第七章半導(dǎo)體存儲(chǔ)器

第七章半導(dǎo)體存儲(chǔ)器7.1概述

存儲(chǔ)器是用來存儲(chǔ)二值數(shù)字信息的大規(guī)模集成電路，是進(jìn)一步完善數(shù)字系統(tǒng)功能的重要部件。

它實(shí)際上是將大量存儲(chǔ)器按一定規(guī)律結(jié)合起來的整體，

可以被比喻為一個(gè)由許多房間組成的大旅館。

每個(gè)房間有一個(gè)號(hào)碼(地址碼)，

每個(gè)房間內(nèi)有一定內(nèi)容(一個(gè)二進(jìn)制數(shù)碼，又稱一個(gè)“字”)。(2).讀寫存儲(chǔ)器(RAM)(1).只讀存儲(chǔ)器(ROM)

半導(dǎo)體存儲(chǔ)器可分為兩大類：7.2只讀存儲(chǔ)器(ROM)7.2.1掩模只讀存儲(chǔ)器ROM主要由地址譯碼器、存儲(chǔ)矩陣和輸出電路三部分組成。ReadOnlyMemory...

只讀存儲(chǔ)器在工作時(shí)其存儲(chǔ)內(nèi)容是固定不變的，因此，只能讀出，不能隨時(shí)寫入，所以稱為只讀存儲(chǔ)器。7.2只讀存儲(chǔ)器(ROM)7.2.1掩模只讀存儲(chǔ)器

ROM主要由地址譯碼器、存儲(chǔ)矩陣和輸出電路三部分組成。下圖是一個(gè)最簡(jiǎn)單的二極管ROM電路：ReadOnlyMemory...

只讀存儲(chǔ)器在工作時(shí)其存儲(chǔ)內(nèi)容是固定不變的，因此，只能讀出，不能隨時(shí)寫入，所以稱為只讀存儲(chǔ)器。A1A0A1A0A1A0A1A0A1A0D3D2D1D0-VCC譯碼器K:輸出控制端存儲(chǔ)矩陣輸出電路位線字線A1A0A1A0A1A0A1A0A1A0譯碼器A1A0A1A0A1A0A1A0A1A0D3D2D1D0-VCC譯碼器K:輸出控制端假設(shè)：A1A0

＝1110001100二極管或門A1A0A1A0A1A0A1A0A1A0D3D2D1D0-VCC譯碼器K:輸出控制端1100二極管或門1當(dāng)某一字線被選中時(shí)，這個(gè)字線與位線間若接有二極管，則該位線輸出為1。假設(shè)：A1A0A1A0A1A0A1A0A1A0D3D2D1D0-VCC譯碼器K:輸出控制端0101A1A0

＝10假設(shè)：A1A0A1A0A1A0A1A0A1A0D3D2D1D0-VCC譯碼器K:輸出控制端0101A1A0

＝01假設(shè)：A1A0A1A0A1A0A1A0A1A0D3D2D1D0-VCC譯碼器K:輸出控制端0011A1A0

＝00000101111111111000000001地址A1A0D3D2D1D0內(nèi)容字線A1A0A1A0A1A0A1A0A1A0D3D2D1D0-VCC譯碼器K:輸出控制端位線

輸入任意一個(gè)地址碼，譯碼器就可使與之對(duì)應(yīng)的某條字線為高電平，進(jìn)而可以從位線上讀出四位輸出數(shù)字量。+VCCW3W0W1W2D0D1D2D3

用構(gòu)成MOS管的ROM矩陣：

有MOS管的單元存儲(chǔ)“0”，

無MOS管的單元存儲(chǔ)“1”。掩模ROM的特點(diǎn)：出廠時(shí)已經(jīng)固定，不能更改，適合大量生產(chǎn)簡(jiǎn)單，便宜，非易失性

在前面介紹的兩種存儲(chǔ)器中，其存儲(chǔ)單元中的內(nèi)容在出廠時(shí)已被完全固定下來，使用時(shí)不能變動(dòng)，稱為固定ROM。

有一種可編程序的ROM，在出廠時(shí)全部存儲(chǔ)“1”，用戶可根據(jù)需要將某些單元改寫為“0”,然而只能改寫一次，稱其為PROM。字線位線熔斷絲

