《半導(dǎo)體存儲器》PPT幻燈片PPT本PPT課件僅供大家學(xué)習(xí)使用請學(xué)習(xí)完及時刪除處理謝謝！《半導(dǎo)體存儲器》PPT幻燈片PPT本PPT課件僅供大7.1概述存儲器的存儲媒介有多種，應(yīng)用范圍也非常廣泛。軟磁盤磁帶硬盤內(nèi)存條光盤優(yōu)盤數(shù)碼相機(jī)用SM卡7.1概述存儲器的存儲媒介有多種，應(yīng)用范圍也非常廣泛7.1概述7.1.1

半導(dǎo)體存儲器的特點與應(yīng)用7.1.2

半導(dǎo)體存儲器的分類7.1.3

半導(dǎo)體存儲器的主要技術(shù)指標(biāo)7.1概述7.1.1半導(dǎo)體存儲器的特點與應(yīng)用7.1.27.1.1半導(dǎo)體存儲器的特點與應(yīng)用半導(dǎo)體存儲器是用半導(dǎo)體器件來存儲二值信息的大規(guī)模集成電路。集成度高、體積小、可靠性高、價格低、外圍電路簡單且易于接口、便于自動化批量生產(chǎn)。半導(dǎo)體存儲器主要用于電子計算機(jī)和某些數(shù)字系統(tǒng)，存放程序、數(shù)據(jù)、資料等。7.1.1半導(dǎo)體存儲器的特點與應(yīng)用半導(dǎo)體存儲器是用半7.1.2半導(dǎo)體存儲器的分類

１．按制造工藝分類：

雙極型：工作速度快、功耗大、價格較高。

MOS型：集成度高、功耗小、工藝簡單、價格低。

２．按存取方式分類：

順序存取存儲器(SAM)：如先入先出型和先入后出型。

隨機(jī)存取存儲器(RAM)：包括靜態(tài)存儲器(SRAM)和動態(tài)存儲器(DRAM)。

只讀存儲器(ROM)：包括固定ROM、可編程ROM(PROM)和可擦除的可編程ROM(EPROM)。7.1.2半導(dǎo)體存儲器的分類１．按制造工藝分類：１．存儲容量存儲器包含基本存儲單元的總數(shù)。一個基本存儲單元能存儲１位(Bit)的信息，即一個0或一個1。

存儲器的讀寫操作是以字為單位的，每一個字可包含多個位。例如：字?jǐn)?shù)：字長：每次可以讀(寫)二值碼的個數(shù)總?cè)萘浚玻嫒r間反映存儲器的工作速度，通常用讀(或?qū)?周期來描述。7.1.3半導(dǎo)體存儲器的主要技術(shù)指標(biāo)１．存儲容量例如：字?jǐn)?shù)：字長：每次可以讀(寫)二值碼的個

7.2順序存取存儲器（SAM）

(SequentialAccessMemory)7.2.1動態(tài)CMOS反相器7.2.2動態(tài)CMOS移存單元7.2.3動態(tài)移存器和順序存取存儲器7.2順序存取存儲器（SAM）

(Sequ7.2.1動態(tài)CMOS反相器由傳輸門和CMOS反相器組成。電路中T1、T2柵極的寄生電容C是存儲信息的主要“元件”。２．MOS管柵電容C的暫存作用柵電容C充電迅速，放電緩慢，因此可以暫存輸入信息。若每隔一定時間對C補(bǔ)充一次電荷，使信號得到“再生”，可長期保持C上的1信號，這一操作過程通常稱為“刷新”。

CP的周期不能太長，一般應(yīng)小于１ms。１．電路結(jié)構(gòu)圖7-2-1動態(tài)CMOS反相器vI+–TG1CPCRVDDT2T1vOCP?+–7.2.1動態(tài)CMOS反相器由傳輸門和CMOS反相器組7.2.2動態(tài)CMOS移存單元動態(tài)CMOS移存單元由兩個動態(tài)CMOS反相器串接而成。當(dāng)CP=1時，主動態(tài)反相器接收信息，從動態(tài)反相器保持原存信息；CP=0時，主動態(tài)反相器保持原存信息，從動態(tài)反相器隨主動態(tài)反相器變化。每經(jīng)過一個CP，數(shù)據(jù)向右移動一位。主從1位ITG1CPC1VDDT2T1OCPTG2CPC2VDDT4T3CP圖7-2-2動態(tài)CMOS移存單元7.2.2動態(tài)CMOS移存單元動態(tài)CMOS移存單元由兩個7.2.3動態(tài)移存器和順序存取存儲器１．動態(tài)移存器動態(tài)移存器可用動態(tài)CMOS移存單元串接而成，主要用來組成順序存取存儲器(SAM)。由于需要讀出的數(shù)據(jù)必須在CP的推動下，逐位移動到輸出端才可讀出，所以存取時間較長，位數(shù)越多，最大存取時間越長。0121023···串入串出CPCP1位動態(tài)移存單元圖7-2-3

1024位動態(tài)移存器示意圖7.2.3動態(tài)移存器和順序存取存儲器１．動態(tài)移存器(1)循環(huán)刷新

片選端為0。只要不斷電，信息可在動態(tài)中長期保存。(2)邊寫邊讀片選端為1，寫/循環(huán)為1，且讀控制端也為1。(3)只讀不寫，數(shù)據(jù)刷新

