內(nèi)存新技術(shù)綜述

1、內(nèi)存最新技術(shù)之內(nèi)嵌式非揮發(fā)內(nèi)存技術(shù)內(nèi)存最新技術(shù)之內(nèi)嵌式非揮發(fā)內(nèi)存技術(shù)摘要摘要內(nèi)嵌式非揮發(fā)性內(nèi)存具備高良率、高精準(zhǔn)度與配合系統(tǒng)做參數(shù)調(diào)效的特性能使整體系統(tǒng)具最短開(kāi)發(fā)時(shí)程與生產(chǎn)成本。內(nèi)嵌式非揮發(fā)性內(nèi)存的發(fā)展可分為傳統(tǒng)型與邏輯型。傳統(tǒng)型內(nèi)嵌式非揮發(fā)性內(nèi)存的制造過(guò)程相當(dāng)復(fù)雜相對(duì)于一般邏輯制程來(lái)說(shuō)需額外增加79道光罩。邏輯型非揮發(fā)性存儲(chǔ)器則不同于傳統(tǒng)型其利用一般邏輯制程中的IO組件來(lái)組成非揮發(fā)性內(nèi)存的核心存儲(chǔ)單元?；诩夹g(shù)成熟度與生產(chǎn)成本因素邏輯

2、型非揮發(fā)性內(nèi)存成為在邏輯制程中使用度最高的解決方案。其可應(yīng)用的范圍包含所有使用兼容于一般邏輯制程的數(shù)字模擬芯片。未來(lái)邏輯型非揮發(fā)性內(nèi)存解決方案會(huì)成為一標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)并被廣泛使用于各類消費(fèi)型電子產(chǎn)品中。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞內(nèi)嵌式非揮發(fā)性內(nèi)存正文正文一、簡(jiǎn)介一、簡(jiǎn)介目前在半導(dǎo)體業(yè)界中內(nèi)嵌式非揮發(fā)性內(nèi)存的發(fā)展可分為傳統(tǒng)型與邏輯型。傳統(tǒng)型內(nèi)嵌式非揮發(fā)性內(nèi)存的制造過(guò)程相當(dāng)復(fù)雜相對(duì)于一般邏輯制程來(lái)說(shuō)需額外增加7~9道光罩以產(chǎn)生HVnpMOSNVMcell與其所

3、需的VTII。邏輯型非揮發(fā)性存儲(chǔ)器則不同于傳統(tǒng)型其利用一般邏輯制程中的IO組件來(lái)組成非揮發(fā)性內(nèi)存的核心存儲(chǔ)單元且其周邊電路并不需使用高壓組件(HVnpMOS。相較于傳統(tǒng)型內(nèi)嵌式非揮發(fā)性內(nèi)存其可大幅降低IC的生產(chǎn)成本與生產(chǎn)良率并提供相等的產(chǎn)品功能。邏輯型非揮發(fā)性內(nèi)存可依讀寫次數(shù)區(qū)分為:1、單次寫入型(OTP):1次寫入2、多次寫入型(MTP):1~1000次寫入3、閃存型(Flash):大于1000次寫入。二、基本組件架構(gòu)二、基本組件架構(gòu)

4、目前邏輯型非揮發(fā)性內(nèi)存依結(jié)構(gòu)與供貨商的不同大致上可分為：1、NEOBIT:利用單層浮柵架構(gòu)提供OTP與MTP功能。利用CHE機(jī)制達(dá)到數(shù)據(jù)寫入目的使用UV光照射以達(dá)到擦除數(shù)據(jù)的功能。在制程方面則與一般邏輯IC完全相同。NEOBIT的優(yōu)點(diǎn)為在不同代工廠與制程間非常容易移轉(zhuǎn)。低操作電壓與高的速度。高效率寫入低于100μs。1）、組成結(jié)構(gòu)：NEOBIT可作為OTP(單次寫入)或MTP(多次寫入)內(nèi)嵌式邏輯型非揮發(fā)性內(nèi)存使用其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為使用2TP

