半导体内存设计(上)
1 电脑中的内存
冯诺依曼架构:内存和计算单元分离
二进制编码,二进制计算
内存特点:可读,可写,可保持
内存的需求:读写速度,容量,每比特花费,数据保持时间,耐写能力,功耗,非易失性存储
三级存储结构:Cache memory (SRAM),主存(DRAM),机械硬盘/固态(NAND flash)
2 Cache memory
什么是cache,作用
cache与内存之间的映射关系:直接映射,全相连映射,组相连映射
通过CAM(content addressable memory)来判断是否成功命中
3 SRAM的结构
NMOS,PMOS,Ids vs Vds特性曲线,CMOS直流特性曲线,蝴蝶曲线,SRAM的6T cell结构
4 SRAM的电路
SRAM cell阵列,CMOS截面图,SRAM版图,
Pelgrom公式:Vth的变化导致SRAM的bit错误
Ids vs Vgs曲线,√Ids vs Vgs曲线,S = (ln10)kB*T/q = 59.5mV@300K
SRAM的漏电流分析
灵敏放大器(锁存型)
SNM,读操作的蝴蝶曲线,β比 = βB/βA,β比越大,SNM越大
写操作的蝴蝶曲线,β比越大,越容易出错,通常β比取1.5
8T SRAM
5 主存
1T1C DRAM cell
deep trench结构 , Stacked 结构
FBC结构(大泽老师的ISSCC,这就是东芝的前首席技术顾问吗,佩服)
6 DRAM的结构
8F^2的DTDRAM的layout
6F^2的DTDRAM的layout
4F^2的DTDRAM的layout
8F^2的Stacked DRAM的layout
DRAM的读时序
7 DRAM的电路
Sense Amplifier,通过SAP和/SAN信号放大BL和/BL
DRAM的写时序
刷新操作,DRAM的刷新时序
RBR(refresh busy rate)
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