No Slide Titledigilab.teipir.gr/site_data/pega/memory.pdf · Word 0 Word 1 Word 2 Word N-2 Word N-1...
Transcript of No Slide Titledigilab.teipir.gr/site_data/pega/memory.pdf · Word 0 Word 1 Word 2 Word N-2 Word N-1...
ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ
ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ
ΠΕΓΑ: «Ψηφιακά και Ενσωματωμένα Συστήματα – Βιομηχανικές Εφαρμογές Αιχμής»
Ε. Κυριάκης – ΜπιτζάροςΜονάδες Μνήμης 1
ΜΟΝΑΔΕΣ ΜΝΗΜΗΣ
ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ
ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ
ΠΕΓΑ: «Ψηφιακά και Ενσωματωμένα Συστήματα – Βιομηχανικές Εφαρμογές Αιχμής»
Ε. Κυριάκης – ΜπιτζάροςΜονάδες Μνήμης 2
Ταξινόμηση Μνημών
VolatileRead-Write Memory
Non-VolatileRead-Write
Memory
Read-Only Memory
EPROM
E2PROM
FLASH
RandomAccess
Non-RandomAccess
SRAM
DRAM
Mask-Programmed
Programmable (PROM)
FIFO
Shift Register
CAM
LIFOFRAM
(Ferroelectric)MRAM
(Magnetoresistive)
Memristor
ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ
ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ
ΠΕΓΑ: «Ψηφιακά και Ενσωματωμένα Συστήματα – Βιομηχανικές Εφαρμογές Αιχμής»
Ε. Κυριάκης – ΜπιτζάροςΜονάδες Μνήμης 3
Ορισμοί σημάτων χρονισμού μνημών
ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ
ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ
ΠΕΓΑ: «Ψηφιακά και Ενσωματωμένα Συστήματα – Βιομηχανικές Εφαρμογές Αιχμής»
Ε. Κυριάκης – ΜπιτζάροςΜονάδες Μνήμης 4
Αρχιτεκτονική μνήμης
Word 0
Word 1
Word 2
Word N - 2
Word N - 1
Storagecell
M bits M bits
S0
S1
S2
SN - 2
A 0
A 1
A K - 1
K = log2N
SN - 1
Word 0
Word 1
Word 2
Word N - 2
Word N - 1
Storagecell
S0
Input-Output(M bits)
Απλή αρχιτεκτονική μιας μνήμης N x MΠολύ μεγάλος αριθμός σημάτων επιλογής
N λέξεις == N σήματα επιλογής K = log2N
Ο αποκωδικοποιητής ελαττώνει τον αριθμό των σημάτων επιλογής
Input-Output(M bits)
ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ
ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ
ΠΕΓΑ: «Ψηφιακά και Ενσωματωμένα Συστήματα – Βιομηχανικές Εφαρμογές Αιχμής»
Ε. Κυριάκης – ΜπιτζάροςΜονάδες Μνήμης 5
Αρχιτεκτονική μνήμης
Πρόβλημα της απλής αρχιτεκτονικής: ύψος >> πλάτος (aspect ratio)
Ενίσχυση σε πλήρες εύρος (full swing)
Αποκωδικοποιητής στήλης
ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ
ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ
ΠΕΓΑ: «Ψηφιακά και Ενσωματωμένα Συστήματα – Βιομηχανικές Εφαρμογές Αιχμής»
Ε. Κυριάκης – ΜπιτζάροςΜονάδες Μνήμης 6
Read-only memory (ROM)
Sel 2
Sel 1
Sel 0
Sel 2 m 1 –
Address
Read
d 0 d n 1 – d n 2 –
m -t
o-2 m
dec
oder
0/1 0/1 0/1
0/1 0/1 0/1
0/1 0/1 0/1
0/1 0/1 0/1
Data
a 0
a 1
a m 1 –
ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ
ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ
ΠΕΓΑ: «Ψηφιακά και Ενσωματωμένα Συστήματα – Βιομηχανικές Εφαρμογές Αιχμής»
Ε. Κυριάκης – ΜπιτζάροςΜονάδες Μνήμης 7
ROM cells
WL
BL
WL
BL
1WL
BL
WL
BL
WL
BL
0
VDD
WL
BL
GND
Diode ROM MOS ROM 1 MOS ROM 2
