一种基于标准CMOS工艺的OTP存储芯片的实现

发布时间：2024-02-16 06:14

　　片上系统(System on chip,SOC)的设计意味着更多的功能,更高的性能,更低的功耗,以及更多的半导体器件。如此复杂的一个设计,同种产品也会存在巨大的差异化。针对此,SOC设计采用软件编程的方式,以尽快适应不同市场需求,来应对产品的差异化。SOC芯片设计采用非易失性存储器(non-volatile memory,NVM)来存储它的启动和固件代码,所以对非易失性存储器的需求也持续增长。针对代码存储,常用的存储方案是通过ROM和EEPROM或外部闪存等NVM来进行存储;在90nm及更小的工艺节点的产品中,反熔丝一次性可编程(One Time Programmable,OTP)技术用于代码存储变得越来越流行。反熔丝技术具有其特有的优势:采用标准CMOS工艺就可以实现,降低了芯片的生产成本;对所存储的数据高度安全,数据可永久保存;可以进行现场编程。这些特性降低了SOC芯片产品的整体成本。随着制造工艺的发展,由于OTP面积的减小以及更短的编程时间,反熔丝技术将被广泛利用。本文提出了一种基于标准CMOS工艺的反熔丝OTP存储单元结构。这种反熔丝非易失存储技术,就是利用栅氧化层击穿来实现一...

【文章页数】：59 页

【学位级别】：硕士

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学位论文的主要创新点
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题背景
    1.2 OTP存储器简介
    1.3 国内外研究现状
    1.4 OTP存储器在我国经济发展中的需求
    1.5 论文组织结构
第二章 栅氧击穿模型的原理
    2.1 经时击穿模型
        2.1.1 空穴击穿模型
        2.1.2 热化学击穿模型
        2.1.3 统一击穿模型
    2.2 小结
第三章 电介质击穿型OTP存储单元设计
    3.1 非易失性熔丝存储单元结构
    3.2 熔丝存储单元说明
    3.3 多位存储器的应用
    3.4 熔丝模块的编程操作
    3.5 小结
第四章 OTP存储器的整体设计
    4.1 OTP存储器的几种模式
        4.1.1 编程模式
        4.1.2 预编程的SET和RESET模式
        4.1.3 读模式
    4.2 针对OTP存储器的DFT设计
        4.2.1 测试模式(test pattern)的说明
        4.2.2 SET和RESET测试
        4.2.3 编程和验证测试
    4.3 OTP存储单元的电路设计
    4.4 OTP熔丝存储单元的仿真电路设计及仿真结果
    4.5 OTP熔丝存储器的版图设计要点
    4.6 16-bit反熔丝OTP存储器的版图
第五章 OTP存储器的烧写与可靠性测试
    5.1 OTP烧写注意事项
    5.2 老化实验(Burn-in)的介绍
    5.3 OTP存储单元的测试指标
        5.3.1 加速因子的计算
        5.3.2 ELFR测试
        5.3.3 老化HTOL/LTOL测试
        5.3.4 老化系统耐久度测试
    5.4 小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
发表论文和科研情况说明
致谢



本文编号：3900963