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大学微机原理半导体存储器详解演示文稿
当加入写脉冲，某些存储单元熔丝熔断，信息永久写入，
不可再次改写。
PROM基本存储电路
PROM的写入要由专用的电路（大
电流、高电压）和程序完成。
第17页，共36页。
第5章 半导体存储器
5.3.2 可擦除的PROM 一、EPROM（紫外线可擦除） 用户可以多次编程。用紫外线照射可全部擦除原有信息（擦除后内容 全为“1” ），便可再次改写。
一、RAM原理
构成
存储体（R-S触发器构成的存储矩阵） 外围电路 译码电路、缓冲器
I/O控制电路
0
0
地
1
1
数
址
存储
据
n位 译
矩阵
缓
地址 码 2n-1
m
冲
器
器
m位 数据
CS 控制 逻辑
R/W
存储芯片构成示意图
第6页，共36页。
第5章 半导体存储器
地址译码器：
接收来自CPU的n位地址，经译码后产生2n个地址选择信号，实现对片
3. 按存储器的功能来分类 ✓按存储器与CPU的关系分类
控制存储器CM 、主存储器MM 、高速缓冲存储器Cache 、
外存储器EM ；
✓按存储器的读写功能分类 读写存储器RWM 、只读存储器ROM；
✓按数据存储单元的寻址方式分类
随机存取存储器RAM 、顺序存取存储器SAM 、直接存取存储器DAM ；
内存储单元的选址。
控制逻辑电路：
接收片选信号CS及来自CPU的读/写控制信号，形成芯片内部控制信号， 控制数据的读出和写入。
数据缓冲器：
寄存来自CPU的写入数据或从存储体内读出的数据。
存储体：
存储体是存储芯片的主体，由基本存储元按照一定的排列规律构成。
不可再次改写。
PROM基本存储电路
PROM的写入要由专用的电路（大
电流、高电压）和程序完成。
第17页，共36页。
第5章 半导体存储器
5.3.2 可擦除的PROM 一、EPROM（紫外线可擦除） 用户可以多次编程。用紫外线照射可全部擦除原有信息（擦除后内容 全为“1” ），便可再次改写。
一、RAM原理
构成
存储体（R-S触发器构成的存储矩阵） 外围电路 译码电路、缓冲器
I/O控制电路
0
0
地
1
1
数
址
存储
据
n位 译
矩阵
缓
地址 码 2n-1
m
冲
器
器
m位 数据
CS 控制 逻辑
R/W
存储芯片构成示意图
第6页，共36页。
第5章 半导体存储器
地址译码器：
接收来自CPU的n位地址，经译码后产生2n个地址选择信号，实现对片
3. 按存储器的功能来分类 ✓按存储器与CPU的关系分类
控制存储器CM 、主存储器MM 、高速缓冲存储器Cache 、
外存储器EM ；
✓按存储器的读写功能分类 读写存储器RWM 、只读存储器ROM；
✓按数据存储单元的寻址方式分类
随机存取存储器RAM 、顺序存取存储器SAM 、直接存取存储器DAM ；
内存储单元的选址。
控制逻辑电路：
接收片选信号CS及来自CPU的读/写控制信号，形成芯片内部控制信号， 控制数据的读出和写入。
数据缓冲器：
寄存来自CPU的写入数据或从存储体内读出的数据。
存储体：
存储体是存储芯片的主体，由基本存储元按照一定的排列规律构成。
《DRAM制造工艺》课件
薄膜沉积技术
薄膜沉积技术用于在芯片上沉 积薄膜材料，包括化学气相沉 积(CVD)和物理气相沉积(PVD) 等方法。
纳米制造技术
随着DRAM存储容量的不断增 加，纳米制造技术成为实现高 集成度和小尺寸的关键技术。
四、DRAM产业现状及发展趋势
DRAM行业现状
全球DRAM市场规模庞大， 主要由少数大型制造商垄断， 但也存在着激烈的竞争。
《DRAM制造工艺》PPT 课件
# DRAM制造工艺
一、DRAM简介
DRAM的定义
动态随机存取存储器(DRAM) 是一种基于电容的半导体存 储器，用于在计算机和其他 电子设备中临时存储数据。
DRAM的种类
常见的DRAM种类有SDRAM、 DDR、DDR2、DDR3和 DDR4等，每一代都有提高 存储容量和速度的改进。
DRAM的特点
DRAM具有高集成度、低功 耗、易于扩展等特点，是计 算机存储系统中的核心组件。
二、DRAM的制造工艺
DRAM制造工艺涉及多个步骤，包括前处理、晶圆制造、晶圆测试、芯片刻 蚀、挖孔、金属沉积、金属刻蚀和重复层叠等。
三、DRAM制造工艺中的关键技术
光刻技术
光刻技术是制造DRAM中非常 关键的步骤，用于在芯片表面 上形成复杂的电路结构。
2
