數(shù)字電子電路第7章半導(dǎo)體存儲(chǔ)器7.1課件

數(shù)字電子電路第7章半導(dǎo)體存儲(chǔ)器目錄contents引言半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的原理半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的應(yīng)用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的技術(shù)發(fā)展結(jié)論01引言半導(dǎo)體存儲(chǔ)器是一種利用半導(dǎo)體技術(shù)制作的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的電子設(shè)備。它利用半導(dǎo)體的電阻率變化來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，具有存取速度快、體積小、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。半導(dǎo)體存儲(chǔ)器廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、通信、控制等領(lǐng)域。半導(dǎo)體存儲(chǔ)器簡(jiǎn)介按存儲(chǔ)單元分分為靜態(tài)存儲(chǔ)器和動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器。按存儲(chǔ)方式分分為易失性存儲(chǔ)器和非易失性存儲(chǔ)器。按集成度分分為小規(guī)模集成電路（SSI）、中規(guī)模集成電路（MSI）、大規(guī)模集成電路（LSI）和超大規(guī)模集成電路（VLSI）。半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的分類011949年出現(xiàn)第一塊鍺晶體管存儲(chǔ)器。021956年出現(xiàn)第一塊硅晶體管存儲(chǔ)器。031966年出現(xiàn)第一塊動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（DRAM）。041970年出現(xiàn)第一塊靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（SRAM）。051978年出現(xiàn)第一塊可擦寫可編程只讀存儲(chǔ)器（EEPROM）。061980年出現(xiàn)第一塊閃存（FlashMemory）。半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的發(fā)展歷程02半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的原理03存儲(chǔ)單元通過(guò)地址碼進(jìn)行選擇，通過(guò)輸入/輸出電路實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀寫。01半導(dǎo)體存儲(chǔ)器基于半導(dǎo)體的特性，利用半導(dǎo)體的電阻率變化來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。02它由大量存儲(chǔ)單元組成，每個(gè)存儲(chǔ)單元可以存儲(chǔ)一位數(shù)據(jù)（0或1）?；驹戆雽?dǎo)體存儲(chǔ)器由存儲(chǔ)矩陣、地址譯碼器和輸入/輸出緩沖器三部分組成。地址譯碼器將輸入的地址碼轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的行和列選擇信號(hào)，以選擇相應(yīng)的存儲(chǔ)單元。存儲(chǔ)矩陣由大量交叉連接的晶體管組成，用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。輸入/輸出緩沖器用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速讀寫。半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)讀操作當(dāng)某一行被選中時(shí)，與之相連的所有晶體管都會(huì)導(dǎo)通，從而將存儲(chǔ)在其中的數(shù)據(jù)讀出，并通過(guò)輸出緩沖器輸出。寫操作通過(guò)輸入緩沖器將數(shù)據(jù)寫入被選中的存儲(chǔ)單元。寫入時(shí)，需要先將要寫入的位進(jìn)行編碼，然后通過(guò)控制晶體管的柵極來(lái)改變其電阻率，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的寫入。半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的讀寫操作03半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的應(yīng)用用于存儲(chǔ)運(yùn)行中的程序和數(shù)據(jù)，特點(diǎn)是可隨機(jī)讀寫，斷電后數(shù)據(jù)會(huì)丟失。隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)存儲(chǔ)固定數(shù)據(jù)和程序，如BIOS、操作系統(tǒng)等，特點(diǎn)是只能讀取不能寫入，斷電后數(shù)據(jù)不會(huì)丟失。只讀存儲(chǔ)器(ROM)計(jì)算機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)器閃存(FlashMemory)主要用于移動(dòng)設(shè)備的內(nèi)部存儲(chǔ)，如手機(jī)、平板電腦等，特點(diǎn)是可快速讀寫，斷電后數(shù)據(jù)不會(huì)丟失。