le memorie non volatili a.carini elettronica digitale
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Le memorie non volatiliA.Carini – Elettronica digitale
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Memorie
A. Carini - Elettronica digitale
• Circuiti che possono contenere un numero elevato di informazioni binarie in maniera organizzata e possono fornirle in uscita mediante una operazione detta di lettura della memoria stessa.
• Memorie sequenziali
• Memorie ad accesso casuale
• Memoria a sola lettura (ROM)
• Memoria a lettura e scrittura (RWM)
• Memorie non volatili
• Memorie volatili
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Memorie ad accesso casuale
A. Carini - Elettronica digitale
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Classificazione
A. Carini - Elettronica digitale
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Memorie a sola lettura (ROM)
A. Carini - Elettronica digitale
• Circuiti in cui le informazioni consistono in determinate “parole” immagazzinate nella matrice di circuiti combinatori che costituiscono la memoria stessa, “parole” che possono essere presentate alle uscite in funzione degli indirizzi logici forniti agli ingressi.
• Sono in realtà dei circuiti combinatori.
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ROM schema logico
A. Carini - Elettronica digitale
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ROM a porte NOR
A. Carini - Elettronica digitale
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Personalizzazione della ROM
A. Carini - Elettronica digitale
• A livello di realizzazione del tracciato.
• A livello di realizzazione delle contattazioni (masked-rom).
• Mediante fusibili o antifusibili in serie al drain (PROM).
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ROM a porte NOR
A. Carini - Elettronica digitale
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Sense amplifier
A. Carini - Elettronica digitale
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ROM a porte NAND
A. Carini - Elettronica digitale
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ROM a porte NAND
A. Carini - Elettronica digitale
2,
=P
eqN
RK
KK
N
KK N
eqN =,Con
min,min,
min,, 5.22
P
P
N
N
P
eqN
RW
L
LN
W
K
KK ==
min,5.2
2NP L
NL =
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ROM a porte NOR dinamiche
A. Carini - Elettronica digitale
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ROM a porte NAND dinamiche
A. Carini - Elettronica digitale
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Indirizzamento bidimensionale
A. Carini - Elettronica digitale
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Esempio calcolo tempo di lettura
A. Carini - Elettronica digitale
• ROM da 216=65536 bit (64 Kbit) di tipo masked-ROM a porte NOR
• Considereremo due realizzazioni
• 4096 x 16
• 256 x 256
• Valuteremo in modo semplificato il tempo di lettura come la somma del tempo necessario per portare una wordline a livello alto e il tempo necessario a portare una bitline allo stato basso
• Assumeremo: CG=6,7 fF e CD=7,5 fF.
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Tempo di transizione TLH
A. Carini - Elettronica digitale
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Tempo di transizione THL
A. Carini - Elettronica digitale
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Esempio calcolo tempo di lettura
A. Carini - Elettronica digitale
1
3==
NP L
W
L
W
VVDD 3.3=
220
V
AkP
= 2
50V
AkN
=
VVT 1=
( ) AVVI TDDP 3183202=−=
( ) AVVI TDDN 7953502=−=
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Esempio calcolo tempo di lettura
A. Carini - Elettronica digitale
nsMM
II
VCt
PN
DHL2477
3.25.7
2
=
−
I
VCtT
VVVV OLDD 3.2=−=
nsNNI
VCt
P
GLH318
3.27.6 =
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Esempio calcolo tempo di lettura
A. Carini - Elettronica digitale
nstLH 1= nstHL 1.74= nsttot 75=
nstLH 4.12= nstHL 62.4= nsttot 02.17=
• M = 4096 e N = 16
• M = N = 256
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Valori di N e M ottimi
A. Carini - Elettronica digitale
+=+=
=
MBNAttt
MNC
HLLH
Minimizzando CA
BN = C
B
AM =
BA NM
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Memorie non volatili
A. Carini - Elettronica digitale
• EPROM (Electrically Programmable ROM)
• Programmabili elettricamente dall’utilizzatore
• Cancellabili mediante esposizione a radiazione ultravioletta.
• EEPROM (Electrically Erasable and Programmable ROM)
• Ogni bit può essere programmato e cancellato elettricamente dall’utilizzatore
• FLASH
• L’utilizzatore può programmare elettricamente ogni singolo bit della memoria, mentre può cancellarla per via elettrica globalmente (o ad ampi blocchi).
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Dispositivo programmabile
A. Carini - Elettronica digitale
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Circuito equivalente
A. Carini - Elettronica digitale
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Tensioni di soglia
A. Carini - Elettronica digitale
1
2
12 1 GG V
C
CV
+=
TT VC
CV
+=
2
11
01 =GQ
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Tensioni di soglia
A. Carini - Elettronica digitale
01 GQ
2
1
2
12 1
C
QV
C
CV GG +
+=
22
11C
QV
C
CV TT +
+=
( ) QVVCVC GGG −=−+ 21211
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Caratteristiche di trasferimento
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Meccanismi di iniezione di -Q
A. Carini - Elettronica digitale
• I meccanismi fisici utilizzati per programmare i dispositivi MOS a doppia gate, e quindi per portare una carica negativa nella gate flottante, sono due:
• Iniezione di elettroni caldi
• Tunnelling attraverso ossidi sottili
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Tunnelling attraverso ossidi sottili
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Memorie EPROM
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• Scrittura mediante iniezione di elettroni caldi
• Cancellazione mediante esposizione a radiazione ultravioletta per circa 20 minuti
• Consentono di scrivere il singolo bit
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Memorie EPROM
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FAMOS (floating gate avalanche mode MOS)
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Memorie EPROM
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Memorie EEPROM
A. Carini - Elettronica digitale
• Consentono di scrivere o cancellare il singolo bit della memoria.
• Scrittura e cancellazione avvengono per via elettrica mediante tunnellingattraverso ossidi sottili.
• Necessitano di un MOS di accesso che comporta un raddoppio dell’occupazione d’area.
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Memorie EEPROM
A. Carini - Elettronica digitale
• Consentono di scrivere o cancellare il singolo bit della memoria.
• Scrittura e cancellazione avvengono per via elettrica mediante tunnellingattraverso ossidi sottili.
• Necessitano di un MOS di accesso che comporta un raddoppio dell’occupazione d’area.
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Memorie EEPROM
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Memorie EEPROM
A. Carini - Elettronica digitale
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Scrittura / Cancellazione
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Memorie FLASH
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• Permettono la programmazione della memoria per singolo bit mediante iniezione di elettroni caldi.
• La cancellazione viene effettuata contemporaneamente su tutti i bit della matrice o su ampi settori mediante meccanismo di tunnelling attraverso ossidi sottili.
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Memorie FLASH
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Vedere:
A. Carini - Elettronica digitale
• Paolo Spirito, “Elettronica Digitale”, Ed. McGraw-Hill• Cap. 13.1-13.3