06第六章半导体存储器(2学时)

第六章半导体存储器2学时基本知识：

1、半导体存储器的基本概念、以及性能技术指标；

2、半导体存储器的功能分类；

3、SRAM存储单元的基本电路结构；

4、RAM的读/写操作；

5、掩膜ROM的基本结构与基本特性；

6、可编程ROM的基本结构与基本特性；

重点知识：

1、正确理解存储容量的概念；

2、正确理解RAM的基本结构组成；

3、熟练掌握RAM存储容量的扩展方法；

4、正确使用常规半导体存储器；

难点知识：

1、半导体存储器的结构组成的理解；

课后练习:P383-7.1.2、7.1.52、RAM存储容量的扩展方法；

序言

随着半导体集成工艺的不断进步，电路的集成度越来越高。目前，大规模集成电路LSI日新月异，LSI电路的一个重要应用领域就是半导体存储器。

半导体存储器就是存储大量二值数据的半导体器件，是数字系统必不可少的组成部分。这种存储包括：存储文字的编码数据、存储声音的编码数据、存储图像的编码数据。

衡量存储器性能的重要计数指标——存储容量（目前动态存储器的容量可达10亿位/片）、存取速度（一些高速存储器的存取时间仅10nS）。

1、存储容量

存储器由若干存储单元组成，每个存储单元存放一位二进制数。由若干二进制数组成的二进制数代码称为一个字，字所包含二进制

数的位数称为字长。

可见，存放一个字长为M的字需要M个存储单元，且M个存储单元为一个信息单元。

所以：存储容量就是字数N（信息单元）与字长M（位数）的乘积（即存储单元的总数）。

如：64M×8=512M

（其中64M为字数或信息单元，8为字长或位数，512M为存储单元）

2、存取时间

从CPU给出有效的存储器地址启动一次存储器读/写操作，到该操

作完成所经历的时间

3、存取周期

连续启动两次独立的存储器读/写操作所需的最小间隔时间

4、存取

把信息存入某信息单元或从某信息单元取出信息，则需要找到信息单元，且称寻址或访问信息单元。

方便起见，每个信息单元都有一个编号，即称地址码，简称地址。

信息存进信息单元叫做写入。从信息单元取出信息叫做读出。

3、半导体存储器划分

二极管ROM

(1)按制造工艺分双极型ROM(三极管)单

极型(MOS)

掩膜ROM(固定ROM)——厂家固化内容；

容写入可方编式程分ROM（PROM）——用户首次写入时决定内容。

2

按存储内（一次写入式）

可编程、可擦除ROM（EPROM）——可根据需要改写；

可编程、电可擦除ROM（EEPROM即E2PROM）

快闪存储器FLASH ROM

第一节随机存储器RAM

RAM又名读/写存储器。RAM用于存储可随时更换的数据，可随时从给定的址单元中读出数据，也可随时往给定的地址码的存储单元中写入数据。

一、RAM的电路结构与工作原理

1、SRAM存储单元的基本结构

电路如图所示：Array①一个基本RS触发器——用于存储1

位二值数据；

②行、列选择线——读/写操作的条

件就是行、列选择线为高电平；

③位线（数据线）——在列线为“1”

时，位线与数据线接通；在行线为

“1”时，位线与触发器接通；

特点——数据由触发器记忆，只要不断电，数据可以永久保存。

2、DRAM存储单元

SRAM存储单元所用管子多，功耗大，集成度受到限制。

DRAM存储数据的原理——基于电容电荷的存储效应。

字线

位线V

C

S

C

W 存储单元电容

常见的DRAM存储单元有两种结构：

单管（大容量DRAM存储单元普遍采

用单管结构）、三管；

DRAM为避免数据丢失，总需“再

生”或“刷新”操作。

单管动态存储单元

杂散电容

≥1

G

&

D

行选择线

X i

写入刷 新控制

“写”

位

存储单元

V 1

V 3

V C

2

线

“读” 位 G 3

G 1

&

R / W

V

4

D I

V DD

线

V 5

Y j 列选择线 O

三管动态存储单元

二、RAM的基本结构

三部分：存储矩阵、地址译码器、输入/输出控制电路。结构示意图如下：

地址译码器存储矩阵

地址输入

控制信号输入输入/输出控制电路

数据输入/输出

1、存储矩阵

若干存储单元排列成矩阵形式构成存储矩阵。存储器以字为单位组成内部结构，1个字含有若干存储单元。1个字中所含的位数称为字长。存储容量就是字数与字长的乘积，如256M×8。

2、地址译码

同时包括行地址译码与列地址译码。地址就是存放同一个字的存储单元的编码。字单元即称为地址单元。

N ，如：256个地址单元的个数N与二进制地址码的位数n 满足2n=

地址单元，需要（28 =256 ）8位二进制地址码。

3、输入/输出控制电路

（1）片选信号CS ：解决芯片是否工作的问题；

（2）读写控制信号：决定是读信号还是写信号；