•Η ύπαρξη διόδου ή τρανζίστορ αντιστοιχεί στην αποθήκευση '0' ή '1'.•Δεν υπάρχει δυνατότητα διαγραφής ή επαναπρογραμματισμού
ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ
ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ
ΠΕΓΑ: «Ψηφιακά και Ενσωματωμένα Συστήματα – Βιομηχανικές Εφαρμογές Αιχμής»
Ε. Κυριάκης – ΜπιτζάροςΜονάδες Μνήμης 8
CMOS NOR ROM
WL[0]
WL[1]
WL[2]
WL[3]
BL[0] BL[1] BL[2] BL[3]
GND
GND
VDD
Pull-up devices
Όλες οι γραμμές επιλογής (WL) είναι ‘0’ εκτός από την επιλεγμένη λέξη
ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ
ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ
ΠΕΓΑ: «Ψηφιακά και Ενσωματωμένα Συστήματα – Βιομηχανικές Εφαρμογές Αιχμής»
Ε. Κυριάκης – ΜπιτζάροςΜονάδες Μνήμης 9
CMOS NAND ROM
WL[0]
WL[1]
WL[2]
WL[3]
BL[0] BL[1] BL[2] BL[3]
VDD
Pull-up devices
All word lines high by default with exception of selected row Όλες οι γραμμές επιλογής (WL) είναι ‘1’ εκτός από την επιλεγμένη λέξη
ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ
ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ
ΠΕΓΑ: «Ψηφιακά και Ενσωματωμένα Συστήματα – Βιομηχανικές Εφαρμογές Αιχμής»
Ε. Κυριάκης – ΜπιτζάροςΜονάδες Μνήμης 10
Η ψηφιακή στήλη της Rosetta
Αποτελείται από 4 δισκία Si 300 mm συγκολλημένα και διασυνδεδεμένα. Αποθηκεύει 2.5 terabits δεδομένων σε ROM. Κατασκευάζεται σε τεχνολογία CMOS 45-nm. Προγραμματίζεται με λιθογραφία ηλεκτρονικής δέσμης. Εκτιμώμενη διάρκεια ζωής 1000 έτη. Προστασία με ειδική μεμβράνη για αποφυγή διάβρωσης. Ανάκτηση των δεδομένων με ασύρματο σύστημα (RFID-like). Ολοκληρωμένα πηνία για συλλογή ενέργειας και αποστολή δεδομένων
http://spectrum.ieee.org/semiconductors/memory/digital-data-written-in-stone/0
ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ
ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ
ΠΕΓΑ: «Ψηφιακά και Ενσωματωμένα Συστήματα – Βιομηχανικές Εφαρμογές Αιχμής»
Ε. Κυριάκης – ΜπιτζάροςΜονάδες Μνήμης 11
Μη-πτητικές μνήμες (Non-Volatile)
Floating gate
Source
Substrate
Gate
Drain
n+ n+_p
tox
tox
Device cross-section Schematic symbol
G
S
D
Floating-gate transistor (FAMOS)
ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ
ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ
ΠΕΓΑ: «Ψηφιακά και Ενσωματωμένα Συστήματα – Βιομηχανικές Εφαρμογές Αιχμής»
Ε. Κυριάκης – ΜπιτζάροςΜονάδες Μνήμης 12
Αρχή λειτουργίας EPROM/EEPROM
0 V
5 V 0 V
DS
5 V
2.5 V 5 V
DS
20 V
10 V 5 V 20 V
DS
Η τάση προγραμματισμού είναι μεγάλη (20 V) ώστε είναι δυνατή η διέλευση ηλεκτρονίων από το SiO2 και η συσσώρευσή τους στη floating gate
Τα συσσωρευμένα ηλεκτρόνια παραμένουν στη floating gate και μετά την απομάκρυνση της τάσης προγραμματισμού
Τα ηλεκτρόνια που βρίσκονται στη floating gate μεταβάλουν την τάση κατωφλίου ώστε με την κανονική τάση λειτουργίας να είναι δυνατή η ανίχνευση της αποθηκευμένης τιμής
Προγραμματισμός: Ηλεκτρικός
Σβήσιμο: Υπεριώδης ακτινοβολία (UV) ή ηλεκτρικό πεδίο (EEPROM, FLASH)
ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ
ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ
