《半导体存储器》课件

《半导体存储器》PPT幻灯片PPT本PPT课件仅供大家学习使用请学习完及时删除处理谢谢！《半导体存储器》PPT幻灯片PPT本PPT课件仅供大7.1概述存储器的存储媒介有多种，应用范围也非常广泛。软磁盘磁带硬盘内存条光盘优盘数码相机用SM卡7.1概述存储器的存储媒介有多种，应用范围也非常广泛7.1概述7.1.1

半导体存储器的特点与应用7.1.2

半导体存储器的分类7.1.3

半导体存储器的主要技术指标7.1概述7.1.1半导体存储器的特点与应用7.1.27.1.1半导体存储器的特点与应用半导体存储器是用半导体器件来存储二值信息的大规模集成电路。集成度高、体积小、可靠性高、价格低、外围电路简单且易于接口、便于自动化批量生产。半导体存储器主要用于电子计算机和某些数字系统，存放程序、数据、资料等。7.1.1半导体存储器的特点与应用半导体存储器是用半7.1.2半导体存储器的分类

１．按制造工艺分类：

双极型：工作速度快、功耗大、价格较高。

MOS型：集成度高、功耗小、工艺简单、价格低。

２．按存取方式分类：

顺序存取存储器(SAM)：如先入先出型和先入后出型。

随机存取存储器(RAM)：包括静态存储器(SRAM)和动态存储器(DRAM)。

只读存储器(ROM)：包括固定ROM、可编程ROM(PROM)和可擦除的可编程ROM(EPROM)。7.1.2半导体存储器的分类１．按制造工艺分类：１．存储容量存储器包含基本存储单元的总数。一个基本存储单元能存储１位(Bit)的信息，即一个0或一个1。

存储器的读写操作是以字为单位的，每一个字可包含多个位。例如：字数：字长：每次可以读(写)二值码的个数总容量２．存取时间反映存储器的工作速度，通常用读(或写)周期来描述。7.1.3半导体存储器的主要技术指标１．存储容量例如：字数：字长：每次可以读(写)二值码的个

7.2顺序存取存储器（SAM）

(SequentialAccessMemory)7.2.1动态CMOS反相器7.2.2动态CMOS移存单元7.2.3动态移存器和顺序存取存储器7.2顺序存取存储器（SAM）

(Sequ7.2.1动态CMOS反相器由传输门和CMOS反相器组成。电路中T1、T2栅极的寄生电容C是存储信息的主要“元件”。２．MOS管栅电容C的暂存作用栅电容C充电迅速，放电缓慢，因此可以暂存输入信息。若每隔一定时间对C补充一次电荷，使信号得到“再生”，可长期保持C上的1信号，这一操作过程通常称为“刷新”。

CP的周期不能太长，一般应小于１ms。１．电路结构图7-2-1动态CMOS反相器vI+–TG1CPCRVDDT2T1vOCP•+–7.2.1动态CMOS反相器由传输门和CMOS反相器组7.2.2动态CMOS移存单元动态CMOS移存单元由两个动态CMOS反相器串接而成。当CP=1时，主动态反相器接收信息，从动态反相器保持原存信息；CP=0时，主动态反相器保持原存信息，从动态反相器随主动态反相器变化。每经过一个CP，数据向右移动一位。主从1位ITG1CPC1VDDT2T1OCPTG2CPC2VDDT4T3CP图7-2-2动态CMOS移存单元7.2.2动态CMOS移存单元动态CMOS移存单元由两个7.2.3动态移存器和顺序存取存储器１．动态移存器动态移存器可用动态CMOS移存单元串接而成，主要用来组成顺序存取存储器(SAM)。由于需要读出的数据必须在CP的推动下，逐位移动到输出端才可读出，所以存取时间较长，位数越多，最大存取时间越长。0121023···串入串出CPCP1位动态移存单元图7-2-3

