Энергонезависимая полупроводниковая память
Виды микроволновых полупроводниковых приборов и направления их развития. Технологии флэш-памяти - вида энергонезависимой перезаписываемой полупроводниковой памяти. Технология формирования флэш-памяти компаний Intel, StrataFlash, Wireless Memory System.
Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
Вид | реферат |
Язык | русский |
Дата добавления | 22.08.2015 |
Размер файла | 563,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Энергонезависимая полупроводниковая память
Флэш-память - особый вид энергонезависимой (nonvolatile memory - энергия требуется только для записи) перезаписываемой полупроводниковой памяти, не содержащей механически движущихся частей и построенной на основе интегральных микросхем (IC-Chip).
Флэш-память происходит от ROM (Read Only Memory)-памяти и функционирует подобно RAM (Random Access Memory)-памяти. Данные флэш-память хранит в ячейках, похожих на ячейки в DRAM-памяти. В отличие от DRAM-памяти при отключении питания данные из флэш-памяти не пропадают.
Информация, записанная во флэш-память, может храниться от 20 до 100 лет, потребляя примерно в 10 - 20 и более раз меньше энергии во время работы.
Указанные качества сделали флэш-память незаменимой для использования в качестве накопителя в цифровых фото- и видеокамерах, сотовых телефонах, портативных компьютерах, MP3-плейерах, цифровых диктофонах и т.п.
Сегодня на рынке продукции этого класса можно встретить следующие виды флэш-памяти:
- Compact Flash, выполненную по стандарту, разработанному компанией SanDisk, выпускается некоммерческой организацией CFA (Compact Flash Association, в состав которой входят IBM, Canon, Kodak, HP, Hitachi, Epson и Socket Communications);
- Compact Linear Flash (Type I и Type II отличаются толщиной карты: 3,3 и 5 мм) компании Centennial Technologies, преимущество её заключается в электрической совместимости с IDE-интерфейсом. Выпускаются такие карты объёмом до 1 гигабайта (Гб) (физических ограничений на развитие нет). Одно из главных достоинств стандарта специфицированный встроенный контроллер памяти, обусловливающий чёткое определение логической структуры данных;
- ММС-карты компаний Siemens и SanDisk, максимальная ёмкость которых сегодня составляет 64 мегабайта (Мб) при весе всего 1,5 грамма. Скорость передачи данных равняется 20 мегабит в секунду (MБит/с). Эти модули памяти работают при напряжениях 3,3 или 2,7 В и токе до 35 мА, что и обусловливает их низкое энергопотребление;
- SmartMedia (SM), стандарт которой был разработан компанией Toshiba. Многие производители выпускают флэш-карты сразу трех основных типов: Compact Flash, SmartMedia и MultiMediaCard. В отличие от CF, карты SM не снабжены встроенным контроллером, что снижает их стоимость, и по этой причине оба этих стандарта охватывают более половины рынка флэш-карт. Из-за отсутствия внутреннего контроллера для работы с этими картами невозможно применить пассивный переходник;
- MemoryStick (MS) компании Sony с новым стандартом флэш-карт. Эти 10-контактные устройства стали опорой цифровой империи Sony, которая устанавливает их в свои цифровые плейеры, фото- и видеокамеры, игрушки и др. устройства. Сейчас доступны карты объёмом памяти 128 Mб, 512 Mб и 1 Гб; запланирован выпуск модели на 8 Гб;
- SecureDigital-карты имеют параметры, аналогичные картам Magic Stick Duo. Выпускаются изделия емкостью от 8 до 512 Mб при максимуме 16 Гб. Карты оснащены механическим переключателем защиты от записи (защёлка "read-only"). Каждая SD-карта содержит два контроллера: ввода/вывода и поддержки системы кодирования;
- XD-Picture Card по стандарту компаний Fujifilm и Olympus имеют минимальную себестоимость (экономия на внутреннем контроллере) и невысокое энергопотребление. Аббревиатура XD означает: eXtreme Digital, т.е. экстремально-цифровые карты;
- USB-память - новый тип флэш-накопителей, появившийся на рынке в 2001 г. Работает USB-память без дополнительных устройств и требуется только ПК с ОС Windows с незанятым USB-портом, чтобы за две минуты «добраться» до содержимого этого накопителя с объёмом памяти от 16 Мб до 2 Гб. Однако не следует забывать о стоимости внутренней памяти, что является самым серьезным недостатком USB-носителя - он очень дорого стоит в расчете на 1 Мб.
