半导体存储器的分类作者去者日期 2010-3-20 14:27:00
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1．按制造工艺分类
半导体存储器可以分为双极型和金属氧化物半导体型两类。

双极型（bipolar）由TTL晶体管逻辑电路构成。

该类存储器件的工作速度快，与CPU处在同一量级，但集成度低，功耗大，价格偏高，在微机系统中常用做高速缓冲存储器cache。

金属氧化物半导体型，简称MOS型。

该类存储器有多种制造工艺，如NMOS, HMOS, CMOS, CHMOS等，可用来制造多种半导体存储器件，如静态RAM、动态RAM、EPROM等。

该类存储器的集成度高，功耗低，价格便宜，但速度较双极型器件慢。

微机的内存主要由MOS型半导体构成。

2．按存取方式分类
半导体存储器可分为只读存储器（ROM）和随机存取存储器（RAM）两大类。

ROM是一种非易失性存储器，其特点是信息一旦写入，就固定不变，掉电后，信息也不会丢失。

在使用过程中，只能读出，一般不能修改，常用于保存无须修改就可长期使用的程序和数据，如主板上的基本输入/输出系统程序BIOS、打印机中的汉字库、外部设备的驱动程序等，也可作为I/O数据缓冲存储器、堆栈等。

RAM是一种易失性存储器，其特点是在使用过程中，信息可以随机写入或读出，使用灵活，但信息不能永久保存，一旦掉电，信息就会自动丢失，常用做内存，存放正在运行的程序和数据。

（1）ROM的类型
根据不同的编程写入方式，ROM分为以下几种。

① 掩膜ROM
掩膜ROM存储的信息是由生产厂家根据用户的要求，在生产过程中采用掩膜工艺（即光刻图形技术）一次性直接写入的。

掩膜ROM一旦制成后，其内容不能再改写，因此它只适合于存储永久性保存的程序和数据。

② PROM
PROM（programmable ROM）为一次编程ROM。

它的编程逻辑器件靠存储单元中熔丝的断开与接通来表示存储的信息：当熔丝被烧断时，表示信息“0”；当熔丝接通时，表示信息“1”。

由于存储单元的熔丝一旦被烧断就不能恢复，因此PROM存储的信息只能写入一次，不能擦除和改写。

③ EPROM
EPROM（erasable programmable ROM）是一种紫外线可擦除可编程ROM。

写入信息是在专用编程器上实现的，具有能多次改写的功能。

EPROM芯片的上方有一个石英玻璃窗口，当需要改写时，将它放在紫外线灯光下照射约15～20分钟便可擦除信息，使所有的擦除单元恢复到初始状态“1”，又可以编程写入新的内容。

