半導(dǎo)體集成存儲(chǔ)器

半導(dǎo)體集成存儲(chǔ)器的寫(xiě)法

半導(dǎo)體集成存儲(chǔ)器介紹

用半導(dǎo)體集成電路工藝制成的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)信息的固態(tài)電子器件。簡(jiǎn)稱(chēng)半導(dǎo)體存儲(chǔ)器。它由大量相同的存儲(chǔ)單元和輸入、輸出電路等構(gòu)成。

簡(jiǎn)介

半導(dǎo)體集成存儲(chǔ)器

semiconductormemory

每個(gè)存儲(chǔ)單元有兩個(gè)不同的表征態(tài)“0”和“1”，用以存儲(chǔ)不同的信息。半導(dǎo)體存儲(chǔ)器是構(gòu)成計(jì)算機(jī)的重要部件。同磁性存儲(chǔ)器相比，半導(dǎo)體存儲(chǔ)器具有存取速度快、存儲(chǔ)容量大、體積小等優(yōu)點(diǎn)，并且存儲(chǔ)單元陣列和主要外圍邏輯電路兼容，可制作在同一芯片上，使輸入輸出接口大為簡(jiǎn)化。因此，在計(jì)算機(jī)高速存儲(chǔ)方面，半導(dǎo)體存儲(chǔ)器已全部替代過(guò)去的磁性存儲(chǔ)器。

主要優(yōu)點(diǎn)

這種存儲(chǔ)器的主要優(yōu)點(diǎn)是：

①存儲(chǔ)單元陣列和主要外圍邏輯電路制作在同一個(gè)硅芯片上，輸出和輸入電平可以做到同片外的電路兼容和匹配。這可使計(jì)算機(jī)的運(yùn)算和控制與存儲(chǔ)兩大部分之間的接口大為簡(jiǎn)化；

②數(shù)據(jù)的存入和讀取速度比磁性存儲(chǔ)器約快三個(gè)數(shù)量級(jí),可大大提高計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度;

③利用大容量半導(dǎo)體存儲(chǔ)器使存儲(chǔ)體的體積和成本大大縮小和下降。因此，在計(jì)算機(jī)高速存儲(chǔ)方面，半導(dǎo)體存儲(chǔ)器已全部替代了過(guò)去的磁性存儲(chǔ)器。用作大規(guī)模集成電路的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器,是1970年前后開(kāi)始生產(chǎn)的1千位動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器。隨著工藝技術(shù)的改進(jìn)，到1984年這類(lèi)產(chǎn)品已達(dá)到每片1兆位的存儲(chǔ)容量。

分類(lèi)

按功能的不同，半導(dǎo)體存儲(chǔ)器可分為隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）、只讀存儲(chǔ)器（ROM）和串行存儲(chǔ)器三大類(lèi)。隨著半導(dǎo)體集成電路工藝技術(shù)的發(fā)展，半導(dǎo)體存儲(chǔ)器容量增長(zhǎng)非?？欤瑔纹鎯?chǔ)容量已進(jìn)入兆位級(jí)水平，如16兆動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（DRAM）已商品化，64兆、256兆DRAM在研制中。

隨機(jī)存儲(chǔ)器

對(duì)于任意一個(gè)地址，以相同速度高速地、隨機(jī)地讀出和寫(xiě)入數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器（寫(xiě)入速度和讀出速度可以不同）。存儲(chǔ)單元的內(nèi)部結(jié)構(gòu)一般是組成二維方矩陣形式，即一位一個(gè)地址的形式(如64k×1位)。但有時(shí)也有編排成便于多位輸出的形式（如8k×8位）。隨機(jī)存儲(chǔ)器主要用于組成計(jì)算機(jī)主存儲(chǔ)器等要求快速存儲(chǔ)的系統(tǒng)。

