存储器基础知识

1、存储器基础知识基础知识存储器的分类易失性存储器 DRAM SRAM非易失性存储器 EEPROM FLASH Memory新型Memory总结基础知识存储器的分类易失性存储器 DRAM SRAM非易失性存储器 EEPROM FLASH Memory新型Memory总结基础知识信息的存储信息在计算机中以二进制的形式存在，即信息被转化为由0和1组成的二进制代码的形式在计算机中进行加工、传输和存储。计算机存储单位bit、Byte、KB、MB、GB等bit：存放一位二进制，即是0或1，最小的存储单位Byte：字节，8个二进制为一个字节，最常用的单位KB：千字节，=1024ByteMB：兆字节，=1024

2、KB另外还经常使用word（字）来表示，对16bit的CPU来说1word=16bit，对32bit的CPU来说1word=32bit。基础知识基础知识存储器的分类易失性存储器 DRAM SRAM非易失性存储器 EEPROM FLASH Memory新型Memory总结存储器的分类易失性存储器：电源切断后数据消失非易失性存储器：电源切断后数据不消失半导体存储器DRAMRAM易失性SRAMFeRAM非易失性MRAM掩摸ROMROMEPROMEEPROM闪存（FLASH）可以覆盖写入无法覆盖写入(Random Access Memory)(Read Only Memory)(Dynamic RAM

3、)(Static RAM)(Ferroelectric RAM)(Magnetic RAM)(Erasable Programmable ROM)(Electrically EPROM)存储器的分类 PC中的存储器层次结构如上图，在CPU的周边需要高速信号处理的情况使用易失性存储器，数据保存（包括程序）为目的的话使用非易失性存储器。 PC中的存储器层次结构基础知识存储器的分类易失性存储器 DRAM SRAM非易失性存储器 EEPROM FLASH Memory新型Memory总结易失性存储器DRAM和SRAM的单元构造 SRAM DRAM上图表示出SRAM和DRAM的单元的构造。DRAM由1P

4、CS的三极管和1PCS的电容构成。SRAM由6pcs的三极管构成。相同的设计方法下，芯片的面积SRAM是DRAM的4倍。（价格指标使用）电容易失性存储器Copyright 2009 OMRON Corporation. All rights reserved.DRAM的特点及应用需要定期刷新读写速度慢（与SRAM比）大容量化可能消费电力大PC，平板电脑智能手机工作站传真、打印机特点应用场合DRAM的特点及应用场合DRAM的种类及主要厂家SAMSUNG及SK主要面向消费品MICRON主要面向工业用户DRAM的种类DRAM的种类及主要厂家DRAM的发展现在DRAM的主流从DDR3变成DDR4DRA

5、M的发展DRAM的发展DRAM制程的发展DRAM的发展SRAM的单元构成SRAM由记忆数据用的4PCS三极管和数据读写用的2PCS三极管构成。和DRAM不同，SRAM用三极管来记忆数据，不需要数据刷新，因此能对应低消费电力的要求。SRAM的结构SRAM的种类SRAM主要分为同期和非同期两种。SRAM高速SRAMLPSRAM伪SRAM同期型非同期型（非同期型）（非同期型）SRAM的种类Copyright 2009 OMRON Corporation. All rights reserved.SRAM的特点及应用待机电流小读写速度快（与DRAM比）大容量化困难产业机器、汽车电子数码相机、手机液晶电

6、视、打印机其他缓冲用场合特点应用场合SRAM的特点及应用Copyright 2009 OMRON Corporation. All rights reserved.主要SRAM厂家的市场份额排名厂家名市场份额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月数据SRAM主要厂家及市场份额DRAM和

7、SRAM的比较位线字节线电容DRAM的特性SRAM的特性由三极管构成读写动作简单高速动作可能难以大容量化用于性能要求高的缓存依靠电容存储的电荷来存储数据为了数据维持需要刷新高速动作难容易大容量化用于容量要求大的主存数据线数据线DRAM和SRAM的比较基础知识存储器的分类易失性存储器 DRAM SRAM非易失性存储器 EEPROM FLASH Memory新型Memory总结非易失性存储器目前主力是FLASH Memory和E2PROM，EPROM的市场萎缩，各厂家基本不再生产。种类特性MASK ROM不可重写（制造过程中数据写入，不可擦除）用途：字体存储和词典等EPROM用电信号写入，紫外线擦

8、除封装有一个石英窗口用途：BIOS、存放程序初始化数据等E2PROM可用电信号写入和擦除存储单元大，大存储化困难用途：手机、音响、测量器等FLASH MEMORY可用电信号写入和擦除存储单元小，容易大存储化用途：数码相机、手机、存储卡等非易失性存储器EEPROMEEPROM的构造一般EEPROM采用堆栈型单元构造。通过控制存储单元的浮栅（FG）中电荷量来实现数据的保持。EEPROM仅通过电信号就可擦除被选择部分的内容，而且擦除的时候不需要从回路中取出，擦除和写入的速度虽然在人们看来已经很高速度了，但是和读取数据还是比较慢。特定的存储单元的擦写次数的限制，一般可擦写1万到10万次。EEPROM一

9、般用于存储机器的设定信息，被调制解调器等各种各样的机器利用。门极（G）源极（S）漏极（D）浮栅（FG）EEPROM的构造 EEPROM的种类接口存储容量（bit）代表型号特点ROHMSTSIIHUAJIEMicrowire(3-wire)1KBR93G46M93C46S-93C46数据IN/OUT口分开，信赖性高不面向大容量2KBR93G56M93C56S-93C564KBR93G66M93C66S-93C668KBR93G76M93C76S-93C7616KBR93G86M93C86S-93C86I2C(2-wire)4KBR24G04M24C04S-24C04DK24C04主流产品采用范围