5、MOS架構(gòu)(圖2)。其中可分為SG(選擇柵)與SL(源級(jí)線)用以組成選取存儲(chǔ)單元功能。另有一FG(浮柵)與BL(位線)用以作為存儲(chǔ)單元儲(chǔ)存數(shù)據(jù)的功能。2）、資料寫入與擦除：數(shù)據(jù)寫入時(shí)外加寫入電壓狀態(tài)于Neobit的各端點(diǎn)。先將PMOS開(kāi)啟并于其通到底端形成高電場(chǎng)使通過(guò)的熱空穴碰撞原子產(chǎn)生高能電子空穴對(duì)。此時(shí)浮柵因感應(yīng)基底電壓本身會(huì)呈現(xiàn)正電壓狀態(tài)。下方因碰撞而生的高能電子受上方柵極正電壓吸引形成柵極電流穿越氧化絕緣層進(jìn)入浮柵中。數(shù)據(jù)擦除時(shí)

6、需照射紫外光。其目的為使浮柵中所儲(chǔ)存的電子能吸收紫外光能量再度成為高能電子穿越出氧化絕緣層以達(dá)到數(shù)據(jù)擦除動(dòng)作息。其功能選擇信息可于集成電路包裝前或完成后進(jìn)行記錄此彈性可將整合型集成電路的生產(chǎn)庫(kù)存壓力降至最低有效幫助供貨商降低成本。3、系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定集成電路銷售后需先系統(tǒng)廠商端進(jìn)行系統(tǒng)組裝。單一系統(tǒng)中不同的關(guān)鍵零組件互相搭配組裝時(shí)若要最佳化系統(tǒng)性能需做系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)定與調(diào)整。較復(fù)雜的系統(tǒng)需在消費(fèi)者使用時(shí)周期性地記錄系統(tǒng)隨使用時(shí)間而變化的程度如

7、老化等。4、指令集或系統(tǒng)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存一般微控制器內(nèi)部的組成架構(gòu)如圖16所示其中邏輯型非揮發(fā)性內(nèi)存所扮演的角色為指令集的儲(chǔ)存簡(jiǎn)單型微控制器所需儲(chǔ)存指令集的空間約為16k8高階微控制器需更復(fù)雜的指令集其所需的空間在32k32以上。假使微控制器在系統(tǒng)操作過(guò)程中需周期性偵測(cè)或記錄系統(tǒng)狀態(tài)的話則需使用多次寫入型的邏輯型非揮發(fā)性內(nèi)存亦需更大的儲(chǔ)存空間以記錄系統(tǒng)狀態(tài)。5、信息存取保密設(shè)定關(guān)于使用于付費(fèi)內(nèi)容存取的集成電路其內(nèi)部需邏輯型內(nèi)嵌式非揮發(fā)性內(nèi)存作為

8、保密金鑰的設(shè)定。如部份數(shù)字機(jī)頂盒系統(tǒng)具有付費(fèi)功能以達(dá)到接收付費(fèi)視訊內(nèi)容的功能。因此其內(nèi)部的主要控制集成電路會(huì)使用邏輯型非揮發(fā)性內(nèi)存記錄付費(fèi)內(nèi)容供貨商所特有的序號(hào)或保密金鑰以達(dá)到保護(hù)付費(fèi)內(nèi)容的目的。6、系統(tǒng)序號(hào)或個(gè)人身分設(shè)定關(guān)于具有系統(tǒng)序號(hào)或身分識(shí)別功能的集成電路其內(nèi)部需邏輯型內(nèi)嵌式非揮發(fā)性內(nèi)存作為系統(tǒng)序號(hào)或身分識(shí)別功能的設(shè)定。如以太網(wǎng)絡(luò)卡中的MACaddress(網(wǎng)絡(luò)識(shí)別碼)、手機(jī)IMEIcode(手機(jī)身分識(shí)別碼)或者是智能卡集成電路的

9、識(shí)別碼。四、未來(lái)挑戰(zhàn)四、未來(lái)挑戰(zhàn)隨著制程持續(xù)微縮邏輯型非揮發(fā)性內(nèi)存必須面臨超低電壓操作的環(huán)境此時(shí)在電路設(shè)計(jì)與組件操作特性上會(huì)直接產(chǎn)生的可能問(wèn)題有:1、使用相同的CHE機(jī)制作為數(shù)據(jù)寫入速度是否能滿足系統(tǒng)需求2、使用相同的FN機(jī)制作為數(shù)據(jù)擦除方式是否效率不足在半導(dǎo)體工業(yè)學(xué)術(shù)界亦有許多單位嘗試去開(kāi)發(fā)不同架構(gòu)的非揮發(fā)性內(nèi)存使用新材料作為非揮發(fā)性內(nèi)存單元如MRAMPCRAMPRAM。其共同特色是可低電壓操作但需大電流。此類新式非揮發(fā)性內(nèi)存架構(gòu)在進(jìn)