半导体内存设计（上）

1 电脑中的内存

冯诺依曼架构：内存和计算单元分离

二进制编码，二进制计算

内存特点：可读，可写，可保持

内存的需求：读写速度，容量，每比特花费，数据保持时间，耐写能力，功耗，非易失性存储

三级存储结构：Cache memory （SRAM），主存（DRAM），机械硬盘/固态（NAND flash）

 

2 Cache memory

什么是cache，作用

cache与内存之间的映射关系：直接映射，全相连映射，组相连映射

通过CAM（content addressable memory）来判断是否成功命中

 

3 SRAM的结构

NMOS，PMOS，Ids vs Vds特性曲线，CMOS直流特性曲线，蝴蝶曲线，SRAM的6T cell结构

 

4 SRAM的电路

SRAM cell阵列，CMOS截面图，SRAM版图，

Pelgrom公式：Vth的变化导致SRAM的bit错误

Ids vs Vgs曲线，√Ids vs Vgs曲线，S = （ln10）kB*T/q = 59.5mV@300K

SRAM的漏电流分析 

灵敏放大器（锁存型）

SNM，读操作的蝴蝶曲线，β比 = βB/βA，β比越大，SNM越大

写操作的蝴蝶曲线，β比越大，越容易出错，通常β比取1.5

8T SRAM

 

5 主存

1T1C DRAM cell

deep trench结构 ， Stacked 结构

FBC结构（大泽老师的ISSCC，这就是东芝的前首席技术顾问吗，佩服）

 

6 DRAM的结构

8F^2的DTDRAM的layout

6F^2的DTDRAM的layout

4F^2的DTDRAM的layout

8F^2的Stacked DRAM的layout

DRAM的读时序

 

7 DRAM的电路

Sense Amplifier，通过SAP和/SAN信号放大BL和/BL

DRAM的写时序

刷新操作，DRAM的刷新时序

RBR（refresh busy rate）