第八章半导体存储器
电子技术基础(一)期末复习提要
《电子技术基础》（一）期末复习提要第一章半导体二极管、三极管和MOS管一、重点掌握内容1．半导体二极管的单向导电特性，伏安特性曲线，开关应用时开关条件及开头状态的特点。
2．半导体三极管（NPN）的输入特性和输出特性，截止、放大、饱和三种工作状态下的特点。
3．NMOS管开关应用时开关条件及开关工作状态下的特点，MOS管的使用特点。
二、一般掌握的内容1．PN结形成的原因，扩散和漂移的概念，PN结外加两种不同极性电压时的导电性能。
2．二极管的主要参数，几种常用的特殊二极管及它们的工作原理和特点。
3．三极管的工作原理和主要参数，α、β、I CBO、I CＥO的物理意义，它们之间的关系及对三极管性能的影响，三极管极限工作区的物理意义和划分。
4．增强型MOS管的工作原理、输出特性和转移特性，MOS管的工作特点及主要参数。
三、一般了解的内容1．三极管的内部载流子运动过程，三极管的开关时间、类型和型号。
2．耗尽型MOS管的工作原理，特性曲线和主要参数，MOS管的开关时间。
第二章数字逻辑基础一、重点掌握的内容1．二进制数的计数规律，二进制数、八进制数、十六进制数与十进制数之间的转换方法（整数）2.逻辑代数的三种基本运算，逻辑代数的基本公式和常用公式。
3．逻辑函数的公式化简法和卡诺图化简法。
4．逻辑函数的五种表示方法及其相互转换。
二、一般掌握的内容1．几种常用的复合函数（与非、或非、异或、同或、与或非）的定义及其表示方法。
2．逻辑函数中约束的概念，约束条件的表示方法，具有约束的逻辑函数的化简方法。
3．逻辑代数的三个基本规则。
三、一般了解的内容几种常用的二进制码及其特点：第三章门电路一、重点掌握的内容1．CMOS反相器的组成、工作原理及CMOS与非门、或非门、传输门、三态门、异或门的电路符号、逻辑功能和性能特点。
2．TTL反相器的电路组成、工作原理及TTL与非门、或非门、OC门、三态门、与或非门、异或门的电路符号、逻辑功能和性能特点。
半导体器件物理教案课件
半导体器件物理教案课件PPT第一章：半导体物理基础知识1.1 半导体的基本概念介绍半导体的定义、特点和分类解释n型和p型半导体的概念1.2 能带理论介绍能带的概念和能带结构解释导带和价带的概念讲解半导体的导电机制第二章：半导体材料与制备2.1 半导体材料介绍常见的半导体材料，如硅、锗、砷化镓等解释半导体材料的制备方法，如拉晶、外延等2.2 半导体器件的制备工艺介绍半导体器件的制备工艺，如掺杂、氧化、光刻等解释各种制备工艺的作用和重要性第三章：半导体器件的基本原理3.1 晶体管的基本原理介绍晶体管的结构和工作原理解释n型和p型晶体管的概念讲解晶体管的导电特性3.2 半导体二极管的基本原理介绍半导体二极管的结构和工作原理解释PN结的概念和特性讲解二极管的导电特性第四章：半导体器件的特性与测量4.1 晶体管的特性介绍晶体管的主要参数，如电流放大倍数、截止电流等解释晶体管的转移特性、输出特性和开关特性4.2 半导体二极管的特性介绍半导体二极管的主要参数，如正向压降、反向漏电流等解释二极管的伏安特性、温度特性和频率特性第五章：半导体器件的应用5.1 晶体管的应用介绍晶体管在放大电路、开关电路和模拟电路中的应用解释晶体管在不同应用电路中的作用和性能要求5.2 半导体二极管的应用介绍半导体二极管在整流电路、滤波电路和稳压电路中的应用解释二极管在不同应用电路中的作用和性能要求第六章：场效应晶体管（FET）6.1 FET的基本结构和工作原理介绍FET的结构类型，包括MOSFET、JFET等解释FET的工作原理和导电机制讲解FET的输入阻抗和输出阻抗6.2 FET的特性介绍FET的主要参数，如饱和电流、跨导、漏极电流等解释FET的转移特性、输出特性和开关特性分析FET的静态和动态特性第七章：双极型晶体管（BJT）7.1 BJT的基本结构和工作原理介绍BJT的结构类型，包括NPN型和PNP型解释BJT的工作原理和导电机制讲解BJT的输入阻抗和输出阻抗7.2 BJT的特性介绍BJT的主要参数，如放大倍数、截止电流、饱和电流等解释BJT的转移特性、输出特性和开关特性分析BJT的静态和动态特性第八章：半导体存储器8.1 