No Slide Titledigilab.teipir.gr/site_data/pega/memory.pdf · Word 0 Word 1 Word 2 Word N-2 Word N-1...

37
ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΕΓΑ: «Ψηφιακά και Ενσωματωμένα Συστήματα – Βιομηχανικές Εφαρμογές Αιχμής» Ε. Κυριάκης – Μπιτζάρος Μονάδες Μνήμης 1 ΜΟΝΑΔΕΣ ΜΝΗΜΗΣ

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

ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ

ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ

ΠΕΓΑ: «Ψηφιακά και Ενσωματωμένα Συστήματα – Βιομηχανικές Εφαρμογές Αιχμής»

Ε. Κυριάκης – ΜπιτζάροςΜονάδες Μνήμης 37

Επέκταση RAM

Υλοποίηση RAM 64Κ λέξεων 16 ψηφίων με χρήση ολοκληρωμένων κυκλωμάτων 64 Kbytes

16 Data I/O lines