存儲器基礎(chǔ)知識

1、存儲器基礎(chǔ)知識基礎(chǔ)知識存儲器的分類易失性存儲器 DRAM SRAM非易失性存儲器 EEPROM FLASH Memory新型Memory總結(jié)基礎(chǔ)知識存儲器的分類易失性存儲器 DRAM SRAM非易失性存儲器 EEPROM FLASH Memory新型Memory總結(jié)基礎(chǔ)知識信息的存儲信息在計算機中以二進制的形式存在，即信息被轉(zhuǎn)化為由0和1組成的二進制代碼的形式在計算機中進行加工、傳輸和存儲。計算機存儲單位bit、Byte、KB、MB、GB等bit：存放一位二進制，即是0或1，最小的存儲單位Byte：字節(jié)，8個二進制為一個字節(jié)，最常用的單位KB：千字節(jié)，=1024ByteMB：兆字節(jié)，=1024

2、KB另外還經(jīng)常使用word（字）來表示，對16bit的CPU來說1word=16bit，對32bit的CPU來說1word=32bit?；A(chǔ)知識基礎(chǔ)知識存儲器的分類易失性存儲器 DRAM SRAM非易失性存儲器 EEPROM FLASH Memory新型Memory總結(jié)存儲器的分類易失性存儲器：電源切斷后數(shù)據(jù)消失非易失性存儲器：電源切斷后數(shù)據(jù)不消失半導(dǎo)體存儲器DRAMRAM易失性SRAMFeRAM非易失性MRAM掩摸ROMROMEPROMEEPROM閃存（FLASH）可以覆蓋寫入無法覆蓋寫入(Random Access Memory)(Read Only Memory)(Dynamic RAM

3、)(Static RAM)(Ferroelectric RAM)(Magnetic RAM)(Erasable Programmable ROM)(Electrically EPROM)存儲器的分類 PC中的存儲器層次結(jié)構(gòu)如上圖，在CPU的周邊需要高速信號處理的情況使用易失性存儲器，數(shù)據(jù)保存（包括程序）為目的的話使用非易失性存儲器。 PC中的存儲器層次結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)知識存儲器的分類易失性存儲器 DRAM SRAM非易失性存儲器 EEPROM FLASH Memory新型Memory總結(jié)易失性存儲器DRAM和SRAM的單元構(gòu)造 SRAM DRAM上圖表示出SRAM和DRAM的單元的構(gòu)造。DRAM由1P

4、CS的三極管和1PCS的電容構(gòu)成。SRAM由6pcs的三極管構(gòu)成。相同的設(shè)計方法下，芯片的面積SRAM是DRAM的4倍。（價格指標(biāo)使用）電容易失性存儲器Copyright 2009 OMRON Corporation. All rights reserved.DRAM的特點及應(yīng)用需要定期刷新讀寫速度慢（與SRAM比）大容量化可能消費電力大PC，平板電腦智能手機工作站傳真、打印機特點應(yīng)用場合DRAM的特點及應(yīng)用場合DRAM的種類及主要廠家SAMSUNG及SK主要面向消費品MICRON主要面向工業(yè)用戶DRAM的種類DRAM的種類及主要廠家DRAM的發(fā)展現(xiàn)在DRAM的主流從DDR3變成DDR4DRA

5、M的發(fā)展DRAM的發(fā)展DRAM制程的發(fā)展DRAM的發(fā)展SRAM的單元構(gòu)成SRAM由記憶數(shù)據(jù)用的4PCS三極管和數(shù)據(jù)讀寫用的2PCS三極管構(gòu)成。和DRAM不同，SRAM用三極管來記憶數(shù)據(jù)，不需要數(shù)據(jù)刷新，因此能對應(yīng)低消費電力的要求。SRAM的結(jié)構(gòu)SRAM的種類SRAM主要分為同期和非同期兩種。SRAM高速SRAMLPSRAM偽SRAM同期型非同期型（非同期型）（非同期型）SRAM的種類Copyright 2009 OMRON Corporation. All rights reserved.SRAM的特點及應(yīng)用待機電流小讀寫速度快（與DRAM比）大容量化困難產(chǎn)業(yè)機器、汽車電子數(shù)碼相機、手機液晶電

6、視、打印機其他緩沖用場合特點應(yīng)用場合SRAM的特點及應(yīng)用Copyright 2009 OMRON Corporation. All rights reserved.主要SRAM廠家的市場份額排名廠家名市場份額1 CYPRESS14.3% 2 ISSI 12.7% 3 IDT 10.2% 4 RENESAS8.6% 5 MICROCHIP7.5% 6 ONSEMI6.7% 7 Microsemi 6.5% 8 Chiplus Semiconductor 5.7% 9 GSI Technology 4.6% 10 Winbond 3.5% *2015年11月數(shù)據(jù)SRAM主要廠家及市場份額DRAM和