Технологии флэш-памяти
Подобно ОЗУ флэш-память модифицируется электрически внутрисистемно, а подобно ПЗУ она энергонезависима и хранит данные даже после отключения питания. Однако в отличие от ОЗУ информацию во флэш-память нельзя читать и записывать байт за байтом, а необходимо стереть перед тем, как записывать новые данные. Операции над флэш-памятью приведены в табл. 1.
В основе работы запоминающей ячейки памяти лежит физический эффект Фаули - Нордхайма (Fowler - Nordheim), связанный с лавинной инжекцией зарядов в полевых транзисторах. Как и в памяти EEPROM, содержимое флэш-памяти программируется электрическим способом, однако основное её преимущество по сравнению с той же памятью EEPROM - высокая скорость доступа и довольно быстрое стирание информации.
Таблица 1. Операции над флэш-памятью
Операция |
Минимальный сегмент |
Типичное время |
Максимальное время |
|
Чтение |
Byte |
60 нс |
60 нс |
|
Запись |
Byte |
9 мкс |
не более 0,1 мс |
|
Стирание |
8 KB - Block |
0,6 с |
4,3 с |
|
Примечание |
По спецификации на ИС SmartVoltage 4 Мbit Boot Block в 8-bit режиме при VCC = 5,0 В и V PP = 5,0 В |
В настоящее время можно выделить две основные структуры построения флэш-памяти: память на основе ячеек NOR (логическая функция ИЛИ-НЕ) и ячеек NAND (логическая функция И-НЕ). Структура NOR состоит из параллельно включённых элементарных ячеек хранения информации (рис. 1, а).
а) б)
Рис. 1
Такая организация ячеек обеспечивает произвольный доступ к данным и побайтовую запись информации. В основе структуры NAND лежит принцип последовательного соединения элементарных ячеек, образующих группы (по 16 ячеек в одной группе), которые объединяются в страницы, а страницы в блоки (рис. 1, б).
При таком построении массива памяти обращение к отдельным ячейкам невозможно. Программирование выполняется одновременно только в пределах одной страницы, а при стирании обращение происходит к блокам или к группам блоков.
Ячейка традиционной флэш-памяти представляет собой транзистор с двумя изолированными затворами: управляющим и плавающим. Важная особенность последнего - способность удерживать электроны, т.е. заряд. Кроме того, в ячейке имеются электроды, называемые "сток" и "исток". При программировании между ними за счет воздействия положительного поля на управляющем затворе создается канал - поток электронов. Электроны, обладающие большей энергией, преодолевают слой изолятора и попадают на плавающий затвор. На нём они могут храниться в течение нескольких лет. Определенное количество электронов (заряда) на плавающем затворе соответствует логической единице, а любое большее значение - нулю. При чтении эти состояния распознаются путем измерения порогового напряжения транзистора.
Для стирания информации на управляющий затвор подается высокое отрицательное напряжение, и электроны с плавающего затвора переходят (туннелируют) на исток. В технологиях разных производителей этот принцип работы может иметь различия по способу подачи тока и чтения данных из ячейки.
Различия в организации структуры между памятью NOR и NAND находят свое отражение в их характеристиках. При работе со сравнительно большими массивами данных процессы записи/стирания в памяти NAND выполняются значительно быстрее, чем в памяти NOR. Поскольку 16 прилегающих друг к другу ячеек памяти NAND соединены последовательно без контактных промежутков, достигается высокая плотность размещения ячеек на кристалле, что позволяет получить бьльшую ёмкость при одинаковых технологических нормах. Последовательная организация ячеек обеспечивает высокую степень масштабируемости, что делает NAND-флэш лидером в гонке наращивания объемов памяти. В основе программирования флэш-памяти NAND лежит процесс туннелирования электронов. Ввиду того, что туннелирование осуществляется через всю площадь канала ячейки, интенсивность захвата заряда на единицу площади у памяти NAND ниже, чем у других типов флэш-памяти, в результате чего она имеет большее число циклов программирования/стирания. А поскольку туннелирование используется как для программирования, так и для стирания, энергопотребление микросхемы памяти оказывается низким. Программирование и чтение выполняются посекторно или постранично, блоками по 512 байт, как для эмуляции общераспространённого размера сектора дисковых накопителей.
