本文關(guān)鍵詞：標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝下面向超高頻電子標(biāo)簽芯片的非易失存儲器研究與實(shí)現(xiàn)

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【摘要】：目前,超高頻電子標(biāo)簽芯片作為物聯(lián)網(wǎng)中的關(guān)鍵元件在全球得到了廣泛的應(yīng)用,是當(dāng)前人們研究的焦點(diǎn)。超高頻電子標(biāo)簽芯片的核心之一是非易失存儲器,標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝的非易失存儲器以其成本低、功耗小等的優(yōu)勢成為國際上超高頻電子標(biāo)簽芯片設(shè)計的首選。國內(nèi)在標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝的非易失存儲器方面的研究與國際上相比具有較大差距,存在著存儲單元面積過大、閾值窗口電壓小、存儲器讀取寫入功耗過高、可靠性低等缺點(diǎn),還未能實(shí)現(xiàn)其在超高頻電子標(biāo)簽芯片中的應(yīng)用。因此研究與實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝的非易失存儲器,對推動國內(nèi)超高頻電子標(biāo)簽芯片性能的提高具有重大作用,對我國物聯(lián)網(wǎng)事業(yè)的發(fā)展具有重大意義。本文首先闡述了標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝非易失存儲器的研究背景,介紹了國外在標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝非易失存儲器方面的研究進(jìn)展,討論了國內(nèi)研究現(xiàn)狀與面臨的問題。然后,對標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝非易失存儲器系統(tǒng)架構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計:針對超高頻電子標(biāo)簽芯片的應(yīng)用,提出了其架構(gòu)組成與功能管腳定義,分析了其讀寫功耗、讀寫時間、工作溫度、可擦寫次數(shù)等參數(shù)上的要求,設(shè)計存儲器指標(biāo)。接著,提出了HPP_CELL非易失存儲單元,其隧穿管為半個PMOS電容結(jié)構(gòu)的HPMOS管。HPP_CELL具有面積小——僅為18μm2、閾值窗口電壓大——8V以上等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)HPP_CELL存儲單元特性,設(shè)計了具有測試模式的1K-bit存儲陣列。存儲器外圍電路中主要設(shè)計了電壓切換模塊,對控制電路、電荷泵、靈敏放大器等其他電路進(jìn)行分析與部分設(shè)計。仿真結(jié)果表明所設(shè)計的存儲器平均寫入功耗為3.3μW,讀取功耗可達(dá)2.4μW,滿足設(shè)計指標(biāo)。最后,對設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝非易失存儲器在GSMC 0.13μm CMOS工藝流片驗(yàn)證,并對流片芯片進(jìn)行測試與分析。測試結(jié)果表明本文提出的標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝非易失存儲器滿足大部分設(shè)計指標(biāo),HPP_CELL存儲單元在閾值窗口電壓和面積上具有明顯優(yōu)勢。
【關(guān)鍵詞】：非易失存儲器 標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝 超高頻電子標(biāo)簽芯片 MTP
【學(xué)位授予單位】：國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TN402;TP333
【目錄】：

• 摘要9-10
• ABSTRACT10-11
• 第一章 緒論11-16
• 1.1 課題背景與意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 主要工作內(nèi)容與創(chuàng)新點(diǎn)14
• 1.4 論文組織結(jié)構(gòu)14-16
• 第二章 超高頻電子標(biāo)簽芯片中非易失存儲器系統(tǒng)設(shè)計16-24
• 2.1 超高頻電子標(biāo)簽芯片系統(tǒng)結(jié)構(gòu)16-18
• 2.2 非易失存儲器指標(biāo)分析18-20
• 2.3 非易失存儲器系統(tǒng)設(shè)計20-23
• 2.4 本章小結(jié)23-24
• 第三章 標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝非易失存儲器內(nèi)核設(shè)計24-38
• 3.1 存儲單元設(shè)計24-34
• 3.1.1 存儲單元原理分析24-27
• 3.1.2 存儲單元結(jié)構(gòu)設(shè)計27-28
• 3.1.3 TCAD建模仿真分析28-33
• 3.1.4 存儲單元設(shè)計總結(jié)33-34
• 3.2 存儲陣列設(shè)計34-36
• 3.3 本章小結(jié)36-38
• 第四章 標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝非易失存器外圍電路設(shè)計38-61
• 4.1 控制電路38-41
• 4.2 地址譯碼器41-43
• 4.2.1 行譯碼器設(shè)計41-42
• 4.2.2 列譯碼器設(shè)計42-43
• 4.3 電荷泵43
• 4.4 電壓切換模塊43-53
• 4.4.1 行電壓切換模塊44-51
• 4.4.2 列電壓切換模塊51-53
• 4.5 靈敏放大器53-55
• 4.6 仿真與分析55-58
• 4.7 本章小結(jié)58-61
• 第五章 流片實(shí)現(xiàn)與測試61-70
• 5.1 流片實(shí)現(xiàn)61-62
• 5.2 測試方案62-65
• 5.2.1 存儲器測試方案62-64
• 5.2.2 存儲單元測試方案64-65
• 5.3 測試與分析65-69
• 5.4 小結(jié)69-70
• 第六章 總結(jié)與展望70-72
• 致謝72-74
• 參考文獻(xiàn)74-78
• 作者在學(xué)期間取得的學(xué)術(shù)成果78

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本文編號：753566