动态随机存储器（DRAM）介绍DRAM的基本结构和工作原理解释DRAM的存储原理和读写过程分析DRAM的性能特点和应用领域8.2 静态随机存储器（SRAM）介绍SRAM的基本结构和工作原理解释SRAM的存储原理和读写过程分析SRAM的性能特点和应用领域第九章：半导体集成电路9.1 集成电路的基本概念介绍集成电路的定义、分类和特点解释集成电路的制造工艺和封装方式9.2 集成电路的设计与应用介绍集成电路的设计方法和流程分析集成电路在电子设备中的应用和性能要求第十章：半导体器件的测试与故障诊断10.1 半导体器件的测试方法介绍半导体器件测试的基本原理和方法解释半导体器件测试仪器和测试电路10.2 半导体器件的故障诊断介绍半导体器件故障的类型和原因讲解半导体器件故障诊断的方法和步骤第十一章：功率半导体器件11.1 功率二极管和晶闸管介绍功率二极管和晶闸管的结构、原理和特性分析功率二极管和晶闸管在电力电子设备中的应用11.2 功率MOSFET和IGBT介绍功率MOSFET和IGBT的结构、原理和特性分析功率MOSFET和IGBT在电力电子设备中的应用第十二章：光电器件12.1 光电二极管和太阳能电池介绍光电二极管和太阳能电池的结构、原理和特性分析光电二极管和太阳能电池在光电子设备中的应用12.2 光电晶体管和光开关介绍光电晶体管和光开关的结构、原理和特性分析光电晶体管和光开关在光电子设备中的应用第十三章：半导体传感器13.1 温度传感器和压力传感器介绍温度传感器和压力传感器的结构、原理和特性分析温度传感器和压力传感器在电子测量中的应用13.2 光传感器和磁传感器介绍光传感器和磁传感器的结构、原理和特性分析光传感器和磁传感器在电子测量中的应用第十四章：半导体器件的可靠性14.1 半导体器件的可靠性基本概念介绍半导体器件可靠性的定义、指标和分类解释半导体器件可靠性的重要性14.2 半导体器件可靠性的影响因素分析半导体器件可靠性受材料、工艺、封装等因素的影响14.3 提高半导体器件可靠性的方法介绍提高半导体器件可靠性的设计和工艺措施第十五章：半导体器件的发展趋势15.1 纳米晶体管和新型存储器介绍纳米晶体管和新型存储器的研究进展和应用前景15.2 新型半导体材料和器件介绍石墨烯、碳纳米管等新型半导体材料和器件的研究进展和应用前景15.3 半导体器件技术的未来发展趋势分析半导体器件技术的未来发展趋势和挑战重点和难点解析重点：1. 半导体的基本概念、分类和特点。
半导体存储器_课程设计讲解
半导体存储器技术 潘立阳 清华大学微纳电子学系
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Athena-介绍
二维工艺仿真器 能够模拟工艺过程
Diffusion Oxidation Implantation Etching Deposition CMP ………………
输出器件物理结构、掺杂分布
半导体存储器技术 潘立阳 清华大学微纳电子学系
Deckbuild：交互式运行环境 Tonyplot：交互式图形环境
半导体存储器技术 潘立阳 清华大学微纳电子学系
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Silvaco Tutorial
§5.4.1 Introduction §5.4.2 Getting Started §5.4.3 Athena §5.4.4 Atlas §5.4.5 Tonyplot
Athena-输入文件结构
go athena # line x loc=0.00 spac=0.10 …………………… # init silicon orientation=100 c.phos=1e15 # diffus time=60 temp=1100 weto2 press=1.00 …………………… # structure mirror left # electrode name=gate x=0.0 y=0.0 …………………… # struct outfile=0d18.str #