Технология формирования флэш-памяти компаний Intel, StrataFlash, Wireless Memory System, флэш-память NOR (разработана в 1988 г. для применения в мобильных телефонах) всего за пять лет обеспечила существенное уменьшение объёма модулей памяти (для мини-ПЭВМ и сотовых телефонов), снижение энергопотребления и стоимости. В технологии StrataFlash используются как элементы NAND, так и элементы NOR флэш-памяти. Первый модуль памяти StrataFlash состоял из нескольких кристаллов, содержащих как модули ОЗУ, так и непосредственно флэш-память.
С 2005 года компанией Intel освоены модули MLC флэш-памяти NOR, производимые по 90-нм технологии с меньшим энергопотреблением, существенно большей скоростью чтения и записи (достигающей 0,5 Мбайт/с для модуля M18, что позволяет поддерживать трехмегапикселные камеры и воспроизведение видео в формате MPEG4).
Компания Intel первой наладила выпуск многоуровневых микросхем флэш-памяти класса NOR емкостью 1 Гбит для мобильных устройств, используя передовую 65-нм производственную технологию.
Четвертое поколение флэш-памяти Intel с многоуровневыми ячейками (рис. 2 архитектура многоуровневой ячейки) реализует функции маршрутизаторов, коммутаторов и мини-ЭВМ и др., необходимые для самых разных платформ формирования электронных устройств (от цифровых камер и бытовой электроники до сетевых ПК).
Рис. 2
По технологии OneNAND, предложенной компанией Samsung Electronics, в одной микросхеме ячейки флэш-памяти NAND, объединяются высокоскоростной SRAM-буфер и логический интерфейс, причем это единственный тип NAND-памяти, сопрягаемой с флэш-памятью типа NOR. Гигабитная микросхема OneNAND Flash, производимая по 90-нм технологии, сочетает в себе свойства основных архитектур флэш-памяти - NAND и NOR. От памяти NOR новая структура кристалла унаследовала высокую скорость чтения и записи данных. Кроме того, OneNAND позволяет хранить и быстро копировать в оперативную память исполняемый код, что характерно для микросхем NAND.
Новый кристалл ОneNAND (размер ячейки памяти, произведённой по 70-нм технологии, составляет всего 0,025 мм2) - это микросхема, отличающаяся высокой скоростью чтения 108 Мбайт/с (в четыре раза выше, чем у обычной NAND-памяти), а также скоростью записи 10 Мбайт/с (в 60 раз превосходит скорость записи у флэш-памяти типа NOR). То есть на 4-Гбит модуле можно хранить 250 снимков, полученных с помощью 5-Мпиксел камеры сотового телефона или более 120 музыкальных файлов.
Эволюция ОneNAND-технологии отвечает закону Мура, т.е. каждые два года число транзисторов в микросхеме удваивается. Фактически же эта технология развивается еще быстрее. Если несколько лет назад элементы NAND изготавливались на устаревших производственных линиях, то теперь производители перевели этот процесс на самое современное оборудование. Сейчас их ёмкость удваивается каждый год: например, за 4-Гбит микросхемами NAND (2005 г.) последовали микросхемы емкостью 8 и 16 Гбит (2006 г.).
Технологии Robson (корпорация Intel) способствуют дальнейшему развитию флэш-памяти, сокращают время загрузки системы и программного обеспечения. Флэш-память работает быстрее, чем жёсткий диск, поэтому время её загрузки сокращается. Карта Robson может вмещать от 64 Мбайт до 4 Гбайт памяти, а увеличение её ёмкости ускоряет загрузку данных или приложений.
Технологии MirrorBit, разработанные компанией Spansion (марка FASL LLC), созданы на основе технологий AMD и Fujitsu для разработки и производства флэш-памяти. Существует значительное количество электронной продукции компании Spansion Flash, в том числе устройства на основе современной технологии MirrorBit.
Технология Spansion MirrorBit (рис. 3 архитектура MirrorBit) позволяет хранить два бита данных в одной ячейке памяти, что приводит к удвоению физической плотности памяти.
Рис. 3
В 2005 году на мировом рынке была представлена технология Spansion MirrorBit второго поколения, ориентированная на прогрессивные решения с использованием питающих напряжений всего 1,8 В. Сегодня она является лучшей среди всех флэш-технологий NOR не только по набору функциональных возможностей, но и по самым высоким показателям плотности упаковки электронных компонентов. Первенство технологии Mirror Bit обусловлено её фундаментальными преимуществами перед технологией изготовления MLC с плавающим затвором, обеспечивающими увеличенный объём выработки, отличное качество и высокую пропускную способность производственных линий.