ΠΕΓΑ: «Ψηφιακά και Ενσωματωμένα Συστήματα – Βιομηχανικές Εφαρμογές Αιχμής»
Ε. Κυριάκης – ΜπιτζάροςΜονάδες Μνήμης 13
EEPROM Transistor
Floating gate
Source
Substratep
Gate
Drain
n1 n1
FLOTOX transistorFowler-NordheimI-V characteristic
20–30 nm
10 nm
-10 V
10 V
I
VGD
ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ
ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ
ΠΕΓΑ: «Ψηφιακά και Ενσωματωμένα Συστήματα – Βιομηχανικές Εφαρμογές Αιχμής»
Ε. Κυριάκης – ΜπιτζάροςΜονάδες Μνήμης 14
Flash Memory Transistor (ΕΤΟΧ)
C ontro l gate
e r a su r e
p - substrate
F l o at i ng gate
T h i n tun nel i ng o x i d e
n 1 so urce n 1 d rai np ro g ram m in g
•Απόσταση της επιπλέουσας πύλης από το υπόστρωμα ~10nm.•Σβήσιμο με ηλεκτρικό πεδίο ανά “σελίδα”.•Δυναμικός έλεγχος της τάσης κατωφλίου και ρύθμιση του χρόνου.•Μεγαλύτερη διάρκεια ζωής.
ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ
ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ
ΠΕΓΑ: «Ψηφιακά και Ενσωματωμένα Συστήματα – Βιομηχανικές Εφαρμογές Αιχμής»
Ε. Κυριάκης – ΜπιτζάροςΜονάδες Μνήμης 15
Cross-sections of NVM cells
EPROMFlashCourtesy Intel
ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ
ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ
ΠΕΓΑ: «Ψηφιακά και Ενσωματωμένα Συστήματα – Βιομηχανικές Εφαρμογές Αιχμής»
Ε. Κυριάκης – ΜπιτζάροςΜονάδες Μνήμης 16
Ferroelectric FRAM
Προγραμματισμός/Σβήσιμο: Ηλεκτρικό
Μη Πτητική (αποθήκευση πληροφορίας ως αλλαγή πόλωσης κρυστάλλου)
Ταχύτητα ανάγνωσης/εγγραφής ανάλογη με RAM
Χαμηλή κατανάλωση ισχύος (δεν απαιτείται μεγάλη τάση προγραμματισμού
Μικρή χωρητικότητα (max 4Mbits)
Texas Instruments (Lead-Zirconate-Titanate, 130 nm, 0.4μm2, 4Mbits) http://techonline.com/article/pdf/showPDF.jhtml?id=1999013481
http://www.fujitsu.com/emea/services/microelectronics/fram/technology/
ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ
ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ
ΠΕΓΑ: «Ψηφιακά και Ενσωματωμένα Συστήματα – Βιομηχανικές Εφαρμογές Αιχμής»
Ε. Κυριάκης – ΜπιτζάροςΜονάδες Μνήμης 17
Magnetoresistive MRAM
Προγραμματισμός/Σβήσιμο: Ηλεκτρικό
Μη Πτητική (αποθήκευση ως προσανατολισμός μαγνητικού πεδίου)
Ταχύτητα ανάγνωσης/εγγραφής ανάλογη με RAM
Μικρή χωρητικότητα (max 4Mbits)
http://www.freescale.com/files/memory/doc/white_paper/MRAMWP.pdf
ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ
ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ
ΠΕΓΑ: «Ψηφιακά και Ενσωματωμένα Συστήματα – Βιομηχανικές Εφαρμογές Αιχμής»
Ε. Κυριάκης – ΜπιτζάροςΜονάδες Μνήμης 18
Phase-change: Αλλαγή φάσης Κρυσταλλοποίηση με θέρμανση πάνω από συγκεκριμένη θερμοκρασία (SET), Αμορφοποίηση (λιώσιμο) (RESET)
Εγγραφή με παλμούς ρεύματος μέτριας ισχύος, μεγάλης διάρκειαςΔιαγραφή με παλμούς ρεύματος υψηλής ισχύος μικρής διάρκειαςΑνάγνωση με χαμηλή ισχύ για μέτρηση της αντίστασης (πέντε τάξεις μεγέθους διαφορά ανάμεσα σε '0' και '1')
Phase Change RAM
IBM J. RES. & DEV. VOL. 52 NO. 4/5 JULY/SEPTEMBER 2008 S. RAOUX ET AL.
ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ
ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ
ΠΕΓΑ: «Ψηφιακά και Ενσωματωμένα Συστήματα – Βιομηχανικές Εφαρμογές Αιχμής»
Ε. Κυριάκης – ΜπιτζάροςΜονάδες Μνήμης 19
http://spectrum.ieee.org/semiconductors/design/the-mysterious-memristor
Η ύπαρξή του είχε προβλεφθει το 1971 από τον Leon Chua, Univ. of California Berkeley.
Υλοποιήθηκε το 2008 από ερευνητές της Hewlett-Packard.
Memristor
ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ
ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ
ΠΕΓΑ: «Ψηφιακά και Ενσωματωμένα Συστήματα – Βιομηχανικές Εφαρμογές Αιχμής»
Ε. Κυριάκης – ΜπιτζάροςΜονάδες Μνήμης 20
http://spectrum.ieee.org/semiconductors/processors/how-we-found-the-missing-memristor/0
Κύβος 40-nm από δύο στρώματα διοξείδιο του τιτανίου (TiO2)
Στο ένα στρώμα TiO2 υπάρχει αναλογία οξυγόνο – τιτάνιο 2:1--> Μονωτής.
Στο άλλο στρώμα TiO2 layer υπάρχει 0.5% λιγότερο οξυγόνο--> Αγώγιμο.
Προγραμματισμός με ηλεκτρικό πεδίο. Η μετακίνηση των ατόμων του οξυγόνου μεταβάλλει την αγωγιμότητα του στοιχείου.
Μη Πτητική (τα άτομα του οξυγόνου δεν μετακινούνται)
Οι εταιρίες Hynix και HP αναπτύσουν Resistive RAM
Memristor
ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ
ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ
ΠΕΓΑ: «Ψηφιακά και Ενσωματωμένα Συστήματα – Βιομηχανικές Εφαρμογές Αιχμής»
Ε. Κυριάκης – ΜπιτζάροςΜονάδες Μνήμης 21
Read-Write Memories (RAM)
ΣΤΑΤΙΚΗ ΜΝΗΜΗ (SRAM)
ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΜΝΗΜΗ (DRAM)
Τα δεδομένα παραμένουν στη μνήμη όσοδιατηρείται η τροφοδοσίαΜεγάλο μέγεθος (6 transistors/cell)Γρήγορη απόκρισηΔιαφορικό σήμα
Απαιτείται περιοδική ανανέωση των δεδομένωνΜικρό μέγεθος (1-3 transistors/cell)Μικρότερη ταχύτηταΜονοπολικό σήμα (Single Ended)
ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ
ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ
ΠΕΓΑ: «Ψηφιακά και Ενσωματωμένα Συστήματα – Βιομηχανικές Εφαρμογές Αιχμής»
Ε. Κυριάκης – ΜπιτζάροςΜονάδες Μνήμης 22
Random access memory (RAM)
Sel 2
Sel 1
Sel 0
Sel 2 m 1 ”
Read
Write
d 0 d n 1 – d n 2 –
q 0 q n 1 – q n 2 –
m -t
o-2 m
dec
oder
Address
a 0
a 1
a m 1 –
Data outputs
Data inputs
ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ
ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ
ΠΕΓΑ: «Ψηφιακά και Ενσωματωμένα Συστήματα – Βιομηχανικές Εφαρμογές Αιχμής»
Ε. Κυριάκης – ΜπιτζάροςΜονάδες Μνήμης 23
Στοιχείο Στατικής RAM
Sel 1
Sel 0
Data0 Data1
Sel
Data
2 x 2 array of SRAM cells
RAM cell
ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ
ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ
ΠΕΓΑ: «Ψηφιακά και Ενσωματωμένα Συστήματα – Βιομηχανικές Εφαρμογές Αιχμής»
Ε. Κυριάκης – ΜπιτζάροςΜονάδες Μνήμης 24
Στοιχείο Στατικής RAM (6-T)
WL
BL
VDD
M5M6
M4
M1
M2
M3
BL
QQQ
ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ
ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ
ΠΕΓΑ: «Ψηφιακά και Ενσωματωμένα Συστήματα – Βιομηχανικές Εφαρμογές Αιχμής»
Ε. Κυριάκης – ΜπιτζάροςΜονάδες Μνήμης 25
Στοιχείο Δυναμικής RAM (1-T DRAM)
CSM1
BL
WL
CBL
WL
X
BL
VDDVT
VDD/2
VDD
GND
Write "1" Read "1"
sensingVDD/2
V VBL VPRE– VBIT VPRE– CS
CS CBL+------------------------= =
Write: CS is charged or discharged by asserting WL and BL.Read: Charge redistribution takes places between bit line and storage capacitance
Voltage swing is small; typically around 250 mV.