例子：
etch poly right p1.x=0.09 etch oxide all
半导体存储器技术 潘立阳 清华大学微纳电子学系
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Athena-基本语句(8)
镜像语句：
基本语法：
structure mirror left|right
电极语句：
基本语法：
半导体存储器分类
半导体存储器分类
半导体存储器分类
1、按功能分为
（1）随机存取存储器（RAM）特点：包括DRAM（动态随机存取存储器）和SRAM（静态随机存取存储器），当关机或断电时，其中的信息都会随之丢失。
DRAM主要用于主存（内存的主体部分），SRAM主要用于高速缓存存储器。
（2）只读存储器（ROM）特点：只读存储器的特点是只能读出不能随意写入信息，在主板上的ROM里面固化了一个基本输入/输出系统，称为BIOS（基本输入输出系统）。
其主要作用是完成对系统的加电自检、系统中各功能模块的初始化、系统的基本输入/输出的驱动程序及引导操作系统。
2、按其制造工艺可分为
（1）双极型存储器特点：运算速度比磁芯存储器速度约快3个数量级，而且与双极型逻辑电路型式相同，使接口大为简化。
熟悉ROM电路的阵列逻辑图
3.外存储器 外存储器与内存储器相比，存储容量大，可
靠性高，价格低，在脱机情况下可永久保存信息。 但速度较内存储器慢得多，它属外部设备。 主要有：软盘存储器、硬盘、光盘等。
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第二节 只读存储器（ROM） 只读存储器(ROM)中的信息一旦写入，在正常 工作时，只能读出信息而不能修改，其所存信息 在断电后仍能保持，常用于存放固定的信息。 一、功能与结构
存储器的功能：是存放不同程序的操作指令及 各种需要计算、处理的数据，所以它相当于系统存 储信息的仓库。
典型的存储器：由数以千万计的有记忆功能的 存储单元组成，每个存储单元可存放一位二进制数 码和信息。
随着大规模集成电路制作技术的发展，半导体 存储器因其集成度高、体积小、速度快，目前广泛 应用于各种数字系统中。
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［解］由图可知，逻辑函数F1、F2由EPROM矩阵组 成。因此可直接写出输入和输出间的与—或表达式。 即
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F1 XYZ XYZ XYZ XYZ F2 XYZ XYZ XYZ XYZ
由上式看出： 当XYZ＝000, 001，100, 101时，F1＝1； 当XYZ＝011, 101, 110，111时，F2＝1。
2. 内存储器（主存储器）
内存储器是数据和代码的临时存放设备，存放 输入／输出数据以及CPU进行计算、处理的数据。
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内存储器可分为RAM（Random Access Memory ，随 机存储器）和ROM（Read Only Memory ，只读存储 器）。目前，内存储器一般为半导体存储器。
（1）随机存储器RAM RAM的特点是可读可写，但关机后存储的信
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［解］（1）逻辑函数Y1、Y2由EPROM矩阵实现。 根据EPROM的结构特点，与阵列为固定结构，或 阵列为可编程结构。因此输入和输出间的逻辑关 系可直接写成与—或表达式，输入变量是A、B、 C，直接加在EPROM地址端，输出变量Y1、Y2由 EPROM数据输出端输出。
说明半导体存储器的发展过程
说明半导体存储器的发展过程
半导体存储器是指利用半导体材料制造的存储器，它的出现标志着计算机技术的重大进步。
半导体存储器的发展历程大致可以分为以下几个阶段：
第一阶段：早期存储器
