zdl7半导体存储器(1)

半导体存储器分类介绍§ 1. 1 微纳电子技术的发展与现状§1.1.1 微电子技术的发展与现状上个世纪50年代晶体管的发明正式揭开了电子时代的序幕。

此后为了提高电子元器件的性能，降低成本，微电子器件的特征尺寸不断缩小，加工精度不断提高。

1962年，由金属-氧化物-半导体场效应晶体管（MOSFET）组装成的集成电路（IC）成为微电子技术发展的核心。

自从集成电路被发明以来[1,2]，集成电路芯片的发展规律基本上遵循了Intel 公司创始人之一的Gordon Moore在1965年预言的摩尔定律[3]：半导体芯片的集成度以每18个月翻一番的速度增长。

按照这一规律集成电路从最初的小规模、中规模到发展到后来的大规模、超大规模（VLSI），再到现在的甚大规模集成电路（ULSI）的发展阶段。

随着集成电路制造业的快速发展，新的工艺技术不断涌现，例如超微细线条光刻技术与多层布线技术等等，这些新的技术被迅速推广和应用，使器件的特征尺寸不断的减小。

其特征尺寸从最初的0.5微米、0.35 微米、0.25 微米、0.18 微米、0.15 微米、0.13 微米、90 纳米、65 纳米一直缩短到目前最新的32纳米，甚至是亚30纳米。

器件特征尺寸的急剧缩小极大地提升了集成度，同时又使运算速度和可靠性大大提高，价格大幅下降。

随着微电子技术的高速发展，人们还沉浸在胜利的喜悦之中的时候，新的挑战已经悄然到来。

微电子器件等比例缩小的趋势还能维持多久？摩尔定律还能支配集成电路制造业多久？进入亚微米领域后，器件性能又会有哪些变化？这一系列的问题使人们不得不去认真思考。

20世纪末期，一门新兴的学科应运而生并很快得到应用，这就是纳电子技术。

§1.1.2 纳电子技术的应用与前景2010年底，一篇报道英特尔和美光联合研发成果的文章《近距离接触25nm NAND闪存制造技术》[4]，让人们清楚意识到经过近十年全球范围内的纳米科技热潮，纳电子技术已逐渐走向成熟。

半导体存储器工作原理和最新技术随着现代社会的快速发展，信息技术技术的发展也日新月异。

作为信息技术中不可或缺的部分，存储器技术一直在不断地更新发展。

其中，半导体存储器作为一种重要的存储器类型，其工作原理和最新技术备受人们关注。

一、半导体存储器工作原理半导体存储器是一种将位于半导体芯片上的电荷量代表数据的存储器。

半导体存储器主要分为两大类：随机访问存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。

1.1 随机访问存储器(RAM)RAM分为动态随机访问存储器(DRAM)和静态随机访问存储器(SRAM)两种。

DRAM的存储单元为电容器，单元大小为1位。

SRAM的存储单元为双稳态触发器，单元大小为1至4位。

DRAM的电容器存储单元会因电容器内部漏载而持续降低，因此需要周期性地重新刷新。

此外，DRAM单元还需要进行复杂的读写时间控制。

SRAM则不需要刷新电容器和时间控制，但存储单元占用面积较大，并需要额外的电源驱动。

1.2 只读存储器(ROM)ROM是一种只可读取而不能修改的存储器。

ROM中存储单元的电荷量是由制成时设置的金属焊点决定，即“掩膜”制造技术，这种存储器能够非常方便地实现电路的控制功能。

二、半导体存储器最新技术半导体存储器技术也在不断更新发展中。

这里将介绍三种最新的半导体存储器技术。

2.1 革命性大规模存储器技术革命性大规模存储器技术是一种新的存储器类型，它能够实现超过TB级别的数据存储。

这种存储器采用叠层非易失存储器和InP HEMT收发器，能够实现一次读取数百Gbits的数据，传输速度极快。

2.2 基于电容器的晶体管门极控制技术基于电容器的晶体管门极控制技术是实现高密度存储的一种方法。

目前的主流半导体存储器采用平面电容器单元，但其占用面积较大。

所以，一种新的基于电容器的晶体管门极控制技术被提出。

这种新技术利用了电容器单元与相邻晶体管的栅极之间的短距离联系，降低了存储单元面积，同时提升了数据存取速度。

2.3 基于氧化硅和二氧化硅的存储器技术基于氧化硅和二氧化硅的存储器技术被广泛应用于普通高密度存储器。

第七章 半导体存储器数字信息在运算或处理过程中，需要使用专门的存储器进行较长时间的存储，正是因为有了存储器，计算机才有了对信息的记忆功能。

存储器的种类很多，本章主要讨论半导体存储器。

半导体存储器以其品种多、容量大、速度快、耗电省、体积小、操作方便、维护容易等优点，在数字设备中得到广泛应用。

目前，微型计算机的内存普遍采用了大容量的半导体存储器。

存储器——用以存储一系列二进制数码的器件。

半导体存储器的分类根据使用功能的不同，半导体存储器可分为随机存取存储器（RAM —Random Access Memory ）和只读存储器（ROM —Read-Only memory ）。

