嵌入式存储器架构、电路与应用

随着集成电路技术的发展，嵌入式存储器在片上系统上所占的比重越来越大，嵌入式存储器对于系统性能的提升和功耗的优化作用越来越关键。本书系统介绍当前主流的嵌入式存储器和近年兴起的新型嵌入式存储器，前者包括SRAM、 eDRAM和 eFlash，后者包括 ReRAM、PRAM、MRAM和FeAM等。在内容安排上，本书侧重介绍各类嵌入式存储器的单元结构、阵列、电路技术以及应用。本书可以作为电子信息类专业高年级本科生和研究生的教材，也可以作为电路设计工程师的参考书。

序
前言
第1章 绪论 1
1.1 什么是嵌入式存储器 1
1.2 存储器的组织架构 3
1.3 本书内容的章节安排 4
1.4 小结 5
参考文献 5
第2章 静态随机存储器 7
2.1 SRAM介绍 7
2.1.1 嵌入式SRAM 7
2.1.2 低电压SRAM 8
2.2 SRAM组织架构 10
2.3 6T存储单元 11
2.3.1 电路结构 11
2.3.2 Thin-cell版图 12
2.3.3 读操作 12
2.3.4 写操作 14
2.4 外围电路 15
2.4.1 译码器 15
2.4.2 灵敏放大器 17
2.5 传统SRAM遇到的挑战 21
2.5.1 稳定性挑战 21
2.5.2 SRAM的最小工作电压 22
2.5.3 读破坏 23
2.5.4 半选择破坏 24
2.5.5 读电流波动 25
2.5.6 NBTI和PBTI效应 26
2.6 低电压SRAM遇到的挑战 26
2.6.1 概述 26
2.6.2 最小功耗和很好能耗操作 27
2.6.3 读电流衰减 29
2.6.4 开关电流比 30
2.6.5 位线漏电流 31
2.7 新型低电压存储单元 32
2.7.1 5T存储单元 33
2.7.2 单端6T存储单元 34
2.7.3 单端7T存储单元 34
2.7.4 8T存储单元 36
2.7.5 9T存储单元 40
2.7.6 10T存储单元 41
2.7.7 12T存储单元 42
2.8 外围辅助电路技术 43
2.8.1 存储阵列电源技术 43
2.8.2 地电平抬升技术 44
2.8.3 双轨电源技术 46
2.8.4 动态字线电压技术 47
2.8.5 负位线电压技术 48
2.8.6 脚踏管技术 49
2.8.7 单端灵敏放大电路 51
2.8.8 基准差分灵敏放大器 53
2.9 SRAM技术的其他应用 55
2.9.1 视频图像处理SRAM 55
2.9.2 寄存器文件 57
2.9.3 PUF技术 58
2.9.4 抗辐射加固SRAM 59
2.10 小结 61
参考文献 61
第3章 嵌入式动态随机存储器 69
3.1 1T1C eDRAM 69
3.1.1 单元结构 69
3.1.2 基本模块及相应操作 70
3.1.3 1T1C存储单元设计中的挑战 73
3.1.4 IBM在处理器中有关eDRAM的设计 79
3.2 Gain Cell eDRAM 81
3.2.1 2T GC eDRAM 82
3.2.2 3T GC eDRAM 83
3.2.3 4T GC eDRAM 84
3.2.4 基于OSFETs的GC eDRAM 85
3.3 HMC 86
3.4 小结 91
参考文献 91
第4章 嵌入式闪存 95
4.1 Flash的发展背景 95
4.2 eFlash的单元结构 97
4.2.1 浮栅结构的eFlash单元 97
4.2.2 电荷捕获型的eFlash单元 103
4.3 嵌入式Flash的电路设计 106
4.3.1 eFlash单元电路设计 107
4.3.2 eFlash外围电路 109
4.3.3 字线驱动温度自适应技术 110
4.3.4 灵敏放大电路设计技术 111
4.3.5 阶梯脉冲擦除技术 116
4.4 小结 118
参考文献 118
第5章 新型嵌入式存储器 121
5.1 新型存储器原理介绍 121
5.1.1 ReRAM 121
5.1.2 PRAM 123
5.1.3 MRAM 124
5.1.4 FeRAM 126
5.2 选通器件及阵列设计 127
5.2.1 场效应晶体管（NMOS或PMOS）选通器件 127
5.2.2 双极型晶体管选通器件 129
5.2.3 二极管或非线性选通器件 131
5.3 新型嵌入式存储器的电路技术 134
5.3.1 提高读写速度及带宽的电路技术 135
5.3.2 提高读良率的电路技术 143
5.3.3 提高写良率及可靠性的电路技术 154
5.4 新型存储器的应用实例 161
5.4.1 ReRAM应用实例 161
5.4.2 PRAM应用实例 162
5.4.3 MRAM应用实例 163
5.4.4 FeRAM应用实例 164
5.5 新型嵌入式存储器在计算方面的应用 164
5.5.1 存储计算 164
5.5.2 机器学习加速 167
5.6 小结 169
参考文献 169