若將熔絲燒斷，該單元?jiǎng)t變成“0”。顯然，一旦燒斷后不能再恢復(fù)。7.2.2可編程只讀存儲(chǔ)器（PROM）PROMPROM中的內(nèi)容只能寫一次，有時(shí)仍嫌不方便，于是又發(fā)展了一種可以改寫多次的ROM，簡(jiǎn)稱EPROM。它所存儲(chǔ)的信息可以用紫外線或X射線照射擦去，然后又可以重新編制信息。雪崩注入MOS管7.2.3可擦除的可編程只讀存儲(chǔ)器（EPROM）PROM中的內(nèi)容只能寫一次，有時(shí)仍嫌不方便，于是又發(fā)展了一種可以改寫多次的ROM，簡(jiǎn)稱EPROM。它所存儲(chǔ)的信息可以用紫外線或X射線照射擦去，然后又可以重新編制信息。疊柵注入MOS管控制柵Gc：控制讀出和寫入浮置柵Gf:長(zhǎng)期保存注入電荷

雖然用紫外線擦除的EPROM具備了可擦除重寫的功能，但擦除操作復(fù)雜、速度慢。于是又研制了一種用電信號(hào)擦除的可編程ROM，即E2PROME2PROM快閃存儲(chǔ)器（FlashMemory）為提高集成度，省去T2（選通管）改用疊柵MOS管（類似SIMOS管）

存儲(chǔ)容量是ROM的主要技術(shù)指標(biāo)之一，它一般用[存儲(chǔ)字?jǐn)?shù)：2N]·[輸出位數(shù)：M]來表示(其中N為存儲(chǔ)器的地址線數(shù))。例如：128(字)·8(位)、1024(字)·8(位)7.3讀寫存儲(chǔ)器(RAM)

讀寫存儲(chǔ)器又稱隨機(jī)存儲(chǔ)器。

讀寫存儲(chǔ)器的特點(diǎn)是：在工作過程中，既可從存儲(chǔ)器的任意單元讀出信息，又可以把外界信息寫入任意單元，因此它被稱為隨機(jī)存儲(chǔ)器，簡(jiǎn)稱RAM。RandomAccessMemory...RAM按功能可分為靜態(tài)、動(dòng)態(tài)兩類；RAM按所用器件又可分為雙極型和MOS型兩種。

為了便于連接成為小系統(tǒng)，它的輸出都采用三態(tài)方式，由片選端控制。結(jié)構(gòu)7.3.1靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（ＳＲＡＭ）

基本存儲(chǔ)單元VCCWiDDI/OR/W123T2T3T4T5T6QQT1字線數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線基本存儲(chǔ)單元的工作原理:VCCWiDDI/OR/W123T2T3T4T5T6QQT1字線數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線VCCT2T1T3T4

由增強(qiáng)型NMOS管T1和T2、T3和T4構(gòu)成一個(gè)基本R-S觸發(fā)器，

它是存儲(chǔ)信息的基本單元。VCCWiDDI/OR/W123T2T3T4T5T6QQT1字線數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線T5和T6是門控管，

由字線Wi控制其導(dǎo)通或截止：Wi＝1，否則就截止。T5T6兩管導(dǎo)通；

門控管T5和T6導(dǎo)通時(shí)可以進(jìn)行“讀”或“寫”的操作：VCCWiDDI/OR/W123T2T3T4T5T6T1字線數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線R/W的控制作用：=0時(shí)，R/W而門2處于高阻狀態(tài)，0

三態(tài)門1、3接通，00

使I/O信號(hào)得以經(jīng)過門1、3送到數(shù)據(jù)線上，以便寫入。VCCWiDDI/OR/W123T2T3T4T5T6T1字線數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線R/W的控制作用：R/W＝1時(shí)，

門1、3處于高阻狀態(tài)，1門2接通，1將數(shù)據(jù)線上電位送到I/O，以便讀出。1

存儲(chǔ)器的整體結(jié)構(gòu)（１０２４×４位ＲＡＭ）7.4存儲(chǔ)器容量的擴(kuò)展7.4.1位擴(kuò)展方式適用于每片RAM,ROM