按照存储机理的不同，RAM 又可分为静态RAM 和动态RAM 。

存储器的容量存储器的容量=字长（n ）×字数（m ）7.1随机存取存储器（RAM ）随机存取存储器简称RAM ，也叫做读/写存储器，既能方便地读出所存数据，又能随时写入新的数据。

RAM 的缺点是数据的易失性，即一旦掉电，所存的数据全部丢失。

一． RAM 的基本结构由存储矩阵、地址译码器、读写控制器、输入/输出控制、片选控制等几部分组成。

存储矩阵读/写控制器地址译码器地址码输片选读/写控制输入/输出入图7.1—1 RAM 的结构示意框图1. 存储矩阵RAM 的核心部分是一个寄存器矩阵，用来存储信息，称为存储矩阵。

图7.1—5所示是1024×1位的存储矩阵和地址译码器。

属多字1位结构，1024个字排列成32×32的矩阵，中间的每一个小方块代表一个存储单元。

为了存取方便，给它们编上号，32行编号为X 0、X 1、…、X 31，32列编号为Y 0、Y 1、…、Y 31。

这样每一个存储单元都有了一个固定的编号（X i 行、Y j 列），称为地址。

11113131131********列 译 码 器行译码器...........位线位线位线位线位线位线.......X X X Y Y Y 0131131A A A A A A A A A A 地 址 输 入地址输入0123456789D D数据线....图7.1－5 1024×1位RAM 的存储矩阵2． 址译码器址译码器的作用，是将寄存器地址所对应的二进制数译成有效的行选信号和列选信号，从而选中该存储单元。

半导体存储器研究报告半导体存储器是计算机中最常用的存储器之一，它具有速度快、可靠性高、体积小、功耗低等优点，已经成为现代计算机的核心部件之一。

本文主要介绍了半导体存储器的分类、工作原理、发展历程以及未来发展趋势。

关键词：半导体存储器、分类、工作原理、发展历程、未来发展趋势一、引言半导体存储器是计算机中最常用的存储器之一，它广泛应用于个人电脑、服务器、手机、平板电脑等各种计算机设备中。

半导体存储器具有速度快、可靠性高、体积小、功耗低等优点，已经成为现代计算机的核心部件之一。

本文主要介绍了半导体存储器的分类、工作原理、发展历程以及未来发展趋势。

二、半导体存储器的分类半导体存储器主要分为静态随机存取存储器（SRAM）和动态随机存取存储器（DRAM）两种。

SRAM是一种基于触发器的存储器，它的速度非常快，但是价格比较高，体积也比较大，主要应用于高速缓存中。

DRAM是一种基于电容器的存储器，它的价格比较低，但是速度比SRAM慢，主要应用于主存中。

除了SRAM和DRAM之外，还有一些其他的半导体存储器，如闪存、EEPROM、EPROM等。

这些存储器具有不同的特点和应用场景，闪存主要应用于移动设备中，EEPROM主要应用于电子产品中的存储器芯片，EPROM主要应用于一些需要长期存储数据的场合。

三、半导体存储器的工作原理半导体存储器的工作原理是基于电荷存储的原理。

在DRAM中，每个存储单元由一个电容器和一个晶体管组成。

当晶体管的栅极接收到电信号时，会导通电容器，电容器会存储电荷，表示1或0。

在SRAM 中，每个存储单元由两个互补的触发器组成，每个触发器可以存储一个二进制位。

当一个触发器的输入为1时，它的输出为0，当输入为0时，输出为1。

四、半导体存储器的发展历程半导体存储器的发展历程可以分为以下几个阶段：1. 早期存储器：20世纪60年代，半导体存储器刚刚问世，存储容量非常小，速度也很慢。

当时最常用的存储器是磁芯存储器。

半导体存储原理半导体存储原理一、什么是半导体存储半导体存储技术又叫做固态存储，是指将程序和数据等电子信息存放到半导体器件中，用以保存和引用的一种存储器技术，是随机存取存储器（RAM）、顺序存取存储器（ROM）的一种。

半导体存储以半导体元件为基础，以静态可编程门阵列（SPGA）、可编程逻辑器件（PLA）、可编程只读存储器（PROM）、可改写只读存储器（EPROM）、可重写只读存储器（EEPROM）、同时可编程只读存储器（OTP）等多种类形式存在，用于组合或单独实现设备的存储功能。

半导体存储技术的发展，让大容量低功耗、高速度高可靠性的存储器产品出现，大大提高了计算机系统的整体性能和可靠性，目前已经普遍应用在机器人、汽车、智能家居、移动计算等行业中。

二、半导体存储工作原理半导体存储技术利用半导体器件作为记忆体，将电路封装在一片芯片上进行存储，芯片上的元件由二极管、可控硅等基础元件电路组成，存储的方式是通过将预先存储在芯片上的程序按一定的顺序连接起来，然后通过芯片上元件之间的相互作用，让元件处于两种状态——打开或关闭，从而实现信息的存储。