片選端為1，寫/循環(huán)為0，讀控制端為1。２．先入先出(FIFO)型SAM特點：每次對外讀(或?qū)?一個并行的８位數(shù)據(jù)，即一個字。SAM中的數(shù)據(jù)字只能按“先入先出”的原則順序讀出。邏輯圖動畫示意(1)循環(huán)刷新(2)邊寫邊讀(3)只讀不寫圖7-2-5

m×4位FILO型SAMI/O控制電路1ENQ0Qm-1???m位雙向移存器SL/SRCPG2G1I/O0R/WCPENENI/O3EN111Q0Qm-1???m位雙向移存器SL/SRCP●······３．先入后出(FILO)型SAM寫操作：移存器執(zhí)行右移操作，由I/O端最先送入的數(shù)據(jù)存于各移存器的最右端。讀操作：移存器執(zhí)行左移操作，存于各移存器最左端的數(shù)據(jù)最先由I/O端讀出。圖7-2-5m×4位FILO型SAMI/O控制電路1ENQ&≥1&G20G301024位動態(tài)移存器CPCP&O0G40I0&≥1&G21G311024位動態(tài)移存器CPCP&O1G41I1&≥1&G27G371024位動態(tài)移存器CPCP&O7G47I7&寫/循環(huán)片選讀············圖7-2-4

1024×8位FIFO型SAM返回G1&≥1&G20G301024位動態(tài)移存器CPCP&O0G407.3隨機(jī)存取存儲器（RAM）

RandomAccessMemory7.3.1RAM結(jié)構(gòu)7.3.2RAM存儲單元7.3.3RAM集成片HM6264簡介7.3.4RAM存儲容量的擴(kuò)展7.3隨機(jī)存取存儲器（RAM）

Rand7.3.1RAM結(jié)構(gòu)１．存儲矩陣將存儲單元按陣列形式排列，形成存儲矩陣。２．地址譯碼器為了區(qū)別不同的字，將存放在同一個字的存儲單元編為一組，并賦予一個號碼，稱為地址。地址的選擇是借助于地址譯碼器來完成的。地址碼的位數(shù)n與可尋址數(shù)N之間的關(guān)系為：N=2n。３．片選與讀/寫控制電路（I/O電路）RAM主要由存儲矩陣、地址譯碼器和讀/寫控制電路（I/O電路）三部分組成。邏輯圖動畫示意7.3.1RAM結(jié)構(gòu)１．存儲矩陣２．地址譯碼器基本R-S觸發(fā)器7.3.2RAM存儲單元１．MOS靜態(tài)存儲單元存儲單元圖7-3-2六管CMOS靜態(tài)存儲單元VDD??DDTjTj'YjT1T3QQT5T2T4T6Xi位線位線當(dāng)?shù)刂反a使得Xi和Yj均為高電平時，表示選中該單元，即可以對它進(jìn)行讀寫操作。由于數(shù)據(jù)由觸發(fā)器記憶，只要不斷電，信息就可以永久保存。采用CMOS管，所以靜態(tài)功耗極小?；綬-S觸發(fā)器7.3.2RAM存儲單元１．MOS靜２．MOS動態(tài)存儲單元T1G2&&T2T3T4T4'T5T6TjYjC0C0'CG1XiWRVDDVDD預(yù)充

脈沖讀行線寫位線寫行線讀位線D圖7-3-3三管動態(tài)NMOS存儲單元(1)三管NMOS動態(tài)存儲單元

NMOS管T2的柵電容C用來暫存數(shù)據(jù)。預(yù)充電：讀出操作：寫入操作：刷新操作：通過內(nèi)部的讀、寫操作，使C中的信息得以長期保持。２．MOS動態(tài)存儲單元T1G2&&T2T3T4T4'T5(2)單管NMOS動態(tài)存儲單元圖7-3-4單管NMOS動態(tài)存儲單元?xiTCSC0D位線由一個門控管T和一個存儲信息的電容CS組成。由于分布電容C0＞＞CS，所以位線上的讀出電壓信號很小，需用高靈敏度讀出放大器進(jìn)行放大；且每次讀出后必須立即對該單元進(jìn)行刷新，以保留原存信息。動態(tài)存儲單元的結(jié)構(gòu)比靜態(tài)存儲單元簡單，可達(dá)到更高的集成度；但DRAM不如SRAM使用方便，且存取時間較長。(2)單管NMOS動態(tài)存儲單元圖7-3-4單管NMOS8條數(shù)據(jù)線，每字長度為8位13條地址線，存儲字?jǐn)?shù)為：213＝8Ｋ7.3.3RAM集成片HM6264簡介圖7-3-5

HM6264外引線排列圖⌒R/WNCGND15141613171218111910209218227236245254263272281A12A7A6A5A4A3A2A1A0I/O0I/O1I/O2VDDCS2A8A9A11OEA10CS1I/O7I/O6I/O5I/O4I/O3HM62648條數(shù)據(jù)線，每字長度為8位13條地址線，存儲字?jǐn)?shù)為：21表7-3-2

