180納米工藝嵌入式每單元存儲(chǔ)雙比特?cái)?shù)據(jù)的閃存程序存儲(chǔ)器設(shè)計(jì).pdf

1、最早出現(xiàn)于20 世紀(jì)60年代的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件現(xiàn)如今在半導(dǎo)體器件市場(chǎng)占有相當(dāng)大的比重，它們被廣泛的應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、通訊、交通、航天等領(lǐng)域。Flash Memory（快閃存儲(chǔ)器）作為現(xiàn)如今最成熟的非揮發(fā)性半導(dǎo)體存儲(chǔ)器已成為應(yīng)用最廣泛的存儲(chǔ)器之一。它以其高密度、非揮發(fā)、擦寫易實(shí)現(xiàn)等諸多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)在存儲(chǔ)器市場(chǎng)中占據(jù)重要的地位。 隨著半導(dǎo)體制造工藝技術(shù)的不斷進(jìn)步，快閃存儲(chǔ)器芯片內(nèi)存儲(chǔ)單元的制造尺寸大幅縮小，集成度顯著提高，有效滿足了市場(chǎng)對(duì)大

2、容量存儲(chǔ)器芯片的需求。目前，180納米的工藝正被廣泛應(yīng)用于各種快閃存儲(chǔ)器芯片的設(shè)計(jì)和制造。 為了更有效地降低快閃存儲(chǔ)器的成本，提高容量，一種新型的快閃存儲(chǔ)器技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。它不同于以往的一個(gè)存儲(chǔ)單元只能保存一個(gè)比特?cái)?shù)據(jù)的傳統(tǒng)存儲(chǔ)器，而是實(shí)現(xiàn)了每個(gè)物理存儲(chǔ)單元可以存儲(chǔ)兩個(gè)甚至多個(gè)比特?cái)?shù)據(jù)，大大提高了存儲(chǔ)器的密度，也就是相當(dāng)于用現(xiàn)如今流行的存儲(chǔ)器的一半的芯片面積就可以獲得相同的存儲(chǔ)容量。 近幾年來(lái)，隨著SOC(片上系統(tǒng))的興起

3、，嵌入式快閃存儲(chǔ)器正得到長(zhǎng)足的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。本文闡述的就是180納米工藝每單元可存儲(chǔ)兩個(gè)比特?cái)?shù)據(jù)的應(yīng)用于ARM處理器芯片的嵌入式快閃存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)過(guò)程。 首先，基于這種新型的每單元可存儲(chǔ)兩個(gè)比特?cái)?shù)據(jù)的存儲(chǔ)單元的特點(diǎn)及其如何實(shí)現(xiàn)讀、寫、擦的操作過(guò)程，設(shè)計(jì)出實(shí)現(xiàn)這些操作的架構(gòu)，從而進(jìn)行各個(gè)功能模塊的劃分和各項(xiàng)參數(shù)的設(shè)定。 其次，存儲(chǔ)單元陣列的設(shè)計(jì)是存儲(chǔ)器產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的核心內(nèi)容。本文闡述了一種全新的陣列設(shè)計(jì)方法：根據(jù)存儲(chǔ)單元的

4、特點(diǎn)和客戶的需求，充分利用“扇區(qū)”的概念，將存儲(chǔ)器以扇區(qū)為單位進(jìn)行分割，并靠全局位線實(shí)現(xiàn)整個(gè)陣列的銜接和組合。從而既滿足了各項(xiàng)設(shè)計(jì)要求，又避開(kāi)了存儲(chǔ)單元固有的缺點(diǎn)所帶來(lái)的不利影響。 再有，在存儲(chǔ)器產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，字線和位線的解碼是除了陣列設(shè)計(jì)以外最為重要的一部分，關(guān)系著整個(gè)產(chǎn)品的芯片面積和性能。本文提出了針對(duì)以往解碼電路設(shè)計(jì)的改進(jìn)方案，創(chuàng)新地采用了預(yù)解碼與二次解碼加后級(jí)驅(qū)動(dòng)的方式實(shí)現(xiàn)了字線的解碼功能，大大壓縮了面積，使得在0.4微米

5、的高度內(nèi)（每條字線所占的高度）實(shí)現(xiàn)字線解碼電路的版圖設(shè)計(jì)成為可能，從而達(dá)成了字線的解碼電路與字線間形成一一對(duì)應(yīng)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的效果，提高了字線的建立速度。而對(duì)于位線解碼電路的設(shè)計(jì)，本文借鑒了字線的分級(jí)進(jìn)行解碼的方式，共分三級(jí)實(shí)現(xiàn)了解碼功能，更是根據(jù)精密的計(jì)算很好的控制了解碼電路中的各個(gè)器件的尺寸，壓縮了位線解碼電路的版圖高度，從而即節(jié)省了面積，又能很好的滿足各項(xiàng)要求。 最后，狀態(tài)機(jī)是整個(gè)存儲(chǔ)器芯片中的中央處理器。本文采用同步的時(shí)序控制