第九章半导体存储器
第九章 半导体存储器
半导体存储器以其存储容量大、体积小、功耗 低、存取速度快、使用寿命长等特点，已广泛 应用于数字系统。 存储器分为两大类： 一类是只读存储器ROM,用于存放永久性的、不 变的数据，如常数、表格、程序等，这种存储器 在断电后数据不会丢失。 一类是随机存取存储器RAM,用于存放一些临时 性的数据或中间结果，需要经常改变存储内容。 这种存储器断电后，数据将全部丢失
半导体存储器以其存储容量大、体积小、功耗 低、存取速度快、使用寿命长等特点，已广泛 应用于数字系统。 存储器分为两大类： 一类是只读存储器ROM，用于存放永久性的、不 变的数据，如常数、表格、程序等，这种存储器 在断电后数据不会丢失。 一类是随机存取存储器RAM，用于存放一些临时 性的数据或中间结果，需要经常改变存储内容。 这种存储器断电后，数据将全部丢失
一、只读存储器 优点：存储信息可靠，不会丢失，即使断电， 只读存储器用数的信息，它在正常 工纸骐：羚频軸椟片遇商成能函此 墊量时读有锇龈篇，简称健东能存 技术褚藤海内容，出要更新编罷新取O收写可编 程ROM,这种只读存储器的使用更加灵活、方便， 通佣性更避定灯的结构赚理的需要
一、只读存储器 只读存储器用于存放固定不变的信息，它在正常 工作时，只能按给定地址读出信息，而不能写入 信息，故称为只读存储器，简称ROM。随着电子 技术的发展，又出现了可编程ROM和可改写可编 程ROM，这种只读存储器的使用更加灵活、方便， 通用性更强，能较好地满足电子技术发展的需要。 优点: 存储信息可靠，不会丢失，即使断电， 数据也不会丢失。 缺点: 信息写入必须由芯片制造商完成，因此 当生产批量小时，成本高，其次是不能更新存 储器的内容，要更新只能换新的ROM。 （一）固定ROM的结构和工作原理
它由一个2线一4线 地址译码器和一个 4×4的二极管存储 矩阵组成。A1、 AO为输入的地址码， 可产生W0W3 4个不同的地址， 用以选择存储 D01 的内容，W0W3称为字线。存储矩阵由二极管或 门组成，其输出为D0~D3。在W0~W3中，任一 输出为高电平时，在D0~D34根线上输出一组4位 二进制代码，每组代码称作一个字，D0~D3称作 位线
的内容，Ｗ０～Ｗ3称为字线。存储矩阵由二极管或 门组成，其输出为D０～D3。在W０～W3中，任一 输出为高电平时，在D０～D3 4根线上输出一组4位 二进制代码，每组代码称作一个字，D０～D3称作 位线。 它由一个2线－4线 地址译码器和一个 4×4的二极管存储 矩阵组成。A1、 A0为输入的地址码， 可产生W０～W3 4个不同的地址， 用以选择存储
工作原理 读数主要是根据地址] 的数据 读出来。 (二)可编程只读存储器(PROM) 用户可直接写入信息的只读存储器，称为可编程只 读存储器，简称PROM
2． 工作原理 读数主要是根据地址码将指定存储单元中的数据 读出来。 （二）可编程只读存储器（PROM） 用户可直接写入信息的只读存储器，称为可编程只 读存储器，简称PROM
三 可擦除可编程只读存储器(EPROM) 由于PROM只能进行一次编程，所以万一出错， 芯片只有报废，这使用户承担了一定的风险。可 擦除可编程只读存储器克服了这个缺点，它允许 对芯片进行反复改写，即可以把写入的信息擦除， 然后再重新写入信息。 根据对芯片内容擦除方式的不同，可擦除可编程 ROM有两种类型： 一种是紫外线擦除方式，称为EPROM 一种是电擦除可编程方式，称为EEPROM
