8.2只读存储器.pptVIP

第8章 半导体存储器 8.1 概述 半导体存储器可分为只读存储器和随机存取存储器。 只读存储器英文缩写为ROM (Read Only Memory) 。这种存储器的存储内容是固定不变的（在出厂前事先烧录好）。工作时它的存储内容只能读出，不能写入，并且所存储的内容在断电后仍能保持，即不怕掉电，因此常用于存放固定程序和数据。 随机存取存储器的英文缩写为RAM (Random Access Memory) 。这种存储器与ROM不同的是，在工作过程中信息可随时写入，也可以随时读出，并且读信息是非破坏性的，即读出信息后，存储器的内容不改变，可反复读出。 8.2 只读存储器(ROM) 按存储器功能的不同，ROM分为掩膜ROM（简称Mask ROM或ROM）、可编程ROM（简称PROM）、光可擦除可编程ROM（简称EPROM）、电可擦除可编程ROM（简称EEPROM）和快闪存储器五种。 8.2.1 掩膜只读存储器—ROM 掩膜ROM又称内容固定的ROM，其存储的内容是固定不变的，厂方根据用户提供的程序设计光刻掩膜板，在制作芯片时一次成型，使用时无法再更改。 ROM的电路结构主要由地址译码器、存储矩阵和输出缓冲器三部分组成。其结构框图如图8.2.1所示。 图8.2.2（a）是一个存储容量为4×4位（4个存储单元，每个存储单元4位）的只读存储器结构图。地址译码器由2线-4线译码器构成，存储矩阵都采用了二极管结构。A1A0为输入的地址码，可产生W0～W3 4组不同的地址，从而选中所对应的存储单元。W0～W3称为字线。存储矩阵由二极管或门组成，其输出数据为D3～D0。当字线W0～W3 其中之一被选中时，在位线b3～b0上便输出一组4位二进制代码D3～D0。 输出缓冲器为三态输出电路。当EN= 0时，允许数据从b3、b2、b1、b0各条位线上输出；当 EN= 1时，输出端为高阻状态。 分析图8.2.2不难看出，当地址码A1A0=00时，地址译码器中与W0相连的二极管同时截至，字线W0被选中，W0变为高电位，其余字线均为低电位（称W0被选中）。W0与位线b2、b1相连的二极管导通，位线b2、b1也变为高电位，此时，位线上输出数据D3D2D1D0=0110；同理，当A1A0=01、10、11时，输出数据分别为1101、0001、1110。 8.2.2 可编程只读存储器—PROM PROM （Programmable Read-Only Memory）是一种一次性可编程只读存储器，可由用户自己将编写的程序写入存储器，即一次性写入信息。信息写入后只能读出，不能修改。 PROM常采用二极管或三极管做基本存储电路，图8.2.4是一种由三极管组成的基本存储电路。三极管的集电极接电源VCC，基极接字线，发射极通过一个熔丝接位线。 PROM在出厂时，三极管阵列的熔丝均为完好状态，相当于所有基本存储电路的存储数据为“1”。因此，写入数据的过程实际上就是将相应的基本存储电路由“1”变“0”的过程。当用户写入数据时，通过编程地址选中相应的字线，使之变为高电平。若在某位写“0”，写入逻辑使相应的位线呈低电平，三极管导通，较大的电流将熔丝烧断，即存入“0”。显然，熔丝一旦烧断，就无法复原，因此这种PROM只能一次性被编程。 在读操作时，选中的字线变为高电平。若熔丝完好，则在位线输出数据“1”；若熔丝已烧断，则在位线输出“0”。 PROM的优点是可实现由用户一次性编程，缺点是程序写入后不能修改，一旦写错，整个芯片报废。 8.2.3 光可擦除、可编程只读存储器—EPROM EPROM是一种光可擦除、可编程只读存储器，可进行多次改写。使用时可通过紫外线照射将EPROM存储的内容擦除，然后用编程器写入新的信息。在奔腾Ⅱ代以前的计算机中用来存储BIOS程序的ROM就是采用这种芯片。 图8.2.5为EPROM的基本存储电路。图中V1相当于负载电阻，V3是浮栅雪崩注入式MOS管（FAMOS管）。这种FAMOS管的栅极被二氧化硅绝缘层包围，对外无引出线而处于悬浮状态，故称为“浮栅”。芯片出厂时（未编程状态），所有浮栅管都处于截止状态。由于位线可通过V1接电源，位线处于高电平，故各个存储电路相当于存“1”。因此写数据的过程，实际上就是将相应的基本存储电路由“1”变“0”的过程。 写“0”时，可将FAMOS