苏州大学研究生考试答卷封頂.docx

苏州大学研究生考试答卷封頂.docx苏州大学研究生考试答卷封頂考试科目:系统集成设计方法学得分: 院别:电子信息学院 专业: 集成电路工程学生姓名:张其笑 学号:20114528034授课教师:李文石考试日期:2013年1月15日木次课程,主要以老师讲述的形式进行。李老师主要就设计方法学、最优化战术、可靠性分析、折中设计等等方血给我们做了详细的讲述,深入浅出,让我们受益匪浅。学生通过白己的听讲,并且由各白的兴趣专长以及研究方向,和李老师一起用一种全新的思路来看待6己所学****设计研究的知识,让我们师生都获得了很大的进步。通过这种形式,学生对白己关注内容更加深刻,还可以吸收其他学生的研究理论。能够互相学****互相帮助,并对方法学有更深刻地理解。下面就我的研究内容,结合李老师所讲授的知识,来谈谈设计方法学的应用。项目目标:设计一个基于标准CMOST艺的嵌入式OTPIP。所用T艺是180nm,所用器件模型采用5V的模型,电压电压要求可以在一定的范围内浮动(2〜5V)。存储单元选择:对于一个存储器IP设计来说,我们首要需要考虑的是存储单元。因为要求兼容标准CMOS工艺,所以我们的选择范用被大大缩小,因为大部分的非易失性存储器都是采用类似EEPROM和Flash的浮栅技术,他们的存储单元相对于标准的CMOS管多了一层多晶和氧化层,这样在工艺上就需要更多的掩膜层。兼容标准CMOS的逻辑工艺主要有:kilopass公司的XPM形成电阻2001年Kilopass公司公布了其发明XPM(SuperPennanentMemory,超级永久性存储器),这种存储器利用氧化层击穿机理之示形成低阻的原理来制作。这种存储单元结构如图2-1所示,因为XPM是基于栅氧化层击穿机理來实现,所以这种存储器的最大特点就是数据写入就不可更改。这种机理使这种存储器具有非常高的可靠性和数据保存时间,而且这种结构相对EEPROM容易受外界环境比如微波和紫外光等因素的干扰而使数据丢失的特点,XPM这种基于栅氧化层击穿的存储机理特别适用于信息安全领域,如RFID(射频识别),密钥保存等领域。由于这种结构仅仅需要使用标准CMOS工艺而不需要任何的特殊T艺,所以这种结构的扩展性非常好,很容易与芯片的其他系统进行集成。这些特点使XPM相对EEPROM存储器的成本低得多。XPM经常用作代码存储器。ememory公的单层多品EEPROMBL FG SG SL该结构采用两个PMOS串联,其屮一个为控制管,一个为读取管,读取管的栅极浮空,是通过对浮栅电荷的注入,到达改变读取管的阈值电压进而改变其开启关断状态的目的。该架构采用的结构简单,输出稳定,要求的T作条件也易实现。2T和3T的基于反熔丝的EEPROMWord-LineBL基T'VM设计多采川氧化层、ONO(氧化层■硅化物■氧化物)、MOM(金属■氧化物■金属)以及H・K材料来实现反熔丝。Antifuse编程和efuse正好相反,反熔丝在编程前有非常高的电阻,约在几百兆欧,编程时被高电压击穿,电阻减小到千欧级别共至更低,以此来实现存储目的。而ONO和MOM结构都需要额外的掩膜工艺,不适合用标准CMOS逻辑工艺实现,High-K新材料的应川也还有很多的挑战,目前反熔丝的NVM设计还是集中在利用MOS品体管击穿,特别是薄栅氧化层击穿方血。目前比较成熟的设计有两种,一种是三管存储单元,一种是两管存储单元,他们都用一个MOS作为反熔丝。synopsys的NOVeA架构 [EHfg|~®—该架构主要就是在屮间的浮栅上连接两个电容,利川电容的存储特性来实现对浮栅的电荷注入和释放,实现存储。此外,我们还考虑了注入AEONNVM等架构,最终鉴于技术的成熟性和可靠性,以及设计的简单原则,我们采用了可靠性很高的cmcmory架构作为木次设计的存储单元。条件选择:对于emenwry的架构,通常的设计屮采用一个高压产生电路來产生编程高压,平时的电源电压用作读取电压。但是我们的device模型是5V的模型,而且电源电压浮动在2V到5VZ间,这样的电源电压已经不能用作稳定的读取或者编程作用。这样我们就必须确定新的工作条件。开始时我们预想把2V到5V的电压分成两个部分,,,,但是实际的设计流稈中,,还是会带来诸多的问题,特别是串扰disturb和寄生参数loading,这些的变动无疑给设计带来了很多的难题。所以我们通过实验分析,决定尽量对整体的电压进行减低,减低到2V左右最佳。我们采用5Vdevice的最小尺寸,在各个端口加载电压,分析其编稈情况。设计中的限制条件是最养的编程情况,编程电流也不能小于