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1、第9章 半导体存储器及其应用9.1 概述9.2 只读存储器(ROM)9.3 随机存储器返回9.1 概 述半导体存储器是一种能存储大量二进制信息的半导体器件。半导体存储器具有集成度高、存储密度大、速度快、功耗低、体积小和使用方便等特点,是计算机和其他数字系统不可缺少的组成部分。半导体存储器的种类很多,从制造工艺上分,有双极型和MOS型两种。双极型存储器采用双极型触发器作为基本存储单元,具有工作速度快、功率大的特点,适用于高速应用场合。MOS型存储器采用MOS触发器或电荷存储器件作为基本存储单元,具有集成度高、功耗低的特点,适用
2、于大容量存储系统。下一页返回9.1 概 述从存储信息方式上分,有只读存储器(Read-onlyMemory,ROM)和随机存储器(RandomAccessMemory,RAM)两大类。ROM在正常工作时只能读取数据,不能随时修改和写入数据。ROM的信息是在制造时或用专门的写入装置写入的,可以长期保存,断电后也不会消失,因此也称为非易失性存储器。ROM又可以分为掩模ROM、可编程ROM和可擦除可编程ROM。RAM在正常工作中可以随时写入或读取数据,并且断电后存储数据会消失,属于易失性存储器。RAM分为静态RAM和动态RAM。上
3、一页下一页返回9.1 概 述按照数据输入、输出方式还可以分为串行存储器和并行存储器两大类。串行存储器输入数据或输出采用串行方式,芯片引脚数少;而并行存储器中数据输入或输出采用并行方式,工作速度快。存储器的存储容量和存取时间是反映系统性能的两个重要指标。存储容量反映存储器能够存储的二进制数据或信息的多少。存储时间决定存储器的工作速度,用读/写周期来描述,周期越短,即存取时间越短,存储器的工作速度就越快。上一页返回9.2 只读存储器(ROM)9.2.1 模ROM掩模ROM中存放的信息是由生产厂家采用掩模工艺专门为用户制作的,这种
4、ROM出厂时内部存储的信息就已经“固化”在里面,所以也称固定ROM。它在使用时只能读出不能写入,因此通常只用来存放固定数据、固定程序和函数表等。9.2.2 可编程存储器(PROM)可编程存储器(PROM)器件分为熔丝型和结破坏型两类。在封装出厂时,存储的内容全为0(或全为1),用户根据需要可将某些单元改写为1或0。这种ROM采用熔丝或PN结击穿的方法编程,由于熔丝烧断或PN结击穿后不能再恢复,因此,PROM只能改写一次。下一页返回9.2 只读存储器(ROM)图9-3所示为三极管组成的熔丝型PROM存储单元,所有字线和位线交叉点
5、上带熔丝的三极管就组成了PROM的存储矩阵。出厂前所有存储单元的熔丝都是通的,存储内容全为1。用户使用时,选择需要编程的存储单元,按规定加入编程电流,熔丝熔断,这样就将0写入了相应的存储单元。PROM还有结破坏型,其存储单元结构如图9-4所示,它由反向串联的二极管构成,结破坏型PROM采用结击穿编程。不管是哪种类型的PROM,其存储内容一旦写入就不能改变,即只能一次编程,不适合需要经常改写存储内容的场合。上一页下一页返回9.2 只读存储器(ROM)9.2.3 可擦除可编程只读存储器(EPROM)可擦除可编程只读ROM(Eras
6、ableRead_OnlyMemory,EPROM)中的存储数据可重复擦除和重复编程,满足需要经常修改ROM中存储内容的要求。1.紫外线可擦除可编程ROM最早研制成功并投入使用的EPROM是紫外线可擦除可编程ROM,简称UVEPROM。这种存储器在不需要原有存储内容时,可擦除重写。在擦除原有存储信息时必须用紫外线或X射线照射,照射时间通常需要20~30min,然后才能写入新的数据。上一页下一页返回9.2 只读存储器(ROM)2.E2PROM虽然UVEPROM具备可擦除重写的功能,但它只能整体擦除且擦除操作复杂,速度较慢。为此,
7、又研制出了可用电信号擦除的E2PROM。E2PROM擦除灵活,可一次全部擦除,也可按位擦除。但E2PROM擦除和写入通常需要加高压脉冲,而且擦写时间仍然较长。因此正常工作时,E2PROM仍然只能处于读出状态,作为ROM使用。3.快闪存储器快闪存储器(FlashMemory)简称闪存,是新一代的高性能E2PROM。它具有结构简单、编程可靠、集成度高、擦写电压低、速度快等特点。目前广泛使用的U盘、MP3中都采用了闪存。上一页下一页返回9.2 只读存储器(ROM)另外,在诸如数字信号处理器、PLD等许多LSI器件中也大量采用快闪存储
8、器。作为一种新型的半导体存储器,快闪存储器必将得到更加广泛的应用。9.2.4 ROM的应用举例存储器大量用于计算机等数字系统中,用来存放程序、数据等二进制信息,此外还可以应用到其他一些逻辑设计中,如实现逻辑函数、代码转换、时序控制、字符发生器、波形发生器等。上一页下一页返回9
