半导体集成存储器

简介

    半导体集成存储器

    semiconductormemory

    每个存储单元有两个不同的表征态“ 0 ”和“1”，用以存储不同的信息 。半导体存储器是构成计算机的重要部件。同磁性存储器相比，半导体存储器具有存取速度快、存储容量大、体积小等优点，并且存储单元阵列和主要外围逻辑电路兼容，可制作在同一芯片上，使输入输出接口大为简化。因此，在计算机高速存储方面，半导体存储器已全部替代过去的磁性存储器。

主要优点

    这种存储器的主要优点是：

    ①存储单元阵列和主要外围逻辑电路制作在同一个硅芯片上，输出和输入电平可以做到同片外的电路兼容和匹配。这可使计算机的运算和控制与存储两大部分之间的接口大为简化；

    ②数据的存入和读取速度比磁性存储器约快三个数量级,可大大提高计算机运算速度;

    ③利用大容量半导体存储器使存储体的体积和成本大大缩小和下降。因此，在计算机高速存储方面，半导体存储器已全部替代了过去的磁性存储器。用作大规模集成电路的半导体存储器,是1970年前后开始生产的1千位动态随机存储器。随着工艺技术的改进，到1984年这类产品已达到每片1兆位的存储容量。

分类

    按功能的不同，半导体存储器可分为随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM）和串行存储器三大类。随着半导体集成电路工艺技术的发展，半导体存储器容量增长非常快，单片存储容量已进入兆位级水平，如16兆动态随机存储器（DRAM）已商品化，64兆、256兆DRAM在研制中。

    随机存储器

    对于任意一个地址，以相同速度高速地、随机地读出和写入数据的存储器（写入速度和读出速度可以不同）。存储单元的内部结构一般是组成二维方矩阵形式，即一位一个地址的形式(如64k×1位)。但有时也有编排成便于多位输出的形式（如8k×8位）。随机存储器主要用于组成计算机主存储器等要求快速存储的系统。

    按工作方式不同，随机存储器又可分为静态和动态两类。静态随机存储器的单元电路是触发器。可规定A或B 两个晶体管中的一个导通时，代表“1”或代表“0”。触发器只要电源足够高,导通状态便不会改变。因此,存入每一单元的信息，如不“强迫”改写，只要有足够高的电源电压存在便不会改变，不需要任何刷新（见金属-氧化物-半导体静态随机存储器）。这种存储器的速度快,使用方便。动态随机存储器的单元由一个MOS电容和一个 MOS晶体管构成，数据以电荷形式存放在电容之中，一般以无电荷代表“0”，有电荷代表“1”，反之亦可。单元中的MOS晶体管是一个开关,它控制存储电容器中电荷的存入和取出。通常,MOS电容及与其相联接的PN结有微弱的漏电，电荷随时间而变少，直至漏完，存入的数据便会丢失。因此动态随机存储器需要每隔2～4毫秒对单元电路存储的信息重写一次，这称为刷新。这种存储器的特点是单元器件数量少，集成度高，应用最为广泛（见金属-氧化物-半导体动态随机存储器）。

    只读存储器

    用来存储长期固定的数据或信息，如各种函数表、字符和固定程序等。其单元只有一个二极管或三极管。一般规定，当器件接通时为“1”,断开时为“0”，反之亦可。若在设计只读存储器掩模版时,就将数据编写在掩模版图形中，光刻时便转移到硅芯片上。这样制备成的称为掩模只读存储器。这种存储器装成整机后，用户只能读取已存入的数据，而不能再编写数据。其优点是适合于大量生产。但是，整机在调试阶段，往往需要修改只读存储器的内容，比较费时、费事，很不灵活（见半导体只读存储器）。

    串行存储器

    它的单元排列成一维结构，犹如磁带。首尾部分的读取时间相隔很长，因为要按顺序通过整条磁带。半导体串行存储器中单元也是一维排列，数据按每列顺序读取，如移位寄存器和电荷耦合存储器等。

    按制造工艺技术的不同,半导体存储器可分成MOS型存储器和双极型存储器两类。70年代以来,NMOS电路(见N沟道金属-氧化物-半导体集成电路）和 CMOS电路 (见互补金属-氧化物-半导体集成电路)发展最快,用这两者都可做成极高集成度的各种半导体集成存储器。砷化镓半导体存储器如1024位静态随机存储器的读取时间已达2毫秒，预计在超高速领域将有所发展。