半导体存储器件及其操作方法与相关技术

图片简介:

一种半导体存储器件，包括：熔丝部分，包括：第一熔丝组，具有针对第一模式分配的多个

第一熔丝；以及第二熔丝组，具有针对第二模式分配的多个第二熔丝；以及编程部分，适于

在所述第二模式下响应于修复控制信号而编程包括在所述第一熔丝组中的所述第一熔丝之中

的可用熔丝或编程包括在所述第二熔丝组中的所述第二熔丝。

技术要求

一种半导体存储器件，包括：

熔丝部分，包括：第一熔丝组，具有针对第一模式分配的多个第一熔丝；以及第二

熔丝

组，具有针对第二模式分配的多个第二熔丝；以及

编程部分，适于在所述第二模式下响应于修复控制信号而编程包括在所述第一熔丝

组中

的所述第一熔丝之中的可用熔丝或编程包括在所述第二熔丝组中的所述第二熔丝。

如权利要求1

所述的半导体存储器件，其中，所述编程部分包括：第一熔丝信息储存块，适于：储存对应于所述第一熔丝组的第一熔丝信息，且通过

确定

所述第一熔丝组是否具有所述第一熔丝之中的未使用的熔丝来产生过流信号；

第二熔丝信息储存块，适于储存对应于所述第二熔丝组的第二熔丝信息；以及

选择输出块，适于在所述第二模式下响应于所述过流信号而输出所述第一熔丝信息

或所

述第二熔丝信息。

如权利要求2

所述的半导体存储器件，其中，所述编程部分还包括：

启动控制块，适于：在启动操作中确定所述第一熔丝组和所述第二熔丝组是否被使

用且

更新所述第一熔丝信息和所述第二熔丝信息。

如权利要求2

所述的半导体存储器件，其中，所述编程部分还包括：

地址锁存块，适于锁存从外部器件接收的缺陷地址信息。

如权利要求2

所述的半导体存储器件，其中，所述编程部分还包括：

断裂控制块，适于使与自所述选择输出块输出的所述第一熔丝信息或所述第二熔丝

信息

相对应的熔丝断裂。

如权利要求2

所述的半导体存储器件，其中，所述第一熔丝信息储存块输出当所

述第一

熔丝组具有所述可用熔丝时被禁用且当所述第一熔丝组无可用熔丝时被使能的所

述过流

信号。

如权利要求2

所述的半导体存储器件，其中，所述选择输出块包括：

选择控制信号发生单元，适于：接收在所述第二模式下被使能的封装后修复PPR

模

式使

能信号、扩展模式信号和所述过流信号，且产生选择控制信号；以及

选择单元，适于响应于所述选择控制信号而选择性地输出所述第一熔丝信息或所述

第二

熔丝信息。

一种半导体存储器件，包括：熔丝部分，包括：第一熔丝组，具有针对第一模式分配的多个第一熔丝；以及第二

熔丝

组，具有针对第二模式分配的多个第二熔丝；

第一熔丝信息储存部分，适于：响应于自外部器件施加的缺陷地址信息而输出与所

述第

一熔丝组对应的第一熔丝信息，且在所述第二模式下通过确定在所述第一熔丝组中

的所

述第一熔丝之中是否存在可用熔丝来产生过流信号；

第二熔丝信息储存部分，适于在所述第二模式下响应于所述缺陷地址信息而将与所

述第

二熔丝组对应的第二熔丝信息输出；以及

选择输出部分，适于：在所述第二模式下响应于扩展模式信号而在所述过流信号被

使能

的第一区段期间输出所述第二熔丝信息，以及在不同于所述第一区段的第二区段期

间输

出所述第一熔丝信息。

一种用于操作半导体存储器件的方法，所述半导体存储器件包括第一熔丝组和

第二熔

丝组，所述第一熔丝组和所述第二熔丝组各自均由多个熔丝形成，所述方法包括：

在启动模式下储存关于所述第一熔丝组和所述第二熔丝组中的所述多个熔丝之中的

可用

熔丝的信息，且当不存在包括在所述第一熔丝组中的可用熔丝时产生过流信号；

确定是否进入封装后修复PPR

模式和扩展模式；

在所述PPR

模式且所述扩展模式下，响应于自外部器件施加的缺陷地址信息而在所

述过

流信号被使能的第一区段中选择与所述第二熔丝组对应的第二熔丝信息，以及在不

同于

所述第一区段的第二区段中选择与所述第一熔丝组对应的第一熔丝信息；以及

使与选中的熔丝信息对应的熔丝断裂。

10.