1024位动态移存器示意图7.2.3动态移存器和顺序存取存储器１．动态移存器(1)循环刷新

片选端为0。只要不断电，信息可在动态中长期保存。(2)边写边读片选端为1，写/循环为1，且读控制端也为1。(3)只读不写，数据刷新

片选端为1，写/循环为0，读控制端为1。２．先入先出(FIFO)型SAM特点：每次对外读(或写)一个并行的８位数据，即一个字。SAM中的数据字只能按“先入先出”的原则顺序读出。逻辑图动画示意(1)循环刷新(2)边写边读(3)只读不写图7-2-5

m×4位FILO型SAMI/O控制电路1ENQ0Qm-1•••m位双向移存器SL/SRCPG2G1I/O0R/WCPENENI/O3EN111Q0Qm-1•••m位双向移存器SL/SRCP●······３．先入后出(FILO)型SAM写操作：移存器执行右移操作，由I/O端最先送入的数据存于各移存器的最右端。读操作：移存器执行左移操作，存于各移存器最左端的数据最先由I/O端读出。图7-2-5m×4位FILO型SAMI/O控制电路1ENQ&≥1&G20G301024位动态移存器CPCP&O0G40I0&≥1&G21G311024位动态移存器CPCP&O1G41I1&≥1&G27G371024位动态移存器CPCP&O7G47I7&写/循环片选读············图7-2-4

1024×8位FIFO型SAM返回G1&≥1&G20G301024位动态移存器CPCP&O0G407.3随机存取存储器（RAM）

RandomAccessMemory7.3.1RAM结构7.3.2RAM存储单元7.3.3RAM集成片HM6264简介7.3.4RAM存储容量的扩展7.3随机存取存储器（RAM）

Rand7.3.1RAM结构１．存储矩阵将存储单元按阵列形式排列，形成存储矩阵。２．地址译码器为了区别不同的字，将存放在同一个字的存储单元编为一组，并赋予一个号码，称为地址。地址的选择是借助于地址译码器来完成的。地址码的位数n与可寻址数N之间的关系为：N=2n。３．片选与读/写控制电路（I/O电路）RAM主要由存储矩阵、地址译码器和读/写控制电路（I/O电路）三部分组成。逻辑图动画示意7.3.1RAM结构１．存储矩阵２．地址译码器基本R-S触发器7.3.2RAM存储单元１．MOS静态存储单元存储单元图7-3-2六管CMOS静态存储单元VDD••DDTjTj'YjT1T3QQT5T2T4T6Xi位线位线当地址码使得Xi和Yj均为高电平时，表示选中该单元，即可以对它进行读写操作。由于数据由触发器记忆，只要不断电，信息就可以永久保存。采用CMOS管，所以静态功耗极小。基本R-S触发器7.3.2RAM存储单元１．MOS静２．MOS动态存储单元T1G2&&T2T3T4T4'T5T6TjYjC0C0'CG1XiWRVDDVDD预充

脉冲读行线写位线写行线读位线D图7-3-3三管动态NMOS存储单元(1)三管NMOS动态存储单元

NMOS管T2的栅电容C用来暂存数据。预充电：读出操作：写入操作：刷新操作：通过内部的读、写操作，使C中的信息得以长期保持。２．MOS动态存储单元T1G2&&T2T3T4T4'T5(2)单管NMOS动态存储单元图7-3-4单管NMOS动态存储单元•xiTCSC0D位线由一个门控管T和一个存储信息的电容CS组成。由于分布电容C0＞＞CS，所以位线上的读出电压信号很小，需用高灵敏度读出放大器进行放大；且每次读出后必须立即对该单元进行刷新，以保留原存信息。动态存储单元的结构比静态存储单元简单，可达到更高的集成度；但DRAM不如SRAM使用方便，且存取时间较长。(2)单管NMOS动态存储单元图7-3-4单管NMOS8条数据线，每字长度为8位13条地址线，存储字数为：213＝8Ｋ7.3.3RAM集成片HM6264简介图7-3-5

HM6264外引线排列图⌒R/WNCGND15141613171218111910209218227236245254263272281A12A7A6A5A4A3A2A1A0I/O0I/O1I/O2VDDCS2A8A9A11OEA10CS1I/O7I/O6I/O5I/O4I/O3HM62648条数据线，每字长度为8位13条地址线，存储字数为：21表7-3-2

HM6264工作状态工作状态CS1CS2OER/WI/O

读（选中）0101输出数据写（选中）01×0输入数据维持（未选中）1×××高阻浮置维持（未选中）×0××高阻浮置输出禁止0111高阻浮置表7-3-2HM6264工作状态工作状态CS1CS2OER••••••5V7.3.4RAM存储容量的扩展１．位扩展D15D9D8···D7D1D0···11R/WCS1A0A12···图7-3-6