HM6264工作狀態(tài)工作狀態(tài)CS1CS2OER/WI/O

讀（選中）0101輸出數(shù)據(jù)寫（選中）01×0輸入數(shù)據(jù)維持（未選中）1×××高阻浮置維持（未選中）×0××高阻浮置輸出禁止0111高阻浮置表7-3-2HM6264工作狀態(tài)工作狀態(tài)CS1CS2OER??????5V7.3.4RAM存儲容量的擴(kuò)展１．位擴(kuò)展D15D9D8···D7D1D0···11R/WCS1A0A12···圖7-3-6

RAM的位擴(kuò)展適用于字?jǐn)?shù)夠用，但每字的位數(shù)（字長）不夠的情況。如：8K×8→8K×16I/O7I/O1I/O0VDD···OEGNDR/WA12A0CS1CS2···I/O7I/O1I/O0VDD···OEGNDR/WA12A0CS1CS2···6264Ⅰ6264Ⅱ??????5V7.3.4RAM存儲容量的擴(kuò)展１．位R/W２．字?jǐn)U展適用于位數(shù)（字長）夠用，但字?jǐn)?shù)不夠的情況。如：8K×8→32K×81111Y0Y1Y2Y3????????????????????????D0D7A0A12A13A14A1A012T4139SR×410kΩ×45VD1D24.5V

鋰電池增加地址線。I/O7I/O0VDD···OEGNDR/WA12A0CS1CS2···6264ⅠI/O7I/O0VDD···OEGNDR/WA12A0CS1CS2···6264ⅡI/O7I/O0VDD···OEGNDR/WA12A0CS1CS2···6264ⅢI/O7I/O0VDD···OEGNDR/WA12A0CS1CS2···6264Ⅳ圖7-3-7

RAM的字?jǐn)U展斷電保護(hù)R/W２．字?jǐn)U展適用于位數(shù)（字長）夠用，但字?jǐn)?shù)不夠的地址范圍CS1有效的片子A14A13A12A11…A0十六進(jìn)制地址碼000000000000000

11111111111110000H

1FFFHⅠ010000000000000

11111111111112000H

3FFFHⅡ100000000000000

11111111111114000H

5FFFHⅢ110000000000000

11111111111116000H

7FFFHⅣ························表7-3-3圖7-3-7各片地址范圍地址范圍CS1有效的片子A14A13A12小結(jié)１．RAM可以方便快速地直接從中任意讀取/寫入一個數(shù)據(jù)字。２．RAM的結(jié)構(gòu)３．RAM容量的擴(kuò)展有字?jǐn)U展和位擴(kuò)展兩種方式。存儲矩陣行地址譯碼器列地址譯碼器輸入輸出電路存儲單元靜態(tài)存儲單元動態(tài)存儲單元片選與讀/寫控制小結(jié)１．RAM可以方便快速地直接從中任意讀取/寫入一個圖7-3-1

256×1位RAM示意圖

X地址譯碼器Y地址譯碼器1,1A0A1A2A3X0(行)X15T0T0'T15'Y0(列)???Y15A4A5A6A7位線行存儲矩陣I/O電路G1DG4G5G2I/OR/W&D1ENCS16,1列1,16T15位線16,161EN1EN&G3????返回圖7-3-1256×1位RAM示意圖X地址譯碼器Y地址7.4只讀存儲器（ROM）

ReadOnlyMemory7.4.1固定ROM7.4.2可編程ROM（PROM）7.4.3可擦除可編程ROM（EPROM）7.4.4用ROM實現(xiàn)組合邏輯函數(shù)7.4.5EPROM集成片簡介7.4只讀存儲器（ROM）

存儲矩陣輸出電路7.4.1固定ROMEN1111D3RY3Y2Y1Y0W0A0A1地址譯碼器位線W1W2W3RRREND2D1D0(a)電路圖圖7-4-1

4×4位二極管固定ROM字線芯片在制造時就把需要存儲的內(nèi)容用電路結(jié)構(gòu)固定下來，使用時無法再改變。１．二極管固定ROM字線和位線的交叉處代表一個存儲單元，有二極管表示存1，否則表示存0。A1

A0D3D2D1D0000000010001101110111111表7-4-1

4×4位ROM數(shù)據(jù)表存儲矩陣輸出電路7.4.1固定ROMEN1111D3RY或陣列與陣列11&&&&≥1≥1≥1≥1●●●●●●●●A1A0W0W1W2W3Y3Y2Y1Y0●●●●●●●●????W0Y0R(b)或門Y0W1W2W3(c)地址譯碼器和存儲矩陣的陣列圖圖7-4-1

4×4位二極管固定ROM固定ROM的陣列圖由與陣列和或陣列組成。與陣列和地址譯碼器相對應(yīng)，用實心點標(biāo)注地址碼；或陣列對應(yīng)于存儲矩陣，實心點表示接有二極管。或陣列與陣列11&&&&≥1≥1≥1≥1●●●●●●●●A1D3Y3Y2Y1Y0W0A0A1地址譯碼器W1W2W3D2D1D01111VDD圖7-4-2

