半导体存储器——分类、结构和性能

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1、半导体存储器（解说）————分类——分类分类、分类、、、结构和性能结构和性能结构和性能——结构和性能——作者：XieM.X.(UESTC，成都市)计算机等许多系统中都离不开存储器。存储器就是能够存储数据、并且根据地址码还可以读出其中数据的一种器件。存储器有两大类：磁存储器磁存储器磁存储器和半导体存储器磁存储器半导体存储器半导体存储器。半导体存储器（1）半导体存储器的分类和基本结构：半导体存储器是一种大规模集成电路，它的分类如图1所示。半导体存储器根据其在切断电源以后能否保存数据的特性，可区分为不挥发性存储器不挥发性存储器不

2、挥发性存储器和易挥发性存储器不挥发性存储器易挥发性存储器易挥发性存储器两大类。磁易挥发性存储器存储器也都是不挥发性存储器。半导体存储器也可根据其存储数据的方式不同，区分为随机存取存储器随机存取存储器随机存取存储器（随机存取存储器RAM）和只只只只读存储器读存储器（读存储器ROM）两大类。RAM可以对任意一个存储单元、以任意的次序来存/取（即读出/写入）数据，并且存/取的时间都相等。ROM则是在制造时即已经存储好了数据，一般不具备写入功能，只能读出数据（现在已经发展出了多种既可读出、又可写入的ROM）。半导体存储器还可以根据

3、其所采用工艺技术的不同，区分为MOS存储器存储器和双极型存储存储器双极型存储器器器两种。采用器MOS工艺制造的称为MOS存储器；MOS存储器具有密度高、功耗低、输入阻抗高和价格便宜等优点，用得最多。采用双极型工艺制造的，称为双极型存储器；双极型存储器的优点就是工作速度高。图1半导体存储器的分类半导体存储器的基本结构就是存储器阵列及其它电路。存储器阵列（memoryarray）是半导体存储器的主体，用以存储数据；其他就是输入端的地址码缓存器、行译码器、读出放大器、列译码器和输出缓冲器等组成。各个存储单元处在字线（WL，wor

4、dline）与位线（BL，bitline）的交点上。如果存储Nn器有N个地址码输入端，则该存储器就具有2比特的存储容量；若存储器阵列有2根字线，N-n那么相应的就有2条位线（相互交叉排列）。在存储器读出其中的数据时，首先需通过地址码缓存器把地址码信号送入到行译码器、并进入到字线，再由行译码器选出一个WL，然后把一个位线上得到的数据（微小信号）通过读出放大器进行放大，并由列译码器选出其中一个读出放大器，把放大了的信号通过多路输出缓冲器而输出。在写入数据时，首先需要把数据送给由列译码器选出的位线，然后再存入到位线与字线相交的存

5、储单元中。当然，对于不必写入数据的ROM（只读存储器）而言，就不需要写入电路。1（2）RAM和ROM的比较：RAM（随机存取存储器）中的每一个单元都有x-y地址，这不同于其他串行存储器（如磁存储器）。RAM大体上可分为SRAM（静态RAM）和DRAM（动态RAM）两种，SRAM是能够长期保留数据的存储器（只要不断开电源），而DRAM则是需要不断“刷新”（即不断进行存储动作）的存储器。ROM（只读存储器）的体系结构与RAM类似，则ROM也具有随机存取的能力；ROM又称为读写存储器。RAM和ROM的读出过程完全相同，但是其读出

6、（取）和写入（存）的频率不同：RAM的读/写机会几乎相等；而ROM的读出频率一般要远高于其写入频率。ROM具有定向写入能力（可从没有任何写入能力的纯ROM写入到EEPROM）；ROM4的寿命（写入/擦除的次数）在10次以上。此外，ROM比RAM的尺寸小、性价比高。因此，只要是没有繁琐写入时都可采用ROM，例如查表（代码转换、字符发生、三角函数等）；也可用于存储逻辑功能（如可编程逻辑器件）和例行程序。（3）典型的半导体存储器：①SRAM（静态RAM）：“静态”即表示只要电源不断，就能够稳定地保存数据。SRAM在实质上就是一个

7、双稳态的触发器。在图2中示出了由双稳态触发器构成的一种SRAM阵列。BL上面的横线表示互补。图22×2的CMOS-SRAM阵列
存储单元的构成：在图2的每一个单元中都包含有两个反向并联的倒相器和两个传输门晶体管，即为六个晶体管的单元（6T存储单元存储单元）。这里采用了存储单元CMOS器件，故这种6T存储单元也称为CMOS型存储单元型存储单元。型存储单元6T存储单元中的p-MOSFET为负载管，因为该负载管的电流大小不是关键因素，故可用面积较小的TFT（薄膜晶体管）来代替，也可以采用电阻来代替。若采用电阻负载的存储单元，则称

8、为高阻负载型存储单元高阻负载型存储单元高阻负载型存储单元（或称为高阻负载型存储单元4T存储单元存储单元）；实际上这里的电阻负载往往采存储单元用耗尽型MOS二极管来代替。
两种存储单元的比较：2CMOS型存储单元包括两个反相器和两个传输门，共有两种型式（p型和n型）的6个晶体管，因此结构较复杂。但是，CM