RAM的位扩展适用于字数够用，但每字的位数（字长）不够的情况。如：8K×8→8K×16I/O7I/O1I/O0VDD···OEGNDR/WA12A0CS1CS2···I/O7I/O1I/O0VDD···OEGNDR/WA12A0CS1CS2···6264Ⅰ6264Ⅱ••••••5V7.3.4RAM存储容量的扩展１．位R/W２．字扩展适用于位数（字长）够用，但字数不够的情况。如：8K×8→32K×81111Y0Y1Y2Y3••••••••••••••••••••••••D0D7A0A12A13A14A1A012T4139SR×410kΩ×45VD1D24.5V

锂电池增加地址线。I/O7I/O0VDD···OEGNDR/WA12A0CS1CS2···6264ⅠI/O7I/O0VDD···OEGNDR/WA12A0CS1CS2···6264ⅡI/O7I/O0VDD···OEGNDR/WA12A0CS1CS2···6264ⅢI/O7I/O0VDD···OEGNDR/WA12A0CS1CS2···6264Ⅳ图7-3-7

RAM的字扩展断电保护R/W２．字扩展适用于位数（字长）够用，但字数不够的地址范围CS1有效的片子A14A13A12A11…A0十六进制地址码000000000000000

11111111111110000H

1FFFHⅠ010000000000000

11111111111112000H

3FFFHⅡ100000000000000

11111111111114000H

5FFFHⅢ110000000000000

11111111111116000H

7FFFHⅣ························表7-3-3图7-3-7各片地址范围地址范围CS1有效的片子A14A13A12小结１．RAM可以方便快速地直接从中任意读取/写入一个数据字。２．RAM的结构３．RAM容量的扩展有字扩展和位扩展两种方式。存储矩阵行地址译码器列地址译码器输入输出电路存储单元静态存储单元动态存储单元片选与读/写控制小结１．RAM可以方便快速地直接从中任意读取/写入一个图7-3-1

256×1位RAM示意图

X地址译码器Y地址译码器1,1A0A1A2A3X0(行)X15T0T0'T15'Y0(列)•••Y15A4A5A6A7位线行存储矩阵I/O电路G1DG4G5G2I/OR/W&D1ENCS16,1列1,16T15位线16,161EN1EN&G3••••返回图7-3-1256×1位RAM示意图X地址译码器Y地址7.4只读存储器（ROM）

ReadOnlyMemory7.4.1固定ROM7.4.2可编程ROM（PROM）7.4.3可擦除可编程ROM（EPROM）7.4.4用ROM实现组合逻辑函数7.4.5EPROM集成片简介7.4只读存储器（ROM）

存储矩阵输出电路7.4.1固定ROMEN1111D3RY3Y2Y1Y0W0A0A1地址译码器位线W1W2W3RRREND2D1D0(a)电路图图7-4-1

4×4位二极管固定ROM字线芯片在制造时就把需要存储的内容用电路结构固定下来，使用时无法再改变。１．二极管固定ROM字线和位线的交叉处代表一个存储单元，有二极管表示存1，否则表示存0。A1

A0D3D2D1D0000000010001101110111111表7-4-1

4×4位ROM数据表存储矩阵输出电路7.4.1固定ROMEN1111D3RY或阵列与阵列11&&&&≥1≥1≥1≥1●●●●●●●●A1A0W0W1W2W3Y3Y2Y1Y0●●●●●●●●••••W0Y0R(b)或门Y0W1W2W3(c)地址译码器和存储矩阵的阵列图图7-4-1

4×4位二极管固定ROM固定ROM的阵列图由与阵列和或阵列组成。与阵列和地址译码器相对应，用实心点标注地址码；或阵列对应于存储矩阵，实心点表示接有二极管。或阵列与阵列11&&&&≥1≥1≥1≥1●●●●●●●●A1D3Y3Y2Y1Y0W0A0A1地址译码器W1W2W3D2D1D01111VDD图7-4-2

4×4

NMOS管固定ROM２．MOS管固定ROM字线和位线的交叉处代表一个存储单元，有NMOS管表示存1，否则表示存0。该ROM中所存储的数据，与图7-4-1中的二极管固定ROM是一致的。D3Y3Y2Y1Y0W0A0A1地址译码器W1W2W7.4.2可编程ROM（PROM）PROM在出厂时，存储的内容为全1（或全0），用户可根据需要将某些单元改写为0（或1）。VCCＷiTYjAWDZARDj图7-4-3双极型PROM存储

