1、青島科技大學自動化與電子工程學院數(shù)字電子技術(shù)第七章 半導(dǎo)體存儲器第第1515章章 半導(dǎo)體存儲器半導(dǎo)體存儲器青島科技大學自動化與電子工程學院數(shù)字電子技術(shù)第七章 半導(dǎo)體存儲器 半導(dǎo)體存儲器半導(dǎo)體存儲器：一種能存儲大量：一種能存儲大量二值信息二值信息(或或稱為二值的數(shù)據(jù)稱為二值的數(shù)據(jù))的的半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件。15.1 概述概述在電子計算機以及其他一些數(shù)字系統(tǒng)的工作在電子計算機以及其他一些數(shù)字系統(tǒng)的工作過程中，都需要對大量的數(shù)據(jù)進行存儲。過程中，都需要對大量的數(shù)據(jù)進行存儲。因此，因此，存儲器存儲器是數(shù)字系統(tǒng)不可缺少的是數(shù)字系統(tǒng)不可缺少的組成部組成部分分。青島科技大學自動化與電子工程學院數(shù)字電子技術(shù)第

2、七章 半導(dǎo)體存儲器存儲容量存儲容量存儲器包含基本存儲單元的總數(shù)。一個基本存儲單元存儲器包含基本存儲單元的總數(shù)。一個基本存儲單元能存儲能存儲位位(Bit)(Bit)的信息，即一個的信息，即一個0或一個或一個1。 存儲器的讀寫操作是以存儲器的讀寫操作是以字字為單位的，每一個字可包含為單位的，每一個字可包含多個位。多個位。例如：例如： )( 8192 )( 8 1K 位位位位容量容量 字數(shù)字數(shù)：102421K10字長字長：每次可以讀：每次可以讀( (寫寫) )二值碼的個數(shù)二值碼的個數(shù)總?cè)萘靠側(cè)萘看嫒r間存取時間反映存儲器的工作速度，通常用讀反映存儲器的工作速度，通常用讀( (或?qū)懟驅(qū)? )周期來描述

3、。周期來描述。半導(dǎo)體存儲器的主要技術(shù)指標半導(dǎo)體存儲器的主要技術(shù)指標青島科技大學自動化與電子工程學院數(shù)字電子技術(shù)第七章 半導(dǎo)體存儲器一、電路結(jié)構(gòu)一、電路結(jié)構(gòu):不像寄存器那樣把每個存儲單元的輸入和輸出直不像寄存器那樣把每個存儲單元的輸入和輸出直接引出。接引出。在存儲器中給每個存儲單元編了一個在存儲器中給每個存儲單元編了一個地址地址，只有被，只有被輸入地址代碼指定的那些存儲單元才能與公共的輸入地址代碼指定的那些存儲單元才能與公共的輸入輸入輸出輸出引腳接通，進行數(shù)據(jù)的讀出或?qū)懭搿Ｒ_接通，進行數(shù)據(jù)的讀出或?qū)懭搿＃卧獢?shù)龐大！單元數(shù)龐大！輸入！輸入/輸出引腳數(shù)目有限輸出引腳數(shù)目有限青島科技大學自動化與電

4、子工程學院數(shù)字電子技術(shù)第七章 半導(dǎo)體存儲器青島科技大學自動化與電子工程學院數(shù)字電子技術(shù)第七章 半導(dǎo)體存儲器SIM卡卡青島科技大學自動化與電子工程學院數(shù)字電子技術(shù)第七章 半導(dǎo)體存儲器數(shù)碼相機用的數(shù)碼相機用的MS記憶卡記憶卡青島科技大學自動化與電子工程學院數(shù)字電子技術(shù)第七章 半導(dǎo)體存儲器使用使用FLASH Memory 的電子盤（的電子盤（U盤）盤）青島科技大學自動化與電子工程學院數(shù)字電子技術(shù)第七章 半導(dǎo)體存儲器MP3播放器播放器青島科技大學自動化與電子工程學院數(shù)字電子技術(shù)第七章 半導(dǎo)體存儲器PC機主板機主板青島科技大學自動化與電子工程學院數(shù)字電子技術(shù)第七章 半導(dǎo)體存儲器內(nèi)存條內(nèi)存條青島科技大學自

5、動化與電子工程學院數(shù)字電子技術(shù)第七章 半導(dǎo)體存儲器內(nèi)存插槽內(nèi)存插槽青島科技大學自動化與電子工程學院數(shù)字電子技術(shù)第七章 半導(dǎo)體存儲器1 1、存取功能分、存取功能分ROMROM RAM RAM Read-Only MemoryRead-Only MemoryRandom Access MemoryRandom Access Memory只讀存儲器只讀存儲器隨機存儲器隨機存儲器掩模掩模ROMROM可編程可編程PROMPROM可擦除的可編程可擦除的可編程EPROMEPROM靜態(tài)靜態(tài)SRAMSRAM動態(tài)動態(tài)DRAMDRAM二、分類二、分類2 2、從工藝分：、從工藝分：雙極型雙極型MOSMOS型型青島科技

