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铁电存储器读写电路设计

张东冬  
【摘要】:快速发展的信息化社会的今天,数据存储的需求越来越大。尽管ROM存储器可以做到大容量,但其读写速度不尽人意,RAM型存储器又会在掉电后丢失数据。在此背景下,铁电存储器应运而生,铁电存储器具有与RAM存储器相当的读写速度,在掉电后仍能依赖剩余极化保存数据,并且本身具有抗辐照性,在广泛的领域得到了广泛的应用。论文的目的是设计一套适用于2T2C铁电基本存储单元的读写电路。具体包括如下子模块:地址变化检测电路、译码电路、控制信号生成电路、灵敏放大器、双向数据电路、锁存电路等。本文首先概述了铁电材料特性与铁电材料用于存储“1”、“0”数据的微观机理,并说明了铁电材料的选择原则。随后比较了铁电存储器几种基本存储单元类型的优缺点,并对所采用的基本存储单元的读出与写入时序进行了详细介绍。在进行理论分析时,首先对1Mbits铁电存储器的外部输入激励时序要求展开了介绍,该铁电存储器可在满足不同时序的要求下,对存储单元进行读出或者写入操作。随后对铁电存储器读写电路的读写原理进行了阐述,并介绍了该铁电存储器引入的页模式的工作过程,页模式较大的提升了连续地址的访问速度。在介绍了读写原理后,根据时序要求进行了具体的电路模块设计。首先提出了读写电路的总体框架布局,接着将框架中的电路分为数据通路与地址通路讨论,并进行具体的理论分析与电路设计。接着进行了全电路的仿真验证,结果表明读写电路能够在外部时序的激励下成功访问对应的存储单元。在读出访问时,从片选信号生效到数据读出时间为35ns,页模式的页内地址访问时间为10.5ns。本文所设计的读写电路采用了移植性较强的控制信号生成电路,能够生成自定义的控制信号,协调电路的正常读取与写入。只需要对时序进行适当的修改,便可应用于不同容量、不同类型的铁电存储器。


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