本文關(guān)鍵詞：低功耗單柵非揮發(fā)性存儲(chǔ)器的研究

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【摘要】：隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展,作為其關(guān)鍵技術(shù)的射頻識(shí)別(Radio Frequency Identification, RFID)技術(shù)受到了廣泛的關(guān)注。RFID系統(tǒng)由電子標(biāo)簽、閱讀器和電腦服務(wù)器三個(gè)部分組成。由于電子標(biāo)簽需要粘貼到所要跟蹤的物體上,所以對(duì)它的需求量最大。這就要求電子標(biāo)簽的制造成本很低。而且標(biāo)簽通常是無(wú)源的,電能來(lái)自感應(yīng)電流。所以電子標(biāo)簽還需低功耗。然而,標(biāo)簽芯片內(nèi)用于存放產(chǎn)品信息的EEPROM或Flash通常制造成本和功耗較高,這給RFID的普及造成了巨大的阻礙。本文設(shè)計(jì)了一種可嵌入射頻識(shí)別標(biāo)簽的低功耗單柵非揮發(fā)性存儲(chǔ)器(Single-Poly Non-Volatile Memory, SPNVM)。它采用Skysilicon 0.35μm標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝設(shè)計(jì)并制造。與傳統(tǒng)的EEPROM和Flash存儲(chǔ)器相比較,所設(shè)計(jì)的單柵存儲(chǔ)器具有更低的制造成本和功耗,更多的可編程次數(shù)以及更簡(jiǎn)單的控制電路。該存儲(chǔ)器是將三個(gè)MOS管的柵極連在一起作為等效浮柵,利用電容分壓原理和Fowler-Nordheim(FN)電子隧穿機(jī)制向浮柵注入電子或從浮柵上泄放電子。等效浮柵既可以存儲(chǔ)正電荷也可以存儲(chǔ)負(fù)電荷的性質(zhì)使該存儲(chǔ)器可以有兩種儲(chǔ)值方式,不同的儲(chǔ)值方式在結(jié)構(gòu)上的區(qū)別只是存儲(chǔ)核心的三個(gè)晶體管的柵面積比不同,而且根據(jù)約束條件計(jì)算得到的晶體管尺寸確保了存儲(chǔ)單元不會(huì)被過(guò)度擦除。所設(shè)計(jì)的存儲(chǔ)器單元僅使用兩個(gè)正電壓便可實(shí)現(xiàn)擦除、寫(xiě)入和讀取操作。將一個(gè)SRAM連接到位線上,以預(yù)置其值的方式取代了傳統(tǒng)存儲(chǔ)器對(duì)位線的預(yù)充電操作,也省去了靈敏放大器。測(cè)試結(jié)果表明,存儲(chǔ)器能夠?qū)崿F(xiàn)正常的存儲(chǔ)功能,所實(shí)現(xiàn)的兩種儲(chǔ)值方式的編程時(shí)間分別為80 ms和120ms,并且沒(méi)有發(fā)生過(guò)度擦除,存儲(chǔ)器可以承受超過(guò)1000次的編程循環(huán)。
【關(guān)鍵詞】：標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝 單柵 非揮發(fā)性存儲(chǔ)器(NVM) Fowler-Nordheim(FN)隧穿 RFlD
【學(xué)位授予單位】：天津工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP333
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-17
• 1.1 課題背景及研究意義9-15
• 1.1.1 射頻識(shí)別標(biāo)簽簡(jiǎn)介9-10
• 1.1.2 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的分類10-13
• 1.1.3 應(yīng)用于RFID中的存儲(chǔ)器技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀13-15
• 1.2 論文所完成的主要工作15
• 1.3 論文組織結(jié)構(gòu)15-17
• 第二章 相關(guān)存儲(chǔ)器工作原理17-31
• 2.1 量子隧穿效應(yīng)17-21
• 2.1.1 隧穿理論基礎(chǔ)17-19
• 2.1.2 Fowler-Nordheim隧穿19-21
• 2.2 EEPROM和Flash工作原理21-25
• 2.2.1 EEPROM工作原理21-23
• 2.2.2 Flash工作原理23-25
• 2.3 SRAM工作原理25-28
• 2.4 小結(jié)28-31
• 第三章 單柵存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工作原理31-43
• 3.1 工藝參數(shù)31-32
• 3.2 MOS電容32-35
• 3.3 存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)及工作原理35-40
• 3.3.1 存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)35-36
• 3.3.2 存儲(chǔ)單元工作原理36-40
• 3.4 存儲(chǔ)陣列40-41
• 3.5 小結(jié)41-43
• 第四章 存儲(chǔ)單元設(shè)計(jì)參數(shù)的確定43-57
• 4.1 電平預(yù)置單元設(shè)計(jì)參數(shù)的確定43-44
• 4.2 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元設(shè)計(jì)參數(shù)的確定44-56
• 4.2.1 儲(chǔ)值方式1設(shè)計(jì)參數(shù)的確定45-52
• 4.2.2 儲(chǔ)值方式2設(shè)計(jì)參數(shù)的確定52-56
• 4.3 兩種儲(chǔ)值方式的比較56
• 4.4 小結(jié)56-57
• 第五章 版圖設(shè)計(jì)與芯片測(cè)試57-63
• 5.1 存儲(chǔ)器版圖設(shè)計(jì)57-59
• 5.1.1 電平預(yù)置單元版圖設(shè)計(jì)57-58
• 5.1.2 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元版圖設(shè)計(jì)58-59
• 5.2 芯片測(cè)試與結(jié)果分析59-62
• 5.3 小結(jié)62-63
• 第六章 總結(jié)與展望63-65
• 參考文獻(xiàn)65-69
• 發(fā)表論文和參加科研情況69-71
• 致謝71

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