7、SRAM的比較位線字節(jié)線電容DRAM的特性SRAM的特性由三極管構(gòu)成讀寫動作簡單高速動作可能難以大容量化用于性能要求高的緩存依靠電容存儲的電荷來存儲數(shù)據(jù)為了數(shù)據(jù)維持需要刷新高速動作難容易大容量化用于容量要求大的主存數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線DRAM和SRAM的比較基礎(chǔ)知識存儲器的分類易失性存儲器 DRAM SRAM非易失性存儲器 EEPROM FLASH Memory新型Memory總結(jié)非易失性存儲器目前主力是FLASH Memory和E2PROM，EPROM的市場萎縮，各廠家基本不再生產(chǎn)。種類特性MASK ROM不可重寫（制造過程中數(shù)據(jù)寫入，不可擦除）用途：字體存儲和詞典等EPROM用電信號寫入，紫外線擦

8、除封裝有一個石英窗口用途：BIOS、存放程序初始化數(shù)據(jù)等E2PROM可用電信號寫入和擦除存儲單元大，大存儲化困難用途：手機、音響、測量器等FLASH MEMORY可用電信號寫入和擦除存儲單元小，容易大存儲化用途：數(shù)碼相機、手機、存儲卡等非易失性存儲器EEPROMEEPROM的構(gòu)造一般EEPROM采用堆棧型單元構(gòu)造。通過控制存儲單元的浮柵（FG）中電荷量來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的保持。EEPROM僅通過電信號就可擦除被選擇部分的內(nèi)容，而且擦除的時候不需要從回路中取出，擦除和寫入的速度雖然在人們看來已經(jīng)很高速度了，但是和讀取數(shù)據(jù)還是比較慢。特定的存儲單元的擦寫次數(shù)的限制，一般可擦寫1萬到10萬次。EEPROM一

9、般用于存儲機器的設(shè)定信息，被調(diào)制解調(diào)器等各種各樣的機器利用。門極（G）源極（S）漏極（D）浮柵（FG）EEPROM的構(gòu)造 EEPROM的種類接口存儲容量（bit）代表型號特點ROHMSTSIIHUAJIEMicrowire(3-wire)1KBR93G46M93C46S-93C46數(shù)據(jù)IN/OUT口分開，信賴性高不面向大容量2KBR93G56M93C56S-93C564KBR93G66M93C66S-93C668KBR93G76M93C76S-93C7616KBR93G86M93C86S-93C86I2C(2-wire)4KBR24G04M24C04S-24C04DK24C04主流產(chǎn)品采用范圍

10、廣大容量花可能低價格化8KBR24G08M24C08S-24C08DK24C0816KBR24G16M24C16S-24C16DK24C1632KBR24G32M24C32K24C3264KBR24G64M24C64K24C64128KBR24G128M24128K24C128256KBR24G256M24256K24C256512KBR24G512M24512SPI64KBR25G640M95640S-25C640今后的主流可對應(yīng)大容量和高速化128KBR25G128M95128S-25C128256KBR25G256M95256S-25C256512KBR25G512M95512S-25C

11、512主流的串口EEPROM分為microwire、I2C、SPI三種接口方式 EEPROM的種類各主要EEPROM廠家及市場份額排名廠家名市場份額1 ROHM 21.4% 2 SII14.0% 3 Atmel 11.0% 4 ST10.7% 5 MICROCHIP8.7% 6 旭化成8.4% 7 ONSEMI8.0% 8 RENESAS 7.0% 9 MAXIM 4.3% 10 Giantec 3.7% *2015年11月數(shù)據(jù)EEPROM主要廠家及市場份額FLASH Memory的構(gòu)造bit線控制線控制線選擇線bit線bit線EPROMEEPROMDRAM面積比：1不易失性紫外線擦寫面積比：

12、2不易失性電氣擦寫面積比：1.2易失性控制線bit線集中了三種存儲器的優(yōu)點面積比：1不易失性電氣擦寫FLASH Memory字節(jié)線FLASH Memory采用和EPROM相同的構(gòu)造，只是FG層氧化膜的厚度比EPROM薄，因此能通過電信號進行擦除和寫入操作。構(gòu)造上也容易達成成本的低減。擦除時以塊為單位操作。FLASH Memory的構(gòu)造FLASH MemoryFLASH Memory的特點FLSAH Memory的應(yīng)用場合電氣可擦寫的不易失性存儲器以塊為單位進行擦除存儲容量大SD Card和U盤數(shù)碼相機、MP3、手機、平板電腦等SSD（Solid State Drive）FLASH Memory

