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金属-氧化物-半导体静态随机存储器

[拼音]:jinshu-yanghuawu-bandaoti jingtasuiji cunchuqi

[外文]:MOS static random access memory

具有静态存储信息功能的MOS随机存储器,其存储单元的核心部分是双稳电路。只要电源不断,在单元内的信息便能长期保存,不需要对所存储的信息作周期性的刷新。

原理

图1是由 6个MOS晶体管组成的一位静态存储单元。由增强型和耗尽型 MOS晶体管T1~T4连接成双稳态电路,T5和T6组成向单元存信息或取信息的控制门。由输入地址信号经译码后而选出相应的静态存储单元。为了把存储在单元中的信号写入和读出,还必须配有一套静态读出和写入电路(读写电路),以及功能控制电路。因此,MOS静态随机存储器在结构上主要包括存储单元阵列、地址缓冲译码器、读出和写入电路(读写电路),以及读出和写入控制电路(读写控制电路)四个部分(图2)。

地址译码按单元阵列的矩形排列,分成X和Y两个方向。Ax、Ay分别表示X和Y地址,为片选信号,为读入和写出控制信号,I/O为输入-输出端。的低电平为选中,高电平为未选(维持态)。的低电平为写入,高电平为读出。

在一个读操作周期(图3)内,为低电平(选中),为高电平(读操作)。当地址Ai输入后,被选中的单元就会在输入-输出端读出存储的数字 D0。从Ai输入到D0读出有一个响应的时间过程,这决定于读出过程中各部分电路延迟时间的总和,即图中的,称为电路的地址取数时间。越短,表示电路的速度越快。

应用

MOS静态随机存储器使用时不需要刷新,故比动态存储器使用方便,已大量应用于微处理器和其他小型数字控制设备。在使用中为了减少电路片数目,在电路结构方面一般采用多位输入-输出形式。例如,四位结构用1k×4,八位结构用2k×8。另外,为了减少管壳的引出端数,通常把输入端和输出端合并为一个端(I/O),由读写控制器控制,按时分别执行输入(写)、输出(读),以及维持(即不读、不写)等三种功能。

发展

微处理机技术的发展,促进了 MOS静态随机存储器的研制。同时,随着MOS工艺技术的进步,在集成度、功耗和速度等主要性能指标方面提高得很快。集成度从1k×4、2k×8已发展到8k×8。为了降低功耗,设计和工艺也得到改进。特别是采用了高阻多晶硅负载单元及CMOS单元,使每一单元的功耗下降到微瓦量级。速度的提高主要是由于MOS短沟道技术的发展,以及在读出电路中采用限摆幅等电路技术,使取数时间大大加快。例如,采用小于2微米沟道的高性能MOS静态随机存储器件,取数时间可达30~40纳秒。这样的速度已经接近双极型随机存储器的水平。

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