《通用VLSI》PPT课件

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1、第四章通用VLSI电路的设计与分析§4-1只读存贮器（ROM）半导体存储器从存储时间性来看可分为两种基本类型:去除电源后存储器信息就会消失，如DRAM、SRAM等去除电源后仍能保持信息的固态存储器被称为“不挥发性”存储器，如MaskROM、OTP(PROM)、EPROM、EEPROM、Flash等§4-1只读存贮器（ROM）ROM存贮信息的器件在其寿命范围内存贮信息不会改变ROM的几种发展形式掩膜ROM（MaskROM）可编程ROM（PROM）可擦除可编程ROM（EPROM）电可擦除电可编程ROM（EEPROM）闪存ROM§4-

2、1-1掩膜ROM阵列结构与功能NOR阵列ROM编码方式由引线孔或Al线图形编码由不同的阈值电压编码NOR式地址译码器NAND式地址译码器NAND阵列ROM§4-1-1掩膜ROMROM阵列版图NOR-ROM中存贮晶体管2位×4字版图示意存贮单元存取时间工艺参数和器件参数多晶硅电阻40Ω/□金属线电阻0.2Ω/□互导系数k20μA/V²阈值电压VTE=+1.0VVTD=-3.0V电容COX=345Cj0=70§4-1-1掩膜ROM存贮单元存取时间字线上的电容和电阻多晶硅栅氧化层电容多晶硅电阻§4-1-1掩膜ROM存贮单元存取时间位线上

3、的电容零偏压时漏区的结电容栅漏氧化层覆盖电容§4-1-1掩膜ROM存贮单元存取时间字（行）延迟时间位（列）延迟时间§4-1-1掩膜ROM存贮单元存取时间字数和位数的组合方式32kbit的NOR-ROM（128字×256位）行延迟时间§4-1-1掩膜ROM存贮单元存取时间字数和位数的组合方式32kbit的NOR-ROM（128字×256位）列延迟时间§4-1-1掩膜ROM存贮单元存取时间字数和位数的组合方式32kbit的NOR-ROM（128字×256位）列延迟时间§4-1-1掩膜ROM存贮单元存取时间字数和位数的组合方式32kbi

4、t的NOR-ROM（128字×256位）列延迟时间存取时间§4-1-1掩膜ROM存贮单元存取时间字数和位数的组合方式32kbit的NOR-ROM（256字×128位）行延迟时间列延迟时间存取时间§4-1-2可编程ROM（PROM）阵列结构与功能早期采用双极型晶体管为主熔断丝结构Ni-Cr电阻编程时VCC=10-30V读出时VCC=5V位线检测单元电路§4-1-3EPROMEPROM的存贮单元浮栅MOS管结构双多晶硅栅：悬浮栅、控制栅漏源间加足够高电压，PN结击穿产生热电子高能量热电子穿过SiO2层到达浮栅电子积累产生屏蔽，使阈值电

5、压升高擦除时用紫外光辐照20min，消除电子积累§4-1-3EPROMEPROM的特点优势采用单管单元，面积小，集成度高劣势编程时需要高电压电源擦除时需要紫外光，使用不便主要用作信息的读取§4-1-4EEPROMEEPROM的存贮单元Fowler-Nordheim隧道效应FLOTOX管结构双多晶硅栅：浮栅、控制栅漏区处的隧道氧化层控制栅加高电压，漏端接地，浮栅充电控制栅接地，漏端加高电压，浮栅泄放电荷隧道氧化层可靠性改写次数信息存贮的寿命10年§4-1-4EEPROM存贮单元阵列的读、写存贮管（浮栅管）+控制管存贮电荷（“擦除”操

6、作）行选端VPP（+21V）擦/写端VPP（+21V）位线BL端0电子存贮到浮栅管的浮栅上浮栅管阈值电压升高，处于“1”状态§4-1-4EEPROM存贮单元阵列的读、写存贮管（浮栅管）+控制管泄放电荷（“写入”操作）行选端VPP（+21V）擦/写端0位线BL端VPP（+21V）积聚在浮栅上的电子由隧道效应而泄放浮栅管阈值电压正常，处于“0”状态§4-1-4EEPROM存贮单元阵列的读、写存贮管（浮栅管）+控制管读取单元信息（“读出”操作）行选端VDD（+5V）擦/写端VDD（+5V）位线BL端VDD（+5V）位线电位由存贮管浮栅上

7、有无电子，即存贮管是否开启决定存贮管处于“1”状态，则位线输出信号为“1”存贮管处于“0”状态，则位线输出信号为“0”§4-1-5ROM的种类与特点类型功能特点擦除方式与擦写时间工艺结构特点掩膜ROM只读有二极管、MOS管等结构PROM可一次改写高压脉冲电编程，编程时间十几微秒，需编程器一般为三极管、熔丝结构紫外线可擦除可编程EPROM可多次改写，擦除时间长紫外线擦除时间20min，需编程器FAMOS结构电可擦除可编程EEPROM可改写100000次以上，速度快高压脉冲电擦除，编程时间约20ms，需编程器FLOTOX管结构§4-2

8、静态随机存取存贮器（SRAM）§4-2-1六管SRAM单元双稳态触发器结构负载形式多晶硅电阻耗尽型NMOS管（E/DMOS）增强型PMOS管（CMOS）§4-2-1六管SRAM单元E/DMOS六管单元字选/列选信号X=“1”，选中某字Y=“1”，选