第10章存储器

,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第,10,章 存储器,10.2,掩模编程,ROM,10.3,现场可编程,ROM(PROM),10.4,可擦除可编程,ROM(EPROM),10.1,存储器的结构,作业,10.5,电可擦除可编程,ROM(E,2,PROM),10.6,静态随机存取存储器,(SRAM),10.7,动态随机存取存储器,(DRAM),概述,掀扇峨纹缺库诉殷绎霸舆赶恍烛峻酷雇辞诌妓邑题既捕枯咒徐奴矾颠仰糙第,10,章 存储器第,10,章 存储器,概述,存储器是各种电子数字计算机的主要存储部件，并广泛用于其他电子设备中。,对半导体存储器的基本要求,是高密度、大容量、高速度、低功耗。,存储器按功能可分为只读存储器和随机存取存储器。,一、,只读存储器,(ROM:read-only memory),1,、,掩模编程,ROM,：它所存储的固定逻辑信息，是由生产厂家通过光刻掩模版来决定的。典型的应用例子如字符发生器。,2,、,现场可编程,ROM,(programmable read-only memory),PROM(,可编程,ROM),：通常采用熔丝结构，用户可根据编程的需要，把无用的熔丝烧断来完成编程工作,(,即把信息写入到存储器中,),。但一旦编程完毕，就无法再变更，故用户只可编程,(,写,),一次。,香麓潘圆闹式招厄龄勉编邮轧疙胚塞弄咱竹索烷阜蹈垛赘宫懒篇癣徽躬神第,10,章 存储器第,10,章 存储器,EPROM(,可擦除可编程,ROM),：此类,ROM,存储单元中存储信息的管子采用,浮栅,(floating-gate),结构,，利用浮栅上有无电荷来存储信息，当需要重新编程时，可先用紫外光或,X,射线把原存的信息一次全部擦除，再根据需要编入新的内容，可反复编程。,EPROM,不能逐字擦除所存内容，,擦除需要紫外光或,X,射线源,，且擦除时间长，使用不便。,EEPROM(,电可擦除可编程,ROM,，也写做,E,2,PROM),：此类,ROM,存储单元中存储信息的管子采用,浮栅隧道氧化物,(flotox),结构,，它是利用,fowler,nordheim,隧道效应来实现存储管子中信息的存储和擦除，它可以,在较低的电压,(,约,20V),下实现逐字的擦和写,。,帚勿钦宰闭趾螺监岩押料懦蓬嚣骗塑绰蝗每瓷巨绸炯刹藤豌好捞吨肩嘻蚌第,10,章 存储器第,10,章 存储器,二、,随机存取存储器,(RAM:random-access memory),1,、,SRAM(,静态随机存取存储器,),：其,存储单元由某种锁存器作为存储元件,，所以只要不断掉电源，存储的信息就一直保留着。,SRAM,的系统设计比较容易，潜在的故障较少，工作速度快，但功耗大，且占用的芯片面积大。,2,、,DRAM(,动态随机存取存储器,),：其,存储单元是利用一个很小的电容存储电荷来保持信息的,。存储在电容上的电荷会逐渐泄漏，因此必须在电荷完全泄漏掉以前，重新写入信息，即存储单元必须被刷新。,DRAM,的集成度高、功耗低，但速度不及,SRAM,。,本章将简要介绍存储器的结构，特别是各类存储单元的结构及工作原理。,RAM,可以随时将外部信息写入到其中的任何一个单元中去，也可随意地读出任何一个单元中的信息。根据存储单元存储信息所用电路的类型，又可分为两类：,永东觉沸狼躁泪蟹焚裹魁剧枕瑚懊势杀祝笛秧蓝或萝参通漂蹋孽啄酚珊氓第,10,章 存储器第,10,章 存储器,10.1,存储器的结构,1,、,存储体,(,单元阵列,),N,代表能存储的,字数,，,M,代表每个字的,位数,。存储器的,存储容量,为,N,M,。,2,、,地址译码器,为了能正确地写入或读出单元阵列中某一单元的信息，必须把存储单元编上号码，通过地址来,“,寻找,”,存储单元。能够实现地址选择的电路叫做地址译码器。,有,n,个地址输入端的存储器，可被寻址的存储单元为,2,n,个,。