512kbit反熔丝otp存储器设计及实现技术研究

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1、－．ＫＩ朵各种故Ａ寒ＢＢＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＯＦＣＨＩＮＡ硕±学位论文ＩＭＡＳＴＥＲＴＨＥＳＩＳ论文题目５１２Ｋｂｈ反膝丝ＯＴＰ存储器设计及实现技术硏究学科专业微电子学与圃体电子学学号２０１３２１０３０３１３作者姓名巧利峰师李咸教授指导教■Ｂ＾ｍ■独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导Ｔ进行的研究；［作。及取得的研究成果据我所知，除了文中特別加标注和致谢的地方夕ｈ

2、论文中不包含其他人已经发表或撰与过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我－同Ｘ作的间志对本研究所做的任何贾献均已在论义中作了明備的－谢意说明并表小。心＾ｉ作巧签名＝君知口期：年月Ｈ论文使用授权本学位论文作者完全丫解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，，有权保留并向国家巧关部口或机构送交论义的复印件和磁盘允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可将学位论文的全１＾部或部分内容编入巧关数据库进行检索，可＾＾采用影印、缩印或打描等复制予段保存、汇编学位论文。

3、（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）Ｃ—：Ｚ作者签名；导签名＾训师Ｚ崎＾＂＂ｊＨ：巧口期年分类号密级注1UDC学位论文512Kbit反熔丝OTP存储器设计及实现技术研究（题名和副题名）马利峰（作者姓名）指导教师李威教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士学科专业微电子学与固体电子学提交论文日期2016.03.18论文答辩日期2016.05.12学位授予单位和日期电子科技大学2016年06月答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。ResearchonDesignAndImplemen

4、tationTechnologyof512KbitAnti-fuseOTPMemoryAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:MicroelectronicsandSolidStateElectronicsAuthor:LifengMaSupervisor:ProfessorWeiLiSchool:SchoolofMicroelectronicsandSolid-StateElectronics摘要摘要随着人类进入航天时代，在空间高辐射

5、环境中能够稳定准确存储数据的存储器变得尤为重要。反熔丝OTP存储器以其稳定、可靠、抗干扰以及优异的抗辐照性能，被广泛应用于航空航天和军事等要求严格的领域。然而迄今为止，我国在反熔丝OTP存储器的研究领域，仍然没有实现自主设计的产品。本篇论文的基本目标就是研究如何设计并最终实现稳定可靠的512Kbit反熔丝OTP存储器。主要工作是设计了存储单元，ESD防护，冗余测试电路，以及编程和读出电路，并进行了仿真验证，随后进行版图的设计，流片后进行了封装测试验证。论文在研究国内外多种反熔丝单元的基础上，采用了与商用CMOS工艺兼容的新型栅氧化层反熔丝，设计了1T1

6、C的存储单元结构。该结构的反熔丝单元击穿后电阻一致性好，且电阻较小。为方便全电路的快速数字化仿真，对存储单元进行了建模和简单仿真。在外围电路的设计上，考虑到芯片的产品化，首先设计了存储器的ESD防护结构。接着设计了存储阵列和多级的译码结构；为了方便产品的出厂测试，存储阵列增加了冗余测试电路，实现了OTP存储器出厂的可测试性。在编程电路中，设计了两级电荷泵电路，实现了对内部编程高压的控制，避免了对未选中单元的误编程。在读出电路中，设计了灵敏放大器和两级DICE锁存器，实现了数据稳定而正确的读出。对冗余测试电路、编程电路和读出电路等各个功能模块运用SPEC

7、TRE工具进行了模拟仿真验证。为了快速实现全电路的功能验证，通过将电路模块用Verilog代码替换，借助AMS仿真工具进行了全电路的快速功能验证。功能验证后，为了保证电路功能的精确，对全电路进行了Finesim模拟仿真，完成电路最终的设计。电路设计完成后，进行了版图的设计和实现，介绍了版图的布局布线，以及版图中采用的抗辐照加固措施。运用Calibre工具对版图进行了DRC和LVS的检查验证，随后进行了寄生参数提取和后仿真，最终导出GDSII文件发送给Foundry进行流片。最后，对实际流片后的芯片进行了封装与测试，测试结果验证了芯片读写功能的正确性，并

8、验证了存储容量的大小满足设计的指标。关键词：反熔丝OTP存储器，电路设计与仿真，版图设计，封装