DRAM制造工艺的未来趋势
未来DRAM制造工艺将更加注重提高存储密度、降低功耗和增强性能。3源自DRAM制造工艺的应用前景
DRAM作为计算机存储的重要组成部分，在未来的科技发展中将发挥越来越重要 的作用。
DRAM产业链分析
DRAM产业链包括芯片制造 厂商、封装测试厂商、模块 厂商和品牌厂商等环节。
DRAM产业发展趋势
随着人工智能、物联网和云 计算等技术的兴起，DRAM 产业将面临新的发展机遇。
计算机组成原理4第四章存储器PPT课件精选全文
4.2
11
4.2
请问： 主机存储容量为4GB，按字节寻址，其地址线 位数应为多少位？数据线位数多少位？ 按字寻址（16位为一个字）,则地址线和数据线 各是多少根呢？
12
数据在主存中的存放
设存储字长为64位（8个字节），即一个存 取周期最多能够从主存读或写64位数据。
读写的数据有4种不同长度:
字节 半字 单字 双字
34
3. 动态 RAM 和静态 RAM 的比较
主存
DRAM
SRAM
存储原理
电容
触发器
集成度
高
低
芯片引脚
少
多
功耗
小
大
价格
低
高
速度
慢
快
刷新
有
无
4.2
缓存
35
内容回顾: 半导体存储芯片的基本结构 4.2
…… ……
地
译
存
读
数
址
码
储
写
据
线
驱
矩
电
线
动
阵
路
片选线
读/写控制线
地址线（单向） 数据线（双向） 芯片容量
D0
…… D 7
22
(2) 重合法（1K*1位重合法存储器芯片）
0 A4
0,00
…
0,31
0 A3
X 地
X0
32×32
… …
0址
矩阵
A2
译
0码
31,0
…
31,31
A1
器 X 31
0 A0
Y0 Y 地址译码器 Y31 A 9 0A 8 0A 7 0A 6 0A 5 0
微机原理半导体存储器
• 如 386或486微机： 物理存储器CPU能够访问旳存储器，是232字节（32
位地址线）。
虚拟存储器程序占用存储空间，可达246字节。
实存储器
由32位 RAM
地址
ROM
232＝4G
虚存储器 磁盘 设备
246＝64T
•虚拟存储器实际上是由磁盘等外存储器旳支持来 实现旳，即由操作系统把磁盘存储器当主存来使 用，以扩大内存。
所以，存储器和CPU旳连接，有三个部分： （1）、地址线旳连接； （2）、数据线旳连接； （3）、控制线旳连接。 在详细连接时应考虑下面问题：
1、CPU总线旳负载能力
在微机系统中，CPU经过总线与数片存储器和若干I/O 芯片相连，而这些芯片可能为TTL器件，或MOS器 件，所以构成系统时CPU总线能否支持其负载是必须 考虑旳问题。
24 ——VCC ——A8 ——A9 ——WE ——OE ——A10 ——CE ——D7 ——D6 ——D5 ——D4
13 ——D3
引脚功能
D0－D7 8位数据输入／输出 A0-A10地址输入 ,11位
CE 片选（芯片允许） WE 写允许 OE 输出允许
一般RAM都有这三个控制端
• 2K*8=2024*8=16384个基本元电路，用11根地址 线对其进行译码，以便对2K个单元进行选择，选 中旳8bit位同步输入/输出，数据旳方向由CE， WE，OE一起控制。
旳存取时间tRC或tWC；一般以CPU旳时序来拟定对存储
器旳存储速度旳要求 ；在存储芯片已拟定旳情况下， 则应考虑是否需要迁入TW周期等。
• 背面设计，假设能配合，不考虑插入电路。
3、存储器旳地址分配和片选问题
因为目前单片存储器旳容量依然是有限旳，所以 总是要由许多片才干构成一定容量旳存储器。
位地址线）。
虚拟存储器程序占用存储空间，可达246字节。
实存储器
由32位 RAM
地址
ROM
232＝4G
虚存储器 磁盘 设备
246＝64T
•虚拟存储器实际上是由磁盘等外存储器旳支持来 实现旳，即由操作系统把磁盘存储器当主存来使 用，以扩大内存。
所以，存储器和CPU旳连接，有三个部分： （1）、地址线旳连接； （2）、数据线旳连接； （3）、控制线旳连接。 在详细连接时应考虑下面问题：
1、CPU总线旳负载能力
在微机系统中，CPU经过总线与数片存储器和若干I/O 芯片相连，而这些芯片可能为TTL器件，或MOS器 件，所以构成系统时CPU总线能否支持其负载是必须 考虑旳问题。
24 ——VCC ——A8 ——A9 ——WE ——OE ——A10 ——CE ——D7 ——D6 ——D5 ——D4
13 ——D3
引脚功能
D0－D7 8位数据输入／输出 A0-A10地址输入 ,11位