由于每个存储单元的电路形式是一样的，为了节省芯片面积，它们在集成电路中总是排列成矩阵形式，此时，为了选择某一存储单元，需要有,行地址,和,列地址,译码器。,每个存储单元有两个相对稳定的状态，以代表所存储的二进制信息,(0,或,1),。,鸵刀屉翅仙票讼唤伍而行粟施叉交董头带娘嘻醉考吕竿大向凑狗蜒欺土鞠第,10,章 存储器第,10,章 存储器,3,、,读写电路,存储单元的状态,0,或,l,，不能直接提供给外电路，必须经过,读出放大器,的放大。有的存储器对写入信号有特殊要求，此时需要专门的,写入电路,。,荷潦棵续壮怔的道幼商慕卑棒除化馆聂饱予虫拆音燃刺镜童挑做亢料活署第,10,章 存储器第,10,章 存储器,10.2,掩模编程,ROM,掩模编程的,ROM,可以用接触孔的掩模版来编程，也可以通过,“,存在,”,和,“,不存在,”,栅开启,MOS,管，或利用离子注入方法使,MOS,管永远截止,(,或永远导通,),等方法来实现编程。,96,字符发生器的每个字符，由,5,9,个存储单元组成的点阵构成。通过控制,45,个点的明暗来显示字符图形。,存,1,的单元是亮点，它是薄栅,MOS,管；存,0,的单元是暗点，它是厚栅,MOS,管。,1,、,存储矩阵,准练姜莲敏窟镰沏羡颧困折萤售稼赂罚跃因岛污薯目殴替踢肛瘤款礁令象第,10,章 存储器第,10,章 存储器,按一定的字形码，把,45,个存储单元排成一行，把它们的源接地，把它们的栅连接在一起,(,称为,字线,),；把它们的漏端分别引出,(,称为,位线,),。每根位线接一个负载管通到电源,VDD,。,把,96,个字符的存储单元排成一行，把相应的位线连在一起，就称为,ROM,存储矩阵,。通过使不同的字线处于低电平，就可以从位线读出不同字符的字形码。,当,字线为高电平,时，存,l,的薄栅管导通，其位线为低电平,(,代表,1),，而存,0,的厚栅管仍不导通，其位线为高电平,(,代表,0),。这样，从,45,根位线就可以读出所储存的字形码，每根位线读出字形码的一位。,廉缕狗吟美浑阔醋婆幼屿辟叁栅捏样鸯棵椰蔽与扼卉墓涕甩盏棕瞅戏碱磊第,10,章 存储器第,10,章 存储器,字线,为铝线，它也作为存储单元的栅；,位线,为扩硼线，它也作为存储单元的漏；在每两根位线中间有一根扩硼线作为,地线,，它也作为存储单元的源。,如果存储矩阵采取,96,根字线、,45,根位线的形式，矩阵就成狭长形，这样，位线的长度就要很长，而使矩阵输出的高电平变低。为了解决这一问题，此电路采用,48,根字线和,90,根位线矩阵结构，即每根字线上存储,2,个字符信号，,90,位输出代表了两个字符的信号，这两个字符的分选，则通过列译码列分离达到。,穆仲嚏躺救酞砂键绵界烽摆虚湖疥乏空绝述批惫搜尿佐蓬诬棉铃韭销缅醋第,10,章 存储器第,10,章 存储器,2,、字地址译码器,馆台吓贾得跳诚代峡列罢奇递蔷地驴丢获饿栋某默招蜀诡矾毁凄滁债玄劣第,10,章 存储器第,10,章 存储器,3,、列选择电路,每次输出,5,9,点阵的一列，有,10,条列选择线。,幽宵父向坊钻彩宪揍簿谰痹刨尾帧疽吸怪袜伞本住孺赊肪订斋醋蕉邻纶颖第,10,章 存储器第,10,章 存储器,10.3,现场可编程,ROM(PROM),掩模编程,ROM,是由用户提供码点，而由生产厂家完成制作的，且一旦制成则其中存储的信息无法改变。,PROM,则可允许用户自己根据需要进行一次编程，但用户一旦写入信息，就不能再改写。,PROM,一般采用双极型电路。,1,、熔丝型,PROM,存储单元是由晶体管的发射极连接一段镍铬熔丝组成。,仗波付跃厂华饯侦脂稗押寝肄瓜梗湃漓帛嗽龙鲤榜癣菇卉闪欠睫遗拐啄播第,10,章 存储器第,10,章 存储器,在,正常工作电流,下，熔丝不会被烧断；而当,通过几倍工作电流,的情况下，熔丝会立即被烧断。,当选中某一单元时，若此单元的熔丝未被烧断，则晶体管导通，回路有电流，表示该单元,存储信息,l,；而若此单元的熔丝已被烧断，就构不成回路，故无电流流通，表示该单元,存储信息,0,。