基于工艺纯逻辑非挥发性存开题报告.pptx

基于标准CMOS工艺的纯逻辑非挥发性存储器关键技术研究杭州电子科技大学微电子CAD所张永生导师：王彬教授2013年1月5日August19,20241

内容概要课题背景RFID标签芯片与MTP技术简介MTP技术所面临的挑战本课题的主要研究内容和难点问题论文工作计划August19,20242

课题背景半导体存储器分类半导体存储器可分为易失存储器（VM）以及非挥发性存储器（Non-VolatileMemory）两大类别，两者差别在于当外界电力消失时，所记忆的数据，前者会消失，而后者则是保存下来。August19,20243

课题背景什么是NVM？NVM(non-volatilememory)是一种非挥发性存储器，掉电后数据不会丢失，擦写时间快，次数达10万次以上,保存时间在10年以上。August19,20244

课题背景研究对象本文研究对象是LogicNVM，即基于标准CMOS工艺的非易失存储器MTP（Multiple-timeProgrammable）。August19,20245

课题背景几种存储器的比较August19,20246

课题背景MTP技术的应用主要应用于UHFRFID领域：UHFRFID领域：MTP是超高频RFID电子标签芯片核心技术，依此研发出高性能、低成本的超高频电子标签芯片。国家《物联网“十二五”发展规划》把超高频电子标签技术作为要大力攻克的核心技术之一。射频微控制器：两个装置建立连接时，交换ID，读写电子产品编码（EPC）；媒体安全：编码加密钥匙(Encryptionkeys)以及保护数字内容（DRM）版权；电源管理控制器：设定数字电压及内部系统优化；HDMI码ASIC电路：存储少量位（bit）；SOC设计：存储少量关键数据，实时数据记录。August19,20247

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RFID标签芯片简介RFID标签芯片的基本组成:射频模拟前端：把从天线接收到调制RF信号整成直流，为整个芯片提供能量；对调制信号进行解调；实现反向散射调制。数字基带部分：基带数据的处理，例如命令解析、信号控制、数据传送、数据加密和存储控制等。Memory：存储数据和信息。August19,20249

MTP技术简介MTP定义：通常把编程次数大于1K的称为MTP存储器，多用于超高频RFID标签、实时数据记录等擦写次数很多的场合；编程次数介于1次和1K之间的称为FTP存储器，多用于安全密钥、用户个性化设置、精确微调等对擦写次数要求较低的场合；OTP为1次可编程非易失存储器，主要用于基本微调。MTP技术优点采用标准CMOS工艺，不需要增加额外工艺步骤，不需要增加额外掩膜（Mask），数据擦写电压只需10V左右，擦写时间1ms以内，功耗低(10μA)，可擦写次数达10万次以上，数据保存10年以上。August19,202410

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MTP技术所面临的挑战挑战1、存储单元面积大:通常只能在容量小于512bit的小容量场合应用。2、数据有效保持：栅氧化层厚度变小，数据将由于应力感应漏电，难以达到存储数据的长期有效保持。3、高压器件：存储单元的变成电压大约需要10V，标准CMOS3.3VI/O工艺的晶体管最大工作电压只有3.7V左右。4、超低功耗编程：编程时需要产生高压，功耗极大，MTP用于无源系统（如RFID）时会变得非常困难。August19,202412

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本课题的主要研究内容和难点问题研究目标：研究基于标准CMOS工艺的纯逻辑非易失存储器单元，开发出可用于UHFRFID成本低廉、实用可靠的MTP存储器单元与操作方式。研究内容：新型4T存储单元；超低功耗编程方法；高压器件及相应的高压电路。August19,202414

本课题的主要研究内容和难点问题热点研究问题1、存储单元的研究：6T结构的存储单元是目前MTP技术中最常用，性能可靠，工作稳定，可以一步完成编程，但是由于6T存储单元面积很大，通常只在低比特场合应用。新型4T结构的存储单元分两步完成编程操作，在需要对存储单元编程时，浮栅节点的电子移出和电子移入分别单独进行，编程操作按行进行。这种分两步编程的操作方式可以显著减小编程时对非编程行的电子干扰，同时显著降低了存