早期的存储器采用的是磁鼓、磁带等机械存储器，这些存储器体积大、速度慢、功耗高、可靠性差，很难适应计算机技术的发展需求。
第二阶段：静态随机存储器(SRAM)
静态随机存储器(SRAM)是美国贝尔实验室于1965年发明的。
相对于机械存储器，SRAM具有存储速度快、功耗低、可靠性高等优点，成为当时最先进的存储器之一。
第三阶段：动态随机存储器(DRAM)
动态随机存储器(DRAM)是在SRAM的基础上发展起来的。
它采用了循环刷新技术，可以大幅度降低功耗，同时存储容量也比SRAM更大，成为当时最主流的存储器类型。
第四阶段：闪存存储器
闪存存储器是在1980年代初期出现的，它采用快闪技术，可以使存储器具有非易失性，同时还具有耐用性、速度快等特点。
闪存存储器已经成为现代计算机领域中最为普及的存储技术之一。
第五阶段：新型存储器
目前，新型存储器技术正在不断涌现。
例如，非易失性存储器(NVM)、相变存储器(PCM)、阻变存储器(RRAM)等多种新型存储器技术
的研究已经取得了许多进展，为未来计算机技术的发展提供了有力的支持。
总结：半导体存储器的发展过程经历了从机械存储器到SRAM、DRAM再到闪存存储器的演变，同时不断涌现着新型存储器技术，为计算机技术的发展提供了不断的支持。
半导体存储器的分类和特点
半导体存储器的分类和特点
1. 嘿，咱先来说说半导体存储器里的随机存储器（RAM）呀。
就好比
你的书桌，随时能放东西上去，也能随时拿走，可方便啦！比如你的手机运行程序时，这些数据就可以随时被读写，快速得很呢！
2. 然后呢，还有只读存储器（ROM）哦。
这就像是一本固定的百科全书，
里面的知识是预先存好的，不能随便改，但是却能一直被读取。
像电脑的BIOS 就是用它呢，稳定得很呐！
3. 再说说闪存（Flash）呀。
这个可厉害啦，就像一个超灵活的小仓库！比
如我们的 U 盘，能存好多东西，随时携带，随时用，多棒呀！
4. 静态随机存储器（SRAM）也不能忽略呀！它的速度那叫一个快，就像短跑运动员一样迅猛。
像一些高速缓存就常用它，是不是很了不起？
5. 动态随机存储器（DRAM）呢，虽然速度比SRAM 慢点，但它容量大呀，像个大容量的储存箱。
电脑的内存很多就是用的它呢！
6. 还有一种叫可编程只读存储器（PROM）呢，就好比一个可以自己设定规则的小天地。
一旦设定好，就按照你的想法来，多有意思！
7. 最后是电可擦可编程只读存储器（EEPROM）呀，它就像一个可以反复
修改的笔记，想怎么改就怎么改。
像一些需要经常更新数据的地方就常用它啦！
总之啊，半导体存储器的分类可多啦，每种都有自己独特的特点和用处，真的是超级厉害呢！。
半导体存储器分类
半导体存储器分类1. 引言半导体存储器是一种用于存储和检索数据的电子设备，广泛应用于计算机、通信设备、嵌入式系统等领域。
根据存储原理和结构特点，半导体存储器可以分为多种不同类型。
本文将对半导体存储器进行分类，并对每种类型进行详细介绍。
2. 分类根据存储原理和结构特点，半导体存储器可以分为以下几种类型：2.1 随机存取存储器（RAM）随机存取存储器（Random Access Memory，RAM）是一种能够随机访问任意存储单元的存储器。
RAM可以分为静态随机存取存储器（Static RAM，SRAM）和动态随机存取存储器（Dynamic RAM，DRAM）两种类型。
2.1.1 静态随机存取存储器（SRAM）静态随机存取存储器使用触发器作为存储单元，每个存储单元由6个晶体管构成。
SRAM的速度快、可靠性高，但功耗较高，存储密度较低。
2.1.2 动态随机存取存储器（DRAM）动态随机存取存储器使用电容作为存储单元，每个存储单元由一个电容和一个访问晶体管构成。
DRAM具有较高的存储密度和较低的成本，但需要定期刷新以保持数据的稳定性。
2.2 只读存储器（ROM）只读存储器（Read-Only Memory，ROM）是一种无法进行写操作的存储器，其中的数据在制造过程中被烧录，并在使用过程中保持不变。
ROM可以分为可编程只读存储器（Programmable ROM，PROM）、可擦写只读存储器（Erasable Programmable ROM，EPROM）和闪存（Flash）等类型。
