降低功耗已成為超大規(guī)模集成電路的一個(gè)重要發(fā)展方向。而降低電源電壓是一種很有效的降低功耗的方法。然而在非揮發(fā)性存儲(chǔ)器電路中,為了能夠數(shù)據(jù)保持在10年以上,柵氧厚度已經(jīng)不能低于8nm,而對(duì)存儲(chǔ)單元進(jìn)行編程和擦除,在柵氧上仍然必須維持足夠高的電場(chǎng)。因此這些操作必須用較高的電壓（一般都高于電源電壓）才能完成。電荷泵系統(tǒng)就是用來產(chǎn)生這類高壓的電路。本課題正是應(yīng)蘇州芯同科技有限公司正在開發(fā)的128K 2bit/cell NOR FLASH存儲(chǔ)器對(duì)高性能電荷泵的需求而提出的。本文首先對(duì)當(dāng)前FLASH存儲(chǔ)器中電荷泵系統(tǒng)的特點(diǎn)進(jìn)行了介紹,對(duì)電荷泵基本工作原理和穩(wěn)壓電路原理作了詳細(xì)闡述和分析。在傳統(tǒng)的紋波電壓公式基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn),可以對(duì)電荷泵紋波電壓進(jìn)行更高精度的度量。電荷泵系統(tǒng)包括以下幾個(gè)子模塊:時(shí)鐘電路、四相位產(chǎn)生電路、電荷泵電路、穩(wěn)壓電路、基準(zhǔn)電壓和上電復(fù)位電路。本文以高壓（7伏）電荷泵系統(tǒng)為例,對(duì)各模塊電路以及系統(tǒng)電路進(jìn)行了設(shè)計(jì)和仿真。針對(duì)系統(tǒng)負(fù)載電流大、輸出電壓高的可能導(dǎo)致的面積大和紋波高的特點(diǎn),采用了一種用于電荷泵穩(wěn)定時(shí)鐘的改進(jìn)電路,使電荷泵在相同面積的基礎(chǔ)上,增加了輸出電壓;同時(shí)通過使用四個(gè)錯(cuò)... 

【文章來源】：蘇州大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：75 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

主要半導(dǎo)體存儲(chǔ)器（SRAM,DRAM,FLASH）的市場(chǎng)

圖 1-2 FLASH 存儲(chǔ)器的類型最初的 FLASH 單元是基于浮柵（floating gate）技術(shù)的，每一個(gè)單元只能存儲(chǔ)一個(gè)數(shù)據(jù)。現(xiàn)已發(fā)展出了多級(jí)（multilevel）技術(shù)，可在一個(gè)單元上存儲(chǔ)多個(gè)數(shù)據(jù)，但其要求精確的控制柵（CG）上的電壓，對(duì)靈敏放大器的設(shè)計(jì)也提出了高精度的要求�；� SONOS 的技術(shù)，通過在柵的兩邊各有一個(gè)存儲(chǔ)電荷位置，也做到了在一個(gè)單元上同時(shí)存儲(chǔ)兩個(gè)數(shù)據(jù)的能力。這些技術(shù)使得 FLASH 存儲(chǔ)器的容量得到了成倍的擴(kuò)大。在 2002 年，三星公司提出了 Ferroelectronic RAM，有不到 100ns 的寫速度和長(zhǎng)的壽命。摩托羅拉公司在 2001 年，提出了 Magnetoresistive RAM，有著較長(zhǎng)的讀寫壽命。雖然以上兩種技術(shù)有各自得優(yōu)點(diǎn)，但仍有許多問題需解決。必須要過幾年時(shí)間才能得到工業(yè)上的應(yīng)用。1.2 FLASH 存儲(chǔ)器單元編程和擦除機(jī)制對(duì) FLASH 單元的讀、寫、擦除都需要在其各端口加一定偏置電壓。FLASH 單元的擦寫機(jī)制主要由以下四種：1）熱電子注入機(jī)制：熱電子注入機(jī)制被廣泛用在對(duì)單元的編程上。當(dāng)加一高的

圖 1-3 熱電子注入示意圖 圖 1-4 熱電子注入能帶圖2）F-N 隧穿機(jī)制：F-N 隧穿主要用在對(duì)單元的編程和擦除上。當(dāng)柵端電壓增加時(shí)，其勢(shì)壘歪曲，電子穿過勢(shì)壘（見圖 1-6），形成電流（見圖 1-5）。通常情況下，需要在兩端電場(chǎng)達(dá)到 10MV/cm 時(shí)，才能有效地執(zhí)行 F-N 隧穿。由于 F-N 隧穿時(shí)，電流較小，所以其有低功耗的特點(diǎn)。

【參考文獻(xiàn)】：
碩士論文
[1]低壓CMOS電荷泵的設(shè)計(jì)及應(yīng)用[D]. 楚薇.合肥工業(yè)大學(xué) 2004



本文編號(hào)：3349187