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(chǔ)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(chǔ)器,標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝的非易失存儲(chǔ)器以其成本低、功耗小等的優(yōu)勢(shì)成為國(guó)際上超高頻電子標(biāo)簽芯片設(shè)計(jì)的首選。國(guó)內(nèi)在標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝的非易失存儲(chǔ)器方面的研究與國(guó)際上相比具有較大差距,存在著存儲(chǔ)單元面積過(guò)大、閾值窗口電壓小、存儲(chǔ)器讀取寫入功耗過(guò)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(chǔ)器,對(duì)推動(dòng)國(guó)內(nèi)超高頻電子標(biāo)簽芯片性能的提高具有重大作用,對(duì)我國(guó)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(chǔ)器的研究背景,介紹了國(guó)外在標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝非易失存儲(chǔ)器方面的研究進(jìn)展,討論了國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀與面臨的問題。然后,對(duì)標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝非易失存儲(chǔ)器系統(tǒng)架構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì):針對(duì)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(shí)間、工作溫度、可擦寫次數(shù)等參數(shù)上的要求,設(shè)計(jì)存儲(chǔ)器指標(biāo)。接著,提出了HPP_CELL非易失存儲(chǔ)單元,其隧穿管為半個(gè)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(chǔ)單元特性,設(shè)計(jì)了具有測(cè)試模式的1K-bit存儲(chǔ)陣列。存儲(chǔ)器外圍電路中主要設(shè)計(jì)了電壓切換模塊,對(duì)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(jì)。仿真結(jié)果表明所設(shè)計(jì)的存儲(chǔ)器平均寫入功耗為3.3μW,讀取功耗可達(dá)2.4μW,滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)。最后,對(duì)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝非易失存儲(chǔ)器在GSMC 0.13μm CMOS工藝流片驗(yàn)證,并對(duì)流片芯片進(jìn)行測(cè)試與分析。測(cè)試結(jié)果表明本文提出的標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝非易失存儲(chǔ)器滿足大部分設(shè)計(jì)指標(biāo),HPP_CELL存儲(chǔ)單元在閾值窗口電壓和面積上具有明顯優(yōu)勢(shì)。
【關(guān)鍵詞】：非易失存儲(chǔ)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(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：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(guó)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(chǔ)器系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(chǔ)器指標(biāo)分析18-20
• 2.3 非易失存儲(chǔ)器系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(chǔ)器內(nèi)核設(shè)計(jì)24-38
• 3.1 存儲(chǔ)單元設(shè)計(jì)24-34
• 3.1.1 存儲(chǔ)單元原理分析24-27
• 3.1.2 存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)27-28
• 3.1.3 TCAD建模仿真分析28-33
• 3.1.4 存儲(chǔ)單元設(shè)計(jì)總結(jié)33-34
• 3.2 存儲(chǔ)陣列設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)41-42
• 4.2.2 列譯碼器設(shè)計(jì)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(cè)試61-70
• 5.1 流片實(shí)現(xiàn)61-62
• 5.2 測(cè)試方案62-65
• 5.2.1 存儲(chǔ)器測(cè)試方案62-64
• 5.2.2 存儲(chǔ)單元測(cè)試方案64-65
• 5.3 測(cè)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(hào)：753566