Технология, разработанная компаниями Macronix и Qimonda, в отличие от технологии OneNAND компании Samsung позволила запатентовать память типа PRAM (Phase-change Random Access Memory, или память с произвольным доступом на основе фазовых превращений, которая, по словам руководства компании, имеет бьльшие шансы вытеснить флэш-память). Фрагмент такой памяти приведен на рис. Скорость оперирования данными такой памяти превышает этот параметр для чипов флэш-памяти с таким же энергопотреблением почти на три порядка.
Рис. 4
В новой технологии применяется не столь часто используемый сегодня материал - антимонид германия, легированный не называемыми пока примесями. Сообщается, что чипы PRAM-памяти можно будет производить, используя значительно более тонкий техпроцесс: речь идёт о пока что недоступных 22-нм технологиях. Отмечается, что ячейки такой памяти смогут выдерживать до 100 тысяч циклов перезаписи.
Нетрадиционные решения
микроволновый полупроводниковый флэш память
В процессе создания более дешёвых маломощных энергонезависимых элементов памяти разработчики обращаются к необычным типам памяти, таким как полимерные СэОЗУ, ЗУ на основе обратимого фазового изменения состояния материала ячейки, не забывая и хорошо забытые старые решения, до сих пор не использованные до конца.
Серьезная проблема, связанная с флэш-памятью, рост вероятности утечки заряда и, следовательно, потери данных по мере уменьшения размеров её элементов. Известные способы и технологические приёмы снижения вероятности утечки заряда сложны, дороги и для реализации требуют относительно высоких напряжений. Решить эту проблему для создании схем памяти сотовых телефонов взялись разработчики фирмы Agere Systems, которые в 2000 году сообщили о разработке энергонезависимого запоминающего устройства, в котором каждая ячейка памяти разбита на 20 40 тысяч малых ячеек (корзинок). Даже если несколько таких корзинок "протекут", большая часть заряда не потеряется и данные, хранимые в ячейке, не будут потеряны. Плавающие затворы накопительных транзисторов состоят из нанокристаллов диаметром 5 10 нм, формируемых аэрозольным методом нанесения покрытия в высокотемпературной кислородной ванне. Основная трудность метода достижение равномерного распределения нанокристаллов. Созданные ячейки памяти отличаются чрезвычайно высокой "живучестью" (выдерживают 106 циклов заряд/разряд без деградации параметров). Но сегодня трудно предсказать, когда эта технология будет освоена в серийном производстве.
Программу разработки достаточно дешёвых и энергонезависимых схем памяти большого объёма для портативных устройств выполняет фирма Intel, которая планирует создание "пластмассовых" ЗУ, или полимерной сегнетоэлектрической памяти (PFRAM), и так называемой унифицированной памяти, производимой фирмой Ovonics2 (Ovonics Unified Memory OUM), в которой, как и в современных дисках памяти CD-ROM с возможностью перезаписи, используются халькогениды.
Структуру такой памяти формируют два расположенных под прямым углом друг к другу слоя металлических полос, разделённых тонкой полимерной пленкой. Ячейку памяти образует область под пересечением металлических полос. Для записи или считывания данных достаточно изменить поляризацию полимерной пленки, т.е. для хранения данных транзисторы не используются. Схема памяти изготавливается на кремниевой подложке с КМОП-устройствами управления. На такой подложке с помощью простой операции центрифугирования может быть сформировано до восьми слоёв полимерной памяти, т.е. затраты на изготовление PFRAM чрезвычайно низкие: по утверждению разработчиков, они составляют около 1/8 затрат на производство КМОП-памяти. Важное достоинство полимерного ЗУ низкая потребляемая мощность: в режиме ожидания энергия не потребляется, не нужно обновлять данные. Правда, по времени записи данных (50 мкс) PFRAM уступает флэш-памяти NAND-типа. Тем не менее, для большинства бытовых устройств, требующих памяти большого объёма, особенно на сменных платах, это достаточно перспективный тип ЗУ.
Но пока о сроках появления коммерческих образцов памяти этого типа речь вести рано.
