現代半導體存儲器系統及其應用

第1部分 基礎篇
第1章 緒論 3
1.1 存儲技術發展史 4
1.1.1 **階段：人類早期信息存儲技術發展階段 4
1.1.2 第二階段：近代信息存儲技術發展階段 6
1.1.3 第三階段：現代信息存儲技術發展階段 8
1.2 存儲器的基本特征 9
1.2.1 相關概念 10
1.2.2 主要性能指標 10
1.2.3 多級存儲系統 12
1.3 現代存儲器的分類 14
1.3.1 按存儲介質分類 14
1.3.2 按存取方式分類 16
1.3.3 按在計算機系統中的作用分類 17
1.3.4 按信息的可保存性分類 17
1.4 存儲器技術的發展趨勢 18
參考文獻 20
第2章 靜態隨機存儲器 21
2.1 靜態隨機存儲器存儲單元電路 22
2.1.1 靜態隨機存儲器存儲單元電路結構 22
2.1.2 靜態隨機存儲器存儲單元電路讀約束 25
2.1.3 靜態隨機存儲器存儲單元電路寫約束 27
2.1.4 靜態隨機存儲器存儲單元電路版圖布局 28
2.2 靜態隨機存儲器器件結構 29
2.2.1 靜態隨機存儲器器件基本構成介紹 29
2.2.2 靜態隨機存儲器器件結構類型示例 34
2.3 靜態隨機存儲器性能參數 37
2.3.1 靜態噪聲容限 37
2.3.2 功耗 41
2.3.3 半選擇破壞 42
2.3.4 技術指標 42
2.4 靜態隨機存儲器的發展趨勢 43
2.4.1 新型存儲單元 43
2.4.2 新型靜態隨機存儲器技術 46
參考文獻 47
第3章 動態隨機存儲器 49
3.1 動態隨機存儲器存儲單元 50
3.1.1 動態隨機存儲器存儲單元類型示例 50
3.1.2 動態隨機存儲器存儲單元的刷新 53
3.1.3 動態隨機存儲器存儲單元結構優化 55
3.2 動態隨機存儲器器件結構 58
3.2.1 動態隨機存儲器器件基本構成介紹 58
3.2.2 動態隨機存儲器器件結構類型示例 66
3.3 動態隨機存儲器的發展趨勢 71
3.3.1 新型存儲單元 71
3.3.2 新型動態隨機存儲器技術 73
參考文獻 76
第4章 只讀存儲器 77
4.1 掩模型只讀存儲器 79
4.1.1 掩模型只讀存儲器介紹 79
4.1.2 掩模型只讀存儲器存儲單元結構 80
4.1.3 掩模型只讀存儲器特點 80
4.1.4 掩模型只讀存儲器優缺點 81
4.2 可編程只讀存儲器 82
4.2.1 可編程只讀存儲器介紹 82
4.2.2 可編程只讀存儲器存儲單元結構 83
4.3 可擦可編程只讀存儲器 85
4.3.1 可擦可編程只讀存儲器介紹 85
4.3.2 可擦可編程只讀存儲器存儲單元結構 86
4.3.3 可擦可編程只讀存儲器優缺點 87
4.4 電擦除可編程只讀存儲器 87
4.4.1 電擦除可編程只讀存儲器介紹 87
4.4.2 電擦除可編程只讀存儲器存儲單元結構 88
4.4.3 電擦除可編程只讀存儲器優缺點 89
參考文獻 89
第5章 閃存 91
5.1 閃存存儲單元類型 93
5.1.1 浮柵型閃存 93
5.1.2 電荷俘獲型閃存 94
5.2 閃存存儲物理機制 95
5.2.1 溝道熱電子註入 96
5.2.2 F-N隧穿效應 97
5.3 閃存存儲單元讀/寫機制 98
5.3.1 NOR型閃存存儲單元讀/寫/擦除 99
5.3.2 NAND型閃存存儲單元讀/寫/擦除 102
5.3.3 SLC、MLC、TLC和QLC存儲單元 104
5.4 NOR型閃存器件 106
5.4.1 NOR型閃存芯片的基本構架 106
5.4.2 NOR型閃存芯片的寫入和擦除 107
5.5 2D NAND型閃存器件 107
5.5.1 NAND型閃存芯片的基本構架 107
5.5.2 NAND型閃存芯片的讀寫和擦除 109
5.6 3D NAND型閃存器件 111
5.6.1 BiCS結構 113
5.6.2 P-BiCS結構 114