单元和读/写放大器读/写放大

器(1路)熔丝特点：工作速度快，但只能进行一次性编程处理。用户编程：

选择相应地址，使Ｗi＝1；在Dj端施加高电压正脉冲，使得AW输出为低电平，有较大的脉冲电流从VCC经三极管流过熔丝，并将熔丝熔断，从而使本单元信息改写为0。7.4.2可编程ROM（PROM）PROM在出厂时，7.4.3可擦除可编程ROM（EPROM）

１．可擦除可编程ROM（EPROM）EPROM的存储单元采用叠层栅注入MOS管。图7-4-4

EPROM的一个存储单元ＷiYj位线GSＤＷiYj×(a)EPROM叠层栅存储单元(b)阵列图符号由于EPROM的存储单元是可擦除可编程的，为了区别于固定ROM，在EPROM阵列图的或阵列中，用“×”表示所存储的信息“1”。7.4.3可擦除可编程ROM（EPROM）１．可擦除用户编程（写0）：漏极和源极（接地）之间加高电压，控制栅极加高电压脉冲,形成雪崩效应。需专用工具（编程器）。擦除：用擦洗器产生的强紫外线照射来完成擦除操作，耗时约几分钟。一般可擦写几百次。EPROM的擦除操作是针对整个芯片进行的，不能实现字擦除（只擦一个或一些字）功能。EPROM封装出厂时，浮栅均无电荷，存储单元的信息为全１。保存时间：在不受光线干扰的情况下，可保存10年。3～4μmN+N+SiO2P型硅衬底SGD控制栅

(多晶硅)浮栅

(多晶硅)图7-4-5

叠层栅MOS管剖面示意图用户编程（写0）：漏极和源极（接地）之间加高电压，控制栅EEPROM只需在高电压脉冲或工作电压下就可以进行擦除，不需要借助紫外线的照射，而且还具有字擦除功能，所以更加灵活、方便。一般EEPROM集成片允许擦写100～10000次，擦写共需时间20ms左右，数据可保存5～10年。图7-4-6

EEPROM存储单元ＷiYj字线G1S1D1位线T1T2EEPROM的存储单元由门控管T2和叠层栅MOS管T1组成。其中T1称为浮栅隧道氧化层MOS管，在一定电压条件下，将产生隧道效应，以实现电擦除操作。

２．电可擦可编程ROM（EEPROM）EEPROM只需在高电压脉冲或工作电压下就可以进行擦除，SiO2PS1G1D1擦写栅

(多晶硅)浮栅

(多晶硅)图7-4-7

EEPROM存储单元中的T1N+N+SiO2极薄层G1D1S10+21V(a)剖面示意图(b)浮栅俘获电子示意图正常工作时擦写栅加+3V电压，浮栅积有电子电荷时，T1不能导通；浮栅无电子电荷时，T1导通。SiO2PS1G1D1擦写栅