Первые сообщения о возможности создания памяти на базе аморфных плёнок и плёнок кристаллического кремния появились в 1970 году. Но потребовались годы для отработки процессов получения высококачественных тонких плёнок кремния и халькогенидов. При воздействии лазерного излучения (как в дисках CD-ROM или DVD) или электрического тока (как в памяти типа OUM) на аморфный халькогенид атомы последнего занимают более упорядоченное положение и фазовое состояние халькогенида изменяется. При этом проводимость материала изменяется в три раза, что и положено в основу работы элемента памяти. Данные считываются, как и в MRAM, путем измерения сопротивления ячейки памяти.
На сегодняшний день фирмой Intel с помощью 0,18-мкм технологии создан тестовый 4-Мбит OUM-чип, продемонстрировавший возможность формирования базовой ячейки памяти (рис. 5 структура памяти ОРХ-типа) малых размеров. Значения времени записи и считывания ячейки не превышают 100 нс, при этом допустимое количество циклов записи/стирания (износоустойчивость) достигает 1012. Таким образом, память OUM-типа превосходит флэш-память по быстродействию, будучи таким же энергонезависимым ЗУ.
Рис. 5
Быстродействие памяти этого типа достаточно высокое, что позволяет хранить данные и большинство современных кодов. Применение OUM приведет к значительному сокращению емкости СОЗУ/ДОЗУ, используемых в портативном оборудовании. Ещё одно достоинство OUM это достаточно дешёвое устройство. Процесс изготовления OUM можно легко объединить с технологией создания стандартных логических схем.
Идея дальнейшего уменьшения размеров элементов памяти, по крайней мере до нескольких десятков нанометров, продолжает владеть умами разработчиков.
Мысль исключить из ячейки памяти конденсатор или элемент, его заменяющий, и обойтись только транзистором и при этом попытаться найти способ управления единичными электронами в канале легла в основу разработки фирмы Hitachi. Первые устройства в виде так называемой одноэлектронной (или малоэлектронной) памяти, работающие при температуре, близкой к абсолютному нулю, были созданы 1997 году. Устройство, способное функционировать при комнатной температуре, появилось в 1993 году в рамках совместных программ корпораций HCL и MRC, которые доложили о создании малоэлектронной памяти ёмкостью 128 Мбит, изготовленной по 0,25-мкм КМОП-технологии.
При её разработке были использованы методы формирования поликремниевых транзисторов и явление "произвольного телеграфного шума" (Random Telegraph Noise RTN). Суть его в том, что при измерении тока стока МОП-транзистора в течение определенного периода времени при постоянном напряжении на затворе проводимость канала может произвольно изменяться от высокой до низкой. Причина этого захват или высвобождение единичного электрона ловушкой, находящейся между затвором транзистора и резервуаром (истоком). При захвате дальнейшее перемещение электрона блокируется, поскольку результирующие силы кулоновского взаимодействия больше, чем произвольные или тепловые силы.
Предложенная специалистами Hitachi ячейка малоэлектронной памяти может быть выполнена на базе поликремниевого плёночного полевого транзистора. Области его истока и стока формируются в сильнолегированной плёнке поликремния n-типа. Материал канала нелегированный слой поликремния толщиной до 10 нм (предпочтительно 3,4 нм), получаемый осаждением аморфного кремния с последующей термообработкой. Ширина канала равна 0,1 мкм. Электрод затвора толщиной 0,1 мкм пересекает область канала (рис. 6 структура поликремниевого транзистора одноэлектронной ячейки памяти: а) общий вид и б) вид в разрезе). В такой структуре границы зерен или их групп, энергетические уровни на границе раздела Si-SiO2 и уровни в оксидной пленке могут образовывать уровни захвата (ловушки) носителей.
Чтобы захват единичного носителя заряда (электрона или дырки) ловушкой можно было обнаружить по изменению тока канала полевого транзистора, ёмкость между затвором и каналом транзистора должна быть мала. Для уменьшения ёмкости между электродом затвора и эффективной областью канала образующая канал плёнка поликремния полностью покрыта оксидом кремния. Этому же способствуют и малые размеры кристаллитов. В предложенной структуре МОП-транзистора ток канала обусловлен переносом электронов от одного кристаллита к другому, а поскольку размеры их ограничены, ширина токопроводящей дорожки в сравнении с областью канала мала. И, как следствие, чрезвычайно мала ёмкость между электродом затвора и эффективной областью канала (разработчикам удалось получить значение ёмкости до 210-20 Ф).
