512Kbit反熔丝OTP存储器设计及实现技术研究

发布时间：2017-08-22 18:37

  本文关键词：512Kbit反熔丝OTP存储器设计及实现技术研究

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【摘要】：随着人类进入航天时代,在空间高辐射环境中能够稳定准确存储数据的存储器变得尤为重要。反熔丝存储器以其稳定、可靠、抗干扰以及优异的抗辐照性能,被广泛应用于航空航天和军事等要求严格的领域。然而迄今为止,我国在反熔丝存储器的研究领域,仍然没有实现自主设计的产品。本篇论文的基本目标就是研究如何设计并最终实现稳定可靠的反熔丝存储器。主要工作是设计了存储单元,防护,冗余测试电路,以及编程和读出电路,并进行了仿真验证,随后进行版图的设计,流片后进行了封装测试验证。论文在研究国内外多种反熔丝单元的基础上,采用了与商用工艺兼容的新型栅氧化层反熔丝,设计了的存储单元结构。该结构的反熔丝单元击穿后电阻一致性好,且电阻较小。为方便全电路的快速数字化仿真,对存储单元进行了建模和简单仿真。在外围电路的设计上,考虑到芯片的产品化,首先设计了存储器的防护结构。接着设计了存储阵列和多级的译码结构;为了方便产品的出厂测试,存储阵列增加了冗余测试电路,实现了存储器出厂的可测试性。在编程电路中,设计了两级电荷泵电路,实现了对内部编程高压的控制,避免了对未选中单元的误编程。在读出电路中,设计了灵敏放大器和两级锁存器,实现了数据稳定而正确的读出。对冗余测试电路、编程电路和读出电路等各个功能模块运用工具进行了模拟仿真验证。为了快速实现全电路的功能验证,通过将电路模块用#$.)0代码替换,借助仿真工具进行了全电路的快速功能验证。功能验证后,为了保证电路功能的精确,对全电路进行了*#"'模拟仿真,完成电路最终的设计。电路设计完成后,进行了版图的设计和实现,介绍了版图的布局布线,以及版图中采用的抗辐照加固措施。运用!.$#工具对版图进行了和的检查验证,随后进行了寄生参数提取和后仿真,最终导出文件发送给)*($,进行流片。最后,对实际流片后的芯片进行了封装与测试,测试结果验证了芯片读写功能的正确性,并验证了存储容量的大小满足设计的指标。
【关键词】：反熔丝存储器 电路设计与仿真 版图设计 封装测试
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP333
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 研究的背景和意义10-12
• 1.2 国内外发展现状12-15
• 1.3 论文结构与主要工作15-17
• 第二章 反熔丝OTP存储单元17-23
• 2.1 反熔丝击穿机理17-18
• 2.2 反熔丝存储单元设计18-22
• 2.2.1 1T1C单元结构18-20
• 2.2.2 反熔丝单元仿真模型20-21
• 2.2.3 反熔丝单元仿真21-22
• 2.3 本章小结22-23
• 第三章 存储器电路设计以及仿真验证23-47
• 3.1 整体电路结构设计23-24
• 3.2 存储器ESD防护设计24-28
• 3.2.1 ESD模型及常用防护器件24-25
• 3.2.2 OTP存储器ESD保护方案25-28
• 3.3 存储阵列及冗余测试电路设计28-33
• 3.3.1 存储阵列及译码结构29-31
• 3.3.2 冗余测试电路设计及仿真31-33
• 3.4 存储器编程电路设计33-38
• 3.4.1 电荷泵振荡信号产生电路33-34
• 3.4.2 电荷泵电路设计34-38
• 3.5 存储器读出电路38-42
• 3.5.1 灵敏放大器设计38-41
• 3.5.2 锁存器设计41-42
• 3.6 OTP存储器全电路仿真42-45
• 3.6.1 基于AMS的全电路功能验证43-45
• 3.6.2 基于Finesim的全电路模拟仿真45
• 3.7 本章小结45-47
• 第四章 存储器物理实现47-55
• 4.1 版图设计47-52
• 4.1.1 版图布局布线47-49
• 4.1.2 版图抗辐照加固49-52
• 4.2 版图验证52
• 4.3 后仿真验证52-54
• 4.4 本章小结54-55
• 第五章 存储器芯片测试55-62
• 5.1 测试系统56-58
• 5.2 芯片功能测试58-61
• 5.3 本章小结61-62
• 第六章 结论62-63
• 致谢63-64
• 参考文献64-66
• 攻读硕士学位期间取得的成果66-67

【参考文献】

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本文编号：720775