一种半导体存储器件，包括：

熔丝部分，包括第一熔丝组和第二熔丝组；以及编程部分，适于：基于关于包括在所述第一熔丝组中的多个熔丝之中的可用熔丝的

初始

熔丝信息来在第一模式下编程第一熔丝组以及在第二模式下编程第一熔丝组或第二

熔丝

组。

技术说明书

半导体存储器件及其操作方法

半导体存储器结构及版图(ROM)

本篇主要涉及有关半导体存储器的存取方式及相应版图结构分析。

首先我们来看看一个最基本的ROM存储器的结构及其工作方式。

假设2根地址线，4根数据位，即A[1:0], D[3:0]。A0,A1可以最多产生2^n种变化，这里的n为2即可产生4种组合记为W[3:0](如图)。

A0 A1 W0 W1 W2 W3

0 0 0 0 0 1

0 1 0 0 1 0

1 0 0 1 0 0

1 1 1 0 0 0

表格中列出了不同的地址信号产生的不同选择，比如A0=0，A1=0时，只有W3=1，其余均为0。也就是说，如果定义1 (高电平)选中那么A0A1=00时，W3被选中。如上图所示，输出的数据即为D0=1,D1=1,D2=0,D3=0。换句话说A0=0，A1=0就必然选中W3，所以完全可以用两个开关MOS来代替，如下图所示：

通常采用NMOS，就将开关MOS替换成NMOS接地，A0-A0反反接，A1-A1反反接即是。不过实际的ROM电路并不是直接连获取得电位，而是ROM的核心部分都是NMOS，BL线MOS源漏相连接地，WL控制gate以低电位选通(NMOS电位gate平时都是高电位，只有为低电位时才会阻断到地)。考虑到ROM的扩展性，还会有片选SEL端控制一个区域是否选中。

把电路画成版图就会有一些形式上的变化，除了考虑到结构的规整，也会考虑到是否因为过于庞大造成寄生的增加，影响到读取的速度，因此也就出现如图所示的结构分布。

SRAM产品介绍及调试方法1

SRAM（Static Random Access Memory）即静态随机存取存储器，是一种常见的半导体存储器技术。与动态随机存取存储器（DRAM）不同，SRAM使用静电电荷来存储数据，具有更快的读取时间和更高的访问速度。本文将介绍SRAM的工作原理、特点及其调试方法。

