大容量OTP存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、OTP存儲(chǔ)器給用戶提供了一定的空間進(jìn)行數(shù)據(jù)和信息的自由配置,而且只能進(jìn)行一次可編程,其具有較高的可靠性,極強(qiáng)的穩(wěn)定性和抗輻照的能力,被廣泛地運(yùn)用于密鑰保存、嵌入式存儲(chǔ)及軍事、航天等領(lǐng)域。本文基于CMOS0.18—制造工藝,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一款具有256Kbits的大容量高密度OTP存儲(chǔ)器。
　　根據(jù)理論分析與測(cè)試,論文提出了一種可靠性高、可行性強(qiáng)的OTP存儲(chǔ)單元設(shè)計(jì)方案。確定了 OTP存儲(chǔ)器外圍電路的設(shè)計(jì)方案,對(duì)實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)器工作性能的主

2、要電路模塊進(jìn)行了詳細(xì)介紹,并通過(guò)分析與仿真相結(jié)合的方式證實(shí)其功能的正確性。存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)寬度為8bit,共有15個(gè)地址信號(hào),3個(gè)使能控制信號(hào),8個(gè)數(shù)據(jù)輸入輸出端口,2個(gè)電源地信號(hào)輸入端。其中地址信號(hào)采用分級(jí)譯碼的方式對(duì)存儲(chǔ)單元進(jìn)行尋址訪問(wèn),具有較高的驅(qū)動(dòng)能力,提高了地址選擇的準(zhǔn)確性;存儲(chǔ)器的編程電壓來(lái)自外部電源,主要采用兩級(jí)電荷泵結(jié)構(gòu)對(duì)編程高壓進(jìn)行控制和傳遞,使芯片內(nèi)部的高壓信號(hào)有控制性的進(jìn)行編程,避免對(duì)常壓電路產(chǎn)生干擾;數(shù)據(jù)讀取電路中最

3、主要的是靈敏放大器與D IC E鎖存電路兩個(gè)模塊,分別控制存儲(chǔ)單元數(shù)據(jù)的采樣和數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中的鎖存,確保數(shù)據(jù)從芯片內(nèi)部讀出的正確性。以上電路的邏輯功能均經(jīng)過(guò)Spectre仿真得到驗(yàn)證。
　　大容量OTP存儲(chǔ)器最終以版圖形式實(shí)現(xiàn),設(shè)計(jì)中考慮了存儲(chǔ)陣列、外圍電路及 I/O PAD的布局布圖,電源地線的規(guī)劃,確定走線方式。版圖的設(shè)計(jì)中除了根據(jù)電路設(shè)計(jì)確定器件的尺寸與連接關(guān)系外,必須以提高版圖的質(zhì)量為宗旨,考慮存在的可制造性設(shè)計(jì)的問(wèn)題,

4、優(yōu)化版圖面積,提高芯片制造率。本文介紹了存儲(chǔ)器中主要模塊的版圖結(jié)構(gòu),并指出設(shè)計(jì)值得關(guān)注的特殊點(diǎn)。對(duì)設(shè)計(jì)的版圖使用Calibre進(jìn)行了物理驗(yàn)證,確定其滿足D R C和 L V S檢測(cè),并提取了寄生參數(shù),將器件的參數(shù)具體化準(zhǔn)確化,以最接近實(shí)際的方式模擬存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)的寫(xiě)入和讀取過(guò)程,后仿真結(jié)果與前仿真基本一致。
　　最后對(duì)流片成功后的芯片進(jìn)行了封裝及測(cè)試,對(duì)其存儲(chǔ)容量及工作性能進(jìn)行實(shí)物測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明本文成功設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一款256Kbi