第15讲半导体存储器1

数字逻辑DigitalLogic青岛理工大学广义双语教学课程课程网站：211.64.192.581半导体存储器和可编程逻辑器件第7章MemoryandProgrammablelogicdeviceFlashmemoryisanon-volatilecomputerstoragetechnologythatcanbeelectricallyerasedandreprogrammed.Flashmemorycostsfarlessthanbyte-programmableEEPROMandthereforehasbecomethedominanttechnologywhereverasignificantamountofnon-volatile,solidstatestorageisneeded.（1）27.1半导体存储器概述1、从存/取功能分①只读存储器

(ROM，Read-Only-Memory)②随机读/写存储器(RAM，Random-Access-Memory)2、从工艺分①双极型(BipolarTransistor)②MOS型(Metal-Oxide-Semiconductor)能存储大量二值信息的器件。★单元数庞大★输入/输出引脚数目有限3随机(读写)存储器RandomAccessMemory(RAM)只读存储器ReadOnlyMemory(ROM)PROM可编程序只读存储器掩膜ROMEPROM可擦除的可编程序只读存储器E2PROM电可擦除的可编程序只读存储器FlashMemory快闪存储器（电可擦除）双极型MOS型SRAMStaticRAM

DRAMSRAMDynamicRAM

半导体存储器IC半导体RAM在断电后数据会丢失，属于易失性(Volatile)存储器只读存储器属于非易失性存储器。4存储器芯片内部：地Y0A1址Y1

译Y2A0码Y3

器存储单元00存储单元01存储单元10存储单元11A0A1地址线条数K，可寻址2K单元半导体存储器芯片MemoryChipAmemoryunitisacollectionofstoragecellstogetherwithassociatedcircuitsneededtotransferinformationinandoutofstorage.Thememorystoresbinaryinformationingroupsofbitscalledwords.存储单元增加，地址线条数也迅速增加，地址译码器变复杂Eachwordinmemoryisassignedanidentificationnumber,calledanaddress,startingfrom0andcontinuingwith1,2,3,upto2k-1wherekisthenumberofaddresslines.5行地址译码列地址译码A0A1A3A2读写控制

I/ORowAddressColumnAddress4×4存储矩阵1110010011100100三态输出

半导体RAM芯片内部Theselectionofaspecificwordinsidethememoryisdonebyapplyingthek-bitbinaryaddresstotheaddresslines.Adecoderinsidethememoryacceptsthisaddressandopensthepathneededtoselectthebitsofthespecifiedword.ChipSelect6半导体存储器的一般结构形式输入/出电路I/O输入/出控制Awordinmemoryisanentityofbitsthatmoveinandoutofstorageasaunit.77.2.1掩模ROM7.2只读存储器

ROM掩模ROM基本结构：8举例：ABY&ABY≥19011111001001110110101000D0D1D2D3A0A1数据地址A0~An-1W0W(2n-1)D0Dm字线位线译码器存储矩阵10存储矩阵的每个交叉点是一个“存储单元”，存储单元中有器件存入“1”，无器件存入“0”两个概念：存储器的容量：“字数×位数”M字×N位11掩模ROM的特点：出厂时已经固定，不能更改，适合大量生产简单，便宜，非易失性当只需要少量芯片的时候？127.2.2可编程只读存储器（PROM）总体结构与掩模ROM一样，但存储单元不同写入时，要使用编程器（ProgrammableROM）137.5用存储器设计组合逻辑电路1、基本原理从ROM的数据表可见：若以地址线为输入变量， 则数据线即为一组关于地址变量的逻辑函数011111001001110110101000D0D1D2D3A0A1数据地址14用存储器实现组合逻辑函数011111001001110110101000D0D1D2D3A0A1数据地址011111001001110110101000Y0Y1Y2Y3A0A1输出输入15变成最小项之和的形式用存储器实现组合逻辑函数16用存储器实现组合逻辑函数做数据表1111111110000000000000011000000000000000000000000000000000000001110111010011100101000000000000010000011110010111010011101111111117用存储器实现组合逻辑函数1101111100110001010010011001101000100001000000000000000010000011010000000000000011001011000100001010011100000000011100110001111118只读存储器芯片外部：（符号，引脚）ROM（PROM，EPROM，E2PROM）芯片：常见：×8A0……A9

1024×4ROMD0D1D2D3练习：画ROM芯片32K×8OutputEnable197.2.3可擦除的可编程只读存储器（EPROM）1、用紫外线擦除的EPROMUVEPROM(Ultra-VioletEPROM)10ErasablePROM2025V25VGND—111无110++++开启电压加大++++++开启电压5V5VGNDUVEPROM（Ultra-VioletEPROM）21UVEPROM不能在线编程，擦除不便EPROM擦除器222、电可擦除的可编程ROM（E2PROM）总体结构与掩模ROM一样，但存储单元不同FloatingGateTunnelOxide23E2PROM(ElectronicErasablePROM)选通管能在线编程，按字擦除/改写247.2.4快闪存储器（FlashMemory）为提高集成度，省去选通管T2,改用叠栅MOS管（类似SIMOS管）Flashmemorystoresinformationinanarrayofmemorycellsmadefromfloating-gatetransistors.Ontopisthecontrolgate(CG),asinotherMOStransistors,butbelowthisthereisafloatinggate(FG)insulatedallaroundbyanoxidelayer.BecausetheFGiselectricallyisolatedbyitsinsulatinglayer,anyelectronsplacedonitaretrappedthereand,undernormalconditions,willnotdischargeformanyyears.25快闪存储器（FlashMemory）写入原理与EPROM相同。擦除利用隧道效应。26各种PROM、EPROM、EEPROM、FlashMemory在读出时的速度与RAM基本相同。

EEPROM和FlashMemory虽然可以在线擦除、改写，但是写的速度很慢，所以不能当RAM用。

PROM和EPROM必须用编程器才能写入。

EPROM和EEPROM的价格高。

FlashMemory价格低，集成度高。

EEPROM可以一个字一个字的改写。

FlashMemory只能整片（或芯片中的一个分区）擦除、改写。Flashmemoryisaspecifictype