按工作方式不同，隨機(jī)存儲(chǔ)器又可分為靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩類(lèi)。靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器的單元電路是觸發(fā)器?？梢?guī)定A或B兩個(gè)晶體管中的一個(gè)導(dǎo)通時(shí)，代表“1”或代表“0”。觸發(fā)器只要電源足夠高,導(dǎo)通狀態(tài)便不會(huì)改變。因此,存入每一單元的信息，如不“強(qiáng)迫”改寫(xiě)，只要有足夠高的電源電壓存在便不會(huì)改變，不需要任何刷新（見(jiàn)金屬-氧化物-半導(dǎo)體靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器）。這種存儲(chǔ)器的速度快,使用方便。動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器的單元由一個(gè)MOS電容和一個(gè)MOS晶體管構(gòu)成，數(shù)據(jù)以電荷形式存放在電容之中，一般以無(wú)電荷代表“0”，有電荷代表“1”，反之亦可。單元中的MOS晶體管是一個(gè)開(kāi)關(guān),它控制存儲(chǔ)電容器中電荷的存入和取出。通常,MOS電容及與其相聯(lián)接的PN結(jié)有微弱的漏電，電荷隨時(shí)間而變少，直至漏完，存入的數(shù)據(jù)便會(huì)丟失。因此動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器需要每隔2～4毫秒對(duì)單元電路存儲(chǔ)的信息重寫(xiě)一次，這稱(chēng)為刷新。這種存儲(chǔ)器的特點(diǎn)是單元器件數(shù)量少，集成度高，應(yīng)用最為廣泛（見(jiàn)金屬-氧化物-半導(dǎo)體動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器）。

只讀存儲(chǔ)器

用來(lái)存儲(chǔ)長(zhǎng)期固定的數(shù)據(jù)或信息，如各種函數(shù)表、字符和固定程序等。其單元只有一個(gè)二極管或三極管。一般規(guī)定，當(dāng)器件接通時(shí)為“1”,斷開(kāi)時(shí)為“0”，反之亦可。若在設(shè)計(jì)只讀存儲(chǔ)器掩模版時(shí),就將數(shù)據(jù)編寫(xiě)在掩模版圖形中，光刻時(shí)便轉(zhuǎn)移到硅芯片上。這樣制備成的稱(chēng)為掩模只讀存儲(chǔ)器。這種存儲(chǔ)器裝成整機(jī)后，用戶只能讀取已存入的數(shù)據(jù)，而不能再編寫(xiě)數(shù)據(jù)。其優(yōu)點(diǎn)是適合于大量生產(chǎn)。但是，整機(jī)在調(diào)試階段，往往需要修改只讀存儲(chǔ)器的內(nèi)容，比較費(fèi)時(shí)、費(fèi)事，很不靈活（見(jiàn)半導(dǎo)體只讀存儲(chǔ)器）。

串行存儲(chǔ)器

它的單元排列成一維結(jié)構(gòu)，猶如磁帶。首尾部分的讀取時(shí)間相隔很長(zhǎng)，因?yàn)橐错樞蛲ㄟ^(guò)整條磁帶。半導(dǎo)體串行存儲(chǔ)器中單元也是一維排列，數(shù)據(jù)按每列順序讀取，如移位寄存器和電荷耦合存儲(chǔ)器等。

按制造工藝技術(shù)的不同,半導(dǎo)體存儲(chǔ)器可分成MOS型存儲(chǔ)器和雙極型存儲(chǔ)器兩類(lèi)。70年代以來(lái),NMOS電路(見(jiàn)N溝道金屬-氧化物-半導(dǎo)體集成電路）和CMOS電路(見(jiàn)互補(bǔ)金屬-氧化物-半導(dǎo)體集成電路)發(fā)展最快,用這兩者都可做成極高集成度的各種半導(dǎo)體集成存儲(chǔ)器。砷化鎵半導(dǎo)體存儲(chǔ)器如1024位靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器的讀取時(shí)間已達(dá)2毫秒，預(yù)計(jì)在超高速領(lǐng)域?qū)⒂兴l(fā)展。