(多晶硅)浮栅

(多晶硅)图PSGD浮栅图7-4-8

快闪存储器N+N+(a)(b)DSG位线WiVSSYj隧道区３．快闪存储器（FlashMemory）快闪存储器采用单管叠栅结构的存储单元，具有EPROM结构简单、编程可靠的优点，又具有EEPROM用隧道效应擦除的快捷特性，集成度很高。但不具备字擦除功能。PSGD浮栅图7-4-8快闪存储器N+N+(a)(b)D7.4.4用ROM实现组合逻辑函数依据：ROM是由与阵列和或阵列组成的组合逻辑电路。１．将与阵列地址端A0～An当作逻辑函数的输入变量，则可在地址译码器输出端（即字线）上产生全部最小项；２．或阵列的输出（位线）是将与之相连字线上的信息相或以后作为输出的，因此在数据输出端可获得有关最小项相或的表达式。结论：ROM有几个数据输出端，即可获得几个逻辑函数的输出。方法：列出函数的真值表，直接画出存储矩阵的阵列图。？回顾与思考：译码器实现组合逻辑函数的方法及步骤？7.4.4用ROM实现组合逻辑函数依据：ROM是由与例7-1用PROM构成一个码型转换器，将4位二进制码B3B2B1B0转换成循环码G3G2G1G0。表7-4-2二进制码转换为循环码的真值表0001W1511111001W1401111101W1310110101W1200110111W1111011111W1001011011W910010011W800010010W711101010W601101110W510100110W400100100W311001100W201001000W110000000W00000G0G1G2G3WiB0B1B2B3例7-1用PROM构成一个码型转换器，将4位二进制码B3B图7-4-9用PROM实现二进制码到循环码的转换11&≥1A3A2W0W1W2W3G3G2G1G0(a)未编程的16×4位PROM11A1A0●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●Y3Y2Y1Y0W4W5W6W7W8W9W10W11W12W13W14W15××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××≥1≥1≥1(b)编程后的或阵列≥1W0W1W2W3G3G2G1G0Y3Y2Y1Y0W4W5W6W7W8W9W10W11W12W13W14W15××××××××××××××××××××××××××××××××≥1≥1≥1图7-4-9用PROM实现二进制码到循环码的转换11&≥1图7-4-102716外引线排列图⌒CE/PGMA7GND131214111510169178187196205214223232241A6A5A4A3A2A1A0D0D1D2VCCA8A9A10OE2716VPPD7D6D5D4D37.4.5EPROM集成片简介编程高电压25V片选/编程控制2716～27512系列的EPROM集成片，除了存储容量和编程高电压不同外，其余都基本相同。电源电压+5V图7-4-102716外引线排列图⌒CE/PGMA7G《半导体存储器》PPT幻灯片PPT本PPT课件仅供大家学习使用请学习完及时删除处理谢谢！《半导体存储器》PPT幻灯片PPT本PPT课件仅供大7.1概述存储器的存储媒介有多种，应用范围也非常广泛。软磁盘磁带硬盘内存条光盘优盘数码相机用SM卡7.1概述存储器的存储媒介有多种，应用范围也非常广泛7.1概述7.1.1

半导体存储器的特点与应用7.1.2

半导体存储器的分类7.1.3

半导体存储器的主要技术指标7.1概述7.1.1半导体存储器的特点与应用7.1.27.1.1半导体存储器的特点与应用半导体存储器是用半导体器件来存储二值信息的大规模集成电路。集成度高、体积小、可靠性高、价格低、外围电路简单且易于接口、便于自动化批量生产。半导体存储器主要用于电子计算机和某些数字系统，存放程序、数据、资料等。7.1.1半导体存储器的特点与应用半导体存储器是用半7.1.2半导体存储器的分类

１．按制造工艺分类：

双极型：工作速度快、功耗大、价格较高。

MOS型：集成度高、功耗小、工艺简单、价格低。

２．按存取方式分类：

顺序存取存储器(SAM)：如先入先出型和先入后出型。

随机存取存储器(RAM)：包括静态存储器(SRAM)和动态存储器(DRAM)。

只读存储器(ROM)：包括固定ROM、可编程ROM(PROM)和可擦除的可编程ROM(EPROM)。7.1.2半导体存储器的分类１．按制造工艺分类：１．存储容量存储器包含基本存储单元的总数。一个基本存储单元能存储１位(Bit)的信息，即一个0或一个1。

存储器的读写操作是以字为单位的，每一个字可包含多个位。例如：字数：字长：每次可以读(写)二值码的个数总容量２．存取时间反映存储器的工作速度，通常用读(或写)周期来描述。7.1.3半导体存储器的主要技术指标１．存储容量例如：字数：字长：每次可以读(写)二值码的个

7.2顺序存取存储器（SAM）

(SequentialAccessMemory)7.2.1动态CMOS反相器7.2.2动态CMOS移存单元7.2.3动态移存器和顺序存取存储器7.2顺序存取存储器（SAM）

(Sequ7.2.1动态CMOS反相器由传输门和CMOS反相器组成。电路中T1、T2栅极的寄生电容C是存储信息的主要“元件”。２．MOS管栅电容C的暂存作用栅电容C充电迅速，放电缓慢，因此可以暂存输入信息。若每隔一定时间对C补充一次电荷，使信号得到“再生”，可长期保持C上的1信号，这一操作过程通常称为“刷新”。

