基于0.18μmCMOS工艺的高速低功耗EEPROM关键电路设计

发布时间：2019-11-28 21:16

【摘要】：随着信息时代的到来，半导体存储器已经进入到我们每个人的学习、工作和生活中，甚至影响了整个社会的发展变革。作为半导体存储器的典型代表，EEPROM在小存储、低功耗的领域得到非常广泛的应用。本文基于SMIC0.18μm2P4M工艺设计了一款8K-bit EEPROM。该EEPROM具有高速、低功耗、较大电压工作范围和灵活的读写操作等优点。 首先，本文给出了EEPROM的结构和工作机制。针对EEPROM的擦写速度，本文给出了新型的存储单元阵列，这种单元阵列同时兼顾了EEPROM按字节进行操作的灵活性和flash按块进行操作的高速性。 然后，本文详细叙述了EEPROM中关键电路的工作原理、优化方案和仿真结果。高压产生电路是EEPROM中功耗最大的模块，，为了降低EEPROM的静态功耗，本文针对高压产生电路给出了低功耗的电源管理方案。针对电荷泵的大功耗问题，本文给出了前置高压钳位电路设计方案，并且给出了电荷泵升压时钟的优化方案，提高了电荷泵升压效率的同时，降低了升压功耗。针对电压型灵敏放大器的阈值损失问题，本文给出了自举设计方案，显著降低了读操作时灵敏放大器的功耗，并且通过调节转折电平，提高了灵敏放大器的可靠性。为了降低电平转换电路的动态功耗，给出了低功耗结构优化方案和限流设计方案。 最后，本文给出了EEPROM的整体仿真结果和版图。该EEPROM的最大读出速率为8M bit/S，最大写入速率为32K bit/S，工作电压范围为2~3V，整个EEPROM最大功耗为47.87μA，信号的时序波形满足设计指标。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TP333

【参考文献】

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本文编号：2567154