а)
б)
Рис. 6
Благодаря столь малой емкости на характеристике управления (зависимости тока стока от напряжения на затворе) Ic = f(Ug) при постоянном напряжении «сток-исток» возникает гистерезис, экспериментально обнаруженный разработчиками. Это позволило установить соответствие между значениями порогового напряжения транзистора и присутствием в канале захваченных или высвобожденных электронов при комнатной температуре.
В предложенной одноэлектронной памяти затворы четырех поликремниевых транзисторов присоединены к числовой шине, области истока к шине данных, а области стока заземлены (рис. 7 блок-схема одноэлектронной памяти). При записи логической "1", например, в транзистор МР1 напряжение его числовой шины устанавливается равным половине напряжения полного размаха гистерезисной кривой (Uг/2), а напряжение шины данных - равным Uг/2. При этом напряжения на остальных числовых шинах и шинах данных равны нулю.
В результате напряжение «затвор-сток» МР1 равно Uг, т.е. высокому пороговому напряжению и, следовательно, соответствует "1". При записи логического "0" полярности подаваемого на шины напряжения противоположны. При считывании данных, например МР1, потенциал числовой шины 1 устанавливается равным нулю. Это значит, что при хранении "1" транзистор МР1 будет отключен и при этом уровень напряжения шины данных останется высоким. При хранении "0" ток шины данных 1 через МР1 проходит в заземленную шину, приводя к снижению потенциала этой шины данных. Это падение напряжения поступает в усилитель считывания.
Рис. 7
Периферийные схемы памяти выполнены по стандартной МОП-технологии, а на осаждённом поверх них диэлектрическом слое сформированы поликремниевые транзисторы одноэлектронной памяти. Помимо достижения высокой плотности упаковки, к достоинствам такой схемы относятся статический характер операции считывания, высокое отношение сигнал/шум, длительный период хранения данных без их обновления, малая потребляемая мощность и низкая стоимость в пересчете на один бит хранимой информации.
Развитие этой технологии привело к созданию 128-Мбит малоэлектронной памяти, в которой ловушками электронов выступают границы 10-нм зёрен поликремния. В ячейку памяти такой вертикальной структуры могут быть записаны 2 бита данных, причём для хранения одного требуется приблизительно пять захваченных электронов. Пять не один электрон, но и не десятки тысяч электронов, необходимых для хранения данных в современных запоминающих устройствах.
Совместная работа фирм HCL и MRC привела к появлению в 1999 году еще одного перспективного типа одноэлектронной памяти так называемой памяти фазового состояния, управляемой малым числом электронов (дырок) (Phase-state-Low-Electron (hole)-number Drive Memory PLEDM). Работа этой памяти основана на формировании в кремниевой пленке тонкого изолирующего слоя и использовании его для управления током транзистора. В PLEDM-ячейке поверх затвора стандартного МОП-транзистора формируется небольшой транзистор с высоким усилением. Структуру PLEDM-транзистора (транзистора записи) формируют три чрезвычайно тонких (несколько нанометров) изолирующих слоя, образующих туннельный барьер (рис. 8 блок-схема транзистора). Высота барьера, блокирующего ток основного транзистора, регулируется напряжением на затворе меньшего (верхнего) транзистора. Таким образом, для хранения информации вместо транзистора и конденсатора используются два транзистора, и поскольку один из них изготовлен поверх другого, площадь ячейки равна площади, занимаемой одним элементом. Благодаря применению второго усилительного элемента в ячейке число электронов, необходимых для записи разряда, сокращается на два порядка, а поскольку электроны прочно удерживаются структурой транзистора записи, период между циклами обновления данных увеличивается. В результате потребляемая мощность существенно сокращается.
Рис. 8
В лаборатории уже создана опытная PLEDM-ячейка, изготовленная по стандартной 0,25-мкм КМОП-технологии. Изолирующие слои барьера были сформированы путем термического азотирования кремния, что позволило получить слои с точно контролируемой толщиной около 2 нм. Размер транзистора записи 0,2x0,4 мкм. Благодаря малому значению тока во включённом состоянии транзистора (1 мкА) время считывания/записи не превышает 10 нс. Ток в выключенном состоянии транзистора измерить не удалось, поскольку он меньше предельного значения измерительных устройств (1 фА). А это значит, что период между операциями обновления данных может быть достаточно большим более 0,1 с. PLEDM-ячейка отличается и чрезвычайно малым разбросом значений порогового напряжения менее 0,1 В.