CP的周期不能太长，一般应小于１ms。１．电路结构图7-2-1动态CMOS反相器vI+–TG1CPCRVDDT2T1vOCP•+–7.2.1动态CMOS反相器由传输门和CMOS反相器组7.2.2动态CMOS移存单元动态CMOS移存单元由两个动态CMOS反相器串接而成。当CP=1时，主动态反相器接收信息，从动态反相器保持原存信息；CP=0时，主动态反相器保持原存信息，从动态反相器随主动态反相器变化。每经过一个CP，数据向右移动一位。主从1位ITG1CPC1VDDT2T1OCPTG2CPC2VDDT4T3CP图7-2-2动态CMOS移存单元7.2.2动态CMOS移存单元动态CMOS移存单元由两个7.2.3动态移存器和顺序存取存储器１．动态移存器动态移存器可用动态CMOS移存单元串接而成，主要用来组成顺序存取存储器(SAM)。由于需要读出的数据必须在CP的推动下，逐位移动到输出端才可读出，所以存取时间较长，位数越多，最大存取时间越长。0121023···串入串出CPCP1位动态移存单元图7-2-3

1024位动态移存器示意图7.2.3动态移存器和顺序存取存储器１．动态移存器(1)循环刷新

片选端为0。只要不断电，信息可在动态中长期保存。(2)边写边读片选端为1，写/循环为1，且读控制端也为1。(3)只读不写，数据刷新

片选端为1，写/循环为0，读控制端为1。２．先入先出(FIFO)型SAM特点：每次对外读(或写)一个并行的８位数据，即一个字。SAM中的数据字只能按“先入先出”的原则顺序读出。逻辑图动画示意(1)循环刷新(2)边写边读(3)只读不写图7-2-5

m×4位FILO型SAMI/O控制电路1ENQ0Qm-1•••m位双向移存器SL/SRCPG2G1I/O0R/WCPENENI/O3EN111Q0Qm-1•••m位双向移存器SL/SRCP●······３．先入后出(FILO)型SAM写操作：移存器执行右移操作，由I/O端最先送入的数据存于各移存器的最右端。读操作：移存器执行左移操作，存于各移存器最左端的数据最先由I/O端读出。图7-2-5m×4位FILO型SAMI/O控制电路1ENQ&≥1&G20G301024位动态移存器CPCP&O0G40I0&≥1&G21G311024位动态移存器CPCP&O1G41I1&≥1&G27G371024位动态移存器CPCP&O7G47I7&写/循环片选读············图7-2-4

1024×8位FIFO型SAM返回G1&≥1&G20G301024位动态移存器CPCP&O0G407.3随机存取存储器（RAM）

RandomAccessMemory7.3.1RAM结构7.3.2RAM存储单元7.3.3RAM集成片HM6264简介7.3.4RAM存储容量的扩展7.3随机存取存储器（RAM）

Rand7.3.1RAM结构１．存储矩阵将存储单元按阵列形式排列，形成存储矩阵。２．地址译码器为了区别不同的字，将存放在同一个字的存储单元编为一组，并赋予一个号码，称为地址。地址的选择是借助于地址译码器来完成的。地址码的位数n与可寻址数N之间的关系为：N=2n。３．片选与读/写控制电路（I/O电路）RAM主要由存储矩阵、地址译码器和读/写控制电路（I/O电路）三部分组成。逻辑图动画示意7.3.1RAM结构１．存储矩阵２．地址译码器基本R-S触发器7.3.2RAM存储单元１．MOS静态存储单元存储单元图7-3-2六管CMOS静态存储单元VDD••DDTjTj'YjT1T3QQT5T2T4T6Xi位线位线当地址码使得Xi和Yj均为高电平时，表示选中该单元，即可以对它进行读写操作。由于数据由触发器记忆，只要不断电，信息就可以永久保存。采用CMOS管，所以静态功耗极小。基本R-S触发器7.3.2RAM存储单元１．MOS静２．MOS动态存储单元T1G2&&T2T3T4T4'T5T6TjYjC0C0'CG1XiWRVDDVDD预充

