半導體儲存器

2021-10-07 18:19:12 字數 2108 閱讀 5532

半導體儲存器由許多儲存單元組成,每個儲存單元都以其唯一的位址**加以區分,能儲存一位二進位制資訊。

順序儲存器(sequential access memory, sam):讀寫操作為「先進先出」或「先進後出」,按順序進行,侷限性大。

隨機訪問儲存器(radom access memory, ram):在正常工作狀態下,ram可以隨機地從儲存器的任意儲存單元讀取或寫入資料,斷電後ram中的資訊將丟失。

dram(dynamic ram):由電容和相關元件整合組成,依靠電容中儲存的電荷量的多寡表示「0」和「1」,由於電容                            存在漏電現象,所以電容需要定期重新整理,以保持狀態。整合度高,常用於記憶體條儲存顆粒。

sram(static ram):由電晶體整合組成,不需要定期重新整理,響應速度快但功耗大、整合度低,用於容量小但速                           度快的cpu快取。

唯讀儲存器(read only memory, rom):rom中的資料只能讀出不能寫入,斷電後資訊不會丟失,即非易失性儲存器。又包括掩模rom(mrom),可一次程式設計的rom(prom),可用紫外線擦除改寫的(eprom),電擦除可改寫的(eerom),類似於eerom的快閃儲存器(flash)。

位(bit):乙個儲存單元,乙個「0」或乙個「1」,稱為一位。

字:乙個字通常由16,32,64 位組成。

位元組(byte):乙個位元組由8位組成。

若乙個儲存器由n個字組成,每個字m位,則儲存器的容量為n*m 位。

連續兩次讀(寫)操作的最短間隔時間。

結構:位址解碼器,儲存矩陣,輸出電路

快閃儲存器是一種特殊的、以巨集塊抹寫的eeprom,屬於非易失性儲存器。

浮柵金屬氧化物半導體場效應電晶體(fgmos)

快閃儲存器將資料儲存在由浮柵金屬氧化物半導體場效應電晶體組成的記憶單元陣列內,在單階儲存單元(single-level cell, slc)裝置中,每個單元只儲存1位元的資訊。而多階儲存單元(multi-level cell, mlc)裝置則利用多種電荷值的控制讓每個單元可以儲存1位元以上的資料。

以上為fgmos的結構圖。圖a中,浮柵被包裹在絕緣體sio2中,其中儲存的電荷不容易耗散,可以儲存較長時間。在柵極沒有施加電壓的情況下,通過施加乙個很大vsd使漏極pn結發生雪崩擊穿產生大量雪崩電流,其中空穴進入襯底而部分高能的電子以熱載流子注入的形式隧穿過sio2絕緣層進入浮柵並被儲存在浮柵中。由於浮柵中儲存了大量電子,通過感應使sd之間產生溝道,在沒有將浮柵中的電子釋放的情況下,mos會一直處於導通狀態,從而實現非易失性儲存的功能。

圖b中,在浮柵上加了乙個控制柵,用來幫助浮柵中電子的注入和匯出,降低了fgmos的工作電壓(vsd擊穿電壓)。

儲存單元電位階數

利用浮柵中儲存電荷的數量多寡、溝道電流的大小不同,flash中乙個儲存單元可以儲存乙個至多個二進位制數。

flash與eerom的區別

eerom:可以隨機訪問和修改任意乙個位,但是電路複雜、成本高、容量小。

flash:屬於廣義的eerom,但是擦除時以塊位單位,電路簡單、成本低、儲存密度高。

nor flash:內部記憶單元以平行方式連線到位元線,允許個別讀取與程式化記憶單元。這種記憶單元的平行連線類似於cmos nor閘中的電晶體平行連線。資料線和位址線分開,可以實現ram一樣的隨機定址功能,可以讀取任何乙個位元組。但是擦除仍要按塊來擦。

nand flash:內部記憶單元以順序方式連線,類似於nand閘。順序連線方式所佔空間較平行連線方式為小,降低了nand型快閃儲存器的成本。同樣是按塊擦除,但是資料線和位址線復用,不能利用位址線隨機定址。讀取只能按頁來讀取。(nandflash按塊來擦除,按頁來讀,norflash沒有頁)。且電路叫nor flash簡單,容量大。

參考:wiki百科 快閃儲存器; osnet 《浮柵電晶體》; yuanlulu 《eeprom和flash的區別》; 戚金清等 《數位電路與系統》

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