嵌入式存儲(chǔ)器集成在移動(dòng)設(shè)備中的存儲(chǔ)器，如SIM卡、SD卡等，用于存儲(chǔ)聯(lián)系人、照片、音樂(lè)等個(gè)人數(shù)據(jù)。移動(dòng)設(shè)備存儲(chǔ)器用于嵌入式系統(tǒng)中的程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，如EEPROM、FlashMemory等，特點(diǎn)是可快速讀寫，斷電后數(shù)據(jù)不會(huì)丟失。非易失性存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)嵌入式系統(tǒng)的時(shí)間信息，如日期、時(shí)間等，特點(diǎn)是可實(shí)時(shí)更新和讀取。實(shí)時(shí)時(shí)鐘(RTC)存儲(chǔ)器嵌入式系統(tǒng)存儲(chǔ)器04半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的技術(shù)發(fā)展新型半導(dǎo)體存儲(chǔ)器技術(shù)利用材料電阻變化實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，具有高速度、低功耗、長(zhǎng)壽命等優(yōu)點(diǎn)，是下一代非易失性存儲(chǔ)器的重要候選者。阻變存儲(chǔ)器（ResistiveRandomAcc…是一種非易失性存儲(chǔ)器，可實(shí)現(xiàn)快速讀寫和擦除操作，廣泛應(yīng)用于移動(dòng)設(shè)備、計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)等領(lǐng)域。閃存（FlashMemory）利用材料相變特性實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，具有高速、長(zhǎng)壽命、低功耗等優(yōu)點(diǎn)，適用于高密度存儲(chǔ)和高速緩存等應(yīng)用。相變存儲(chǔ)器（Phase-ChangeMemory）通過(guò)將多個(gè)存儲(chǔ)芯片堆疊在一起，實(shí)現(xiàn)更高的存儲(chǔ)密度和更快的讀寫速度。3D集成技術(shù)新型存儲(chǔ)材料生物啟發(fā)式存儲(chǔ)器探索新型存儲(chǔ)材料，如碳納米管、二維材料等，以實(shí)現(xiàn)更高的存儲(chǔ)密度和更快的讀寫速度。借鑒生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的原理，開(kāi)發(fā)具有自適應(yīng)、容錯(cuò)和低功耗等特點(diǎn)的新型存儲(chǔ)器。030201未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)制程技術(shù)挑戰(zhàn)隨著存儲(chǔ)器芯片尺寸的減小，制程技術(shù)面臨越來(lái)越多的挑戰(zhàn)，需要加強(qiáng)新材料和新工藝的研究和應(yīng)用。集成度與速度的平衡在提高存儲(chǔ)器集成度的同時(shí)，需要保證讀寫速度不受影響，需要加強(qiáng)芯片架構(gòu)和電路設(shè)計(jì)的研究和創(chuàng)新?？煽啃詥?wèn)題隨著存儲(chǔ)器技術(shù)的發(fā)展，可靠性問(wèn)題越來(lái)越突出，需要加強(qiáng)材料和工藝控制，提高芯片的穩(wěn)定性和可靠性。技術(shù)挑戰(zhàn)與解決方案05結(jié)論數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理01半導(dǎo)體存儲(chǔ)器作為現(xiàn)代電子系統(tǒng)中的核心組件，能夠快速、準(zhǔn)確地存儲(chǔ)和讀取大量數(shù)據(jù)，為各種計(jì)算、通信和控制系統(tǒng)提供可靠的數(shù)據(jù)支持。技術(shù)進(jìn)步的體現(xiàn)02隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展，半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的容量、速度和可靠性得到了顯著提升，推動(dòng)了計(jì)算機(jī)、移動(dòng)設(shè)備和其他數(shù)字系統(tǒng)的性能提升。應(yīng)用領(lǐng)域的廣泛性03半導(dǎo)體存儲(chǔ)器廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子、工業(yè)控制、航空航天、醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域，對(duì)各行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智能化發(fā)展起到了關(guān)鍵作用。半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的價(jià)值與意義更高性能的追求隨著人工智能、云計(jì)算等技術(shù)的快速發(fā)展，對(duì)半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的容量、速度和能效比提出了更高的要求，未來(lái)將不斷涌現(xiàn)出更高性能的存儲(chǔ)器技術(shù)。新型存儲(chǔ)器的探索除了傳統(tǒng)的DRAM、SRAM和Flash存儲(chǔ)器外，新型存儲(chǔ)器如電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RRAM）、相變隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（PRAM）等也在不斷發(fā)展，未來(lái)有望在存儲(chǔ)器市場(chǎng)中占據(jù)一席之地。