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反熔丝型存储器设计技术研究

作　者: 焦俊陶
导　师: 阮爱武
学　校: 电子科技大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 存储器反熔丝栅氧击穿灵敏放大器
分类号: TP333
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 25次
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内容摘要

随着微电子工艺的日益进步,制作尺寸越来越小,预计在以后的芯片系统中,存储器会占据芯片内部的大部分空间,因此存储器在芯片设计工作始中的重要性越来越明显,对其设计和生产提出了越来越高的要求。现在大部分可编程存储器都是基于非易失存储器(NVM)进行设计,比如EPROM, EEPROM,flash EEPROM或是ferroeclectic memory。但是这些存储器结构相对复杂,可靠性相对较低并且制造成本高。在我们使用存储器的过程中,很多地方我们可以使用可靠性高,制造成本低的一次性编程存储器(OTP)。OTP有多种基于熔丝和反熔丝的实现方法,比如多晶熔丝(polyfusing)、ONO结构、MOM结构。但是多晶熔丝结构可靠性差,ONO结构,MOM结构都比较复杂,并不能通过标准的CMOS工艺进行制造。与此同时,随着现在集成电路的发展,尺寸的缩小,栅氧击穿机制是一种很好的反熔丝工作原理。本文设计了一种基于栅氧击穿原理的反熔丝结构存储器。本设计的工作包括了:首先对栅氧击穿原理模型进行了讨论,并就其原理在反熔丝存储器中的可用性进行了阐述,在此基础上对反熔丝存储单元进行了设计并仿真,然后对译码电路工作原理进行了说明,根据本设计的需要设计了行译码器和列译码器并进行了仿真。灵敏放大器的工作原理和设计的方法在第四章进行了讨论,并根据本设计的电流电压需要进行了参数的设计和仿真。在对各个模块完成了设计和仿真工作之后又对整体电路进行了设计和仿真。最后本设计根据设计的原理图进行了整体电路版图的设计和后仿真并进行了流片。流片之后对芯片进行了测试,测试结果显示芯片工作良好。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章绪论  8-13
  1.1 本课题的背景及研究意义  8-10
  1.2 国内外研究现状  10-12
  1.3 本论文的主要工作及目标  12-13
第二章 OTP 存储器  13-28
  2.1 反熔丝的结构  13-18
    2.1.1 Kilopass 公司的反熔丝结构  14-15
    2.1.2 Actel 公司的多晶-扩散反熔丝  15-16
    2.1.3 QuickLogic 公司反熔丝结构  16-17
    2.1.4 3-Transistor 反熔丝结构  17-18
  2.2 反熔丝存储器设计指标  18-21
    2.2.1 浴盆曲线  18-19
    2.2.2 加速高温老化试验  19-20
    2.2.3 高温寿命测试  20-21
  2.3 其他测试指标  21-27
  2.4 小结  27-28
第三章栅氧击穿模型介绍  28-38
  3.1 栅氧击穿的主要模型  28-29
  3.2 经时击穿模型  29-37
    3.2.1 热化学击穿模型  31-33
    3.2.2 空穴击穿模型  33-36
    3.2.3 统一击穿模型  36-37
  3.3 小结  37-38
第四章电路的原理图设计与仿真  38-57
  4.1 3-Transisotr 工作原理介绍  38-46
    4.1.1 3-Transistor 结构介绍  38-40
    4.1.2 3-Transistor 存储单元结构工作原理  40-42
    4.1.3 反熔丝存储单元仿真  42-46
  4.2 译码器电路设计和仿真  46-50
    4.2.1 行译码器的设计与仿真  47-48
    4.2.2 列译码器的设计与仿真  48-50
  4.3 灵敏放大器的设计与仿真  50-53
  4.4 整体电路设计与仿真  53-57
第五章电路的版图设计  57-63
  5.1 版图的布局布线介绍  57-59
  5.2 本设计的版图  59
  5.3 电路的后仿  59-61
  5.4 芯片的测试  61-63
第六章结论  63-64
致谢  64-65
参考文献  65-67
攻硕期间取得的研究成果  67-68

反熔丝型存储器设计技术研究

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