半导体存储芯片上的元件可以重复的重复地改变处于关闭或打开的状态，从而实现信息的存储和调用。

当电流通过一个元件时，它会把电流传递到另一个元件；当电流不通过一个元件时，它不会把电流传递到另一个元件。

由此可以连接多个元件，形成一个“开关”，用来存储信息。

三、半导体存储的优势（1）体积小：半导体存储技术采用小尺寸的半导体元件，可以节省空间，即使采用大尺寸的存储器，也只需要比其他存储器体积小。

（2）低功耗：半导体存储不会消耗额外的功耗，而其他存储器如磁带等则需要消耗额外的功耗来操作。

（3）高可靠性：半导体存储采用特殊的存储材料，可以长期保持其正确的存储性能。

（4）高速度：半导体存储器的速度也比其他存储器更快，可以提高设备的性能。

（5）低成本：半导体存储的成本更低，可以大大降低设备的总体成本。

第7章半导体存储器内容提要半导体存储器是存储二值信息的大规模集成电路，本章主要介绍了（1）顺序存取存储器（SAM）、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）的工作原理。

（2）各种存储器的存储单元。

（3）半导体存储器的主要技术指标和存储容量扩展方法。

（4）半导体存储器芯片的应用。

教学基本要求掌握：（1）SAM、RAM和ROM的功能和使用方法。

（2）存储器的技术指标。

（3）用ROM实现组合逻辑电路。

理解SAM、RAM和ROM的工作原理。

了解：（1）动态CMOS反相器。

（2）动态CMOS移存单元。

（3）MOS静态及动态存储单元。

重点与难点本章重点：（1）SAM、RAM和ROM的功能。

（2）半导体存储器使用方法（存储用量的扩展）。

（3）用ROM 实现组合逻辑电路。

本章难点：动态CMOS 反相器、动态CMOS 移存单元及MOS 静态、动态存储单元的工作原理。

7.1■■■■■■■■■半导体存储器是存储二值信息的大规模集成电路，是现代数字系统的 重要组成部分。

半导体存储器分类如下：I 融+n 右西方性翼静态（SRAM ）（六管MO 白静态存储单元） 随机存取存储器〔^^'｛动态侬^1口3网又单管、三管动态则□吕存储单元） 一固定艮cmil 二极管、M 口号管） 可编程RDM （PROM ）［三极管中熠丝上可擦除可编程ROM （EPROM ）［叠层栅管、雪崩j1-电可擦除可编程良口财（EEPROM^【叠层栅管、隧道）按制造工艺分，有双极型和MOS 型两类。

双极型存储器具有工作速度快、功耗大、价格较高的特点。

MOS 型存储器具有集成度高、功耗小、工艺简单、价格低等特点。

按存取方式分，有顺序存取存储器（SAM ）、随机存取存储器（RAM ）和只读存储器（ROM ）三类。

（1）顺序存取存储器（简称SAM ）：对信息的存入（写）或取出（读）是按顺序进行的，即具有“先入先出”或“先入后出”的特点。

（2）随机存取存储器（简称RAM ）：可在任何时刻随机地对任意一个单元直接存取信息。

半导体存储器概述半导体存储器是一种电子设备，用于存储计算机和其他电子设备中的数据。

它是一种非易失性存储器，意味着即使断电也可以保持存储的数据。

本文将对半导体存储器进行概述，包括其基本工作原理、不同类型的半导体存储器以及其在计算机和其他应用中的主要用途。

半导体存储器的基本工作原理是根据半导体上存储器细胞的电荷状态来存储和检索数据。

在半导体存储器中，每个存储器单元称为位（bit）。

位是最小的存储单元，由一个晶体管和一个电容器组成。

晶体管可用于控制电荷的读取和写入，而电容器可用于储存电荷，从而表示存储的数据。

RAM 是一种易失性存储器，意味着当断电时，其中存储的数据将丢失。

然而，RAM 具有快速和随机访问数据的能力，适用于计算机内存。

RAM 可以分为静态RAM（Static RAM，SRAM）和动态RAM（Dynamic RAM，DRAM）两类。

SRAM使用了多个晶体管来构成每个存储单元，能够存储数据的时间更长，但相应地也需要更多的面积。

因此，SRAM内存更快但价格更昂贵，通常用于高速缓存和寄存器文件等需要快速访问的应用。

DRAM使用一个传输线和一个电容来存储一个位。

传输线用于读取和写入数据，电容用于存储电荷。

由于电容器电荷会逐渐泄漏，DRAM需要经常刷新来保持存储的数据，所以在功耗和速度上相对较差。

然而，DRAM的密度更高，价格更低，通常用于计算机的主存储器。

ROM是一种只能读取的存储器，用于存储程序和数据，无法修改。

ROM是非易失性存储器，意味着断电后其中存储的数据不会丢失。

几种常见的ROM包括PROM、EPROM和EEPROM。

PROM（Programmable Read Only Memory）是一种在制造时没有写入数据的 ROM，可以通过电气操作编程或擦除。

EPROM（Erasable Programmable Read Only Memory）是一种可以擦除和重新编程的 ROM，需要 UV 紫外线擦除器来擦除数据。