4×4

NMOS管固定ROM２．MOS管固定ROM字線和位線的交叉處代表一個存儲單元，有NMOS管表示存1，否則表示存0。該ROM中所存儲的數(shù)據(jù)，與圖7-4-1中的二極管固定ROM是一致的。D3Y3Y2Y1Y0W0A0A1地址譯碼器W1W2W7.4.2可編程ROM（PROM）PROM在出廠時，存儲的內(nèi)容為全1（或全0），用戶可根據(jù)需要將某些單元改寫為0（或1）。VCCＷiTYjAWDZARDj圖7-4-3雙極型PROM存儲

單元和讀/寫放大器讀/寫放大

器(1路)熔絲特點：工作速度快，但只能進(jìn)行一次性編程處理。用戶編程：

選擇相應(yīng)地址，使Ｗi＝1；在Dj端施加高電壓正脈沖，使得AW輸出為低電平，有較大的脈沖電流從VCC經(jīng)三極管流過熔絲，并將熔絲熔斷，從而使本單元信息改寫為0。7.4.2可編程ROM（PROM）PROM在出廠時，7.4.3可擦除可編程ROM（EPROM）

１．可擦除可編程ROM（EPROM）EPROM的存儲單元采用疊層?xùn)抛⑷隡OS管。圖7-4-4

EPROM的一個存儲單元ＷiYj位線GSＤＷiYj×(a)EPROM疊層?xùn)糯鎯卧?b)陣列圖符號由于EPROM的存儲單元是可擦除可編程的，為了區(qū)別于固定ROM，在EPROM陣列圖的或陣列中，用“×”表示所存儲的信息“1”。7.4.3可擦除可編程ROM（EPROM）１．可擦除用戶編程（寫0）：漏極和源極（接地）之間加高電壓，控制柵極加高電壓脈沖,形成雪崩效應(yīng)。需專用工具（編程器）。擦除：用擦洗器產(chǎn)生的強(qiáng)紫外線照射來完成擦除操作，耗時約幾分鐘。一般可擦寫幾百次。EPROM的擦除操作是針對整個芯片進(jìn)行的，不能實現(xiàn)字擦除（只擦一個或一些字）功能。EPROM封裝出廠時，浮柵均無電荷，存儲單元的信息為全１。保存時間：在不受光線干擾的情況下，可保存10年。3～4μmN+N+SiO2P型硅襯底SGD控制柵

(多晶硅)浮柵

(多晶硅)圖7-4-5

疊層?xùn)臡OS管剖面示意圖用戶編程（寫0）：漏極和源極（接地）之間加高電壓，控制柵EEPROM只需在高電壓脈沖或工作電壓下就可以進(jìn)行擦除，不需要借助紫外線的照射，而且還具有字擦除功能，所以更加靈活、方便。一般EEPROM集成片允許擦寫100～10000次，擦寫共需時間20ms左右，數(shù)據(jù)可保存5～10年。圖7-4-6

EEPROM存儲單元ＷiYj字線G1S1D1位線T1T2EEPROM的存儲單元由門控管T2和疊層?xùn)臡OS管T1組成。其中T1稱為浮柵隧道氧化層MOS管，在一定電壓條件下，將產(chǎn)生隧道效應(yīng)，以實現(xiàn)電擦除操作。

２．電可擦可編程ROM（EEPROM）EEPROM只需在高電壓脈沖或工作電壓下就可以進(jìn)行擦除，SiO2PS1G1D1擦寫柵

(多晶硅)浮柵

(多晶硅)圖7-4-7

EEPROM存儲單元中的T1N+N+SiO2極薄層G1D1S10+21V(a)剖面示意圖(b)浮柵俘獲電子示意圖正常工作時擦寫柵加+3V電壓，浮柵積有電子電荷時，T1不能導(dǎo)通；浮柵無電子電荷時，T1導(dǎo)通。SiO2PS1G1D1擦寫柵