一、工作原理：

SRAM由许多存储单元组成，每个存储单元由两个互补的CMOS逻辑门（通常是反相器）构成。这两个门形成了一个双稳态电路，可以存储比特信息。SRAM的工作原理如下：

1.写操作：当写入信号使能时，数据位被写入存储单元中。写入电流通过传输门传递，根据输入数据的逻辑状态，决定存储单元的电荷状态。写入操作不会破坏存储单元中的信息。

2.读操作：读取信号使能时，读取电路通过传送门读取存储单元中的信息。读操作根据存储单元的电荷状态，返回位数据。读操作对存储单元中的信息没有影响。

二、特点：

SRAM相比DRAM有以下优点：

1.速度：SRAM具有更快的访问速度，内部电路不需要周期性刷新存储单元中的数据。

2.强度：SRAM具有较高的抗干扰能力和抗辐射能力，适用于高温和高辐射环境。 3.功耗：SRAM不需要周期性刷新，因此功耗较低。

4.结构简单：SRAM的设计相对简单，易于制造和集成。

SRAM的调试方法可以分为逻辑调试和电气调试两部分。

逻辑调试：

1.非接触式调试：通过使用仿真工具，可以对SRAM进行逻辑仿真，检测是否存在逻辑错误和时序问题。

2.时序分析：使用时序分析仪或逻辑分析仪对SRAM进行时序分析，检查存储单元之间的时序关系和时序稳定性。

3.功能验证：通过输入不同的数据和信号，验证SRAM是否按照预期进行读写操作，并正确存储和检索数据。

电气调试：

1.电源和时钟：检查SRAM的电源和时钟信号是否正常。

2.引脚检查：确认SRAM的引脚连接是否正确，是否有短路或断路现象。

sram读写方式

SRAM，全称为静态随机存取存储器（Static Random-Access

Memory），是一种用于存储数据的半导体存储器。

SRAM主要由一组存储单元组成，每个存储单元可以存储一个位（0或1）。每个存储单元通常由一个双稳态触发器（flip-flop）构成，其输出可以保持在高电平或低电平的状态，因此称之为静态存储器。与之相对的是动态存储器（DRAM），需要周期性刷新。由于其构造简单，读写速度快，SRAM被广泛应用于高速缓存和寄存器文件等需要快速读写和随机访问的场合。

SRAM的读写方式如下：

1.写入操作：SRAM的写入操作是通过将所需数据直接写入存储单元来实现的。写入操作涉及两个主要步骤。

-首先，选择要写入数据的存储单元，通常通过选择线进行控制，选择线能够将特定的存储单元连接到写入数据线上。

-其次，将要写入的数据传输到数据线上，并且对存储单元进行写入操作。通常使用时序电路来确保写入操作的正确执行，通过一系列时钟信号来控制。

2.读取操作：SRAM的读取操作是通过从所选存储单元读取数据来实现的。读取操作也涉及两个主要步骤。

-首先，选择要读取数据的存储单元，通常通过选择线进行控制，选择线能够将特定的存储单元连接到数据线上。 -其次，对存储单元执行读取操作，将存储单元中的数据传输到数据线上。通常使用时序电路来确保读取操作的正确执行，通过一系列时钟信号来控制。

总结起来，SRAM的读写方式是通过选择线和数据线来控制存储单元的连接，并通过时序电路确保写入和读取操作的正确执行。写入操作通过将数据直接写入存储单元，而读取操作通过从存储单元中读取数据。SRAM由于其高速和随机访问的特性，被广泛应用于计算机系统中，提供了高效的数据存储和访问功能。

半导体存储器分类

1 半导体存储器

一．存储器简介

存储器（Memory）是现代信息技术中用于保存信息的记忆设备。在数字系统中，只要能保存二进制数据的都可以是存储器；在集成电路中，一个没有实物形式的具有存储功能的电路也叫存储器，如RAM、FIFO等；在系统中，具有实物形式的存储设备也叫存储器，如内存条、TF卡等。计算机中全部信息，包括输入的原始数据、计算机程序、中间运行结果和最终运行结果都保存在存储器中。

存储器件是计算机系统的重要组成部分，现代计算机的内存储器多采用半导体存储器。存储器（Memory）计算机系统中的记忆设备，用来存放程序和数据。计算机中的全部信息，包括输入的原始数据、计算机程序、中间运行结果和最终运行结果都保存在存储器中。它根据控制器指定的位置存入和取出信息。自世界上第一台计算机问世以来，计算机的存储器件也在不断的发展更新，从一开始的汞延迟线，磁带，磁鼓，磁芯，到现在的半导体存储器，磁盘，光盘，纳米存储等，无不体现着科学技术的快速发展。

存储器的主要功能是存储程序和各种数据，并能在计算机运行过程中高速、自动地完成程序或数据的存取。存储器是具有“记忆”功能的设备，它采用具有两种稳定状态的物理器件来存储信息。这些器件也称为记忆元件。在计算机中采用只有两个数码“0”和“1”的二进制来表示数据。记忆元件的两种稳定状态分别表示为“0”和“1”。日常使用的十进制数必须转换成等值的二进制数才能存入存储器中。计算机中处理的各种字符，例如英文字母、运算符号等，也要转换成二进制代码才能存储和操作。