6、大學自動化與電子工程學院數(shù)字電子技術(shù)第七章 半導(dǎo)體存儲器圖圖7.2.1 ROM的電路結(jié)構(gòu)框圖的電路結(jié)構(gòu)框圖7.2.1 掩膜只讀存儲器掩膜只讀存儲器青島科技大學自動化與電子工程學院數(shù)字電子技術(shù)第七章 半導(dǎo)體存儲器1圖圖7.2.2 二極管二極管ROM的電路結(jié)構(gòu)圖的電路結(jié)構(gòu)圖0000一個字有一個字有多位組成多位組成地址線地址線0011位線位線字線字線青島科技大學自動化與電子工程學院數(shù)字電子技術(shù)第七章 半導(dǎo)體存儲器兩個概念：兩個概念：l存儲矩陣的每個交叉點是一個存儲矩陣的每個交叉點是一個“存儲單元存儲單元”，存儲單元中有器件存入存儲單元中有器件存入“1”，無器件存入，無器件存入“0”l存儲器的容量：存

7、儲器的容量：“字數(shù)字數(shù) x x 位數(shù)位數(shù)”青島科技大學自動化與電子工程學院數(shù)字電子技術(shù)第七章 半導(dǎo)體存儲器掩模掩模ROM的的特點特點： 出廠時已經(jīng)固定，不能更改，適合大量生產(chǎn)出廠時已經(jīng)固定，不能更改，適合大量生產(chǎn)簡單，便宜，非易失性簡單，便宜，非易失性青島科技大學自動化與電子工程學院數(shù)字電子技術(shù)第七章 半導(dǎo)體存儲器可編程只讀存儲器（可編程只讀存儲器（PROM）設(shè)計人員按照自己的設(shè)想迅速將所需內(nèi)容自設(shè)計人員按照自己的設(shè)想迅速將所需內(nèi)容自行寫入行寫入PROM而得到要求的而得到要求的ROM。在出廠時已經(jīng)在存儲矩陣的在出廠時已經(jīng)在存儲矩陣的所有交叉點上全所有交叉點上全部制作了存儲元件部制作了存儲元件，

8、即相當于在所有存儲單元中，即相當于在所有存儲單元中都存人了都存人了1。PROM的總體結(jié)構(gòu)與掩模的總體結(jié)構(gòu)與掩模ROM一樣，同樣由一樣，同樣由存儲矩陣、地址譯碼器和輸出電路組成。存儲矩陣、地址譯碼器和輸出電路組成。青島科技大學自動化與電子工程學院數(shù)字電子技術(shù)第七章 半導(dǎo)體存儲器總體結(jié)構(gòu)與掩模總體結(jié)構(gòu)與掩模ROM一樣，但存儲單元不同一樣，但存儲單元不同寫寫是一次性編程，不能改是一次性編程，不能改！編程時將不用的熔斷編程時將不用的熔斷有有出廠時，每個結(jié)點上都出廠時，每個結(jié)點上都熔絲由易熔合金制成熔絲由易熔合金制成 寫入時，要寫入時，要使用編程器使用編程器青島科技大學自動化與電子工程學院數(shù)字電子技術(shù)第

9、七章 半導(dǎo)體存儲器可擦除的可編程只讀存儲器可擦除的可編程只讀存儲器一、一、EPROM ( UVEPROM )可擦除的可編程可擦除的可編程ROM(EPROM)中存儲的數(shù)據(jù)中存儲的數(shù)據(jù)可以擦除重寫。可以擦除重寫。 最早研究成功并投入使用的最早研究成功并投入使用的EPROM是用是用紫外紫外線照射進行擦除的線照射進行擦除的；并被稱之為；并被稱之為EPROM。因此，。因此，現(xiàn)在一提到現(xiàn)在一提到EPROM就是指的這種用紫外線擦除的就是指的這種用紫外線擦除的可編程可編程ROM ，簡稱，簡稱UVEPROM。 總體結(jié)構(gòu)與掩模總體結(jié)構(gòu)與掩模ROMROM一樣，但存儲單元不同一樣，但存儲單元不同青島科技大學自動化與電

