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标准下的一次性可编程非易失性存储构造的研究

时间:2017-07-10 09:57来源:未知 作者:admin 点击:
1.导言 一次性可编程非易失性熔丝存储单元是不需要编译或寻址就能够读取其存储数据的,每一个熔丝存储单元的输出能够一直被读取和运用,能够使用于编码存储器,序列号存储器,作为独立的熔丝位使用于ID辨认,trimming和其它SOC流片后的客户需要,当然也可认
  1.导言
  
  一次性可编程非易失性熔丝存储单元是不需要编译或寻址就能够读取其存储数据的,每一个熔丝存储单元的输出能够一直被读取和运用,能够使用于编码存储器,序列号存储器,作为独立的熔丝位使用于ID辨认,trimming和其它SOC流片后的客户需要,当然也可认为规划做测验供给暂时的数据存储等。在很多不一样类型的电子器材中,我们期望拿掉电源后,非易失性存储器也能够存储已保留的数据。
  
  一种多见的非易失性存储器即是可编程的只读存储器(PROM),运用字线-位线(WordLine-BitLine)的交叉点的元素,比方熔丝,反熔丝,搜集电荷的器材比方浮栅雪崩写入金属氧化物半导体(FAMOS)晶体管,来存储逻辑信息。这个交叉点即是字线与位线的交汇处。根本的PROM的构造即是运用了一个氧化物电容和一个结二极管的组合作为一个交叉点元素。一个未被运用的电容代表着逻辑值0,一个写入电荷的电容代表着逻辑值1。对硅氧化物层的厚度的调整来取得我们想要的工作规范。为了应对不一样类型的非易失性存储器能够用不一样的技术来加工完成,通常倾向于高档的CMOS技术。例如,加工EEPROM闪存器材会运用比规范CMOS技术多30%的掩模过程来完成。这些技术过程可认为需要发生高电压的电路发生一个特别的区域和构造,在这类器材中能够发现三种不一样的阱,浮栅,ONO层,特别的源漏结。因而,这类规划的商品每个晶圆的花费都要多30%以上。别的一种反熔丝的技术,也有必要要用各种反熔丝构造和高压发生电路,因而也要比规范CMOS技术多一些技术过程。
  
  这篇论文发表根据对以往熔丝存储单元的工作状况的研讨,将挑选和编程电路融合到一个熔丝中,经过规范CMOS技术完成其存储功用,并经过芯片老化试验测验验证其可靠性。
  
  2.熔丝存储单元的说明
  
  通常来讲,编程一位一次性可编程存储单元,需要一个高电位效果到指定的存储单元的器材上以击穿该器材;读取熔丝存储单元时,电流流经时期被触发,其输出内容是1仍是0,这取决于之前的协议。非易失性熔丝存储单元的根本构造。其间M1是挑选晶体管,M0是编程晶体管,两个晶体管都是选用规范CMOS技术加工,没有额定的掩模层发生。
  
  M1作为开关管,M0作为限流器,电流流过M0的时候作为逻辑编程的指示。编程晶体管M0的栅极作为电容的一个极板,效果在栅极的电压能够和源漏区域效果,在栅极下面的区域发生偏置的层作为电容的另一个极板。因为作为挑选晶体管的M1,其栅氧区是不期望被击穿的,所以它也许会选用比编程晶体管M0厚一些的栅氧加工。关于图1.a的构造WLP为VDD,WLR为翻开状况,BL接地,继续一个特定的时间(比方,50us),可编程晶体管M0的栅极被烧断。这么的设置决议了存储单元的漏电流和它的逻辑状况。若要读取存储单元的内容,给M0和M1晶体管的栅极合理的电位,电流流过M1和BL,经过M0来限流,以此来将存储单元的逻辑状况分类。
  
  b是将a中的编程晶体管M0和挑选晶体管M1之间的节点作为一个供给self-sensing电位的点,熔丝存储单元能够用规范逻辑规划规矩来规划。在其具体完成上,编程晶体管M0也许用作源和栅的电容,漏和栅的电容,或许源漏和栅的电容以作为熔丝。在.c中,熔丝存储单元带有最少一个高压维护晶体管M1,当熔丝晶体管M0在编程的时候,为薄氧栅晶体管M2供给cascade维护。
  
  3.多位存储器的使用
  
  在一个多位存储器的实例中,熔丝电路组成了一个级联的16位熔丝存储单元,也即是熔丝模块。每一个熔丝模块都有一个PGM的输入端来操控,以对特定的熔丝模块进行编程,此外,每个熔丝模块有一个寻址电路经过A[3:0]输入端子来操控对熔丝模块中的熔丝存储单元进行编程。PGM端子能够操控对熔丝模块中的任何熔丝存储单元能够编程,每个熔丝模块的16位存储经过16个输出端子REG[15:0]来输出。
  
  4.熔丝模块的编程操作
  
  熔丝模块的编程是经过一起触发PGM和VPP端子一段时间(如50us),经过端子A[3:0]和模块挑选端子BS来挑选一个熔丝单元,这么就能对熔丝模块里的单一熔丝单元来编程操作了。对一个熔丝单元编程的意思即是焚毁其熔丝或许把特定的晶体管击穿。PGM端子经过VPP电压值来建立建立和坚持的时间,从而为每一个熔丝单元供给编程时间。
  
  5.编程验证操作
  
  但是,也许无法经过编程方法直接读取一个存储熔丝单元的输出;我们要测验一个熔丝存储单元即是保证其现已被准确的编程。这么就需要一种方法去验证熔丝单元是不是被准确的熔断。因而,编程完后,能够经过检查流过熔丝的电流Iread来判别编程是不是成功。在实践的芯片生产流程中,需要一个晶圆级的测验员来进行测验。
  
  当然我们也有也许需要不去熔断熔丝,仅仅暂时性的对熔丝存储单元进行编程,SET和RESET能够协助熔丝模块暂时存入数据到熔丝存储单元,而不需要永久性的写入熔丝就能够使存储单元输出数据。熔丝存储模块答应每个熔丝存储单元用独自的SET和RESET来进行功用测验和掩盖锁存的数据。
  
  6.熔丝存储单元的电路介绍
  
  图5为熔丝存储单元的具体电路图,其间熔丝M0经过选址操控端A[3:0],BS端,PGM端来一起操控编程或许验证。被选中能够编程或验证的熔丝所接的高电位是由VPP端子经过高压电平转换器X1来转接的。在同一个熔丝模块中,高压电平转换器X1用来将那些不需要编程或验证的熔丝单元和编程电压阻隔开来。熔丝M0的内容被锁存在与非门A1,A2的输出端。当熔丝被编程的时候,对应的输出值REG为静态值,不需要被动态反应。
  
  7.熔丝存储模块的电路介绍
  
  此外,为了对熔丝存储单元进行编程,每个熔丝模块由一个寻址电路经过A[3:0]输入端子来操控。每个熔丝模块有8个输出端子REG[7:0],其输出为被锁存在熔丝存储模块的8个存储位(熔丝存储单元)的输出。
  
  8.地图规划及芯片老化测验介绍
  
  在实践的芯片规划中,我们选用了SMIC-110nm规范技术,制造熔丝单元时熔丝晶体管选用了不一样栅长的1.2V的NMOS器材,1.2V的Native的NMOS器材,放置在NWELL中的1.2V的NMOS等几种不一样的状况流片测验。实践测验中发现,同种类型的器材栅长对熔丝晶体管的编程读写影响不大:不一样种器材类型的晶体管,Native晶体管在非编程条件下也易被击穿。

【编辑:小刁】
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