【摘要】：隨著微電子工藝的日益進(jìn)步,制作尺寸越來(lái)越小,預(yù)計(jì)在以后的芯片系統(tǒng)中,存儲(chǔ)器會(huì)占據(jù)芯片內(nèi)部的大部分空間,因此存儲(chǔ)器在芯片設(shè)計(jì)工作始中的重要性越來(lái)越明顯,對(duì)其設(shè)計(jì)和生產(chǎn)提出了越來(lái)越高的要求。 現(xiàn)在大部分可編程存儲(chǔ)器都是基于非易失存儲(chǔ)器(NVM)進(jìn)行設(shè)計(jì),比如EPROM, EEPROM,flash EEPROM或是ferroeclectic memory。但是這些存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜,可靠性相對(duì)較低并且制造成本高。 在我們使用存儲(chǔ)器的過程中,很多地方我們可以使用可靠性高,制造成本低的一次性編程存儲(chǔ)器(OTP)。OTP有多種基于熔絲和反熔絲的實(shí)現(xiàn)方法,比如多晶熔絲(polyfusing)、ONO結(jié)構(gòu)、MOM結(jié)構(gòu)。但是多晶熔絲結(jié)構(gòu)可靠性差,ONO結(jié)構(gòu),MOM結(jié)構(gòu)都比較復(fù)雜,并不能通過標(biāo)準(zhǔn)的CMOS工藝進(jìn)行制造。與此同時(shí),隨著現(xiàn)在集成電路的發(fā)展,尺寸的縮小,柵氧擊穿機(jī)制是一種很好的反熔絲工作原理。 本文設(shè)計(jì)了一種基于柵氧擊穿原理的反熔絲結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器。本設(shè)計(jì)的工作包括了:首先對(duì)柵氧擊穿原理模型進(jìn)行了討論,并就其原理在反熔絲存儲(chǔ)器中的可用性進(jìn)行了闡述,在此基礎(chǔ)上對(duì)反熔絲存儲(chǔ)單元進(jìn)行了設(shè)計(jì)并仿真,然后對(duì)譯碼電路工作原理進(jìn)行了說(shuō)明,根據(jù)本設(shè)計(jì)的需要設(shè)計(jì)了行譯碼器和列譯碼器并進(jìn)行了仿真。靈敏放大器的工作原理和設(shè)計(jì)的方法在第四章進(jìn)行了討論,并根據(jù)本設(shè)計(jì)的電流電壓需要進(jìn)行了參數(shù)的設(shè)計(jì)和仿真。在對(duì)各個(gè)模塊完成了設(shè)計(jì)和仿真工作之后又對(duì)整體電路進(jìn)行了設(shè)計(jì)和仿真。最后本設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)的原理圖進(jìn)行了整體電路版圖的設(shè)計(jì)和后仿真并進(jìn)行了流片。流片之后對(duì)芯片進(jìn)行了測(cè)試,測(cè)試結(jié)果顯示芯片工作良好。
【圖文】：

則一般用于單片機(jī)中的程序存儲(chǔ)器和部分?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)器（在數(shù)據(jù)合），這些數(shù)據(jù)都需要單片機(jī)在掉電以后數(shù)據(jù)繼續(xù)存在，而 RAM要暫存的狀態(tài)，比如中間變量等。ROM 在正常工作中只能進(jìn)行數(shù)地進(jìn)行數(shù)據(jù)的寫入或修改，ROM 的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本會(huì)丟失，同時(shí)具有不能隨時(shí)寫入和修改數(shù)據(jù)的缺點(diǎn)，故只能應(yīng)常變化的場(chǎng)合。各種非易失存儲(chǔ)器的特點(diǎn)比較見圖 1-1。

圖 2-1 Kilopass 公司的反熔絲結(jié)構(gòu)[10]由于一般設(shè)計(jì)情況下存儲(chǔ)器都是被嵌入其他系統(tǒng)之中，所以一般來(lái)說(shuō)都器兼容標(biāo)準(zhǔn) CMOS 工藝。在 2001 年 Kilopass 公司公布了其發(fā)明 XPM（anent Memory，超級(jí)永久性存儲(chǔ)器），這種存儲(chǔ)器利用氧化層擊穿機(jī)理低阻的原理來(lái)制作。這種存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)如圖 2-1 所示，因?yàn)?XPM 是基于擊穿機(jī)理來(lái)實(shí)現(xiàn)，所以這種存儲(chǔ)器的最大特點(diǎn)就是數(shù)據(jù)寫入之后就不可機(jī)理使這種存儲(chǔ)器具有非常高的可靠性和數(shù)據(jù)保存時(shí)間，而且這種結(jié)構(gòu)ROM 容易受外界環(huán)境比如微波和紫外光等因素的干擾而使數(shù)據(jù)丟失的 這種基于柵氧化層擊穿的存儲(chǔ)機(jī)理特別適用于信息安全領(lǐng)域，，如 RFID別），密鑰保存等領(lǐng)域。由于這種結(jié)構(gòu)僅僅需要使用標(biāo)準(zhǔn) CMOS 工藝而何的特殊工藝，所以這種結(jié)構(gòu)的擴(kuò)展性非常好，很容易與芯片的其他系成。這些特點(diǎn)使 XPM 相對(duì) EEPROM 存儲(chǔ)器的成本低得多。XPM 經(jīng)常存儲(chǔ)器。XPM 的反熔絲存儲(chǔ)陣列基本結(jié)構(gòu)如圖 2-2 所示：
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：TP333

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2599879