(多晶硅)浮柵

(多晶硅)圖PSGD浮柵圖7-4-8

快閃存儲器N+N+(a)(b)DSG位線WiVSSYj隧道區(qū)３．快閃存儲器（FlashMemory）快閃存儲器采用單管疊柵結(jié)構(gòu)的存儲單元，具有EPROM結(jié)構(gòu)簡單、編程可靠的優(yōu)點，又具有EEPROM用隧道效應(yīng)擦除的快捷特性，集成度很高。但不具備字擦除功能。PSGD浮柵圖7-4-8快閃存儲器N+N+(a)(b)D7.4.4用ROM實現(xiàn)組合邏輯函數(shù)依據(jù)：ROM是由與陣列和或陣列組成的組合邏輯電路。１．將與陣列地址端A0～An當(dāng)作邏輯函數(shù)的輸入變量，則可在地址譯碼器輸出端（即字線）上產(chǎn)生全部最小項；２．或陣列的輸出（位線）是將與之相連字線上的信息相或以后作為輸出的，因此在數(shù)據(jù)輸出端可獲得有關(guān)最小項相或的表達(dá)式。結(jié)論：ROM有幾個數(shù)據(jù)輸出端，即可獲得幾個邏輯函數(shù)的輸出。方法：列出函數(shù)的真值表，直接畫出存儲矩陣的陣列圖。？回顧與思考：譯碼器實現(xiàn)組合邏輯函數(shù)的方法及步驟？7.4.4用ROM實現(xiàn)組合邏輯函數(shù)依據(jù)：ROM是由與例7-1用PROM構(gòu)成一個碼型轉(zhuǎn)換器，將4位二進(jìn)制碼B3B2B1B0轉(zhuǎn)換成循環(huán)碼G3G2G1G0。表7-4-2二進(jìn)制碼轉(zhuǎn)換為循環(huán)碼的真值表0001W1511111001W1401111101W1310110101W1200110111W1111011111W1001011011W910010011W800010010W711101010W601101110W510100110W400100100W311001100W201001000W110000000W00000G0G1G2G3WiB0B1B2B3例7-1用PROM構(gòu)成一個碼型轉(zhuǎn)換器，將4位二進(jìn)制碼B3B圖7-4-9用PROM實現(xiàn)二進(jìn)制碼到循環(huán)碼的轉(zhuǎn)換11&≥1A3A2W0W1W2W3G3G2G1G0(a)未編程的16×4位PROM11A1A0●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●Y3Y2Y1Y0W4W5W6W7W8W9W10W11W12W13W14W15××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××≥1≥1≥1(b)編程后的或陣列≥1W0W1W2W3G3G2G1G0Y3Y2Y1Y0W4W5W6W7W8W9W10W11W12W13W14W15××××××××××××××××××××××××××××××××≥1≥1≥1圖7-4-9用PROM實現(xiàn)二進(jìn)制碼到循環(huán)碼的轉(zhuǎn)換11&≥1圖7-4-102716外引線排列圖⌒CE/PGMA7GND131214111510169178187196205214223232241A6A5A4A3A2A1A0D0D1D2VCCA8A9A10OE2716VPPD7D6D5D4D37.4.5EPROM集成片簡介編程高電壓25V片選/編程控制2716～27512系列的EPROM集成片，除了存儲容量和編程高電壓不同外，其余都基本相同。電源電壓+5V圖7-4-102716外引線排列圖⌒CE/PGMA7G《半導(dǎo)體存儲器》PPT幻燈片PPT本PPT課件僅供大家學(xué)習(xí)使用請學(xué)習(xí)完及時刪除處理謝謝！《半導(dǎo)體存儲器》PPT幻燈片PPT本PPT課件僅供大7.1概述存儲器的存儲媒介有多種，應(yīng)用范圍也非常廣泛。軟磁盤磁帶硬盤內(nèi)存條光盤優(yōu)盤數(shù)碼相機(jī)用SM卡7.1概述存儲器的存儲媒介有多種，應(yīng)用范圍也非常廣泛7.1概述7.1.1

半導(dǎo)體存儲器的特點與應(yīng)用7.1.2

半導(dǎo)體存儲器的分類7.1.3

半導(dǎo)體存儲器的主要技術(shù)指標(biāo)7.1概述7.1.1半導(dǎo)體存儲器的特點與應(yīng)用7.1.27.1.1半導(dǎo)體存儲器的特點與應(yīng)用半導(dǎo)體存儲器是用半導(dǎo)體器件來存儲二值信息的大規(guī)模集成電路。集成度高、體積小、可靠性高、價格低、外圍電路簡單且易于接口、便于自動化批量生產(chǎn)。半導(dǎo)體存儲器主要用于電子計算機(jī)和某些數(shù)字系統(tǒng)，存放程序、數(shù)據(jù)、資料等。7.1.1半導(dǎo)體存儲器的特點與應(yīng)用半導(dǎo)體存儲器是用半7.1.2半導(dǎo)體存儲器的分類

１．按制造工藝分類：

雙極型：工作速度快、功耗大、價格較高。

MOS型：集成度高、功耗小、工藝簡單、價格低。

２．按存取方式分類：

順序存取存儲器(SAM)：如先入先出型和先入后出型。

隨機(jī)存取存儲器(RAM)：包括靜態(tài)存儲器(SRAM)和動態(tài)存儲器(DRAM)。

只讀存儲器(ROM)：包括固定ROM、可編程ROM(PROM)和可擦除的可編程ROM(EPROM)。7.1.2半導(dǎo)體存儲器的分類１．按制造工藝分類：１．存儲容量存儲器包含基本存儲單元的總數(shù)。一個基本存儲單元能存儲１位(Bit)的信息，即一個0或一個1。

存儲器的讀寫操作是以字為單位的，每一個字可包含多個位。例如：字?jǐn)?shù)：字長：每次可以讀(寫)二值碼的個數(shù)總?cè)萘浚玻嫒r間反映存儲器的工作速度，通常用讀(或?qū)?周期來描述。7.1.3半導(dǎo)體存儲器的主要技術(shù)指標(biāo)１．存儲容量例如：字?jǐn)?shù)：字長：每次可以讀(寫)二值碼的個

7.2順序存取存儲器（SAM）

(SequentialAccessMemory)7.2.1動態(tài)CMOS反相器7.2.2動態(tài)CMOS移存單元7.2.3動態(tài)移存器和順序存取存儲器7.2順序存取存儲器（SAM）

(Sequ7.2.1動態(tài)CMOS反相器由傳輸門和CMOS反相器組成。電路中T1、T2柵極的寄生電容C是存儲信息的主要“元件”。２．MOS管柵電容C的暫存作用柵電容C充電迅速，放電緩慢，因此可以暫存輸入信息。若每隔一定時間對C補(bǔ)充一次電荷，使信號得到“再生”，可長期保持C上的1信號，這一操作過程通常稱為“刷新”。