5.6.3 TCAT/V-NAND/V-NAND結構 115
參考文獻 118
第2部分 先進存儲器篇
第6章 阻變存儲器 123
6.1 阻變存儲器概述 124
6.1.1 電阻轉變效應 124
6.1.2 阻變存儲器的性能參數 125
6.2 阻變存儲器的材料與結構 126
6.2.1 阻變介質材料 126
6.2.2 電極材料 127
6.2.3 阻變存儲器存儲結構 128
6.3 阻變存儲器的物理機制 134
6.3.1 金屬導電細絲型阻變存儲器 135
6.3.2 氧空位導電細絲型阻變存儲器 136
6.3.3 界面勢壘調節型阻變存儲器 138
6.4 阻變存儲器工藝與結構 139
6.4.1 阻變存儲器制備工藝 140
6.4.2 阻變存儲器器件結構 140
6.5 阻變存儲器測試儀器 142
6.5.1 電學性能測試系統 142
6.5.2 阻變機理及失效原因測試儀器 143
6.5.3 阻變存儲器研究示例 144
6.6 阻變存儲器性能優化 149
6.6.1 讀/寫特性相關問題及其優化方法 150
6.6.2 保持特性失效模型及其改善方法 154
6.6.3 耐久性失效模型及其改善方法 156
參考文獻 157
第7章 鐵電存儲器 160
7.1 鐵電存儲器的存儲材料與類型 162
7.1.1 鐵電存儲器存儲材料 162
7.1.2 鐵電存儲器存儲單元類型 163
7.2 鐵電存儲物理機制 165
7.3 鐵電存儲器存儲單元 165
7.3.1 鐵電存儲器存儲單元結構 165
7.3.2 鐵電存儲器存儲單元讀寫 166
7.4 鐵電存儲器存儲單元工藝與集成 168
7.4.1 鐵電薄膜制備 168
7.4.2 電極制備 169
7.4.3 鐵電薄膜刻蝕 169
7.4.4 阻氫層技術 169
7.5 鐵電存儲器性能測試 170
7.6 鐵電存儲器的應用 170
參考文獻 172
第8章 相變存儲器 174
8.1 相變存儲器存儲單元材料與結構 175
8.1.1 相變存儲器材料 175
8.1.2 相變存儲器材料的電學特性 178
8.1.3 相變存儲器存儲單元結構 179
8.2 相變存儲物理機制 180
8.3 相變存儲器器件結構與集成 181
8.4 相變存儲器性能測試 184
8.5 相變存儲器的應用及發展 186
8.5.1 相變存儲器應用 186
8.5.2 相變存儲器的發展 188
參考文獻 194
第9章 磁隨機存儲器 198
9.1 磁隨機存儲器概述 199
9.1.1 磁隨機存儲器概念 199
9.1.2 磁隨機存儲器優缺點 199
9.2 磁隨機存儲器工作原理 201
9.3 磁隨機存儲器的結構與讀寫 201
9.3.1 磁場驅動型磁隨機存儲器 202
9.3.2 電流驅動型磁隨機存儲器 203
9.4 磁隨機存儲器的工藝與集成 206
9.4.1 磁隧道結材料與性能要求 206
9.4.2 磁隧道結關鍵制備工藝技術 208
9.5 磁隨機存儲器性能測試 210
9.5.1 巨磁阻結構的磁學表征 210
9.5.2 巨磁阻結構的磁阻效應表征 211
9.6 磁隨機存儲器的應用及發展 212
9.6.1 磁隨機存儲器的應用 212
9.6.2 磁隨機存儲器技術的發展 213
參考文獻 215
第3部分 應用技術篇
第10章 典型應用系統 219
10.1 嵌入式存儲器的發展、設計與應用 220
10.1.1 嵌入式存儲器的發展 220
10.1.2 嵌入式SRAM的設計與應用 222
10.1.3 嵌入式DRAM的設計與應用 224
10.2 “存算一體”和“類腦計算”—新型存儲器在類腦神經形態計算中的應用 228
10.2.1 神經形態計算 228
10.2.2 阻變存儲器神經元功能實現 229
10.2.3 阻變存儲器突觸功能實現 232
10.2.4 基於新型存儲器的人工神經網絡 235
參考文獻 238