CE 片选（芯片允许） WE 写允许 OE 输出允许
一般RAM都有这三个控制端
• 2K*8=2024*8=16384个基本元电路，用11根地址 线对其进行译码，以便对2K个单元进行选择，选 中旳8bit位同步输入/输出，数据旳方向由CE， WE，OE一起控制。
旳存取时间tRC或tWC；一般以CPU旳时序来拟定对存储
器旳存储速度旳要求 ；在存储芯片已拟定旳情况下， 则应考虑是否需要迁入TW周期等。
• 背面设计，假设能配合，不考虑插入电路。
3、存储器旳地址分配和片选问题
因为目前单片存储器旳容量依然是有限旳，所以 总是要由许多片才干构成一定容量旳存储器。
电子技术基础—数字部分ppt课件
表8-2 八种波形及存储器地址空间分配情况
S3 S2 S1 00 0 001
010
┇
111
10/13/2023
波形 正弦波 锯齿波 三角波
┇ 阶梯波
A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 0 0 0 H~ 0 FFH 1 0 0 H~ 1 FFH 2 0 0 H~ 2FFH ┇ 7 0 0 H~ 7 FFH
11
波形选 择开关
存八种 波形的
数据
经8位 DAC转
换成模
拟电压。
10/13/2023
图8-13 八种波形发生器电路图
256进 制计数
器
S1 、S2和S3 ：波形选择开关。 两个16进制计数器在CP脉冲的作用下，从00H~ FFH不断作周期性的计数，则相应波形的编码数据便 依次出现在数据线D0~D7上，经D/A转换后便可在输 出端得到相应波形的模拟电压输出波形。
单片容量已达64MB，并正在开发256MB的快闪 存储器。可重写编程的次数已达100万次。
10/13/2023
16
已越来越多地取代EPROM，并广泛应用于通信 设备、办公设备、医疗设备、工业控制等领域。
3. 非易失性静态读写存储器NVSRAM
由美国Dallas半导体公司推出，为封装一体化的
电池后备供电的静态读写存储器。 它以高容量长寿命锂电池为后备电源，在低功
10/13/2023
图8-14 三角波细分图
14
将这255个二进制数通过用户编程的方法，写入 对应的存储单元，如表8-3所示。将2716的高三位地 址A10A9A8取为0，则该三角波占用的地址空间为000H ~0FFH，共256个。
表8-3 三角波存储表
S3 S2 S1 00 0 001
010
┇
111
10/13/2023
波形 正弦波 锯齿波 三角波
┇ 阶梯波
A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 0 0 0 H~ 0 FFH 1 0 0 H~ 1 FFH 2 0 0 H~ 2FFH ┇ 7 0 0 H~ 7 FFH
11
波形选 择开关
存八种 波形的
数据
经8位 DAC转
换成模
拟电压。
10/13/2023
图8-13 八种波形发生器电路图
256进 制计数
器
S1 、S2和S3 ：波形选择开关。 两个16进制计数器在CP脉冲的作用下，从00H~ FFH不断作周期性的计数，则相应波形的编码数据便 依次出现在数据线D0~D7上，经D/A转换后便可在输 出端得到相应波形的模拟电压输出波形。
单片容量已达64MB，并正在开发256MB的快闪 存储器。可重写编程的次数已达100万次。
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16
已越来越多地取代EPROM，并广泛应用于通信 设备、办公设备、医疗设备、工业控制等领域。
3. 非易失性静态读写存储器NVSRAM
由美国Dallas半导体公司推出，为封装一体化的
电池后备供电的静态读写存储器。 它以高容量长寿命锂电池为后备电源，在低功
10/13/2023
图8-14 三角波细分图
14
将这255个二进制数通过用户编程的方法，写入 对应的存储单元，如表8-3所示。将2716的高三位地 址A10A9A8取为0，则该三角波占用的地址空间为000H ~0FFH，共256个。
表8-3 三角波存储表
模电课件第七章 半导体存储器和可编程逻辑器件
（2）可编程逻辑器件
（Programmable Logic Device，PLD）
可编程逻辑器件是20世纪70年代后期发展起来的一种功能特殊 的大规模集成电路，它是一种可以由用户定义和设置逻辑功能 的器件。 特点：结构灵活、集成度高、处理速度快、可靠性高