13、的特點及應(yīng)用場合FLASH Memory的分類FLASH Memory的分類FLASH Memory的分類NOR和NAND FLASH的區(qū)別NOR和NAND的區(qū)別NOR型FLASHNAND型FLASH如上圖所示，左圖為NOR型FLASH的回路圖，各單元和位線、字線、地線連接，各自獨立。因此能實現(xiàn)隨機存儲。右圖為NAND型FLASH的回路圖，32位存儲單元連接在一起，兩端有選擇MOS，選擇MOS為ON的話，位線接通地線。32位并不是決定的數(shù)值，這個位數(shù)的為大多數(shù)NAND型FLASH采用的數(shù)值。NORNAND隨機存取高速低速擦除和讀寫速度低速高速讀取單位1bitpage寫入單位1bitpage擦除

14、單位blockblock應(yīng)用領(lǐng)域系統(tǒng)程序多媒體數(shù)據(jù)高集成化不適合適合NOR和NAND FLASH的區(qū)別FLASH Memory的特點及用途NOR型FLASH特點以塊為單位進行擦除和DRAM一樣可以隨機存取讀取速度快用途讀取速度快、信賴性高，主要用于便攜設(shè)備中程序的存儲。特點以頁為單位進行讀寫，以塊為單位進行擦除有一個單元可存儲1bit和2bit 兩種類型用途集成度高，可以對應(yīng)大容量化，主要用于數(shù)據(jù)（多媒體數(shù)據(jù)等）的存儲。 NAND型FLASHFLASH Memory的特點及用途FLASH Memory的特點及用途排名廠家名市場份額1 Micron 12.1% 2 Spansion 11.6%

15、3 TOSHIBA10.1% 4 Macronix 9.5% 5 Winbond 8.6% 6 ISSI 7.9% 7 ONSEMI6.1% 8 SAMSUNG 5.3% 9 AMIC Technology 3.7% 10 Eon Silicon Solution 3.2% *2015年11月數(shù)據(jù)FLASH Memory主要廠家及市場份額基礎(chǔ)知識存儲器的分類易失性存儲器 DRAM SRAM非易失性存儲器 EEPROM FLASH Memory新型Memory總結(jié)新型MEMORY FeRAM&MRAMFeRAM可寫入次數(shù)大寫入速度快FeRAM(Ferroelectric RAM)，被稱為鐵電隨機

16、存儲器，存儲單元構(gòu)造類似于DRAM，用鐵電性材料取代原來的介電質(zhì)，使其具有非易失性存儲器的特點。FeRAM具有高速、高密度、低功耗和抗輻射等優(yōu)點bit線字線新型MEMORY FeRAM&MRAM新型MEMORY FeRAM&MRAMMRAMMRAM(Magnetoresistive RAM)，被稱為磁阻隨機存儲器，存儲單元構(gòu)造類似于DRAM，用巨磁性電阻（GMR）取代DRAM中的電容， 使其具有非易失性存儲器的特點。MRAM擁有靜態(tài)隨機存儲器（SRAM）的高速讀取寫入能力，以及動態(tài)隨機存儲器（DRAM）的高集成度，而且基本上可以無限次地重復(fù)寫入。被視為DRAM的接班人。MRAMDRAMSRAM

17、EEPROM 寫入時間 () 讀出時間 集成度 消費電力 不易失性 Bit單價？ 新型MEMORY FeRAM&MRAM基礎(chǔ)知識存儲器的分類易失性存儲器 DRAM SRAM非易失性存儲器 EEPROM FLASH Memory新型Memory總結(jié)各存儲器的比較各存儲器的比較存儲器的種類說明例DRAM (Dynamic Random Access Memory)存儲器為了保持數(shù)據(jù)需要定期的刷新。計算機的主存儲器等SDRAM (Synchronous Dynamic Random Access Memory)DRAM的改良版(和系統(tǒng)同期動作)計算機的主存儲器等DDR SDRAM 是SDRAM傳輸性

18、能的2倍計算機的主存儲器等DDR2 SDRAM 是DDR傳輸性能的2倍計算機的主存儲器等DDR3 SDRAM 是DDR2傳輸性能的2倍計算機的主存儲器等DDR4 SDRAM現(xiàn)在最新的的技術(shù)計算機的主存儲器等SRAM (Static Random Access Memory)為了保持存儲器中的內(nèi)容，不需要定期的刷新。所以和DRAM的Dynamic比較命名為Static。但是在電源切斷后，數(shù)據(jù)丟失（易失性存儲器）。（揮発性）?；芈酚糜|發(fā)器保持數(shù)據(jù)，和DRAM相比價格貴，所以用于緩沖存儲器。另外需要降低耗電量的手機等也使用SRAM。緩沖存儲器(高速)手機的存儲器等MASK ROM通過集成電路的配線來存儲數(shù)據(jù)。不可擦除和重寫。因為不可重寫，所以在需要修正的情況下，只能更換產(chǎn)品。家用電器的固件。等EPROM