Flash存儲器中的電荷泵系統(tǒng)研究與設計.pdf

1、降低功耗已成為超大規(guī)模集成電路的一個重要發(fā)展方向。而降低電源電壓是一種很有效的降低功耗的方法。然而在非揮發(fā)性存儲器電路中，為了能夠數(shù)據保持在10年以上，柵氧厚度已經不能低于8nm，而對存儲單元進行編程和擦除，在柵氧上仍然必須維持足夠高的電場。因此這些操作必須用較高的電壓(一般都高于電源電壓)才能完成。電荷泵系統(tǒng)就是用來產生這類高壓的電路。本課題正是應蘇州芯同科技有限公司正在開發(fā)的128K 2bit/cell NOR FLASH存儲器對高

2、性能電荷泵的需求而提出的。 本文首先對當前FLASH存儲器中電荷泵系統(tǒng)的特點進行了介紹，對電荷泵基本工作原理和穩(wěn)壓電路原理作了詳細闡述和分析。在傳統(tǒng)的紋波電壓公式基礎上進行改進，可以對電荷泵紋波電壓進行更高精度的度量。電荷泵系統(tǒng)包括以下幾個子模塊：時鐘電路、四相位產生電路、電荷泵電路、穩(wěn)壓電路、基準電壓和上電復位電路。本文以高壓(7伏)電荷泵系統(tǒng)為例，對各模塊電路以及系統(tǒng)電路進行了設計和仿真。針對系統(tǒng)負載電流大、輸出電壓高的可能

3、導致的面積大和紋波高的特點，采用了一種用于電荷泵穩(wěn)定時鐘的改進電路，使電荷泵在相同面積的基礎上，增加了輸出電壓；同時通過使用四個錯位90度時鐘來驅動四個并聯(lián)電荷泵，降低了電荷泵的輸出紋波電壓；此外采用了高電源抑制比的線性穩(wěn)壓電路，進一步降低了輸出電壓輸出紋波。 本文基于UMC 0.18um Embedded flash CMOS工藝，實現(xiàn)了一個從1.8v上升到3.3v的電荷泵，經過實際芯片測試，表明測試結果和仿真結果基本吻合。此