Компания Hitachi планирует выпустить память этого типа в 2010 году. Возможности PLEDM-ячейки, по мнению разработчиков, неограниченны, поскольку один PLEDM-чип может хранить всё изображение и звуковые треки полноформатного кинофильма. А малая потребляемая мощность делает его весьма перспективным для мобильных телефонов и ПК.
Мы рассмотрели основные виды микроволновых полупроводниковых приборов и показали главное направление их развития.
Далее перейдем к приборам микроволновой вакуумной электроники, которые исторически были первыми элементами техники этого диапазона частот.
Литература
1. Микроэлектронные устройства СВЧ/ Н.Т. Бова и др. - Киев: Техника, 198
2. Червяков Г.Г., Кротов В.И. Полупроводниковая электроника: Учеб. пособие. - М.: Уч-метод.издат.центр «Учебная литература», 2006.
-230 с.
3. Полищук А. Полупроводниковые приборы на основе карбида кремния - настоящее и будущее силовой электроники // Силовая электроника. 2005. №
Данилин В., Жукова Т. Транзистор на GaN. Пока самый "крепкий орешек"// Электроника: МТБ. 2005. № С. 20 - 29.
5. Sabyasachi Nayak, Ming-Yh Kaoet al. 0.15 мт Power pHEMT Manufacturing Technology for Ka- and Q- Band MMIC Power Amplifiers. - 2005 GaAs MANTECH Conf. Dig. Ppr., 2005.
6. Майская В. SiGe-устройства. Нужная технология в нужное время // Электроника: НТБ. 2001. № 1. С. 28 - 32.
7. Шахнович И. Твердотельные СВЧ-приборы и технологии. Невоспетые герои беспроводной революции //Электроника: НТБ. 2005. № С. 1
8. Шахнович И. Твердотельные СВЧ-приборы и технологии //Электроника: Наука, Технология, Бизнес. 2005. № 5.
9. www.gaasmantech.org. Материалы конференций GaAs MANTech.
10. НПП "Исток" развивает технологии твердотельной СВЧ-электроники. Интервью с С.И.Ребровым // Электроника: НТБ. 2005. № С. 8 - 11.
11. E. Kohn, M. Schwitters et al. Diamond-MESFETs - Synthesis and Integration. - 2nd EMRS DTC Technical Conference, Edinburgh 2005 (www.emrsdtc.c om/conferences/2005/downloads//pdf/A26.pdf).
12. Валентинова М. Экзотическая память // Электроника: Наука, Технология, Бизнес. 2001. №6. С. 24 - 29.
13. Лебедев И.В. Техника и приборы сверхвысоких частот. Т. 1, 2. -М.: Высш. шк. 1972.
1 Электронные, квантовые приборы и микроэлектроника/ Под ред. проф. Н.Д. Фёдорова -М.: Радио и связь, 1998.
15. Березин В.М., Буряк В.С. Электронные приборы СВЧ. - М.: Высш. шк. 1985.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Использование микроконтроллеров AVR фирмы Atmel в проектируемой аппаратуре. Архитектура и общие характеристики прибора, предназначение арифметики логического устройства и понятие флэш-памяти. Формат пакета данных, алгоритм их передачи и система команд.
контрольная работа [427,3 K], добавлен 12.11.2010Разработка модулей памяти микропроцессорной системы, в частности оперативного и постоянного запоминающих устройств. Расчет необходимого объема памяти и количества микросхем для реализации данного объема. Исследование структуры каждого из блоков памяти.
контрольная работа [1,3 M], добавлен 07.07.2013Выполнение элементов динамической памяти для персональных компьютеров в виде микросхем. Матричная структура микросхем памяти на модуле. DIP - микросхема с двумя рядами контактов по обе стороны корпуса. Специальные обозначения на корпусе модуля памяти.
презентация [954,7 K], добавлен 29.11.2014Изучение принципа работы, основных переключательных характеристик и методов определения функциональных параметров элемента памяти. Устройство элемента памяти, построенного на биполярных двухэмиттерных транзисторах, используемого в интегральных схемах.
лабораторная работа [65,6 K], добавлен 08.11.2011Исследование среды IAR Embendded Workbench для контроллера NEC 78K. Изучение комплекса программно-аппаратных средств, предназначенных для отладки программ для микроконтроллеров фирмы "NEC". Программирование флэш-памяти контроллера с помощью утилиты FPL.