（3）微处理器
微处理器主要指通用的微处理机芯片，它的功能由汇编语言 编写的程序来确定，具有一定的灵活性。但该器件很难与其 他类型的器件直接配合，应用时需要用户设计专门的接口电 路。 微处理器是构成计算机的主要部件。目前除用作CPU外，多 用于实时处理系统。
2. PLD器件的连接表示方法 （1）PLD 器件的连接表示法
固定连接
可编程连接
不连接
（2）门电路表示法
1
A
A
A
1
A
A
A
反向缓冲器
A
&
B
F
C
ABC
&
F
与门
A
≥1
B
F
C
ABC
≥1
F
或门
缓（冲d）器
ABC
（3） 阵列图
1
1
1
& D=BC
& E=AABBCC=0 & F=AABBCC=0
& G=1
1）浮栅注入 MOS 管（FAMOS 管） 存储单元采用两只 MOS管 缺点：集成度低、击穿电压高、速度较慢
2）叠层栅注入 MOS 管（SIMOS 管）
层叠栅存储单元
叠层栅MOS管剖面示意图
控制栅 与字线 相连，控制信息的 读出和写入
浮栅 埋在二氧化硅绝缘层， 处于电“悬浮”状态， 不与外部导通，注入电 荷后可长期保存
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数字电子技术
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三. 可擦除的可编程ROM
EPROM E2PROM 总体结构与掩模ROM一样，但存储单元不同 EPROM （erasable programmable ROM）
叠栅注入MOS管（stacked-gate injection metal-oxidesemiconductor，SIMOS管）
！输入/输出引脚数目有限
输入/出 控制
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输 入
/
出
I/O
电
路
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二、分类
1、从存/取功能分： 掩模ROM
①只读存储器
可 编 程ROM 可 擦 除 的 可 编 程EPROM
(Read-Only-Memory）
②随机读/写
静 态RAM 动 态RAM
（Random-Access-Memory）
漏 源 间 形 成 导 电 沟 道 ，沟 道 内 电 子 获 得 动 能 ，
在
受
到G
上
c
所
加
正
电
压
的
电
场
吸引
下
，
部 分 电 子 穿 过SiO2到 达Gf , 形 成 注 入 电 荷
“ 擦 除 ” ： 紫 外 线 穿 过EPROM芯 片 上 的 石 英 窗 口
照 射 到 叠 栅 上 ， 使Gf 周 围 的 二 氧 化 硅 绝 缘 层产 生 少 量 的 空 穴 和 电 子 对 ，形 成 导 电 通 道 ， 从 而 使Gf 上 的电子回到衬底中。
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一．固定ROM（掩膜R容量为16×8的ROM
地
（1）存储矩阵：16个字排成矩阵 址
（2）地址译码器：为了迅速的找 输
到欲读取的那个字 。
入
A0 地
A1
址 译
A2 码
A3 器
W0 字线 W1
W15
如输入地址码A3A2A1A0=0001时，W1＝1，1号字被选中， 1号字中存储的8位数据D7D6…D0同时读出。
Gc : 控制栅 Gf :浮置栅
数字电子技术
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用SIMOS管构成的存储单元
工作原理： 若G f 上充以负电荷，则Gc处正常逻辑高电平下不导通 若G f 上未充负电荷，则Gc处正常逻辑高电平下导通
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“ 写 入 ” ： 在 叠 栅 管 的D S上 同 时 加 上 较 高 电 压 （ 25V） ，
引言
