Flash存储器中的电荷泵系统研究与设计

发布时间：2021-08-18 04:25

　　降低功耗已成为超大规模集成电路的一个重要发展方向。而降低电源电压是一种很有效的降低功耗的方法。然而在非挥发性存储器电路中,为了能够数据保持在10年以上,栅氧厚度已经不能低于8nm,而对存储单元进行编程和擦除,在栅氧上仍然必须维持足够高的电场。因此这些操作必须用较高的电压（一般都高于电源电压）才能完成。电荷泵系统就是用来产生这类高压的电路。本课题正是应苏州芯同科技有限公司正在开发的128K 2bit/cell NOR FLASH存储器对高性能电荷泵的需求而提出的。本文首先对当前FLASH存储器中电荷泵系统的特点进行了介绍,对电荷泵基本工作原理和稳压电路原理作了详细阐述和分析。在传统的纹波电压公式基础上进行改进,可以对电荷泵纹波电压进行更高精度的度量。电荷泵系统包括以下几个子模块:时钟电路、四相位产生电路、电荷泵电路、稳压电路、基准电压和上电复位电路。本文以高压（7伏）电荷泵系统为例,对各模块电路以及系统电路进行了设计和仿真。针对系统负载电流大、输出电压高的可能导致的面积大和纹波高的特点,采用了一种用于电荷泵稳定时钟的改进电路,使电荷泵在相同面积的基础上,增加了输出电压;同时通过使用四个错... 

【文章来源】：苏州大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

主要半导体存储器（SRAM,DRAM,FLASH）的市场

图 1-2 FLASH 存储器的类型最初的 FLASH 单元是基于浮栅（floating gate）技术的，每一个单元只能存储一个数据。现已发展出了多级（multilevel）技术，可在一个单元上存储多个数据，但其要求精确的控制栅（CG）上的电压，对灵敏放大器的设计也提出了高精度的要求。基于 SONOS 的技术，通过在栅的两边各有一个存储电荷位置，也做到了在一个单元上同时存储两个数据的能力。这些技术使得 FLASH 存储器的容量得到了成倍的扩大。在 2002 年，三星公司提出了 Ferroelectronic RAM，有不到 100ns 的写速度和长的寿命。摩托罗拉公司在 2001 年，提出了 Magnetoresistive RAM，有着较长的读写寿命。虽然以上两种技术有各自得优点，但仍有许多问题需解决。必须要过几年时间才能得到工业上的应用。1.2 FLASH 存储器单元编程和擦除机制对 FLASH 单元的读、写、擦除都需要在其各端口加一定偏置电压。FLASH 单元的擦写机制主要由以下四种：1）热电子注入机制：热电子注入机制被广泛用在对单元的编程上。当加一高的

图 1-3 热电子注入示意图 图 1-4 热电子注入能带图2）F-N 隧穿机制：F-N 隧穿主要用在对单元的编程和擦除上。当栅端电压增加时，其势垒歪曲，电子穿过势垒（见图 1-6），形成电流（见图 1-5）。通常情况下，需要在两端电场达到 10MV/cm 时，才能有效地执行 F-N 隧穿。由于 F-N 隧穿时，电流较小，所以其有低功耗的特点。

【参考文献】：
硕士论文
[1]低压CMOS电荷泵的设计及应用[D]. 楚薇.合肥工业大学 2004



本文编号：3349187