储器的存储介质，存储元，它可存储一个二进制代码。由若干个存储元组成一个存储单元，然后再由许多存储单元组成一个存储器。一个存储器包含许多存储单元，每个存储单元可存放一个字节（按字节编址）。每个存储单元的位置都有一个编号，即地址，一般用十六进制表示。一个存储器中所有存储单元可存放数据的总和称为它的存储容量。假设一个存储器的地址码由20位二进制数（即5位十六进制数）组成，则可表示2的20次方，即1M个存储单元地址。每个存储单元存放一个字节，则该存储器的存储容量为1MB。

半导体存储器的分类及应用

半导体存储器主要分为随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）两大类。

1. 随机存储器（RAM）：RAM是一种易失性存储器，其中存储的数据在断电后会丢失。RAM主要用于临时存储计算机的运行数据和程序。根据存储单元的结构，RAM可分为静态随机存储器（SRAM）和动态随机存储器（DRAM）。

- 静态随机存储器（SRAM）：SRAM由触发器构成，每个存储单元需要多个晶体管和电容器来存储一个位。SRAM具有快速访问速度和较低的功耗，常用于高速缓存、寄存器文件和缓冲存储器等。

- 动态随机存储器（DRAM）：DRAM由电容器和晶体管构成，每个存储单元只需要一个电容器和一个晶体管来存储一个位。DRAM的存储单元较小，但在每次读取数据后需要刷新电容器，因此访问速度相对较慢。DRAM广泛应用于主存储器（内存）和图形存储缓冲区等。

2. 只读存储器（ROM）：ROM是一种非易失性存储器，其中存储的数据在断电后不会丢失。ROM主要用于存储不需要频繁修改的固定数据，例如计算机的固件程序、启动代码和存储器初始化信息等。根据存储单元的可编程性，ROM可分为可编程只读存储器（PROM）、可擦除可编程只读存储器（EPROM）和电可擦除可编程只读存储器（EEPROM）。

- 可编程只读存储器（PROM）：PROM的存储单元由固定的晶体管和电容器组成，存储内容不能被修改。

- 可擦除可编程只读存储器（EPROM）：EPROM的存储单元由浮栅晶体管（FET）和电容器组成，可以通过曝光紫外光擦除并重新编程。EPROM的擦除程序相对麻烦。

- 电可擦除可编程只读存储器（EEPROM）：EEPROM的存储单元由浮栅晶体管（FET）和电容器组成，可以通过电信号擦除和编程。EEPROM的擦除和编程过程相对容易，且可以单独对存储单元进行操作。

半导体存储器广泛应用于计算机、通信、嵌入式系统等领域，包括但不限于以下几个应用：

半导体存储器有哪些类型

存储器，顾名思义是存储设备。在诸多电子设备中，存储器是必不可少的重要组件。为增进大家对存储器的了解，本文将对存储器卡以及半导体存储器的分类予以介绍。如果你对存储器的相关知识具有兴趣，不妨继续往下阅读哦。

一、存储器卡

存储器卡（MemoryCard）是一种用电可擦除的可编程只读存储器（EEPROM）为的，能多次重复使用的IC卡。没有任何的加密保护措施，对于卡片上的数据可以任意改写，不具备对卡内数据进行保密的功能。这种卡一般仅用作数据的存储，不具备数据保密功能，应用场合如露天停车场、洗衣房等。此类卡的优势在于价格低廉，制造简单。

由于IC卡重要的应用特性是作为一种电子信息的载体。因此各种IC卡的应用特点主要体现在IC卡存储器的类型，存储器容量的大小和卡片电路的附加控制功能等几个方面。

在IC卡中使用的存储器类型主要分为两大类：易失性存储器和非易失性存储器。

易失性存储器：指当电源被关断之后，数据随即消失的存储器（如.RAM随机存储器）。这种存储器的特点是一般采用CMOS技术，以降低功耗。并且采用并行方式传输数据，因而具有高速存取数据的能力。这种存储器的使用是：要么只作为数据暂存器，不存放固定数据或需要长期保存的数据。要么就附加一个电池来保持存储器始终处于一种带电状态（可能是工作状态或休眠状态），以保持存储器中的数据不易丢失。

