反熔丝型存储器设计技术研究

发布时间：2020-03-25 12:05

【摘要】：随着微电子工艺的日益进步,制作尺寸越来越小,预计在以后的芯片系统中,存储器会占据芯片内部的大部分空间,因此存储器在芯片设计工作始中的重要性越来越明显,对其设计和生产提出了越来越高的要求。现在大部分可编程存储器都是基于非易失存储器(NVM)进行设计,比如EPROM, EEPROM,flash EEPROM或是ferroeclectic memory。但是这些存储器结构相对复杂,可靠性相对较低并且制造成本高。在我们使用存储器的过程中,很多地方我们可以使用可靠性高,制造成本低的一次性编程存储器(OTP)。OTP有多种基于熔丝和反熔丝的实现方法,比如多晶熔丝(polyfusing)、ONO结构、MOM结构。但是多晶熔丝结构可靠性差,ONO结构,MOM结构都比较复杂,并不能通过标准的CMOS工艺进行制造。与此同时,随着现在集成电路的发展,尺寸的缩小,栅氧击穿机制是一种很好的反熔丝工作原理。本文设计了一种基于栅氧击穿原理的反熔丝结构存储器。本设计的工作包括了:首先对栅氧击穿原理模型进行了讨论,并就其原理在反熔丝存储器中的可用性进行了阐述,在此基础上对反熔丝存储单元进行了设计并仿真,然后对译码电路工作原理进行了说明,根据本设计的需要设计了行译码器和列译码器并进行了仿真。灵敏放大器的工作原理和设计的方法在第四章进行了讨论,并根据本设计的电流电压需要进行了参数的设计和仿真。在对各个模块完成了设计和仿真工作之后又对整体电路进行了设计和仿真。最后本设计根据设计的原理图进行了整体电路版图的设计和后仿真并进行了流片。流片之后对芯片进行了测试,测试结果显示芯片工作良好。
【图文】：

非易失存储器

则一般用于单片机中的程序存储器和部分数据存储器（在数据合），这些数据都需要单片机在掉电以后数据继续存在，而 RAM要暂存的状态，比如中间变量等。ROM 在正常工作中只能进行数地进行数据的写入或修改，ROM 的优点是结构简单，制造成本会丢失，同时具有不能随时写入和修改数据的缺点，故只能应常变化的场合。各种非易失存储器的特点比较见图 1-1。

反熔丝,存储器

图 2-1 Kilopass 公司的反熔丝结构[10]由于一般设计情况下存储器都是被嵌入其他系统之中，所以一般来说都器兼容标准 CMOS 工艺。在 2001 年 Kilopass 公司公布了其发明 XPM（anent Memory，超级永久性存储器），这种存储器利用氧化层击穿机理低阻的原理来制作。这种存储单元结构如图 2-1 所示，因为 XPM 是基于击穿机理来实现，所以这种存储器的最大特点就是数据写入之后就不可机理使这种存储器具有非常高的可靠性和数据保存时间，而且这种结构ROM 容易受外界环境比如微波和紫外光等因素的干扰而使数据丢失的这种基于栅氧化层击穿的存储机理特别适用于信息安全领域，，如 RFID别），密钥保存等领域。由于这种结构仅仅需要使用标准 CMOS 工艺而何的特殊工艺，所以这种结构的扩展性非常好，很容易与芯片的其他系成。这些特点使 XPM 相对 EEPROM 存储器的成本低得多。XPM 经常存储器。XPM 的反熔丝存储阵列基本结构如图 2-2 所示：
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TP333

【参考文献】