第6章半导体存储器.ppt

第6章半导体存储器
适用于年终总结/工作计划/述职报告/策划方案等
2020
① 存储矩阵由许多存储单元排列组成，每个存储单元能存放一位二值信息 (0或1)，在译码器和读/写电路的控制下，进行读/写操作。
说明：
②地址译
若
D=1
D=0
C1放电C2充电
使
Q=1
Q=0
注意：由于栅极电容的容量很小，而漏电流又不可能绝对等于0，所以电荷保存的时间有限。为了避免存储信息的丢失，必须定时地给电容补充漏掉的电荷。通常把这种操作称为“刷新”或“再生”，因此DRAM内部要有刷新控制电路，其操作也比静态RAM复杂。

由一个NMOS管和存储电容器CS构成, CO是位线上的分布电容(CO>>CS)。 显然，采用单管存储单元的DRAM，其容量可以做得更大。
单管动态MOS存储单元
构成：
读出信息时也使字线为高电平，V管导通， 这时CS经V向CO充电，使位线获得读出的信息。设位线上原来的电位UO=0，CS原来存有正电荷，电压US为高电平，因读出前后电荷总量相等，有，
由于DRAM存储单元的结构能做得非常简单，所用元件少，功耗低，所以目前已成为大容量RAM的主流产品。其中单管为首选 。
写入信息时，字线为高电平，V导通，位线D上的数据经过V存入CS。
工作原理：
由于CO>>CS，所以UO<<US。例如读出前US=5V, CS/CO = 1/50，则位线上读出的电压将仅有 ， 而且读出后CS上的电压也只剩下 ，故每次读出后，要对该单元补充电荷进行刷新，同时还需要高灵敏度读出放大器对读出信号加以放大。
USCS=UO(CS+CO)
SRAM和DRAM的区别：
SRAM的特点是工作速度快，只要电源不撤除，写入SRAM的信息就不会消失，不需要刷新电路，同时在读出时不破坏原来存放的信息，一经写入可多次读出，但集成度较低，功耗较大。SRAM一般用来作为计算机中的高速缓冲存储器(Cache)。
DRAM的每个存储单元所需的场效应管较少，，集成度较高，功耗也较低，但缺点是保存在DRAM中的信息--场效应管栅极分布电容里的信息随着电容器的漏电而会逐渐消失，一般信息保存时间为2ms左右。为了保存DRAM中的信息，必须每隔1～2ms对其刷新一次。因此，采用 DRAM的计算机必须配置动态刷新电路，防止信息丢失。DRAM一般用作计算机中的主存储器。
只读存储器
ROM的特点是在正常工作状态下只能从中读取数据，不能快速随时修改或重新写入数据。其电路结构简单，而且断电后数据也不会丢失。缺点是只能用于存储一些固定数据的场合。
分类
②可编程只读存储器（Programmable ROM，PROM）
③可擦可编程序只读存储器（Erasable Programmable Read Only Memory，EPROM）
⑤电可擦可编程只读存储器（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory，EEPROM）
⑥快闪存储器（Flash memory）
①掩模只读存储器（mask Read-Only Memory，ROM）
④ 一次可编程序只读存储器（One Time Programmable Read Only Memory，OPTROM）
1、掩模ROM
是一种只能读取资料的内存。在制造过程中，以特殊掩膜技术将数据烧录于线路中，数据在写入后就不能更改。此存储器的制造成本较低，常用于批量大的数据固定的产品。
2、PROM
PROM的内部有矩阵式排列的熔丝，视需要利用电流将其烧断，写入所需的数据，但仅能写入一次。
3、EPROM
EPROM可利用高电压将数据编程写入，擦除时将线路曝光于紫外线下，则数据可被清空，并且可重复使用。通常在封装外壳上会预留一个石英透明窗以方便曝光。
4、OTPROM
一次编程只读存储器OPTROM的写入原理同EPROM，但是为了节省成本，编程写入之后就不再擦除，因此不设置透明窗。
5、EEPROM
电子式可擦除可编程只读存储器EEPROM的工作原理类似EPROM，但是擦除的方式是使用高电场来完成，因此不需要透明窗。
6、快闪存储器
快闪存储器（Flash memory）的每一个记忆单元都具有一个“控制闸”与“浮动闸”，利用高电场改变浮动闸的临限电压即可进行编程操作。
ROM组成：与RAM相似，没有读/写电路，因为它只读不能写。
ROM组成框图
ROM电路结构包含存储矩阵、地址译码器和输出缓冲器三个部分