CP的周期不能太長，一般應(yīng)小于１ms。１．電路結(jié)構(gòu)圖7-2-1動態(tài)CMOS反相器vI+–TG1CPCRVDDT2T1vOCP?+–7.2.1動態(tài)CMOS反相器由傳輸門和CMOS反相器組7.2.2動態(tài)CMOS移存單元動態(tài)CMOS移存單元由兩個動態(tài)CMOS反相器串接而成。當(dāng)CP=1時，主動態(tài)反相器接收信息，從動態(tài)反相器保持原存信息；CP=0時，主動態(tài)反相器保持原存信息，從動態(tài)反相器隨主動態(tài)反相器變化。每經(jīng)過一個CP，數(shù)據(jù)向右移動一位。主從1位ITG1CPC1VDDT2T1OCPTG2CPC2VDDT4T3CP圖7-2-2動態(tài)CMOS移存單元7.2.2動態(tài)CMOS移存單元動態(tài)CMOS移存單元由兩個7.2.3動態(tài)移存器和順序存取存儲器１．動態(tài)移存器動態(tài)移存器可用動態(tài)CMOS移存單元串接而成，主要用來組成順序存取存儲器(SAM)。由于需要讀出的數(shù)據(jù)必須在CP的推動下，逐位移動到輸出端才可讀出，所以存取時間較長，位數(shù)越多，最大存取時間越長。0121023···串入串出CPCP1位動態(tài)移存單元圖7-2-3

1024位動態(tài)移存器示意圖7.2.3動態(tài)移存器和順序存取存儲器１．動態(tài)移存器(1)循環(huán)刷新

片選端為0。只要不斷電，信息可在動態(tài)中長期保存。(2)邊寫邊讀片選端為1，寫/循環(huán)為1，且讀控制端也為1。(3)只讀不寫，數(shù)據(jù)刷新

片選端為1，寫/循環(huán)為0，讀控制端為1。２．先入先出(FIFO)型SAM特點：每次對外讀(或?qū)?一個并行的８位數(shù)據(jù)，即一個字。SAM中的數(shù)據(jù)字只能按“先入先出”的原則順序讀出。邏輯圖動畫示意(1)循環(huán)刷新(2)邊寫邊讀(3)只讀不寫圖7-2-5

m×4位FILO型SAMI/O控制電路1ENQ0Qm-1???m位雙向移存器SL/SRCPG2G1I/O0R/WCPENENI/O3EN111Q0Qm-1???m位雙向移存器SL/SRCP●······３．先入后出(FILO)型SAM寫操作：移存器執(zhí)行右移操作，由I/O端最先送入的數(shù)據(jù)存于各移存器的最右端。讀操作：移存器執(zhí)行左移操作，存于各移存器最左端的數(shù)據(jù)最先由I/O端讀出。圖7-2-5m×4位FILO型SAMI/O控制電路1ENQ&≥1&G20G301024位動態(tài)移存器CPCP&O0G40I0&≥1&G21G311024位動態(tài)移存器CPCP&O1G41I1&≥1&G27G371024位動態(tài)移存器CPCP&O7G47I7&寫/循環(huán)片選讀············圖7-2-4

1024×8位FIFO型SAM返回G1&≥1&G20G301024位動態(tài)移存器CPCP&O0G407.3隨機(jī)存取存儲器（RAM）

RandomAccessMemory7.3.1RAM結(jié)構(gòu)7.3.2RAM存儲單元7.3.3RAM集成片HM6264簡介7.3.4RAM存儲容量的擴(kuò)展7.3隨機(jī)存取存儲器（RAM）

Rand7.3.1RAM結(jié)構(gòu)１．存儲矩陣將存儲單元按陣列形式排列，形成存儲矩陣。２．地址譯碼器為了區(qū)別不同的字，將存放在同一個字的存儲單元編為一組，并賦予一個號碼，稱為地址。地址的選擇是借助于地址譯碼器來完成的。地址碼的位數(shù)n與可尋址數(shù)N之間的關(guān)系為：N=2n。３．片選與讀/寫控制電路（I/O電路）RAM主要由存儲矩陣、地址譯碼器和讀/寫控制電路（I/O電路）三部分組成。邏輯圖動畫示意7.3.1RAM結(jié)構(gòu)１．存儲矩陣２．地址譯碼器基本R-S觸發(fā)器7.3.2RAM存儲單元１．MOS靜態(tài)存儲單元存儲單元圖7-3-2六管CMOS靜態(tài)存儲單元VDD??DDTjTj'YjT1T3QQT5T2T4T6Xi位線位線當(dāng)?shù)刂反a使得Xi和Yj均為高電平時，表示選中該單元，即可以對它進(jìn)行讀寫操作。由于數(shù)據(jù)由觸發(fā)器記憶，只要不斷電，信息就可以永久保存。采用CMOS管，所以靜態(tài)功耗極小?；綬-S觸發(fā)器7.3.2RAM存儲單元１．MOS靜２．MOS動態(tài)存儲單元T1G2&&T2T3T4T4'T5T6TjYjC0C0'CG1XiWRVDDVDD預(yù)充