10、广大容量花可能低价格化8KBR24G08M24C08S-24C08DK24C0816KBR24G16M24C16S-24C16DK24C1632KBR24G32M24C32K24C3264KBR24G64M24C64K24C64128KBR24G128M24128K24C128256KBR24G256M24256K24C256512KBR24G512M24512SPI64KBR25G640M95640S-25C640今后的主流可对应大容量和高速化128KBR25G128M95128S-25C128256KBR25G256M95256S-25C256512KBR25G512M95512S-25C

11、512主流的串口EEPROM分为microwire、I2C、SPI三种接口方式 EEPROM的种类各主要EEPROM厂家及市场份额排名厂家名市场份额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月数据EEPROM主要厂家及市场份额FLASH Memory的构造bit线控制线控制线选择线bit线bit线EPROMEEPROMDRAM面积比：1不易失性紫外线擦写面积比：

12、2不易失性电气擦写面积比：1.2易失性控制线bit线集中了三种存储器的优点面积比：1不易失性电气擦写FLASH Memory字节线FLASH Memory采用和EPROM相同的构造，只是FG层氧化膜的厚度比EPROM薄，因此能通过电信号进行擦除和写入操作。构造上也容易达成成本的低减。擦除时以块为单位操作。FLASH Memory的构造FLASH MemoryFLASH Memory的特点FLSAH Memory的应用场合电气可擦写的不易失性存储器以块为单位进行擦除存储容量大SD Card和U盘数码相机、MP3、手机、平板电脑等SSD（Solid State Drive）FLASH Memory

13、的特点及应用场合FLASH Memory的分类FLASH Memory的分类FLASH Memory的分类NOR和NAND FLASH的区别NOR和NAND的区别NOR型FLASHNAND型FLASH如上图所示，左图为NOR型FLASH的回路图，各单元和位线、字线、地线连接，各自独立。因此能实现随机存储。右图为NAND型FLASH的回路图，32位存储单元连接在一起，两端有选择MOS，选择MOS为ON的话，位线接通地线。32位并不是决定的数值，这个位数的为大多数NAND型FLASH采用的数值。NORNAND随机存取高速低速擦除和读写速度低速高速读取单位1bitpage写入单位1bitpage擦除

14、单位blockblock应用领域系统程序多媒体数据高集成化不适合适合NOR和NAND FLASH的区别FLASH Memory的特点及用途NOR型FLASH特点以块为单位进行擦除和DRAM一样可以随机存取读取速度快用途读取速度快、信赖性高，主要用于便携设备中程序的存储。特点以页为单位进行读写，以块为单位进行擦除有一个单元可存储1bit和2bit 两种类型用途集成度高，可以对应大容量化，主要用于数据（多媒体数据等）的存储。 NAND型FLASHFLASH Memory的特点及用途FLASH Memory的特点及用途排名厂家名市场份额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月数据FLASH Memory主要厂家及市场份额基础知识存储器的分类易失性存储器 DRAM SRAM非易失性存储器 EEPROM FLASH Memory新型Memory总结新型MEMORY FeRAM&MRAMFeRAM可写入次数大写入速度快FeRAM(Ferroelectric RAM)，被称为铁电随机

16、存储器，存储单元构造类似于DRAM，用铁电性材料取代原来的介电质，使其具有非易失性存储器的特点。FeRAM具有高速、高密度、低功耗和抗辐射等优点bit线字线新型MEMORY FeRAM&MRAM新型MEMORY FeRAM&MRAMMRAMMRAM(Magnetoresistive RAM)，被称为磁阻随机存储器，存储单元构造类似于DRAM，用巨磁性电阻（GMR）取代DRAM中的电容， 使其具有非易失性存储器的特点。MRAM拥有静态随机存储器（SRAM）的高速读取写入能力，以及动态随机存储器（DRAM）的高集成度，而且基本上可以无限次地重复写入。被视为DRAM的接班人。MRAMDRAMSRAM

17、EEPROM 写入时间 () 读出时间 集成度 消费电力 不易失性 Bit单价？ 新型MEMORY FeRAM&MRAM基础知识存储器的分类易失性存储器 DRAM SRAM非易失性存储器 EEPROM FLASH Memory新型Memory总结各存储器的比较各存储器的比较存储器的种类说明例DRAM (Dynamic Random Access Memory)存储器为了保持数据需要定期的刷新。计算机的主存储器等SDRAM (Synchronous Dynamic Random Access Memory)DRAM的改良版(和系统同期动作)计算机的主存储器等DDR SDRAM 是SDRAM传输性

18、能的2倍计算机的主存储器等DDR2 SDRAM 是DDR传输性能的2倍计算机的主存储器等DDR3 SDRAM 是DDR2传输性能的2倍计算机的主存储器等DDR4 SDRAM现在最新的的技术计算机的主存储器等SRAM (Static Random Access Memory)为了保持存储器中的内容，不需要定期的刷新。所以和DRAM的Dynamic比较命名为Static。但是在电源切断后，数据丢失（易失性存储器）。（揮発性）。回路用触发器保持数据，和DRAM相比价格贵，所以用于缓冲存储器。另外需要降低耗电量的手机等也使用SRAM。缓冲存储器(高速)手机的存储器等MASK ROM通过集成电路的配线来存储数据。不可擦除和重写。因为不可重写，所以在需要修正的情况下，只能更换产品。家用电器的固件。等EPROM