第7章 半导体存储器解析.ppt

第7章 半导体存储器 7.1 概述 半导体存储器: 用集成工艺制成， 以半导体器件为基本存储单元， 每一个存储单元对应唯一的地址代码， 可以用来存放一位或多位二进制信息。 半导体存储器主要分为: 只读存储器（ROM: Read Only Memory) 随机存储器 (RAM：Random Access Memory) 两者的区别: 只读存储器: 可读、可写的存储器， 可以随机的写入或读出数据， 用于存放一些临时性的数据； 随机存储器: 反复读取所存储的内容， 但不能随意更改， 常用来存放永久性的、不变的信息。 7.2 半导体存储器基础 7.2.1 半导体存储器的分类 按照半导体制造工艺可分为: 双极型 MOS型 双极型半导体存储器: 以双极型触发器为基本存储单元， 访问速度快， 功耗较大、价格较高、工艺复杂， 主要用于大容量存储系统中（如在计算机中用做主存储器）。 MOS型半导体存储器: 采用MOS工艺制造， 以 MOS触发器或电荷存储结构为基本存储单元， 相比双极型存储器而言， 功耗低、集成度高、成本低， 但速度比双极型存储器慢。 存储器按应用角度可分为: 随机存储器RAM 只读存储器ROM RAM: 可读、可写的存储器，用于存放一些临时性的数据。 优点: 读写方便，使用灵活。 缺点： 断电后，存储的数据会丢失， 称为：易失性存储器。 按存储原理不同 RAM包括: 静态存储器（SRAM：Static Random Access Memory） 动态存储器（DRAM ：Dynamic Random Access Memory） DRAM结构简单、集成度高、速度慢， SRAM则恰好相反。 ROM常用来存放永久性的、不变的信息， 内容只能随机读出而不能写入， 断电后信息不会像RAM一样丢失。 称为：非易失性存储器。 7.2.2 半导体存储器的主要技术指标 1. 存储容量 存储容量: 存储器能够容纳的二进制信息的多少。 存储器中的一个基本存储单元能存储1个bit的信息， 可以存入一个0或一个1， 存储容量就是存储器所包含的基本存储单元的总数。 2. 存取时间 存取时间: 存储器完成一次数据存取所用的平均时间 通常用读(或写)周期来描述，即连续两次读取（或写入）操作所间隔的最短时间。 该技术指标反映了存储器的工作速度。 注意: 存取时间和存储周期（连续启动两次读操作所需间隔的最小时间）严格意义上来说是不一样的， 通常存储周期略大于存取时间。 3. 功耗 存储器功耗: 存储器在正常工作时所消耗的电功率。 反映了存储器耗电的多少，同时也反映了其发热的程度。 功耗和存取速度有关 存取速度越快，功耗也越大。 在保证存取速度前提下，存储器的功耗越小越好。 4. 可靠性 可靠性: 存储器对对周围电磁场、温度和湿度等的抗干扰能力。 存储器的可靠性：用平均故障间隔时间(MTBF：Mean Time Between Failures)来衡量。 MTBF：两次故障之间的平均时间间隔。 MTBF越长，可靠性越高，存储器正常工作能力越强。 7.3 只读存储器（ROM） 只读存储器内部存储的信息通常由生产厂家用掩膜光刻的方法生产出来， 在正常工作状态下只能从中读取数据， 不能快速地随时修改或重新写入数据。 只读存储器按照数据写入方式特点不同， 可以分为: 固定ROM 可编程ROM 7.3.1固定ROM 固定ROM的内容: 由生产厂家按用户要求在生产过程中写入芯片，但写入后不能修改。 固定ROM主要由： 地址译码器和存储阵列两部分组成。 地址输入线 译码输出线（字线） 数据输出线（位线） 存储容量 ROM的工作原理 真值表 真值表 对应的表达式 输出与地址译码器输出端字线以及地址译码器输入的逻辑关系为 这4条字线和4条位线，共有16个交叉点， 每个交叉点即是一个存储单元，共有4×4=16个存储单元。 当交叉点处接有二极管时，表示该单元相当于存储1信息。 交叉点处没有二极管时, 表示该单元相当于存0信息。 输出端的三态门作为缓冲器， 通过使能端实现对输出的三态控制， 作用： 提高带负载能力， 将输出的高、低电平变换为标准的逻辑电平。 7.3.2可编程ROM 为了提高ROM使用的灵活性， 采用：内容可以由用户来定义的ROM 产品， 使ROM在使用中具有可编程性。 满足这种要求的器件称为: 可编程只读存储器。 1.一次性可编程ROM 一次性可编程ROM （PROM ：Programmable Read Only Memory）： 在固定ROM基础上发展起来的， 总体结构与固定ROM类似， 不同的是存储单元和输出电路。 PROM可以分为: 熔丝型和结破坏型。 只能编程一次。 熔丝型PROM的存储矩阵结构示意图 每个存储单元由一个