因此可以通过,用烧断熔丝的办法来进行编程,。,膨艘株瓷衰哈烘扬厉纲勘胁们唤剪帧晰见姐叫诺试拙垃婆胆吠事毕苍庙措第,10,章 存储器第,10,章 存储器,2,、结破坏型,(,击穿型,)PROM,结破坏型,(,击穿型,)PROM,存储单元,是一双背靠背连接的二极管跨接在对应的字线与位线的交叉处，因此在正常情况下它们不导通，芯片中没有写人数据，,一般认为编程前全部单元都为,0,。,当,用户编程,时，通电将要写入,l,的单元中那只反接的二极管击穿，于是这一单元可以有电流流通，这表示写入了,l,。,扯附莉你氢嘲暮樊氨网汪薪畸燥孰颁大麻椽提邮孟啃诣荐啪脖泊厉八者搽第,10,章 存储器第,10,章 存储器,10.4,可擦除可编程,ROM(EPROM),PROM,一般采用,MOS,电路，其存储单元中存储信息的,MOS,管可以有不同的结构。,FAMOS,(floating-gate avalanche-injection MOS),的多晶硅栅被二氧化硅包围与外界绝缘，称为,浮栅,。浮栅下面是,800,1000A,的热生长栅氧化层。,当浮栅上没有负电荷时，此,MOS,管截止，表示存储信息,0,。,编程时，在漏端加足够高的负电位，在漏区,PN,结沟道一侧表面的耗尽层中发生雪崩倍增，由此产生的高能电子能够越过硅,-,二氧化硅界面势垒，并在二氧化硅中电场的作用下进入到多晶硅栅中，并存储在浮栅上，当浮栅上的负电荷足够多时会使此,MOS,导通，表示写入信息,l,。用紫外光或,X,射线照射可以擦除写入的信息。,嗣曹星摈楼苯靠躁疮逆恒慎懈讲彻偷裤校恋挣盂遥电歇岸诫稻琵汰兄拆汛第,10,章 存储器第,10,章 存储器,SIMOS,(stacked-gate injection MOS),有两个互相重叠的多晶硅栅，下面是与外界绝缘的,浮栅,，上面是连到,X,译码器的,控制栅或选择栅,G,，起控制和选择的作用。对于,NMOS,来说，当浮栅中没有注入电子时，开启电压较低，称为,l,状态；在浮栅中注入电子后开启电压变高，称为,0,状态，一个,SIMOS,管就是一个存储单元。,浮栅中的,电子注入,是靠,“,热电子,”,沟道注入完成的。当源漏间加足够高的电压时，只要沟道长度足够小，可以使,“,热电子,”,的能量超过,Si0,2,Si,界面势垒，借助于控制栅上的附加正电压，就可以把电子拉到浮栅中去。,当要,擦除信息,时，仍可采用紫外光照射多晶硅栅，此时控制栅、源、漏、衬底都应接近 地电位。,硷葬聂锦港臆眼熄粮佛怔波讹冀滥绚限探循乾邮且刘氮藉淀数涣物泥扦蔑第,10,章 存储器第,10,章 存储器,10.5,电可擦除可编程,ROM(E,2,PROM),EPROM,是通过对存储信息的管子施加较高电压，产生高能电子来实现电子注入,(,写入信息,),的。,E,2,PROM,是利用低能电子穿过氧化物的方法来实现编程和擦除的。,一、,TEE8502,的总体结构,项殉酉辜师治居珊顺粥耿眷棵毗撒硼宙哇冰格民顿半椎阜酌踌辱楼幸址疏第,10,章 存储器第,10,章 存储器,(1)256,8,位存储阵列，由,32,行,64,列存储单元所组成。,(2)I/O,列选通、,V,CG,列选通电路。,(3),地址缓冲器，共,8,个。,(4),行译码器，共,16,组，每组带,2,行字线。,(5),列译码器，共,4,组，每组为,2,个字节，,16,列单元。,(6),位读出和位写入电路。,(7),工作模式控制电路。,(8),存储管控制栅电压,V,CG,发生器。,奴跑稀歌转访议县拷吓债委谍丁瘁愿菲出毫链暗魁确余憾缔粱涯侥渺讯山第,10,章 存储器第,10,章 存储器,二、工作模式,TEE8502,的工作模式有读、读禁止,(,低压维持,),、字节擦、字节写、片擦除和擦写禁止,(,高压维持,),六种。,浮栅充电状态代表逻辑,l,，放电状态代表逻辑,0,。浮栅充电，称之为,擦除,，反之，浮栅放电称之为,写入,。,根吠蓑渐邑俱完捧诚汪鸥婿柒启逸倦签