脉冲读行线写位线写行线读位线D图7-3-3三管动态NMOS存储单元(1)三管NMOS动态存储单元

NMOS管T2的栅电容C用来暂存数据。预充电：读出操作：写入操作：刷新操作：通过内部的读、写操作，使C中的信息得以长期保持。２．MOS动态存储单元T1G2&&T2T3T4T4'T5(2)单管NMOS动态存储单元图7-3-4单管NMOS动态存储单元•xiTCSC0D位线由一个门控管T和一个存储信息的电容CS组成。由于分布电容C0＞＞CS，所以位线上的读出电压信号很小，需用高灵敏度读出放大器进行放大；且每次读出后必须立即对该单元进行刷新，以保留原存信息。动态存储单元的结构比静态存储单元简单，可达到更高的集成度；但DRAM不如SRAM使用方便，且存取时间较长。(2)单管NMOS动态存储单元图7-3-4单管NMOS8条数据线，每字长度为8位13条地址线，存储字数为：213＝8Ｋ7.3.3RAM集成片HM6264简介图7-3-5

HM6264外引线排列图⌒R/WNCGND15141613171218111910209218227236245254263272281A12A7A6A5A4A3A2A1A0I/O0I/O1I/O2VDDCS2A8A9A11OEA10CS1I/O7I/O6I/O5I/O4I/O3HM62648条数据线，每字长度为8位13条地址线，存储字数为：21表7-3-2

HM6264工作状态工作状态CS1CS2OER/WI/O

读（选中）0101输出数据写（选中）01×0输入数据维持（未选中）1×××高阻浮置维持（未选中）×0××高阻浮置输出禁止0111高阻浮置表7-3-2HM6264工作状态工作状态CS1CS2OER••••••5V7.3.4RAM存储容量的扩展１．位扩展D15D9D8···D7D1D0···11R/WCS1A0A12···图7-3-6

RAM的位扩展适用于字数够用，但每字的位数（字长）不够的情况。如：8K×8→8K×16I/O7I/O1I/O0VDD···OEGNDR/WA12A0CS1CS2···I/O7I/O1I/O0VDD···OEGNDR/WA12A0CS1CS2···6264Ⅰ6264Ⅱ••••••5V7.3.4RAM存储容量的扩展１．位R/W２．字扩展适用于位数（字长）够用，但字数不够的情况。如：8K×8→32K×81111Y0Y1Y2Y3••••••••••••••••••••••••D0D7A0A12A13A14A1A012T4139SR×410kΩ×45VD1D24.5V

锂电池增加地址线。I/O7I/O0VDD···OEGNDR/WA12A0CS1CS2···6264ⅠI/O7I/O0VDD···OEGNDR/WA12A0CS1CS2···6264ⅡI/O7I/O0VDD···OEGNDR/WA12A0CS1CS2···6264ⅢI/O7I/O0VDD···OEGNDR/WA12A0CS1CS2···6264Ⅳ图7-3-7

RAM的字扩展断电保护R/W２．字扩展适用于位数（字长）够用，但字数不够的地址范围CS1有效的片子A14A13A12A11…A0十六进制地址码000000000000000

11111111111110000H

1FFFHⅠ010000000000000

11111111111112000H

3FFFHⅡ100000000000000

11111111111114000H

5FFFHⅢ110000000000000

11111111111116000H

7FFFHⅣ························表7-3-3图7-3-7各片地址范围地址范围CS1有效的片子A14A13A12小结１．RAM可以方便快速地直接从中任意读取/写入一个数据字。２．RAM的结构３．RAM容量的扩展有字扩展和位扩展两种方式。存储矩阵行地址译码器列地址译码器输入输出电路存储单元静态存储单元动态存储单元片选与读/写控制小结１．RAM可以方便快速地直接从中任意读取/写入一个图7-3-1

256×1位RAM示意图

X地址译码器Y地址译码器1,1A0A1A2A3X0(行)X15T0T0'T15'Y0(列)•••Y15A4A5A6A7位线行存储矩阵I/O电路G1DG4G5G2I/OR/W&D1ENCS16,1列1,16T15位线16,161EN1EN&G3••••返回图7-3-1256×1位RAM示意图X地址译码器Y地址7.4只读存储器（ROM）

ReadOnlyMemory7.4.1固定ROM7.4.2可编程ROM（PROM）7.4.3可擦除可编程ROM（EPROM）7.4.4用ROM实现组合逻辑函数7.4.5EPROM集成片简介7.4只读存储器（ROM）