（三）可擦除可编程只读存储器（EPROM） 由于PROM只能进行一次编程，所以万一出错， 芯片只有报废，这使用户承担了一定的风险。可 擦除可编程只读存储器克服了这个缺点，它允许 对芯片进行反复改写，即可以把写入的信息擦除， 然后再重新写入信息。 根据对芯片内容擦除方式的不同，可擦除可编程 ROM有两种类型： 一种是紫外线擦除方式，称为EPROM 一种是电擦除可编程方式，称为EEPROM
二、 随机存取存储器(RAM) 【一)RAM的基本结构和工作原理 随机存取存储器是一种可以随时存入或读出信 息的半导体存储器，简称为RAM。 RAM的基本结构如下图所示 X 存储矩阵 读写控制电路 o 码器 X255 列地址译码審 10 C不R/丽
二、随机存取存储器(RAM) （一）RAM的基本结构和工作原理 随机存取存储器是一种可以随时存入或读出信 息的半导体存储器，简称为RAM。 RAM的基本结构如下图所示
工作原理： 在给定地址码后，行地址译码器输出线（称 为行选线用X表示，又称字线)中有一条为有效 电平，它选中一行存储单元，同时列地址译码 器的输出线（称为列选线用Y表示，又称位线） 中也有一条为有效电平，它选中一列（或几列） 存储单元，这两条输出线（行与列）交叉点处的 存储单元便被选中（可以是一位，或几位），这 些被选中的存储单元由读/写控制电路控制， 与输入/输出端接通，实现对这些单元的读或 写操作
◼ 在给定地址码后，行地址译码器输出线(称 为行选线用X表示，又称字线)中有一条为有效 电平，它选中一行存储单元，同时列地址译码 器的输出线(称为列选线用Y表示，又称位线) 中也有一条为有效电平，它选中一列(或几列) 存储单元，这两条输出线(行与列)交叉点处的 存储单元便被选中(可以是一位，或几位)，这 些被选中的存储单元由读/写控制电路控制， 与输入/输出端接通，实现对这些单元的读或 写操作。 工作原理：
(二)不同类型的RAM存储单元简介 ■静态随机存取存储器(SRAM) ■静态存储单元是由触发器和门控管组成。存储 单元有CMOS型、NMOS型和双极型等，双极 型存储单元的工作速度快，但工艺复杂、功耗 大、成本高，仅用于工作速度要求较高的场合， CMOS型存储单元具有微功耗、集成度高的特 点，尤其在大容量存储器中，这一特点越发具 有优势，因此大容量静态存储器都采用CMOS 型的存储单元
（二）不同类型的RAM存储单元简介 ◼ 静态随机存取存储器（SRAM） ◼ 静态存储单元是由触发器和门控管组成。存储 单元有CMOS型、NMOS型和双极型等，双极 型存储单元的工作速度快，但工艺复杂、功耗 大、成本高，仅用于工作速度要求较高的场合， CMOS型存储单元具有微功耗、集成度高的特 点，尤其在大容量存储器中，这一特点越发具 有优势，因此大容量静态存储器都采用CMOS 型的存储单元
■动态随机存取存储器(DRAM) ■动态存储单元是由MOS管的栅极电容C和门控 管组成的。数据以电荷的形式存储在栅极电容 上，电容上的电压高表示存储数据1；电容没 有储存电荷，电压为0，表明存储数据0。尽管 MOS管的栅极电阻很高，但仍不可避免地存在 漏电，使电容存储的信息不能长久保持，为防 止信息丢失，就必须定时地给电容补充电荷， 这种操作称为“刷新”，由于要不断地刷新， 所以称为动态存储
◼ 动态随机存取存储器（DRAM） ◼ 动态存储单元是由MOS管的栅极电容C和门控 管组成的。数据以电荷的形式存储在栅极电容 上，电容上的电压高表示存储数据1；电容没 有储存电荷，电压为0，表明存储数据0。尽管 MOS管的栅极电阻很高，但仍不可避免地存在 漏电，使电容存储的信息不能长久保持，为防 止信息丢失，就必须定时地给电容补充电荷， 这种操作称为“刷新”，由于要不断地刷新， 所以称为动态存储