脈沖讀行線寫位線寫行線讀位線D圖7-3-3三管動態(tài)NMOS存儲單元(1)三管NMOS動態(tài)存儲單元

NMOS管T2的柵電容C用來暫存數(shù)據(jù)。預(yù)充電：讀出操作：寫入操作：刷新操作：通過內(nèi)部的讀、寫操作，使C中的信息得以長期保持。２．MOS動態(tài)存儲單元T1G2&&T2T3T4T4'T5(2)單管NMOS動態(tài)存儲單元圖7-3-4單管NMOS動態(tài)存儲單元?xiTCSC0D位線由一個門控管T和一個存儲信息的電容CS組成。由于分布電容C0＞＞CS，所以位線上的讀出電壓信號很小，需用高靈敏度讀出放大器進(jìn)行放大；且每次讀出后必須立即對該單元進(jìn)行刷新，以保留原存信息。動態(tài)存儲單元的結(jié)構(gòu)比靜態(tài)存儲單元簡單，可達(dá)到更高的集成度；但DRAM不如SRAM使用方便，且存取時間較長。(2)單管NMOS動態(tài)存儲單元圖7-3-4單管NMOS8條數(shù)據(jù)線，每字長度為8位13條地址線，存儲字?jǐn)?shù)為：213＝8Ｋ7.3.3RAM集成片HM6264簡介圖7-3-5

HM6264外引線排列圖⌒R/WNCGND15141613171218111910209218227236245254263272281A12A7A6A5A4A3A2A1A0I/O0I/O1I/O2VDDCS2A8A9A11OEA10CS1I/O7I/O6I/O5I/O4I/O3HM62648條數(shù)據(jù)線，每字長度為8位13條地址線，存儲字?jǐn)?shù)為：21表7-3-2

HM6264工作狀態(tài)工作狀態(tài)CS1CS2OER/WI/O

讀（選中）0101輸出數(shù)據(jù)寫（選中）01×0輸入數(shù)據(jù)維持（未選中）1×××高阻浮置維持（未選中）×0××高阻浮置輸出禁止0111高阻浮置表7-3-2HM6264工作狀態(tài)工作狀態(tài)CS1CS2OER??????5V7.3.4RAM存儲容量的擴(kuò)展１．位擴(kuò)展D15D9D8···D7D1D0···11R/WCS1A0A12···圖7-3-6

RAM的位擴(kuò)展適用于字?jǐn)?shù)夠用，但每字的位數(shù)（字長）不夠的情況。如：8K×8→8K×16I/O7I/O1I/O0VDD···OEGNDR/WA12A0CS1CS2···I/O7I/O1I/O0VDD···OEGNDR/WA12A0CS1CS2···6264Ⅰ6264Ⅱ??????5V7.3.4RAM存儲容量的擴(kuò)展１．位R/W２．字?jǐn)U展適用于位數(shù)（字長）夠用，但字?jǐn)?shù)不夠的情況。如：8K×8→32K×81111Y0Y1Y2Y3????????????????????????D0D7A0A12A13A14A1A012T4139SR×410kΩ×45VD1D24.5V

鋰電池增加地址線。I/O7I/O0VDD···OEGNDR/WA12A0CS1CS2···6264ⅠI/O7I/O0VDD···OEGNDR/WA12A0CS1CS2···6264ⅡI/O7I/O0VDD···OEGNDR/WA12A0CS1CS2···6264ⅢI/O7I/O0VDD···OEGNDR/WA12A0CS1CS2···6264Ⅳ圖7-3-7

RAM的字?jǐn)U展斷電保護(hù)R/W２．字?jǐn)U展適用于位數(shù)（字長）夠用，但字?jǐn)?shù)不夠的地址范圍CS1有效的片子A14A13A12A11…A0十六進(jìn)制地址碼000000000000000

11111111111110000H

1FFFHⅠ010000000000000

11111111111112000H

3FFFHⅡ100000000000000

11111111111114000H

5FFFHⅢ110000000000000

11111111111116000H

7FFFHⅣ························表7-3-3圖7-3-7各片地址范圍地址范圍CS1有效的片子A14A13A12小結(jié)１．RAM可以方便快速地直接從中任意讀取/寫入一個數(shù)據(jù)字。２．RAM的結(jié)構(gòu)３．RAM容量的擴(kuò)展有字?jǐn)U展和位擴(kuò)展兩種方式。存儲矩陣行地址譯碼器列地址譯碼器輸入輸出電路存儲單元靜態(tài)存儲單元動態(tài)存儲單元片選與讀/寫控制小結(jié)１．RAM可以方便快速地直接從中任意讀取/寫入一個圖7-3-1

256×1位RAM示意圖

X地址譯碼器Y地址譯碼器1,1A0A1A2A3X0(行)X15T0T0'T15'Y0(列)???Y15A4A5A6A7位線行存儲矩陣I/O電路G1DG4G5G2I/OR/W&D1ENCS16,1列1,16T15位線16,161EN1EN&G3????返回圖7-3-1256×1位RAM示意圖X地址譯碼器Y地址7.4只讀存儲器（ROM）

