存储器基础知识.

存储器基础知识■基础知识■存储器的分类■易失性存储器●DRAM●SRAM■非易失性存储器●EEPROM●FLASHMemory■新型Memory■总结■基础知识■存储器的分类■易失性存储器●DRAM●SRAM■非易失性存储器●EEPROM●FLASHMemory■新型Memory■总结■基础知识■信息的存储信息在计算机中以二进制的形式存在，即信息被转化为由0和1组成的二进制代码的形式在计算机中进行加工、传输和存储。计算机存储单位bit、Byte、KB、MB、GB等bit：存放一位二进制，即是0或1，最小的存储单位Byte：字节，8个二进制为一个字节，最常用的单位KB：千字节，=1024ByteMB：兆字节，=1024KB另外还经常使用word（字）来表示，对16bit的CPU来说1word=16bit，对32bit的CPU来说1word=32bit。■基础知识■■基础知识■存储器的分类■易失性存储器●DRAM●SRAM■非易失性存储器●EEPROM●FLASHMemory■新型Memory■总结■存储器的分类■易失性存储器：电源切断后数据消失非易失性存储器：电源切断后数据不消失半导体存储器DRAMRAM易失性SRAMFeRAM非易失性MRAM掩摸ROMROMEPROMEEPROM闪存（FLASH）可以覆盖写入无法覆盖写入(RandomAccessMemory)(ReadOnlyMemory)(DynamicRAM)(StaticRAM)(FerroelectricRAM)(MagneticRAM)(ErasableProgrammableROM)(ElectricallyEPROM)■存储器的分类■■PC中的存储器层次结构■如上图，在CPU的周边需要高速信号处理的情况使用易失性存储器，数据保存（包括程序）为目的的话使用非易失性存储器。■PC中的存储器层次结构■■基础知识■存储器的分类■易失性存储器●DRAM●SRAM■非易失性存储器●EEPROM●FLASHMemory■新型Memory■总结■易失性存储器■・DRAM和SRAM的单元构造SRAMDRAM上图表示出SRAM和DRAM的单元的构造。DRAM由1PCS的三极管和1PCS的电容构成。SRAM由6pcs的三极管构成。相同的设计方法下，芯片的面积SRAM是DRAM的4倍。（价格指标使用）电容■易失性存储器■Copyright©2009OMRONCorporation.Allrightsreserved.■DRAM的特点及应用■●需要定期刷新●读写速度慢（与SRAM比）●大容量化可能●消费电力大●PC，平板电脑●智能手机●工作站●传真、打印机特点应用场合■DRAM的特点及应用场合■■DRAM的种类及主要厂家■SAMSUNG及SK主要面向消费品MICRON主要面向工业用户DRAM的种类■DRAM的种类及主要厂家■■DRAM的发展■现在DRAM的主流从DDR3变成DDR4■DRAM的发展■■DRAM的发展■DRAM制程的发展■DRAM的发展■■SRAM的单元构成■SRAM由记忆数据用的4PCS三极管和数据读写用的2PCS三极管构成。和DRAM不同，SRAM用三极管来记忆数据，不需要数据刷新，因此能对应低消费电力的要求。■SRAM的结构■■SRAM的种类■SRAM主要分为同期和非同期两种。SRAM高速SRAMLPSRAM伪SRAM同期型非同期型（非同期型）（非同期型）■SRAM的种类■Copyright©2009OMRONCorporation.Allrightsreserved.■SRAM的特点及应用■●待机电流小●读写速度快（与DRAM比）●大容量化困难●产业机器、汽车电子●数码相机、手机●液晶电视、打印机●其他缓冲用场合特点应用场合■SRAM的特点及应用■Copyright©2009OMRONCorporation.Allrightsreserved.■主要SRAM厂家的市场份额■排名厂家名市场份额1CYPRESS14.3%2ISSI12.7%3IDT10.2%4RENESAS8.6%5MICROCHIP7.5%6ONSEMI6.7%7Microsemi6.5%8ChiplusSemiconductor5.7%9GSITechnology4.6%10Winbond3.5%*2015年11月数据■SRAM主要厂家及市场份额■■DRAM和SRAM的比较■位线字节线电容DRAM的特性SRAM的特性●由三极管构成●读写动作简单●高速动作可能●难以大容量化●用于性能要求高的缓存●依靠电容存储的电荷来存储数据●为了数据维持需要刷新●高速动作难●容易大容量化●用于容量要求大的主存数据线数据线■DRAM和SRAM的比较■■基础知识■存储器的分类■易失性存储器●DRAM●SRAM■非易失性存储器●EEPROM●FLASHMemory■新型Memory■总结■非易失性存储器■目前主力是FLASHMemory和E2PROM，EPROM的市场萎缩，各厂家基本不再生产。种类特性MASKROM●不可重写（制造过程中数据写入，不可擦除）●用途：字体存储和词典等EPROM●用电信号写入，紫外线擦除●封装有一个石英窗口●用途：BIOS、存放程序初始化数据等E2PROM●可用电信号写入和擦除●存储单元大，大存储化困难●用途：手机、音响、测量器等FLASHMEMORY●可用电信号写入和擦除●存储单元小，容易大存储化●用途：数码相机、手机、存储卡等■非易失性存储器■■EEPROM■EEPROM的构造●一般EEPROM采用堆栈型单元构造。通过控制存储单元的浮栅（FG）中电荷量来实现数据的保持。●EEPROM仅通过电信号就可擦除被选择部分的内容，而且擦除的时候不需要从回路中取出，擦除和写入的速度虽然在人们看来已经很高速度了，但是和读取数据还是比较慢。特定的存储单元的擦写次数的限制，一般可擦写1万到10万次。EEPROM一般用于存储机器的设定信息，被调制解调器等各种各样的机器利用。