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存储器基本知识简介

一、存储器简介:

存储器是用来存储程序或各种数据信息的记忆部件,在计算机、嵌入式系统的应用中是必不可少的记忆部件。在数字电路中存储器是时序逻辑电路的一种。按存储器的使用类型可分为只读存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM)两种。下面就这两种基本存储器做简要介绍。

  1. 只读存储器:

只读存储器是一种掉电非丢失的存储器,如CD-ROM, 计算机机械硬盘HDD(Hard Disk Drive),SSD(Solid State Disk)硬盘,HHD(Hybrid Hard Drive),U(USB Flash EPROM)盘,MASK ROM,PROM(Programmable ROM),EPROM(Erasable PROM),EEPROM(Electrically EPROM),FALSH-EPROM芯片等。主要用途存储非易失性数据或指令。最早的只读存储器的确是只能读取,不能写入,如MASK ROM,CD-ROM等,但随着技术的发展逐渐出现可以写入的只读存储器。但可写入的只读存储器与随机存取的存储器很是有明显的区别。只读存储器其特点如下:

  1. 存储信息掉电不丢失。
  2. 在写入时通常需要特殊的手段或技术,如需要一定高电压配合(12V或25V等),通常这种方法又称为编程(3)信息擦除(erase),即在编程前需要首先对整个芯片或芯片的某一部分进行擦除。
  3. 读取速度块,写入速度慢
  4. 只读存储器由于自身结构特点,写入次数一般不超过100万次。
  5. 随机存取存储器:

随机存取存储器是一种可以随机读取或写入的存储器,即既可以读取也可以随时更改存取器的内容。典型的有RAM,SRAM,SSRAM,SUPER-SRAM,SDRAM,DDR-SDRAM,DDR2-SDRAM,DDR3-SDRAM,DDR4-SDRAM,DDR5-SDRAM 等。主要用途用于可以随时可以更改的数据,或者为了提高系统速度将指令放在RAM中运行,如计算机内存,计算机显存等。随机存取存储器的特点如下:

  1. 读写容易,可以随意切换读写过程
  2. 掉电信息丢失。因次在计算机系统中一般有硬盘和内存两种存储器,硬盘是掉电不丢失设备,但读写过程复杂,速度慢。而内存是随机存取存储器,可以随意读写,但掉电后信息丢失,所以在计算机关机前都是把有用的信息由内存转存到硬盘上。

本课程将对不同的存储类型及主流的芯片原理、容量、接口、时序及使用中注意的事项进行介绍。

二、存储器制作工艺:

  1. 掩膜技术

在半导体制造中,许多芯片工艺步骤采用光刻技术,用于这些步骤的图形“底片”称为掩膜(也称作“掩模”–Mask),其作用是:在硅片上选定的区域中被一个不透明的图形模板遮盖,继而下面的腐蚀或扩散将只影响选定的区域以外的区域。光学图像处理中,掩模可以是胶片、滤光片等。数字图像处理中,掩模为二维矩阵数组,有时也用多值图像。

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图1   光刻示意图

2. 晶圆:

晶圆(Wafer)是指制作硅半导体集成电路所用的硅晶片,其原始材料是硅。高纯度的多晶硅溶解后掺入硅晶体晶种,然后慢慢拉出,形成圆柱形的单晶硅。硅晶棒在经过研磨,抛光,切片后,形成硅晶圆片,也就是晶圆。晶圆的大小一般用英寸表示。

目前国内晶圆生产线以 直径6英寸,8英寸和 12 英寸为主。对应公制分别为150mm、200mm、300mm。目前晶圆主要以12英寸为主,占据80%的市场份额。晶圆尺寸越大,利用率越高,对应芯片生产效率也越高。

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图1    晶圆示意图

存储器是经过淹没技术在晶圆上刻制而成,当然每种集成电路的生产都要经过多道工艺及测试,上面的淹没技术不仅是存储器的基本制作工艺,也是其它集成电路的制作工艺。详细内容请参见IC知识库数字集成电路部分内容。

 

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