第6章 半导体存储器

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1、第6章半导体存储器6.1内存与外存6.2半导体存储器6.3随机存储器6.4只读存储器6.5存储器与系统的连接6.1内存和外存内存：是内部存储器的简称，又称主存。内存直接与CPU相联接，是计算机的组成部分。外存：即外部存储器，也称辅存。外存不直接与CPU相联接，而是通过I/O接口与CPU联接，其主要特点是大容量。6.2半导体存储器6.2.1半导体存储器的分类按制造工艺主要可分为：NMOS、CMOS、TTL、ECL、砷化镓等。按存储信息的特性可分为：随机存储器（RandomAccessMemory）只读存储器（R

2、eadOnlyMemory）1．RAM特点：RAM的读写次数无限。如果断开RAM的电源，其内容将全部丢失。RAM的分类：静态RAM（SRAM，StaticRAM）动态RAM（DRAM，DynamicRAM）2.ROM掩膜ROM：掩膜ROM简称ROM，是由芯片制造的最后一道掩模工艺来控制写入信息。PROM（ProgrammableROM）：可由用户一次性写入的ROM，如型熔丝PROM。EPROM（ErasableProgrammableROM）：可擦除的可编程只读存储器。如紫外线擦除型的可编程只读存储器。E2P

3、ROM(ElectricallyErasableProgrammableROM)：也称为EEPROM，是可以电擦除的可编程只读存储器。闪速存储器（FlashMemory）：闪速存储器是新型非易失性存储器，在系统电可重写。6.3随机存储器RAM6.3.1RAM基本结构1.SRAM基本存储电路2.单管DRAM基本存储电路信息存放在电容Cs中，Ts是选通开关。当Cs中充有电荷时表示信息“1”，当Cs中没有电荷时表示信息“0”。3.RAM芯片内部结构半导体存储器由地址译码、存储矩阵、读写控制逻辑、三态双向缓冲器等部分

4、组成。6.3.2典型SRAM芯片1.IDT61162K×8bit的CMOS工艺的静态RAM.(1)最大存取时间：早期的6116速度较低，近几年的产品性能有所提高。例如IDT6116SA15/20/25/35/45的读、写时间分别为15、20、25、35、45ns。(2)功耗：操作时ICC为80-150mA全待用模式（Fullstandbypowermode）时ICC为2mA2．HM6225632K*8bit的静态RAM；0.8um工艺CMOS工艺；高速、低功耗。最大存取速度分45、55、70、85ns等几档；

5、单一的5V电源，备用状态功耗1uW，操作时25mW；全静态，无需时钟或选通信号；双向I/O端口，三态输出，与TTL兼容。与其同一系列的还有:6264容量为8K×8bit62128容量为16K×8bit62512容量为64K×8bit621400容量为4M×1bit628511容量为512k×8bit6216255容量为256K×16bit它们的控制信号基本相同。6.3.3典型DRAM芯片DRAM由于集成度高、功耗低、价格低，得到广泛的应用。DRAM的发展很快，单片容量越来越大。DRAM容量（bits）结构21

6、6464K64K×121256256K256K×121464256K64K×44210001M1M×14242561M256×4441004M4M×1444004M1M×4441604M256×1641680016M8M×241640016M4M×441616016M1M×161.2164(64K×1bit)INTEL公司的早期产品，当时IBM公司的PC机使用该芯片作为其内存。主要特征：存取时间150-200ns操作时的功耗275mW，备用时7.5mW5V单一电源每次同时刷新512个存储单元（512×1bit

7、）,刷新128次可将全部单元刷新一遍。刷新周期2ms引脚：地址线A0-A7数据线DIN、DOUT控制线/WE=0，写操作；/WE=1，读操作）/RAS(行地址选通)/CAS(列地址选通)电源、地读/写操作：先由/RAS信号将地址线输入的8位行地址（例如A0-A7）锁存到内部行地址寄存器，再由/CAS信号将地址线输入的8位列地址（例如A8-A15）锁存到内部列地址寄存器，选中一个存储单元，由/WE决定读或写操作。由于动态存储器读出时须预充电，因此每次读／写操作均可进行一次刷新，刷新四个矩阵中的128×4bit=

8、512bit。刷新操作：当芯片的/RAS为低，行地址由A0-A6送入，这时动态存储器对四个矩阵中的128×4bit同时刷新。例：IBMPC计算机中，定时器8253的1号通道每15us向4号DMA控制器请求，由该控制器送出刷新地址，进行一次刷新操作。完成全部的刷新操作的时间为128×15us。2．414256（512×512×4）6.4只读存储器典型芯片:NMOS工艺：2716、2732等HMOS工艺