10、子工程學院數(shù)字電子技術(shù)第七章 半導(dǎo)體存儲器用用紫外線照射紫外線照射芯片上的玻璃窗，則形成光電電流，把芯片上的玻璃窗，則形成光電電流，把柵極電子帶回到多晶硅襯底，柵極電子帶回到多晶硅襯底，SIMOS管恢復(fù)到初始的導(dǎo)管恢復(fù)到初始的導(dǎo)通狀態(tài)。通狀態(tài)。擦除時間約需擦除時間約需10101515分鐘分鐘青島科技大學自動化與電子工程學院數(shù)字電子技術(shù)第七章 半導(dǎo)體存儲器二、電可擦除的可編程二、電可擦除的可編程ROM（E2PROM）總體結(jié)構(gòu)與掩模總體結(jié)構(gòu)與掩模ROM一樣，但存儲單元不同一樣，但存儲單元不同)(管管浮浮柵柵隧隧道道氧氧化化層層采采用用點點擦擦除除慢慢，操操作作不不便便的的缺缺為為克克服服MOSFL

11、OTOXUVEPROM“隧隧道道效效應(yīng)應(yīng)”電電子子會會穿穿越越隧隧道道）當當場場強強達達到到一一定定大大小小（厚厚度度之之間間有有小小的的隧隧道道區(qū)區(qū)，與與 ,/10102782cmVmSiODGf青島科技大學自動化與電子工程學院數(shù)字電子技術(shù)第七章 半導(dǎo)體存儲器三、快閃存儲器（三、快閃存儲器（Flash Memory）為提高集成度，省去為提高集成度，省去T2（選通管）（選通管）改用疊柵改用疊柵MOS管（類似管（類似SIMOS管）管）的正脈沖，加接），加正壓（，充電利用雪崩注入方式向工作原理：usVGVVSDGcssf101206*青島科技大學自動化與電子工程學院數(shù)字電子技術(shù)第七章 半導(dǎo)體存儲器

12、15.2 隨機存儲器隨機存儲器RAM結(jié)構(gòu)與工作原理結(jié)構(gòu)與工作原理青島科技大學自動化與電子工程學院數(shù)字電子技術(shù)第七章 半導(dǎo)體存儲器靜態(tài)RAM是靠雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器來記憶信息的；動態(tài)RAM是靠MOS電路中的柵極電容來記憶信息的。由于電容上的電荷會泄漏，需要定時給與補充，所以動態(tài)RAM需要設(shè)置刷新電路。但動態(tài)RAM比靜態(tài)RAM集成度高、功耗低，從而成本也低，適于作大容量存儲器。所以主內(nèi)存通常采用動態(tài)RAM，而高速緩沖存儲器(Cache）則使用靜態(tài)RAM。另外，內(nèi)存還應(yīng)用于顯卡、聲卡及CMOS等設(shè)備中，用于充當設(shè)備緩存或保存固定的程序及數(shù)據(jù)。 青島科技大學自動化與電子工程學院數(shù)字電子技術(shù)第七章 半導(dǎo)體存儲器

13、7.4 存儲器容量的擴展存儲器容量的擴展7.4.1 位擴展方式位擴展方式適用于每片適用于每片RAM,ROM字數(shù)夠用而位數(shù)不夠時字數(shù)夠用而位數(shù)不夠時接法：將各片的地址線、讀寫線、片選線并聯(lián)即可接法：將各片的地址線、讀寫線、片選線并聯(lián)即可青島科技大學自動化與電子工程學院數(shù)字電子技術(shù)第七章 半導(dǎo)體存儲器7.4.2 字擴展方式字擴展方式適用于每片適用于每片RAM,ROM位數(shù)夠用而字數(shù)不夠時位數(shù)夠用而字數(shù)不夠時SCWRAAOIOI 片選信號：片選信號：寫信號：寫信號：讀讀地址線：地址線：數(shù)據(jù)線：數(shù)據(jù)線：/70701024 x 8RAM70OIOI.9870AAAA,.WRWRAAAAOIOI 寫寫信信號

14、號：讀讀地地址址線線：數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)線線：/,987070青島科技大學自動化與電子工程學院數(shù)字電子技術(shù)第七章 半導(dǎo)體存儲器)1100:(25625670 A個個地地址址個個字字，需需要要每每一一片片提提供供SCYYAAAA 分分別別接接四四片片的的譯譯成成即即將將兩兩位位代代碼碼區(qū)區(qū)分分四四片片用用,3089891023768767512511256255011,10,01,0007070707AAAAAAAA四四片片的的地地址址分分配配就就是是：00011101101110110111111089AA4321SCSCSCSC青島科技大學自動化與電子工程學院數(shù)字電子技術(shù)第七章 半導(dǎo)體存儲器青島科技大學自動化與電子工程學院數(shù)字電子技術(shù)第七章 半導(dǎo)體存儲器A0An-1W0W(2n-1)7.5 用存儲器實現(xiàn)組合邏輯函數(shù)用存儲器實現(xiàn)組合邏輯函數(shù)一、基本原理一、基本原理從從ROM的數(shù)據(jù)表可見：的數(shù)據(jù)表可見：若若以地址線為輸入變量以地址線為輸入變量，則，則數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線即為一組關(guān)于即為