2.2.1 可编程只读存储器（PROM）可编程只读存储器是一种可以被用户编程的只读存储器。
在制造过程中，PROM的存储单元被烧录为1或0，用户可以使用特殊的设备将某些存储单元从1改为0，但无法反向操作。
2.2.2 可擦写只读存储器（EPROM）可擦写只读存储器可以被用户多次擦除和编程的只读存储器。
EPROM在制造过程中被烧录，但用户可以使用紫外线辐射将其擦除，并重新编程。
半导体存储器分类介绍
半导体存储器分类介绍§ 1. 1 微纳电子技术的发展与现状§1.1.1 微电子技术的发展与现状上个世纪50年代晶体管的发明正式揭开了电子时代的序幕。
此后为了提高电子元器件的性能，降低成本，微电子器件的特征尺寸不断缩小，加工精度不断提高。
1962年，由金属-氧化物-半导体场效应晶体管（MOSFET）组装成的集成电路（IC）成为微电子技术发展的核心。
自从集成电路被发明以来[1,2]，集成电路芯片的发展规律基本上遵循了Intel 公司创始人之一的Gordon Moore在1965年预言的摩尔定律[3]：半导体芯片的集成度以每18个月翻一番的速度增长。
按照这一规律集成电路从最初的小规模、中规模到发展到后来的大规模、超大规模（VLSI），再到现在的甚大规模集成电路（ULSI）的发展阶段。
随着集成电路制造业的快速发展，新的工艺技术不断涌现，例如超微细线条光刻技术与多层布线技术等等，这些新的技术被迅速推广和应用，使器件的特征尺寸不断的减小。
其特征尺寸从最初的0.5微米、0.35 微米、0.25 微米、0.18 微米、0.15 微米、0.13 微米、90 纳米、65 纳米一直缩短到目前最新的32纳米，甚至是亚30纳米。
器件特征尺寸的急剧缩小极大地提升了集成度，同时又使运算速度和可靠性大大提高，价格大幅下降。
随着微电子技术的高速发展，人们还沉浸在胜利的喜悦之中的时候，新的挑战已经悄然到来。
微电子器件等比例缩小的趋势还能维持多久？摩尔定律还能支配集成电路制造业多久？进入亚微米领域后，器件性能又会有哪些变化？这一系列的问题使人们不得不去认真思考。
20世纪末期，一门新兴的学科应运而生并很快得到应用，这就是纳电子技术。
§1.1.2 纳电子技术的应用与前景2010年底，一篇报道英特尔和美光联合研发成果的文章《近距离接触25nm NAND闪存制造技术》[4]，让人们清楚意识到经过近十年全球范围内的纳米科技热潮，纳电子技术已逐渐走向成熟。
半导体存储器分类
半导体存储器是计算机和电子设备中常用的内部存储器类型，根据不同的特性和用途，可以分为多种分类。
以下是常见的半导体存储器分类：1.RAM（随机存取存储器）：SRAM（静态随机存取存储器）：使用触发器构建，读写速度快，但需要较多的芯片面积和功耗。
DRAM（动态随机存取存储器）：基于电容的存储单元，需要定期刷新，但相对较高的存储密度使其成为主流内存选项。
2.ROM（只读存储器）：PROM（可编程只读存储器）：用户一次性编程，无法擦除或重新编程。
EPROM（可擦除可编程只读存储器）：需要特殊设备进行擦除，然后重新编程。
EEPROM（电可擦除可编程只读存储器）：可通过电子擦除和编程，较为灵活，但擦写次数有限。
Flash 存储器：类似于EEPROM，但支持块擦除，用于各种应用，包括闪存驱动器、存储卡和固态硬盘。
3.Cache 存储器：L1、L2、L3 Cache：位于处理器内部的高速缓存，用于加速数据访问。
缓存存储器层次结构：不同级别的缓存通过层次结构来平衡速度和容量。
4.寄存器文件：寄存器组：在CPU 内部的小型存储器单元，用于存储指令、数据和控制信号。
5.存储卡和存储棒：SD 卡、MicroSD 卡、USB 存储棒等：用于移动设备和计算机的便携式存储。
6.堆栈存储器：堆栈内存：用于存储函数调用、局部变量和返回地址等，通常遵循先进后出（LIFO）原则。
7.内存芯片：内存芯片：集成了多个存储单元，通常作为外部存储器使用。
这些存储器类型在不同的应用场景中具有不同的特点和用途。
随着技术的发展，各类存储器不断优化和演进，以满足日益复杂的计算和数据存储需求。