说到存储器，你一定不陌生，计算机中的光盘、优盘、软盘，数码 相机的记忆棒、MP3中存储卡都是存储器。“存储器”是一个很大众化 的术语，不像译码器、触发器那么专业。自从用上了计算机，我们就常 常和存储器打交道了。买台新电脑，你一定会问，内存多少？硬盘多大？ 与朋友们炫耀你的MP3，你可能会说，我的MP3是512M的。看看，你已 经满嘴都是存储器的专业术语了。的确，电子技术的发展，特别是数码 技术的无孔不入，已经使得存储器与我们的日常生活越来越近了。那么， 存储器结构如何？它是怎样工作的？这一章我们将给你解答这些问题。 存储器的种类很多，本章主要讨论半导体存储器。学完了这一章，你会 对存储器有一个新的认识。以后再说到“内存”、“优盘”这些术语你 会会心一笑。
中有器件存入“1”，无器件存入“0”
• 存储器的容量：“字数 x 位数” 数字电子技术
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ROM中存储的数据
地址输入
A1 A0 00 01 10 11
地址译码器输出
W3 W2 W1 W0 0001 0010 0100 1000
存储内容
D3 D2 D1 D0 0111 1010 0100 1010
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第七章 半导体存储器
7.1 概述 7.2 只读存储器（ROM） 7.3 随机存取存储器（RAM） 7.4 存储器容量的扩展
7.5 用存储器实现组合逻辑函数
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7.1 概述
能存储大量二值信息的器件
一、一般结构形式
！单元数庞大
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掩模ROM的特点：
出厂时已经固定，不能更改，适合大量生产 简单，便宜，非易失性
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二.可编程只读存储器（PROM）
可编程ROM（programmable ROM,PROM） 总体结构与掩模ROM一样，但存储单元不同
熔丝由易熔合金制成 出厂时，每个结点上都有 编程时将不用的熔断 ！！ 是一次性编程，不能改写
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2. E2PROM （electrically erasable programmable ROM ）总体 结构与掩模ROM一样，但存储单元不同
为 克 服 紫 外 线 擦 除 的EPROM 擦 除 慢 ， 操 作 复 杂 的 缺点 采 用FLOTOX( 浮 栅 隧 道 氧 化 层MOS管)
2、从工艺分：
①双极型
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7.2 只读存储器（ROM）
ROM的基本电路结构
（1）存储矩阵：16个字排成矩阵 （2）地址译码器：为了迅速的找
到欲读取的那个字 。 （3）输出缓冲器：
a)提高带负载能力； b)实现对输出状态的三态控 制，以便与系统总线相连
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这样对于任何一个从0000~1111的地址码，总有一个字 被选中。反过来说，每一个字都对应一个具体的地址码。
... ...
存储矩阵
0号字 1号字
15号字
... 位线 输出缓冲器
... D7 D1 D0
输出数据
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2. 掩模ROM的电路
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ROM中存储的数据
地址输入
A1 A0 00 01 10 11
地址译码器输出
W3 W2 W1 W0 0001 0010 0100 1000
存储内容 D3 D2 D1 D0
A0~An-1
D0 W0
W(2n-1) Dm
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两个概念： • 存储矩阵的每个交叉点是一个“存储单元”，存储单元
G f 与 漏 区 之 间 有 小 的 隧 道区 ， 当 场 强 大 到 一 定 程度 时 ， 在漏区和Gf 之间出现导电隧道，电子可以双向通过形成电流， 这 种 现 象 称 为 隧 道 效 应。
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