X
Εγγραφή: Ο πυκνωτής Cs φορτίζεται ή εκφορτίζεται δίνοντας τιμές στο WL και BL
Ανάγνωση: Ανακατανομή φορτίου μεταξύ της γραμμής δεδομένων (BL) και της χωρητικότητας αποθήκευσης.
Η διαφορά δυναμικού μεταξύ ‘0’ και ‘1’ είναι πολύ μικρή ~ 250 mV
ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ
ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ
ΠΕΓΑ: «Ψηφιακά και Ενσωματωμένα Συστήματα – Βιομηχανικές Εφαρμογές Αιχμής»
Ε. Κυριάκης – ΜπιτζάροςΜονάδες Μνήμης 26
Δομή στοιχείου 1-Τ DRAM
Cell Plate Si
Capacitor Insulator
Storage Node Poly
2nd Field Oxide
Refilling Poly
Si Substrate
Trench Cell Stacked-capacitor Cell
Capacitor dielectric layerCell plateWord line
Insulating Layer
IsolationTransfer gate
Storage electrode
ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ
ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ
ΠΕΓΑ: «Ψηφιακά και Ενσωματωμένα Συστήματα – Βιομηχανικές Εφαρμογές Αιχμής»
Ε. Κυριάκης – ΜπιτζάροςΜονάδες Μνήμης 27
Ζ-RAM
http://www.hotchips.org/wp-content/uploads/hc_archives/hc18/2_Mon/HC18.S3/HC18.S3T1.pdfInnovative Silicon Inc.
ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ
ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ
ΠΕΓΑ: «Ψηφιακά και Ενσωματωμένα Συστήματα – Βιομηχανικές Εφαρμογές Αιχμής»
Ε. Κυριάκης – ΜπιτζάροςΜονάδες Μνήμης 28
Πλεονάζοντα στοιχεία (Redundancy)
Memory
Array
Redundant
columns
Redundant
rows
Column Decoder
Row
Dec
oder
Row
Address
Column
Address
Fuse
Bank:
Λόγω του πλήθους των στοιχείων μνήμης απαιτείται η χρήση πλεοναζόντων στοιχείων για αντικατάσταση των κατεστραμμένων.
ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ
ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ
ΠΕΓΑ: «Ψηφιακά και Ενσωματωμένα Συστήματα – Βιομηχανικές Εφαρμογές Αιχμής»
Ε. Κυριάκης – ΜπιτζάροςΜονάδες Μνήμης 29
Σύγκριση τύπων μνήμης
http://www.fujitsu.com/emea/services/microelectronics/fram/technology/
ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ
ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ
ΠΕΓΑ: «Ψηφιακά και Ενσωματωμένα Συστήματα – Βιομηχανικές Εφαρμογές Αιχμής»
Ε. Κυριάκης – ΜπιτζάροςΜονάδες Μνήμης 30
Περιφερειακά Μνημών
Clockgenerator
CS, WEbuffer
I/Obuffer
Y-addressbuffer
X-addressbuffer
x1/x4controller
Z-addressbuffer
X-addressbuffer
Predecoder and block selectorBit line load
Transfer gateColumn decoder
Sense amplifier and write driver
Clockgenerator
CS, WEbuffer
I/Obuffer
Y-addressbuffer
X-addressbuffer
x1/x4controller
Z-addressbuffer
X-addressbuffer
Predecoder and block selectorBit line load
Transfer gateColumn decoder
Sense amplifier and write driver
ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ
ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ
ΠΕΓΑ: «Ψηφιακά και Ενσωματωμένα Συστήματα – Βιομηχανικές Εφαρμογές Αιχμής»
Ε. Κυριάκης – ΜπιτζάροςΜονάδες Μνήμης 31
Περιφερειακά Μνημών
ΑΠΟΚΩΔΙΚΟΠΟΙΗΤΕΣ (DECODERS)
ΕΝΙΣΧΥΤΕΣ (SENSE AMPLIFIERS)
ΑΠΟΜΟΝΩΤΕΣ ΕΙΣΟΔΟΥ/ΕΞΟΔΟΥ (I/O BUFFERS)
ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ ΕΛΕΓΧΟΥ ΚΑΙ ΧΡΟΝΙΣΜΟΥ (CONTROL& TIMING)
ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ
ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ
ΠΕΓΑ: «Ψηφιακά και Ενσωματωμένα Συστήματα – Βιομηχανικές Εφαρμογές Αιχμής»
Ε. Κυριάκης – ΜπιτζάροςΜονάδες Μνήμης 32
Δυαδικός Αποκωδικοποιητής
0
w n 1 –
n inputs
EnEnable
2 n
y 0
y 2 n 1 –
w
Αποκωδικοποιητής 2 σε 4
0 0 1 1
1 0 1
y 0 w 1
0
w 0
x x
1 1
0
1 1
En
0 0 0
1
0
y 1
1 0 0
0
0
y 2
0 1 0
0
0
y 3
0 0 1
0
0
w 1
w 0
y 0
y 1
y 2
y 3
En
ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ
ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ
ΠΕΓΑ: «Ψηφιακά και Ενσωματωμένα Συστήματα – Βιομηχανικές Εφαρμογές Αιχμής»
Ε. Κυριάκης – ΜπιτζάροςΜονάδες Μνήμης 33
Αποκωδικοποιητής 4 σε 16
w 0
En
y 0 w 1 y 1
y 2 y 3
y 8 y 9 y 10y 11
w 2
w 0 y 0 y 1 y 2 y 3
w 0
En
y 0 w 1 y 1
y 2 y 3
w 0
En
y 0 w 1 y 1
y 2 y 3
y 4 y 5 y 6 y 7
w 1
w 0
En
y 0 w 1 y 1
y 2 y 3
y 12y 13y 14y 15
w 0
En
y 0 w 1 y 1
y 2 y 3
w 3
En
ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ
ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ
ΠΕΓΑ: «Ψηφιακά και Ενσωματωμένα Συστήματα – Βιομηχανικές Εφαρμογές Αιχμής»
Ε. Κυριάκης – ΜπιτζάροςΜονάδες Μνήμης 34
H RAM στους προσωπικούς υπολογιστές
SDRAM: Synchronous Dynamic RAMΤαχύτητα μνήμης: 66 MHz (PC66) - 133MHz (PC133).Μήκος λέξης: 64 bits, Μέγεθος: 128Kbytes – 512 KbytesDDR: Double Data Rate (2002) Ταχύτητα μνήμης: 200MHz (DDR200) – 800 MHz (DDR800).Μήκος διαύλου: 128 bits, Μέγεθος: έως 2Gbytes
FB-DIMM (fully buffered DIMM)www.kingston.com/newtech/default.asp
ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ
ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ
ΠΕΓΑ: «Ψηφιακά και Ενσωματωμένα Συστήματα – Βιομηχανικές Εφαρμογές Αιχμής»
Ε. Κυριάκης – ΜπιτζάροςΜονάδες Μνήμης 35
Μνήμη FLASH
Κάρτες Μνήμης φωτογραφικών μηχανών
Solid-State-Disk
USB Flash Memories
State-of-the-art το 2007
Samsung 64Gbits με χρήση 8 Ο.Κ. των 8Gbits
Υπό κατασκευή Ολοκληρωμένο Κύκλωμα 64 Gbits
http://en.wikipedia.org/wiki/Memory_card
http://www.samsung.com/Products/ Semiconductor/FlashSSD/index.htm
ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ
ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ
ΠΕΓΑ: «Ψηφιακά και Ενσωματωμένα Συστήματα – Βιομηχανικές Εφαρμογές Αιχμής»
Ε. Κυριάκης – ΜπιτζάροςΜονάδες Μνήμης 36
Επέκταση RAM
ΥλοποίησηRAM 256Κbytes
με χρήση ολοκληρωμένων
κυκλωμάτων 64 Kbytes
Data I/O