由于EPROM在紫外线照射下信息易丢失，故在使用时应在玻璃窗口处用不透明的纸封严，以免信息丢失。

④ EEPROM
EEPROM也称E2PROM（electrically erasable programmable ROM）是一种电可擦除可编程ROM。

它是一种在线（或称在系统，即不用拔下来）可擦除可编程只读存储器。

它能像RAM那样随机地进行改写，又能像ROM那样在掉电的情况下使所保存的信息不丢失，即E2PROM兼有RAM和ROM的双重功能特点。

又因为它的改写不需要使用专用编程设备，只需在指定的引脚加上合适的电压（如＋5V）即可进行在线擦除和改写，使用起来更加方便灵活。

⑤ 闪速存储器
闪速存储器（flash memory），简称Flash或闪存。

它与EEPROM类似，也是一种电擦写型ROM。

与E EPROM的主要区别是：EEPROM是按字节擦写，速度慢；而闪存是按块擦写，速度快，一般在65～170ns之
间。

Flash芯片从结构上分为串行传输和并行传输两大类：串行Flash能节约空间和成本，但存储容量小，速度慢；而并行Flash存储容量大，速度快。

Flash是近年来发展非常快的一种新型半导体存储器。

由于它具有在线电擦写，低功耗，大容量，擦写速度快的特点，同时，还具有与DRAM等同的低价位，低成本的优势，因此受到广大用户的青睐。

目前，Flash在微机系统、寻呼机系统、嵌入式系统和智能仪器仪表等领域得到了广泛的应用。

（2）RAM的类型
① SRAM
SRAM（static RAM）是一种静态随机存储器。

它的存储电路由MOS管触发器构成，用触发器的导通和截止状态来表示信息“0”或“1”。

其特点是速度快，工作稳定，且不需要刷新电路，使用方便灵活，但由于它所用MOS管较多，致使集成度低，功耗较大，成本也高。

在微机系统中，SRAM常用做小容量的高速缓冲存储器。

② DRAM
DRAM（dynamic RAM）是一种动态随机存储器。

它的存储电路是利用MOS管的栅极分布电容的充放电来保存信息，充电后表示“1”，放电后表示“0”。

其特点是集成度高，功耗低，价格便宜，但由于电容存在漏电现象，电容电荷会因为漏电而逐渐丢失，因此必须定时对DRAM进行充电（称为刷新）。

在微机系统中，DRAM常被用做内存（即内存条）。

③ NVRAM
NVRAM（non volatile RAM）是一种非易失性随机存储器。

它的存储电路由SRAM和E2PROM共同构成，在正常运行时和SRAM的功能相同，既可以随时写入，又可以随时读出。

但在掉电或电源发生故障的瞬间，它可以立即把SRAM中的信息保存到EEPROM中，使信息得到自动保护。

NVRAM多用于掉电保护和保存存储系统中的重要信息。

微型计算机中半导体存储器的分类如图5.2所示。

随着集成电路技术的不断发展，半导体存储器也得到迅速发展，不断涌现出新型存储器芯片。

静态RA M有同步突发SRAM（synchronous burst SRAM, SB SRAM）、管道突发SRAM（pipelined burst SRAM, PB SRAM）等。

动态RAM有快速页模式DRAM（fast page mode DRAM, FPM DRAM）、扩充数据输出RAM（exten ded data output RAM, EDORAM）、同步DRAM（synchronous DRAM, SDRAM）、Rambus公司推出的RDRAM（R ambus DRAM）、Intel公司推出的DRDRAM（direct Rambus DRAM）等。

专用存储器芯片有铁电体RAM（fer roeelectric RAM, FRAM）、双口RAM、先进先出存储器（FIFO RAM）等。

半导体存储器的性能指标
存储器是微机系统的重要部件之一，计算机在运行过程中，大部分的
总线周期都是对存储器进行读/写操作，因此存储器性能的好坏在很大程度上直接影响计算机的性能。

衡量半导体存储器性能的指标很多，但从功能和接口电路的角度来看，最重要的有以下几项。

1．存储容量
存储容量是指存储器所能容纳二进制信息的总量。

一位二进制数为最小单位（bit），8位二进制数为一个字节（Byte），单位用B表示。

由于微机中都是按字节编址的，因此字节（B）是存储器容量的基本单位。

存储器容量常用的单位还有KB, MB, GB和TB。

对于按字节编址的计算机，通常以字节数来表示容量，如KB, MB, GB和TB。

例如，某微机系统的存储容量为64KB，这就表明它所能容纳的二进制信息为524 288（64×1 024×8）位。

2．存取速度
存取速度通常用存取时间来衡量。

存取时间又称为访问时间或读/写时间，它是指从启动一次存储器操作到完成该操作所经历的时间。

例如，读出时间是指从CPU向存储器发出有效地址和读命令开始，直到将被选单元的内容读出送上数据总线为止所用的时间；写入时间是指从CPU向存储器发出有效地址和写命令开始，直到信息写入被选中单元为止所用的时间。

显然，存取时间越短，存取速度越快。

内存的存取时间通常用ns（纳秒）表示。

在一般情况下，超高速存储器的存取时间约为20ns，高速存储器的存取时间约为几十纳秒，中速存储器的存取时间约为100～250ns，而低速存储器的存取时间约为3 00ns左右。

例如，SRAM的存取时间约为60ns，DRAM的存取时间约为120～250ns。

3．可靠性
可靠性是指在规定的时间内，存储器无故障读/写的概率。

通常用平均无故障时间MTBF（mean time b etween failures）来衡量可靠性。

MTBF可以理解为两次故障之间的平均时间间隔，越长说明存储器的性能越好。

4．功耗
功耗反映存储器件耗电的多少，同时也反映了其发热的程度。

功耗越小，存储器件的工作稳定性越好。

大多数半导体存储器的维持功耗小于工作功耗。