第11章 存储器集成电路简介

1、第11章 存储器集成电路简介集成电路芯片及应用2011年12月存储器分类l静态RAMl动态RAMlFlash Memory动态随机存储器动态随机存储器DRAM 60年代第一个半导体存储器：16位双极性静态存储器 70年代MOSFET PMOS-NMOS-CMOS 需要刷新静态随机存储器静态随机存储器SRAM 元件多、容量小、速度快高速缓冲 目标：面积、速度、功耗、工艺Intel 2147 4k只读存储器只读存储器ROM 内容掉电后不变 存储指令、系数、函数表、固定程序控制器、游戏卡 ROM-PROM-EPROM-EEPROM-FLASHFLASH EPROM的结构简单、密度高优点、在线电擦除存

2、储器结构非易失NV SRAM第一代第一代NV SRAMNV SRAM模块问世近模块问世近2020年来，新一代年来，新一代NV SRAMNV SRAM不断更新不断更新第一代第一代NV SRAMNV SRAM模块采用大尺寸模块采用大尺寸DIPDIP封装。该封装具有一定的封装。该封装具有一定的高度，因为电池和高度，因为电池和RAMRAM芯片叠放于芯片叠放于DIPDIP封装之中。封装之中。DIPDIP封装器件封装器件可以插入可以插入DIPDIP插座，方便替换，储存，或从一个印制板转移到插座，方便替换，储存，或从一个印制板转移到另一个。虽然这些优点至今仍非常有用，但相比之下，更有另一个。虽然这些优点至今

3、仍非常有用，但相比之下，更有必要发展表面贴装技术，以及将工作电压由必要发展表面贴装技术，以及将工作电压由5V5V变为变为3.3V3.3V。 采用采用DIP封装的第一代封装的第一代NV SRAM模块模块 第二代第二代NV SRAMNV SRAM模块采用两片式方案模块采用两片式方案PowerCapPowerCap模块模块(PCM)(PCM)，即由直接焊接到印刷板的基座，即由直接焊接到印刷板的基座( (包含包含SRAM)SRAM)，以，以及及PowerCap (PowerCap (也就是锂电池，通过卡扣固定在基座上也就是锂电池，通过卡扣固定在基座上) )两部分组成。与两部分组成。与DIPDIP模块相

4、比，这类器件具有两个主要模块相比，这类器件具有两个主要优点：它们采用表面贴装，并且具有标准引脚配置。优点：它们采用表面贴装，并且具有标准引脚配置。换句话说，无论多大容量的换句话说，无论多大容量的NV SRAMNV SRAM，其封装和引脚数，其封装和引脚数是相同的。因此，设计人员可以加大系统存储容量，是相同的。因此，设计人员可以加大系统存储容量，而不用必须担心需要改变而不用必须担心需要改变PCBPCB布局。电池更换起来也很布局。电池更换起来也很容易。容易。采用采用PowerCap模块封装的模块封装的第二代第二代NV SRAM 三代也就是最新的三代也就是最新的NV SRAMNV SRAM模块解决先

5、前产品模块解决先前产品所存在的问题，同时增加了更多功能。所存在的问题，同时增加了更多功能。 这类新型这类新型NV SRAMNV SRAM是单片是单片BGABGA模块，内置可充电模块，内置可充电锂电池。和锂电池。和PCMPCM一样，采用这种封装形式的所一样，采用这种封装形式的所有有SRAMSRAM无论其容量大小，封装尺寸和引脚配置无论其容量大小，封装尺寸和引脚配置都是相同的。此类模块采用表面贴装，并且是都是相同的。此类模块采用表面贴装，并且是单片器件。因此设计更加坚固可靠，较上一代单片器件。因此设计更加坚固可靠，较上一代器件可承受更强的机械震动。由于电池是可充器件可承受更强的机械震动。由于电池是

6、可充电的，因此数据保存时间的概念有了另外一层电的，因此数据保存时间的概念有了另外一层含义。用等效使用寿命一词来描述更为适当，含义。用等效使用寿命一词来描述更为适当，此类器件等效使用寿命可高达此类器件等效使用寿命可高达200200年年! ! 采用单片式模块封装的第采用单片式模块封装的第三代三代NV SRAM NV SRAM 非易失性存储器比较 铁电存储器铁电存储器磁阻式随机存取存储器 MRAM采用和硬盘类似的材料（铁钴镍基质薄膜）和读写原理，只是MRAM器件应用半导体平面工艺来生产，没有任何机械或移动的装置。目前已有摩托罗拉公司采用类CMOS工艺和铜互连技术生产出256Kb样片，读写周期小于50

7、纳秒。FRAM技术的核心是集成到芯片中的微小铁电晶体。铁电晶体的电极化可由施加在电容两端的电场变化来实现。芯片内的电路能够感应电极化的方向从而判断01信息。FRAM技术已经存在若干年，但一直应用在很狭窄的领域内。目前德州仪器公司（TI）和瑞创国际公司 (Ramtron International Corporation)正携手开发这一技术。采用COP技术（capacitor-on-plug）和标准0.13微米CMOS工艺，TI已经成功地生产出了 6? Mb的 FRAM 器件。OUM存储器是世界头号半导体芯片厂商英特尔推崇的下一代非易失性、大容量存储技术。英特尔和该项技术的发明厂商Ovonyx

8、公司一起，正在进行技术完善和可制造性方面的研发工作。OUM存储器也可以做在硅晶片衬底上，其关键材料是 可以记录材料相变的硫化物薄膜。在数据读取速度方面，OUM可以实现与闪存同等水平的高速读取。在可擦写次数方面与FRAM一样，为10的12次方。读取方法与MRAM一样为非破坏型，次数无限。元件尺寸方面，OUM约为MRAM或FRAM的1/3。耗电方面，OUM可以在2.5V下工作，比其他技术更优异。英特尔已经在其生产奔腾芯片的工厂中，用0.18微米CMOS工艺试制出4Mb的OUM样片。在开发OUM的同时，英特尔也在发展一种称为聚合物铁电体存储器（PFRAM）的技术。 通过单线接口提供器件控制及操作 每

9、个器件具有唯一的工厂光刻ID 通过单总线供电(“寄生电源”) 可挂接多点：单一总线可挂接多个器件 提供额外的ESD保护 1-Wire存储器1024位1-Wire EEPROM芯片，由四个存储器页组成，每页256位。数据先被写入一个8字节暂存器中，经校验无误后复制到EEPROM存储器。四个存储器页相互独立，可以单独设置写保护DS2431通过一根1-Wire总线进行通信。通信采用Dallas Semiconductor标准的1-Wire协议。15.4kbps或111kbps速率下使用单独数字信号与主机通信。 每个器件都有唯一 的、不能更改的64位ROM地址码，该地址码由工厂光刻写入芯片。在一个多点的1-Wire网络环境中，该地址码用于对器件进行寻址。应用: 医疗传感器校准数据存储 模拟传感器校准 墨盒/碳粉打印盒识别 消费类产品的售后管理 1-Wire存储器DS24311-Wire存储器DS2431ROM操作命令1) Read ROM2) Match ROM3) Search ROM4) Skip ROM5)