非易失性存储器：指无论电源是否被关断，都具有保持数据能力的存储器。

由于其数据的保持不依赖电池的支持，所以在无源型IC卡中，绝大部分都是采用这种类型的存储器。在非易失性存储器的IC卡中可分为以下几种：（1）掩膜只读型：即ROM型（ReadOnlyMemory）。

（2）性可编程只读型：即OTPROM型（OneTimeProgrammableROM）。

（3）性改写型或称计数型：这种IC卡的内部结构是提供一定数量的计数单元。

（4）可擦除只读型：即EPROM（ErasablePROM）。

硅存储原理

硅存储是一种半导体存储技术，基于硅材料的特性进行存储操作。

硅存储原理主要基于二极管和晶体管的工作原理。

1. 二极管原理：硅存储中的一个基本单位是二极管，它由P型和N型半导体材料组成。当二极管的P型半导体与N型半导体之间加上适当的电压，形成正向偏置，电荷可以在二极管之间流动，形成存储的状态。而当电压反向偏置时，电荷将无法流动，二极管处于关断状态。

2. 晶体管原理：硅存储中的另一个基本单位是晶体管，它由NPN或PNP型结构的三个区域组成。晶体管在不同区域施加不同的电压时，可以控制电流的流动，从而实现存储操作。晶体管通过控制信号，可以将电荷存储在其结构中的不同区域，再根据需要读取或清除。

硅存储利用了硅材料的半导体特性和二极管、晶体管等器件的工作原理，实现了信息的存储和读取操作。它具有存储容量大、读写速度快、可靠性高等优点，被广泛应用于计算机、手机等电子设备中。

先进半导体存储器-结构、设计与应用__概述说明

先进半导体存储器-结构、设计与应用概述说明

1. 引言

1.1 概述

随着信息技术的快速发展，存储器设备在计算机和移动设备等领域中扮演着至关重要的角色。在过去的几十年里，人们开发了各种类型的存储器，其中最为先进和广泛应用的是半导体存储器。半导体存储器以其快速读写操作、高密度数据存储和较低功耗的优势成为主流技术。

1.2 文章结构

本文将对先进半导体存储器的结构、设计与应用进行全面深入地探讨。首先，我们将介绍先进半导体存储器的基本原理和发展历程，包括其在计算机系统中的主要类别和性能指标。然后，我们将重点探讨先进半导体存储器在计算机系统中主存和缓存系统中的应用以及其在移动设备和云计算中的应用。此外，我们还将探讨未来先进半导体存储器发展方向及挑战，并分析微细加工技术对其造成的影响与挑战。最后，在结论部分对该论题进行总结，并展望先进半导体存储器的未来发展方向和挑战。

1.3 目的

本文旨在通过对先进半导体存储器的结构、设计与应用进行全面分析，帮助读者深入了解该领域的最新进展和技术趋势。文章将从基础原理入手，详细介绍各种先进半导体存储器的类型、特点和性能指标，并探讨其在计算机系统中的广泛应用。此外，文章还将关注微细加工技术对先进半导体存储器的影响和挑战，并展望该技术领域的未来发展方向。通过阅读本文，读者将深入了解现代存储器技术的发展趋势，为相关研究和应用提供参考依据。

2. 先进半导体存储器的结构与设计

2.1 先进半导体存储器的基本原理

先进半导体存储器是一种利用电子场效应管和电容来实现数据存储的半导体器件。它通常由晶体管和电容构成，其中晶体管用于控制电荷在电容中的流动以实现数据的存取。基本存储单元包括位线、字线、感应线和电容，通过调整位线、字线和感应线上的电势，并利用晶体管对数据进行读写操作。