门极（G）源极（S）漏极（D）浮栅（FG）■EEPROM的构造■■EEPROM的种类■接口存储容量（bit）代表型号特点ROHMSTSIIHUAJIEMicrowire(3-wire)1KBR93G46M93C46S-93C46数据IN/OUT口分开，信赖性高不面向大容量2KBR93G56M93C56S-93C564KBR93G66M93C66S-93C668KBR93G76M93C76S-93C7616KBR93G86M93C86S-93C86I2C(2-wire)4KBR24G04M24C04S-24C04DK24C04主流产品采用范围广大容量花可能低价格化8KBR24G08M24C08S-24C08DK24C0816KBR24G16M24C16S-24C16DK24C1632KBR24G32M24C32K24C3264KBR24G64M24C64K24C64128KBR24G128M24128K24C128256KBR24G256M24256K24C256512KBR24G512M24512SPI64KBR25G640M95640S-25C640今后的主流可对应大容量和高速化128KBR25G128M95128S-25C128256KBR25G256M95256S-25C256512KBR25G512M95512S-25C512主流的串口EEPROM分为microwire、I2C、SPI三种接口方式■EEPROM的种类■■各主要EEPROM厂家及市场份额■排名厂家名市场份额1ROHM21.4%2SII14.0%3Atmel11.0%4ST10.7%5MICROCHIP8.7%6旭化成8.4%7ONSEMI8.0%8RENESAS7.0%9MAXIM4.3%10Giantec3.7%*2015年11月数据■EEPROM主要厂家及市场份额■■FLASHMemory的构造■bit线控制线控制线选择线bit线bit线EPROMEEPROMDRAM●面积比：1●不易失性●紫外线擦写●面积比：2●不易失性●电气擦写●面积比：1.2●易失性控制线bit线集中了三种存储器的优点●面积比：1●不易失性●电气擦写FLASHMemory字节线FLASHMemory采用和EPROM相同的构造，只是FG层氧化膜的厚度比EPROM薄，因此能通过电信号进行擦除和写入操作。构造上也容易达成成本的低减。擦除时以块为单位操作。■FLASHMemory的构造■■FLASHMemory■FLASHMemory的特点FLSAHMemory的应用场合■电气可擦写的不易失性存储器■以块为单位进行擦除■存储容量大■SDCard和U盘■数码相机、MP3、手机、平板电脑等■SSD（SolidStateDrive）■FLASHMemory的特点及应用场合■■FLASHMemory的分类■FLASHMemory的分类■FLASHMemory的分类■■NOR和NANDFLASH的区别■NOR和NAND的区别NOR型FLASHNAND型FLASH如上图所示，左图为NOR型FLASH的回路图，各单元和位线、字线、地线连接，各自独立。因此能实现随机存储。右图为NAND型FLASH的回路图，32位存储单元连接在一起，两端有选择MOS，选择MOS为ON的话，位线接通地线。32位并不是决定的数值，这个位数的为大多数NAND型FLASH采用的数值。NORNAND随机存取高速低速擦除和读写速度低速高速读取单位1bitpage写入单位1bitpage擦除单位blockblock应用领域系统程序多媒体数据高集成化不适合适合■NOR和NANDFLASH的区别■■FLASHMemory的特点及用途■■NOR型FLASH特点●以块为单位进行擦除●和DRAM一样可以随机存取●读取速度快用途读取速度快、信赖性高，主要用于便携设备中程序的存储。特点●以页为单位进行读写，以块为单位进行擦除●有一个单元可存储1bit和2bit两种类型用途集成度高，可以对应大容量化，主要用于数据（多媒体数据等）的存储。■NAND型FLASH■FLASHMemory的特点及用途■■FLASHMemory的特点及用途■排名厂家名市场份额1Micron12.1%2Spansion11.6%3TOSHIBA10.1%4Macronix9.5%5Winbond8.6%6ISSI7.9%7ONSEMI6.1%8SAMSUNG5.3%9AMICTechnology3.7%10EonSiliconSolution3.2%*2015年11月数据■FLASHMemory主要厂家及市场份额■■基础知识■存储器的分类■易失性存储器●DRAM●SRAM■非易失性存储器●EEPROM●FLASHMemory■新型Memory■总结■新型MEMORYFeRAM&MRAM■FeRAM可写入次数大写入速度快FeRAM(FerroelectricRAM)，被称为铁电随机存储器，存储单元构造类似于DRAM，用铁电性材料取代原来的介电质，使其具有非易失性存储器的特点。FeRAM具有高速、高密度、低功耗和抗辐射等优点bit线字线■新型MEMORYFeRAM&MRAM■■新型MEMORYFeRAM&MRAM■MRAMMRAM(MagnetoresistiveRAM)，被称为磁阻随机存储器，存储单元构造类似于DRAM，用巨磁性电阻（GMR）取代DRAM中的电容，使其具有非易失性存储器的特点。MRAM拥有静态随机存储器（SRAM）的高速读取写入能力，以及动态随机存储器（DRAM）的高集成度，而且基本上可以无限次地重复写入。被视为DRAM的接班人。MRAMDRAMSRAMEEPROM写入时间◎○◎△(×)读出时间◎○◎△集成度◎◎△◎消费电力◎○△◎不易失性◎××◎Bit单价◎？◎△◎■新型MEMORYFeRAM&MRAM■■基础知识■存储器的分类■易失性存储器●DRAM●SRAM■非易失性存储器●EEPROM●FLASHMemory■新型Memory■总结■各存储器的比较■■