第11章 存儲器集成電路簡介.ppt

1、第11章 存儲器集成電路簡介,集成電路芯片及應用,2011年12月,存儲器分類,存儲介質分類 半導體存儲器 磁盤和磁帶等磁表面存儲器 光電存儲器 按存取方式分類 隨機存儲器RAM (Random Access Memory) 靜態(tài)RAM 動態(tài)RAM 只讀存儲器ROM（Read-Only Memory） (掩膜式ROM,用戶寫入) 可編程的PROM 可用紫外線擦除、可編程的EPROM 可用電擦除、可編程的E2PROM Flash Memory 串行訪問存儲器(Serial Access Storage) 按在計算機中的作用分類 主存儲器(內存) 輔助存儲器(外存) 高速緩沖存儲器,動態(tài)隨機存儲器

2、DRAM,60年代第一個半導體存儲器：16位雙極性靜態(tài)存儲器 70年代MOSFET PMOS-NMOS-CMOS 需要刷新,靜態(tài)隨機存儲器SRAM,元件多、容量小、速度快高速緩沖 目標：面積、速度、功耗、工藝,Intel 2147 4k,只讀存儲器ROM,內容掉電后不變 存儲指令、系數、函數表、固定程序控制器、游戲卡 ROM-PROM-EPROM-EEPROM-FLASH,FLASH,EPROM的結構簡單、密度高優(yōu)點、在線電擦除,速度 容量 低成本,存儲器結構,非易失NV SRAM,第一代NV SRAM模塊問世近20年來，新一代NV SRAM不斷更新 第一代NV SRAM模塊采用大尺寸DIP封

3、裝。該封裝具有一定的高度，因為電池和RAM芯片疊放于DIP封裝之中。DIP封裝器件可以插入DIP插座，方便替換，儲存，或從一個印制板轉移到另一個。雖然這些優(yōu)點至今仍非常有用，但相比之下，更有必要發(fā)展表面貼裝技術，以及將工作電壓由5V變?yōu)?.3V。,采用DIP封裝的第一代NV SRAM模塊,第二代NV SRAM模塊采用兩片式方案PowerCap模塊(PCM)，即由直接焊接到印刷板的基座(包含SRAM)，以及PowerCap (也就是鋰電池，通過卡扣固定在基座上)兩部分組成。與DIP模塊相比，這類器件具有兩個主要優(yōu)點：它們采用表面貼裝，并且具有標準引腳配置。換句話說，無論多大容量的NV SRAM，

4、其封裝和引腳數是相同的。因此，設計人員可以加大系統(tǒng)存儲容量，而不用必須擔心需要改變PCB布局。電池更換起來也很容易。,采用PowerCap模塊封裝的第二代NV SRAM,三代也就是最新的NV SRAM模塊解決先前產品所存在的問題，同時增加了更多功能。 這類新型NV SRAM是單片BGA模塊，內置可充電鋰電池。和PCM一樣，采用這種封裝形式的所有SRAM無論其容量大小，封裝尺寸和引腳配置都是相同的。此類模塊采用表面貼裝，并且是單片器件。因此設計更加堅固可靠，較上一代器件可承受更強的機械震動。由于電池是可充電的，因此數據保存時間的概念有了另外一層含義。用等效使用壽命一詞來描述更為適當，此類器件等效

5、使用壽命可高達200年!,采用單片式模塊封裝的第三代NV SRAM,NV SRAM,非易失性存儲器比較,鐵電存儲器,鐵電存儲器,磁阻式 隨機存取存儲器,MRAM采用和硬盤類似的材料（鐵鈷鎳基質薄膜）和讀寫原理，只是MRAM器件應用半導體平面工藝來生產，沒有任何機械或移動的裝置。目前已有摩托羅拉公司采用類CMOS工藝和銅互連技術生產出256Kb樣片，讀寫周期小于50納秒。 FRAM技術的核心是集成到芯片中的微小鐵電晶體。鐵電晶體的電極化可由施加在電容兩端的電場變化來實現。芯片內的電路能夠感應電極化的方向從而判斷01信息。FRAM技術已經存在若干年，但一直應用在很狹窄的領域內。目前德州儀器公司（T

6、I）和瑞創(chuàng)國際公司 (Ramtron International Corporation)正攜手開發(fā)這一技術。采用COP技術（capacitor-on-plug）和標準0.13微米CMOS工藝，TI已經成功地生產出了 6? Mb的 FRAM 器件。 OUM存儲器是世界頭號半導體芯片廠商英特爾推崇的下一代非易失性、大容量存儲技術。英特爾和該項技術的發(fā)明廠商Ovonyx 公司一起，正在進行技術完善和可制造性方面的研發(fā)工作。OUM存儲器也可以做在硅晶片襯底上，其關鍵材料是 可以記錄材料相變的硫化物薄膜。在數據讀取速度方面，OUM可以實現與閃存同等水平的高速讀取。在可擦寫次數方面與FRAM一樣，為10

7、的12次方。讀取方法與MRAM一樣為非破壞型，次數無限。元件尺寸方面，OUM約為MRAM或FRAM的1/3。耗電方面，OUM可以在2.5V下工作，比其他技術更優(yōu)異。英特爾已經在其生產奔騰芯片的工廠中，用0.18微米CMOS工藝試制出4Mb的OUM樣片。在開發(fā)OUM的同時，英特爾也在發(fā)展一種稱為聚合物鐵電體存儲器（PFRAM）的技術。,通過單線接口提供器件控制及操作 每個器件具有唯一的工廠光刻ID 通過單總線供電(“寄生電源”) 可掛接多點：單一總線可掛接多個器件 提供額外的ESD保護,1-Wire存儲器,1024位1-Wire EEPROM芯片，由四個存儲器頁組成，每頁256位。 數據先被寫入

8、一個8字節(jié)暫存器中，經校驗無誤后復制到EEPROM存儲器。 四個存儲器頁相互獨立，可以單獨設置寫保護 DS2431通過一根1-Wire總線進行通信。通信采用Dallas Semiconductor標準的1-Wire協(xié)議。 15.4kbps或111kbps速率下使用單獨數字信號與主機通信。 每個器件都有唯一 的、不能更改的64位ROM地址碼，該地址碼由工廠光刻寫入芯片。在一個多點的1-Wire網絡環(huán)境中，該地址碼用于對器件進行尋址。 應用: 醫(yī)療傳感器校準數據存儲 模擬傳感器校準 墨盒/碳粉打印盒識別 消費類產品的售后管理,1-Wire存儲器DS2431,1-Wire存儲器DS2431,ROM操作命令 1) Read ROM 2) Match ROM 3) Search ROM 4) Skip ROM 5) Resume 6) Overdrive-Skip R