2.2 先进半导体存储器的发展历程

先进半导体存储器起源于上世纪60年代，经历了多个阶段的技术演进。最初的静态随机访问存储器(SRAM)采用双稳态触发器作为基本单元，具有快速读写速度和较高可靠性。接着，动态随机访问存储器(DRAM)出现，通过周期性刷新来维持信息状态。之后，闪存记忆芯片逐渐成为主流，具备非易失性和大容量特点，并被广泛应用于移动设备和固态硬盘等领域。

半导体器件及其制备方法、存储器及电子设备与流程

半导体器件是现代电子技术中最基础和最重要的零部件之一、它在现代社会中的地位越来越重要，被广泛应用于电子设备、计算机、通信和能源等各个领域。其制备方法和流程对于其性能和应用也有着决定性的影响。本文将介绍半导体器件及其制备方法、存储器及电子设备与流程。

一、半导体器件及其制备方法

半导体材料是一种介于导体和绝缘体之间的材料，具有独特的电学性质。半导体器件是利用半导体材料制造的器件，包括二极管、晶体管、场效应管、光电流传感器等。

半导体器件的制备方法可分为四个步骤：材料制备、器件制备、器件测试和封装。其中材料制备和器件制备是制备半导体器件的最关键的两个步骤。

材料制备：半导体材料的制备是半导体器件制备的基础。半导体材料的制备方法有两种：单晶生长和多晶生长。单晶生长是指通过熔融法或热解法，将半导体材料的原料熔化后，使之形成单晶。多晶生长则是指先将半导体材料的原料熔化后，然后将溶液注入到晶体生长室，在室内生长出多个晶体。

器件制备：器件制备是将制备好的半导体材料制作成器件的过程。具体步骤包括薄膜制备、光刻和蚀刻、金属沉积和退火等步骤。

薄膜制备：薄膜制备是利用化学气相沉积、物理气相沉积、溅射等方法，在半导体材料表面上生长一层氧化物薄膜，形成工作电极。光刻和蚀刻：光刻是将半导体材料表面上的氧化层刻写成所需的形状图案。蚀刻是将光刻后的图案用化学腐蚀法刻在半导体材料表面上。

金属沉积和退火：金属沉积是在制造器件的过程中，将金属沉积在半导体材料上，通过电化学或物理汽相沉积完成。金属沉积后，需要进行退火，使金属和半导体材料间形成较好的接触。

二、存储器及电子设备

随着电子技术的不断发展，存储器和电子设备的重要性越来越突出，已经成为现代社会中不可或缺的一部分。存储器是一种用于存储电子信息的电子器件，如DRAM、SRAM、FRAM、ROM等；而电子设备则是利用半导体器件制作的各种电子产品，如手机、电视、电脑等。

半导体储存原理

半导体储存原理，即硅片储存原理，是一种主要用于计算机和其他电子设备的存储技术。它利用了半导体材料的特性，实现了数据的存储和读取。

半导体储存原理的基本部件是存储单元。每个存储单元由一个或多个晶体管构成，晶体管的导通或截止状态决定了存储单元的数值。晶体管中的电子可以被存储单元的控制电路通过电压信号控制，以实现存储和读取操作。

在存储操作中，通过对存储单元施加不同的电压，可以改变晶体管的导通或截止状态，实现数据的写入。对于静态随机存取存储器（SRAM），数据可以一直保持在存储单元中，只要电源供应不中断。而对于动态随机存取存储器（DRAM），由于电荷会逐渐漏失，需要周期性地对数据进行刷新。

在读取操作中，通过检测晶体管的导通或截止状态，可以获取存储单元中的数据。读取操作需要较小的电压，以避免对存储单元造成破坏。

半导体储存原理具有许多优点。首先，存储单元可以紧密排列在芯片上，从而实现高密度的存储。其次，半导体储存具有快速的读写速度，可实现高性能的数据处理。另外，半导体储存具有较低的功耗和可靠性，可以长时间稳定地保存数据。因此，半导体储存被广泛应用于计算机存储、移动设备和各类电子设备中。

总之，半导体储存原理基于半导体材料的特性，通过晶体管控制电流的导通或截止状态来实现数据的存储和读取。它的高密度、高性能和低功耗等特点，使得半导体储存成为现代电子设备中的主要存储技术。

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