ReadOnlyMemory7.4.1固定ROM7.4.2可編程ROM（PROM）7.4.3可擦除可編程ROM（EPROM）7.4.4用ROM實現(xiàn)組合邏輯函數(shù)7.4.5EPROM集成片簡介7.4只讀存儲器（ROM）

存儲矩陣輸出電路7.4.1固定ROMEN1111D3RY3Y2Y1Y0W0A0A1地址譯碼器位線W1W2W3RRREND2D1D0(a)電路圖圖7-4-1

4×4位二極管固定ROM字線芯片在制造時就把需要存儲的內(nèi)容用電路結(jié)構(gòu)固定下來，使用時無法再改變。１．二極管固定ROM字線和位線的交叉處代表一個存儲單元，有二極管表示存1，否則表示存0。A1

A0D3D2D1D0000000010001101110111111表7-4-1

4×4位ROM數(shù)據(jù)表存儲矩陣輸出電路7.4.1固定ROMEN1111D3RY或陣列與陣列11&&&&≥1≥1≥1≥1●●●●●●●●A1A0W0W1W2W3Y3Y2Y1Y0●●●●●●●●????W0Y0R(b)或門Y0W1W2W3(c)地址譯碼器和存儲矩陣的陣列圖圖7-4-1

4×4位二極管固定ROM固定ROM的陣列圖由與陣列和或陣列組成。與陣列和地址譯碼器相對應(yīng)，用實心點標(biāo)注地址碼；或陣列對應(yīng)于存儲矩陣，實心點表示接有二極管?；蜿嚵信c陣列11&&&&≥1≥1≥1≥1●●●●●●●●A1D3Y3Y2Y1Y0W0A0A1地址譯碼器W1W2W3D2D1D01111VDD圖7-4-2

4×4

NMOS管固定ROM２．MOS管固定ROM字線和位線的交叉處代表一個存儲單元，有NMOS管表示存1，否則表示存0。該ROM中所存儲的數(shù)據(jù)，與圖7-4-1中的二極管固定ROM是一致的。D3Y3Y2Y1Y0W0A0A1地址譯碼器W1W2W7.4.2可編程ROM（PROM）PROM在出廠時，存儲的內(nèi)容為全1（或全0），用戶可根據(jù)需要將某些單元改寫為0（或1）。VCCＷiTYjAWDZARDj圖7-4-3雙極型PROM存儲

單元和讀/寫放大器讀/寫放大

器(1路)熔絲特點：工作速度快，但只能進(jìn)行一次性編程處理。用戶編程：

選擇相應(yīng)地址，使Ｗi＝1；在Dj端施加高電壓正脈沖，使得AW輸出為低電平，有較大的脈沖電流從VCC經(jīng)三極管流過熔絲，并將熔絲熔斷，從而使本單元信息改寫為0。7.4.2可編程ROM（PROM）PROM在出廠時，7.4.3可擦除可編程ROM（EPROM）

１．可擦除可編程ROM（EPROM）EPROM的存儲單元采用疊層?xùn)抛⑷隡OS管。圖7-4-4

EPROM的一個存儲單元ＷiYj位線GSＤＷiYj×(a)EPROM疊層?xùn)糯鎯卧?b)陣列圖符號由于EPROM的存儲單元是可擦除可編程的，為了區(qū)別于固定ROM，在EPROM陣列圖的或陣列中，用“×”表示所存儲的信息“1”。7.4.3可擦除可編程ROM（EPROM）１．可擦除用戶編程（寫0）：漏極和源極（接地）之間加高電壓，控制柵極加高電壓脈沖,形成雪崩效應(yīng)。需專用工具（編程器）。擦除：用擦洗器產(chǎn)生的強(qiáng)紫外線照射來完成擦除操作，耗時約幾分鐘。一般可擦寫幾百次。EPROM的擦除操作是針對整個芯片進(jìn)行的，不能實現(xiàn)字擦除（只擦一個或一些字）功能。EPROM封裝出廠時，浮柵均無電荷，存儲單元的信息為全１。保存時間：在不受光線干擾的情況下，可保存10年。3～4μmN+N+SiO2P型硅襯底SGD控制柵

(多晶硅)浮柵

(多晶硅)圖7-4-5

疊層?xùn)臡OS管剖面示意圖用戶編程（寫0）：漏極和源極（接地）之間加高電壓，控制柵EEPROM只需在高電壓脈沖或工作電壓下就可以進(jìn)行擦除，不需要借助紫外線的照射，而且還具有字擦除功能，所以更加靈活、方便。一般EEPROM集成片允許擦寫100～10000次，擦寫共需時間20ms左右，數(shù)據(jù)可保存5～10年。圖7-4-6

EEPROM存儲單元ＷiYj字線G1S1D1位線T1T2EEPROM的存儲單元由門控管T2和疊層?xùn)臡OS管T1組成。其中T1稱為浮柵隧道氧化層MOS管，在一定電壓條件下，將產(chǎn)生隧道效應(yīng)，以實現(xiàn)電擦除操作。

２．電可擦可編程ROM（EEPROM）EEPROM只需在高電壓脈沖或工作電壓下就可以進(jìn)行擦除，SiO2PS1G1D1擦寫柵

(多晶硅)浮柵

(多晶硅)圖7-4-7

EEPRO