半导体存储器简介和特点，半导体存储器简介

很多朋友对半导体存储器简介和特点，半导体存储器简介不是很了解，每日小编刚好整理了这方面的知识，今天就来带大家一探究竟。

作者简介：陈经纬，十余年半导体行业从业经验，主要从事NOR Flash/Embedded Flash等工艺器件的产品开发、新产品导入和量产。工作经验主要在SMIC、恩智浦和华力微电子等国内外半导体制造商。中国、美国、日本、韩国授权专利十余项。目前主要从事具有国内自主知识产权的存储芯片的研发。文本：

半导体存储器通常可以分为易失性存储器和非易失性存储器。易失性存储器是指只有通电时才能保存数据信息，断电后数据会丢失，主要包括SRAM:静态随机存取存储器(SRAM)和动态随机存取存储器(DRAM)。I .易失性存储器(SRAM和DRAM)

SRAM由六个晶体管、四个NMOS和两个PMOS组成。两个NMOS是传输门(PG)，两个NMOS是下拉门(PD)，两个PMOS是上拉门(PU)。图1 SRAM电路图SRAM是所有存储器中读写速度最快的，一般用作CPU和存储介质(如硬盘)之间的缓存。DRAM动态随机存取存储器(DRAM)是另一种常用的易失性存储器。DRAM主要是1T1C结构，通过晶体管开关对电容进行充放电，达到读取数据的目的。

由于成本相对较低，DRAM已经成为电脑、手机等产品中常用的半导体存储元件。图2 DRAM电路图二。非易失性存储器(主要是闪存)

非易失性存储器(NVM)广泛用于半导体器件中。其特点是断电后能保存存储的数据。最早的非易失性存储器是EPROM(可擦可编程只读存储器)。它通过热电子注入来编程，并通过UV来擦除。然而，这种设备需要用应时玻璃来擦除，价格昂贵。

为了降低制造成本，利用FN隧穿效应发明了EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)。当电子被注入并存储在浮栅中时，它表示信息“0”，当电子从浮栅中被擦除时，它表示信息“1”。EEPROM的成本比EPROM低，但缺点是编程和擦除需要以字节为单位进行，非常慢。

为了提高器件的读取速度，在EEPROM的器件结构上改进了电路设计，使许多存储单元可以同时被编程和擦除。这就是常用的闪存(flash EEPROM，简称Flash或Flash存储器)。

从电路结构上来说，闪存可以分为NOR和NAND两大类。也不具有快速的读取速度，但是存储容量有限，并且通常用于存储代码等。NAND读写速度慢，但容量大，可以存储大量数据。一般SSD(固态硬盘)使用NAND闪存作为存储介质。图3 NOR和NAND闪存图4经典ETOX闪存结构示意图

最典型的闪存结构如图4所示，采用ETOX(带隧道氧化物的EEPROM)结构，采用HCI:热载流子注入或CHE:沟道热电子)编程模式。

电荷存在于浮栅中，电压施加于控制栅。在编程期间，向漏极施加电压以产生热电子，并且向栅极施加电压。电压通过介电氧化物层(ONO)耦合到FG以产生电势，这有助于电子克服能量势垒并通过隧道氧化物注入FG。

由于热电子注入(HCI)的物理机制，产生的热电子是基于幸运电子模型注入的，编程效率较低(一般在50%左右)。由于效率低，需要提高电压来提高编程效率，导致闪存器件功耗高。而且由于热电子效应本身具有穿通效应，当闪存的栅长小于110 nm时，容易发生穿通，限制了器件的进一步小型化。

为了解决这些缺陷，恩智浦发明了基于FN(Fowlernord heim)隧穿编程模式的2T结构闪存，Hsu等人发明了基于BTBT (Band-to-Band)编程模式的P沟道闪存。但这些器件主要采用量子隧穿的物理方式，具有编程读取电流低的缺点。同时，这些编程方法对隧道氧化物有很大的损伤，对闪存器件的可靠性也是一个很大的挑战。图5是使用热载流子(CHE)注入的编程图。

3.新型非易失性闪存由于传统闪存在不断小型化后的物理限制，近年来许多公司和机构都开展了新型非易失性存储器的研究，主要推出新材料和新介质，如磁存储器(MRAM)、相变随机存储器(PCR AM)、铁电存储器(FeRAM)、阻变存储器(RRAM)等。目前一些存储器已经商业化，传统的闪存也是如此。摘要

半导体存储器在日常生活、工业生产和国防军事工业中无处不在，是必不可少的半导体芯片。但是这个领域之前一直被国外厂商(三星/美光/海力士)把持，国内公司之前也是以SOC逻辑芯片为主，对存储重视不够。

随着2018年开始的中美科技贸易战，中国开始重视并加大国产芯片的替代力度，也大力扶持了长江存储、合肥长信等一批国内领先的存储芯片企业，缩小了与国外厂商在高端存储芯片领域的差距。随着AI人工智能浪潮的出现，“存储与计算一体化”的需求将会增加，存储芯片领域必将不断发展。期待国内存储行业尽快突破，在各个领域实现中国芯。回顾唐子红

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