лабораторная работа [1,3 M], добавлен 29.09.2014Принципы организации памяти. Связь между устройствами на материнской плате. Современные DDR, DDR2, DDR3. Отображение бита информации через величину заряда на плавающем затворе в ячейках MLC и SLC. Организация записи информации на полевом транзисторе.
доклад [900,0 K], добавлен 12.03.2015Этапы разработки компонентов инфраструктуры сервисного обслуживания кристалла памяти ГАС. Общие представления системы на кристалле. Характеристика номенклатуры выпускаемой памяти на кристалле. Принципы создания сервисного обслуживания систем на кристалле.
дипломная работа [2,3 M], добавлен 06.06.2010Разработка интерфейса и уточнённой структурной схемы, процессорного модуля, подсистем памяти и ввода/вывода, алгоритма программного обеспечения. Оценка памяти программ и данных. Структура адресного пространства. Организация клавиатуры и индикации.
курсовая работа [2,4 M], добавлен 09.08.2015Блок регистров выходных данных, принцип его работы. Принципиальная электрическая схема блока памяти. Согласование по электрическим параметрам входных цепей памяти. Проверка допустимости значения времени нарастания сигнала на входе адреса микросхемы.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 24.06.2015Сигналы памяти и приемники изображения, устройства их обработки. Основные параметры элементов ПЗС: рабочая амплитуда напряжений, максимальная величина зарядного пакета, предельные тактовые частоты, мощность. Эффективность работы устройств обработки.
реферат [46,4 K], добавлен 13.01.2009Понятие о микропроцессорах и микроконтроллерах. Блок управления и его функции. Структура разряда порта микроконтроллера. Структура внутренней памяти данных. Работа с внешней памятью данных и подключение внешней памяти. Принцип работы и настройка таймера.
презентация [665,8 K], добавлен 06.02.2012Выбор типа микросхем памяти и расчет их количества в модулях. Выбор дешифратора адреса. Распределение адресного пространства. Распределение модулей программ. Расчет нагрузочной способности модуля памяти. Генератор тактовых импульсов микропроцессора.
дипломная работа [1,7 M], добавлен 08.01.2017Характеристика проектирования устройства вычислительной техники. Расчёт количества микросхем памяти, распределение адресного пространства, построение структурной и принципиальной электрической схемы управления оперативного запоминающего устройства.
контрольная работа [848,1 K], добавлен 23.11.2010Характеристика микропроцессорного комплекта серии КР580. Микросхема КР580ВК28 - системный контролер для управляющих сигналов. Контроллер клавиатуры и дисплея КР580ВВ79. Планирование адресного пространства памяти, построение схем дешифрации адресов памяти.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 23.11.2010Проектирование функциональных узлов, блоков и устройств вычислительной техники. Разработка устройств и систем. Частота смены элементов. Блок буферной памяти. Обеспечение работы устройства ввода визуальной информации. Последовательность сигналов частоты.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 31.01.2011Технологический процесс создания матриц для производства DVD-дисков. Оптические и магнитооптические системы памяти. Намагниченные домены, направление их намагниченности. Зондовые системы памяти компьютеров. Основные возможности зондовых устройств.
презентация [563,2 K], добавлен 24.05.2014Разработка программы непрерывного вычисления заданного логического выражения с использованием команды микропроцессора Intel 8080/8085; размещение ее в памяти, начиная с нулевой ячейки. Программная реализация временной задержки длительностью 100 мкс.
контрольная работа [59,3 K], добавлен 09.04.2014Элементы ЭСППЗУ, программируемые с помощью туннельного эффекта. Упрощенная модель ячейки памяти. Методика исследования элементной базы ЭСППЗУ. Расчет пороговых напряжений, плавающего затвора и потенциалов канала. Построение и расчет ячейки ЭСППЗУ.
дипломная работа [1,6 M], добавлен 25.06.2010Коды без памяти - простейшие коды, на основе которых выполняется сжатие данных. Статистическое кодирование с использованием префиксных множеств. Статистический анализ кодируемых данных. Недостатки кодов Хаффмена. Блочные коды и коды с конечной памятью.
реферат [26,1 K], добавлен 11.02.2009Видеокарта - устройство, преобразующее изображение, находящееся в памяти компьютера, в видеосигнал для монитора. Алфавитно-цифровые и графические мониторы. Вывод информации из памяти компьютера на печать с помощью принтера. Основные виды принтеров.
презентация [14,9 M], добавлен 26.02.2010