微电子学概论 第3章大规模集成电路基础.pptVIP

* CMOS反相器的直流特性 Vin=0，NMOS截止，PMOS导通， 稳态Vout= VDD ,“1”； Vin= VDD，NMOS导通，PMOS截止 , 稳态Vout=0； V in = V DD V DD V out = 0 V out = V DD V in = 0 V DD 反相器的工作特点： Vout=Vin； 稳态单管导通，没有直通电流 * CMOS与非门 CMOS二输入与非门 电路图 逻辑符号与真值表 1 * CMOS或非门 电路图 逻辑图 真值表 * 静态CMOS逻辑门的构成特点 1）每个输入信号同时接一个 NMOS管和一个PMOS管 的栅极, n输入逻辑门有 2n个管子。 2）实现带“非”的逻辑功能 input: x1,x2,……,xn output: To be continued… * F1 F2 F = F1 F2 F1 F2 + F = F1 F2 A B C F = A B C A B C F = A B C + + 3) 逻辑函数F(x1,x2,……,xn) 决定于管子的 连接关系。 NMOS：串与并或 PMOS：串或并与 4) 静态CMOS逻辑门保持了CMOS反相器电路的优点。 D C B A D C B A CY C3 C2 C1 * 复杂逻辑门的结构 对于给定电路,根据NMOS或PMOS逻辑块确定电路功能。 NMOS：串与并或 PMOS：串或并与 * 举例 电路图 逻辑图 Y=(A+B)C+D 对于给定功能, 先画出NMOS电路, PMOS与NMOS是对 偶连接关系。 NMOS：串与并或 PMOS：串或并与 * MOS存储器的分类 MOS存储器主要分为两大类 随机存取存储器（Random Access Memory, RAM）：挥发性存储 ，断电后存储内容消失。 只读存储器（Read Only Memory, ROM）： 不挥发性存储，存储内容可以长期保持，至少保持10年以上 。 不挥发性随机存取存储器(FeRAM, MRAM) * 随机存取存储器RAM分类 动态随机存取存储器（Dynamic Random Access Memory, DRAM）: 存储原理：依靠电容存储，保持时间短，必须定期刷新。 特点：单元电路简单，面积小，有利于提高集成密度 用途：集成度高、功耗低，适合于计算机的内存 。 静态随机存取存储器（Static Random Access Memory，SRAM）： 存储原理：双稳态电路存储 ，只要不断电存储信息不会丢失。 特点：电路复杂，占用面积大，集成度不如DRAM高 。 用途：工作速度快，常用来作高速缓冲存储器（cache） 。 * 只读存储器ROM的分类 1.掩模编程的只读存储器（Mask Rom）：真正意义的 只读存储器，存储信息由制作时的某一块掩模版确定，产品生产出来存储内容就不能再改变。适合于存储固定程序、常数、字符等固定内容。 2.基于熔丝或反熔丝的可编程只读存储器（programmable ROM, PROM）：存储内容由用户编程确定，一般只能编程一次，相当于固定内容的只读存储器，但是比Mask ROM在应用上有一定灵活性。 * 3.可擦除的可编程只读存储器（erasable and programmable ROM, EPROM）:可以随机改写，擦除和写入时间较长，耗能较大，不如RAM的写入方便，因此归入只读存储器类。 只读存储器ROM的分类(续) （1）紫外光擦除 UVEPROM（ulraviolet EPROM） 只能在断电情况下全片统一擦除。 （2）电擦除 EEPROM（electrical EPROM）： 按位擦除和改写 Flash Memory—— 一种可全片或按扇区快速擦除的 EEPROM * FeRAM（ferroelectric RAM）, MRAM（magnetic RAM）, RRAM(Resistive RAM) 优点：具有DRAM高密度和RAM随机读/写的特点，不挥发性，保持时间长，耐久性好，功耗小、工作电压低、读写速度快、以及抗辐射、抗干扰等。 缺点：制作成本高，和常规集成电路工艺的不兼容性。 前景：取代硬盘实现大容量存储