半导体存储器的分类

半导体存储器的分类作者去者日期 2010-3-20 14:27:00

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1．按制造工艺分类

半导体存储器可以分为双极型和金属氧化物半导体型两类。

双极型（bipolar）由TTL晶体管逻辑电路构成。该类存储器件的工作速度快，与CPU处在同一量级，但集成度低，功耗大，价格偏高，在微机系统中常用做高速缓冲存储器cache。

金属氧化物半导体型，简称MOS型。该类存储器有多种制造工艺，如NMOS, HMOS, CMOS, CHMOS等，可用来制造多种半导体存储器件，如静态RAM、动态RAM、EPROM等。该类存储器的集成度高，功耗低，价格便宜，但速度较双极型器件慢。微机的内存主要由MOS型半导体构成。

2．按存取方式分类

半导体存储器可分为只读存储器（ROM）和随机存取存储器（RAM）两大类。ROM是一种非易失性存储器，其特点是信息一旦写入，就固定不变，掉电后，信息也不会丢失。在使用过程中，只能读出，一般不能修改，常用于保存无须修改就可长期使用的程序和数据，如主板上的基本输入/输出系统程序BIOS、打印机中的汉字库、外部设备的驱动程序等，也可作为I/O数据缓冲存储器、堆栈等。RAM是一种易失性存储器，其特点是在使用过程中，信息可以随机写入或读出，使用灵活，但信息不能永久保存，一旦掉电，信息就会自动丢失，常用做内存，存放正在运行的程序和数据。

（1）ROM的类型

根据不同的编程写入方式，ROM分为以下几种。

① 掩膜ROM

掩膜ROM存储的信息是由生产厂家根据用户的要求，在生产过程中采用掩膜工艺（即光刻图形技术）一次性直接写入的。掩膜ROM一旦制成后，其内容不能再改写，因此它只适合于存储永久性保存的程序和数据。

② PROM

PROM（programmable ROM）为一次编程ROM。它的编程逻辑器件靠存储单元中熔丝的断开与接通来表示存储的信息：当熔丝被烧断时，表示信息“0”；当熔丝接通时，表示信息“1”。由于存储单元的熔丝一旦被烧断就不能恢复，因此PROM存储的信息只能写入一次，不能擦除和改写。

③ EPROM

EPROM（erasable programmable ROM）是一种紫外线可擦除可编程ROM。写入信息是在专用编程器上实现的，具有能多次改写的功能。EPROM芯片的上方有一个石英玻璃窗口，当需要改写时，将它放在紫外线灯光下照射约15～20分钟便可擦除信息，使所有的擦除单元恢复到初始状态“1”，又可以编程写入新的内容。由于EPROM在紫外线照射下信息易丢失，故在使用时应在玻璃窗口处用不透明的纸封严，以免信息丢失。

④ EEPROM

EEPROM也称E2PROM（electrically erasable programmable ROM）是一种电可擦除可编程ROM。它是一种在线（或称在系统，即不用拔下来）可擦除可编程只读存储器。它能像RAM那样随机地进行改写，又能像ROM那样在掉电的情况下使所保存的信息不丢失，即E2PROM兼有RAM和ROM的双重功能特点。又因为它的改写不需要使用专用编程设备，只需在指定的引脚加上合适的电压（如＋5V）即可进行在线擦除和改写，使用起来更加方便灵活。

⑤ 闪速存储器

闪速存储器（flash memory），简称Flash或闪存。它与EEPROM类似，也是一种电擦写型ROM。与E EPROM的主要区别是：EEPROM是按字节擦写，速度慢；而闪存是按块擦写，速度快，一般在65～170ns之

间。Flash芯片从结构上分为串行传输和并行传输两大类：串行Flash能节约空间和成本，但存储容量小，速度慢；而并行Flash存储容量大，速度快。

Flash是近年来发展非常快的一种新型半导体存储器。由于它具有在线电擦写，低功耗，大容量，擦写速度快的特点，同时，还具有与DRAM等同的低价位，低成本的优势，因此受到广大用户的青睐。目前，Flash在微机系统、寻呼机系统、嵌入式系统和智能仪器仪表等领域得到了广泛的应用。

（2）RAM的类型

① SRAM

SRAM（static RAM）是一种静态随机存储器。它的存储电路由MOS管触发器构成，用触发器的导通和截止状态来表示信息“0”或“1”。其特点是速度快，工作稳定，且不需要刷新电路，使用方便灵活，但由于它所用MOS管较多，致使集成度低，功耗较大，成本也高。在微机系统中，SRAM常用做小容量的高速缓冲存储器。

② DRAM

DRAM（dynamic RAM）是一种动态随机存储器。它的存储电路是利用MOS管的栅极分布电容的充放电来保存信息，充电后表示“1”，放电后表示“0”。其特点是集成度高，功耗低，价格便宜，但由于电容存在漏电现象，电容电荷会因为漏电而逐渐丢失，因此必须定时对DRAM进行充电（称为刷新）。在微机系统中，DRAM常被用做内存（即内存条）。

③ NVRAM

NVRAM（non volatile RAM）是一种非易失性随机存储器。它的存储电路由SRAM和E2PROM共同构成，在正常运行时和SRAM的功能相同，既可以随时写入，又可以随时读出。但在掉电或电源发生故障的瞬间，它可以立即把SRAM中的信息保存到EEPROM中，使信息得到自动保护。NVRAM多用于掉电保护和保存存储系统中的重要信息。

微型计算机中半导体存储器的分类如图5.2所示。

随着集成电路技术的不断发展，半导体存储器也得到迅速发展，不断涌现出新型存储器芯片。静态RA M有同步突发SRAM（synchronous burst SRAM, SB SRAM）、管道突发SRAM（pipelined burst SRAM, PB SRAM）等。动态RAM有快速页模式DRAM（fast page mode DRAM, FPM DRAM）、扩充数据输出RAM（exten ded data output RAM, EDORAM）、同步DRAM（synchronous DRAM, SDRAM）、Rambus公司推出的RDRAM（R ambus DRAM）、Intel公司推出的DRDRAM（direct Rambus DRAM）等。专用存储器芯片有铁电体RAM（fer roeelectric RAM, FRAM）、双口RAM、先进先出存储器（FIFO RAM）等。