 需要张数N4，特征：必须使用解码器。在每个片段地址分配的情况下：在要求扩展字和比特两者的情况下，字扩展图重复使用字扩展电路，但是只有一个解码器。21、22、第五节可用来实现组合逻辑函数，因为存储器中的组合逻辑函数实现了ROM的各个输出，并且以地址输入的最小项的和的形式给出。 例：用RO