半导体存储器没怎么学会，复习一下。
半导体存储器
1. 概述
1.1 基本结构
1.2 概念
- RAM：随机存储器
具备读写功能，目前一字节为单位访存。是易失存储器。
- ROM：只读存储器
不具备在线写操作功能，一般需要高电压写，紫外线或高电压擦除，一般装机之前厂家就写好了。是非易失存储器。
- 易失存储器：
下电后数据丢失。
- 非易失存储器：
下电后数据不丢失。
- SRAM：静态随机存取存储器
只要供电存在，存储器的数据就保持。
- DRAM：动态随机存取存储器
存储器需要周期性刷新，否则数据就会丢失。
2. 只读存储器（ROM）
2.1 掩膜只读存储器（Mask ROM）
- 基本结构
- 存储矩阵：由众多存储单元(cell)组成，存储单元可以是二极管、双极型三极管或MOS管。
- 地址译码器：地址线为n位，可以译码出$2^n$个地址单元，如果每个单元是M位二进制数，则总容量为$2^n\times M$(bits)。地址编码为$0\sim 2^n-1$。
- 输出缓冲器：实现对输出状态的三态控制，以便与总线连接。
三态控制：如果要在一条信号线上连接多个触发器，而每个触发器可以根据需要与信号线连通或断开，当连通时可以传送“0”或“1”,断开时对信号线上的信息不产生影响，就需要一个特殊的电路加以控制，此电路即为三态输出电路，又称为三态门。
这是一个三态门↑
- 工作原理：
内部结构：
$W_0\sim W_3$为字线，$D_0\sim D_3$为位线，交叉的点就是一个存储单元。
1、地址译码器
就是以前学的译码器。请参见第7讲ppt的45页：二极管阵列构成的译码器。大致考虑思路是：$V_{CC}$的高电平加到二极管的一端（不妨记为A），只要另一端（不妨记为B）是低电平就会导通，把A端拉到低电平(比如硅二极管的导通压降，0.7V)，A端又接了输出，因此输出是低电平（注意低电平有效）。
地址译码器会把二线输入的地址（$A_0A_1$）译成二进制，这样$W_0,W_1,W_2,W_3$中只有一条线被选到（也就是只有一条线输出为1，其它为0）。
“与”阵列：我们称这个阵列是“与”阵列。什么意思呢？比如上图里$W_0=A_0’A_1’$，这就是逻辑“与”嘛，只有两个条件同时成立$W_0$才能是高电平。
2、存储矩阵
这里面写了信息。我们前面选了一个地址，译码之后连到存储矩阵来，这样存储矩阵里面的一条4位二进制信息就被选中，并反映到$D_3D_2D_1D_0$上。我们来看一个上面内部结构的简化图片（这个很好理解，不解释了）：
当$A_1A_0=10$时，$W_2=1$，而其它字线均为低电平。看到点$(W_2,D_2)$有个二极管，这样$W_2$就被接到了$D_2$上，但是没有被接到$D_0,D_1,D_3$上，因此输出的这条二进制信息为$D_3D_2D_1D_0=0100$。（如上图所示）
“或”阵列：我们称这个阵列是“或”阵列。什么意思呢？比如上图里$D_2=W_0+W_1+W_3$，这就是逻辑“或”嘛，只要三个条件里有一个成立$D_2$就是高电平。
存储矩阵也可以用二极管实现，我把分析过程画下面图里了。
3、输出缓冲
可以提高带负载能力（为啥？）、实现电平变换（比如上图的反相）、实现三态控制以便连接总线（参考上面的三态控制注释）。
2.2 可编程只读存储器（PROM）
整体结构和掩膜ROM一样，加了一条功能：输入和编程控制。它在存储矩阵的所有交叉点上都制作了存储元件（MOS管），如上图所示。这相当于在所有的存储单元上都存储了“1”。我们想在存储矩阵里写入信息，就是要把一些“1”改成“0”。
下面介绍集中可编程单元实现方法：
- 熔丝型PROM
想写入“0”时，只要把熔丝熔断即可。但这样就只能编写一次。
- 用紫外线擦除的可编程ROM（UVEPROM，也可不严谨地称为EPROM）
原理：和普通MOS管相比，除控制栅$G_c$外，还多了一个浮置栅$G_f$。如果浮置栅上充了负电，即使$G_c$加正常的逻辑高电平，衬底的电子也难以被吸上来形成导电沟道，因此这时不会导电，相当于“0”；如果$G_f$未充负电，相当于普通MOS管，$G_c$在正常逻辑高电平下导通。
写入：就是充电。方式是雪崩击穿：源极$S$接低电平，漏极$D$接高电平（6V左右），同时在控制栅上加一个幅度为12V的正脉冲。这时漏极-源极间会发生雪崩击穿，一部分速度高的电子便穿过氧化层到达浮置栅，在浮置栅上形成充电电荷。如下图所示：
擦除：需要紫外线擦除。
- 用电擦除的可编程ROM（EEPROM）
原理：同上。
写入：隧道效应。隧道区（见上图）的电场强度$>10^7V/cm$时，便在$D$和$G_f$之间形成导电隧道，电子可以双向通过，形成电流。写入的时候，控制栅和源漏极之间有较大的正向压差，电子经由隧道区进入浮置栅，形成充电电荷。如下图所示：
擦除：隧道效应。擦除的时候，控制栅和源漏极之间有较大的负向压差，电子从浮置栅回被拉出，充电电荷消失。如下图所示：
- 可编程只读存储器（Flash Memory，闪存）
原理：同上。只不过浮置栅和衬底氧化层之间的距离小了很多（EPROM中为30-40nm，闪存中是10-15nm）。这样就增大了电容（$C=\frac{\epsilon S}{d}$）。因此当控制栅和源极之间加电压时，大部分的压降都落在浮置栅和源极之间（$\Delta U=\frac{Q}{C}$）。
写入：雪崩击穿。
擦除：令控制栅$G_c$处于0电平，在源极接入12V正脉冲，这样根据上面的分析，大部分脉冲电压都加在浮置栅和源极之间，从而将浮置栅电子经由隧道释放，实现擦除。
3. 随机存储器
基本结构：