存储矩阵输出电路7.4.1固定ROMEN1111D3RY3Y2Y1Y0W0A0A1地址译码器位线W1W2W3RRREND2D1D0(a)电路图图7-4-1

4×4位二极管固定ROM字线芯片在制造时就把需要存储的内容用电路结构固定下来，使用时无法再改变。１．二极管固定ROM字线和位线的交叉处代表一个存储单元，有二极管表示存1，否则表示存0。A1

A0D3D2D1D0000000010001101110111111表7-4-1

4×4位ROM数据表存储矩阵输出电路7.4.1固定ROMEN1111D3RY或阵列与阵列11&&&&≥1≥1≥1≥1●●●●●●●●A1A0W0W1W2W3Y3Y2Y1Y0●●●●●●●●••••W0Y0R(b)或门Y0W1W2W3(c)地址译码器和存储矩阵的阵列图图7-4-1

4×4位二极管固定ROM固定ROM的阵列图由与阵列和或阵列组成。与阵列和地址译码器相对应，用实心点标注地址码；或阵列对应于存储矩阵，实心点表示接有二极管。或阵列与阵列11&&&&≥1≥1≥1≥1●●●●●●●●A1D3Y3Y2Y1Y0W0A0A1地址译码器W1W2W3D2D1D01111VDD图7-4-2

4×4

NMOS管固定ROM２．MOS管固定ROM字线和位线的交叉处代表一个存储单元，有NMOS管表示存1，否则表示存0。该ROM中所存储的数据，与图7-4-1中的二极管固定ROM是一致的。D3Y3Y2Y1Y0W0A0A1地址译码器W1W2W7.4.2可编程ROM（PROM）PROM在出厂时，存储的内容为全1（或全0），用户可根据需要将某些单元改写为0（或1）。VCCＷiTYjAWDZARDj图7-4-3双极型PROM存储

单元和读/写放大器读/写放大

器(1路)熔丝特点：工作速度快，但只能进行一次性编程处理。用户编程：

选择相应地址，使Ｗi＝1；在Dj端施加高电压正脉冲，使得AW输出为低电平，有较大的脉冲电流从VCC经三极管流过熔丝，并将熔丝熔断，从而使本单元信息改写为0。7.4.2可编程ROM（PROM）PROM在出厂时，7.4.3可擦除可编程ROM（EPROM）

１．可擦除可编程ROM（EPROM）EPROM的存储单元采用叠层栅注入MOS管。图7-4-4

EPROM的一个存储单元ＷiYj位线GSＤＷiYj×(a)EPROM叠层栅存储单元(b)阵列图符号由于EPROM的存储单元是可擦除可编程的，为了区别于固定ROM，在EPROM阵列图的或阵列中，用“×”表示所存储的信息“1”。7.4.3可擦除可编程ROM（EPROM）１．可擦除用户编程（写0）：漏极和源极（接地）之间加高电压，控制栅极加高电压脉冲,形成雪崩效应。需专用工具（编程器）。擦除：用擦洗器产生的强紫外线照射来完成擦除操作，耗时约几分钟。一般可擦写几百次。EPROM的擦除操作是针对整个芯片进行的，不能实现字擦除（只擦一个或一些字）功能。EPROM封装出厂时，浮栅均无电荷，存储单元的信息为全１。保存时间：在不受光线干扰的情况下，可保存10年。3～4μmN+N+SiO2P型硅衬底SGD控制栅

(多晶硅)浮栅

(多晶硅)图7-4-5

叠层栅MOS管剖面示意图用户编程（写0）：漏极和源极（接地）之间加高电压，控制栅EEPROM只需在高电压脉冲或工作电压下就可以进行擦除，不需要借助紫外线的照射，而且还具有字擦除功能，所以更加灵活、方便。一般EEPROM集成片允许擦写100～10000次，擦写共需时间20ms左右，数据可保存5～10年。图7-4-6

EEPROM存储单元ＷiYj字线G1S1D1位线T1T2EEPROM的存储单元由门控管T2和叠层栅MOS管T1组成。其中T1称为浮栅隧道氧化层MOS管，在一定电压条件下，将产生隧道效应，以实现电擦除操作。

２．电可擦可编程ROM（EEPROM）EEPROM只需在高电压脉冲或工作电压下就可以进行擦除，SiO2PS1G1D1擦写栅

(多晶硅)浮栅

(多晶硅)图7-4-7

EEPRO