存储器那点事(一)常见存储器分类
存储器那点事(一)常见存储器分类
前言
注：本文中所谈到的器主要是指磁盘阵列，通过SAN/NAS/iSCSI等接口与主机相连，虽然说SAN交换机、物理带库、磁带机和光盘塔也属于存储的范畴，但不在本文讨论范围内。
存储器，或者称作存储阵列，是当今业界一个比较Fashion的词，见过不少这个圈子里的公司为了提高档次，会主动往存储行业靠，经常自我标榜“哥所在的集成公司是高科技，不仅搬箱子，哥还做存储”，“哥公司自己生产具有完全知识产权的存储器”…（当然现在再这么说有点out了，现在流行自我标榜“哥公司现在做云计算高科技呢”）。
当然，这个圈子里面的人在和身边朋友自我介绍是做存储这个高科技行业时，也经常碰到另外一种情况，“哥们你们那边250G的盘多少钱一块啊，你们卖U盘么”…
那么存储器究竟该如何定义呢在我看来，二十多年前Sun公司提出了“就是计算机”的理念，对于整个IT行业发生了翻天覆地的变化，那么我们也完全可以说“存储也是计算机”。存储是什么呢，对，存储也是计算机。
2000年前的存储器，多是作为主机的附属品出现的，记得97年本人在做系统员时，看到厂商在调试几套HP 9000和SUN小型机，几个集成商的将一个个磁盘塞进一个独立架子里面（后来才知道那叫磁盘柜），一边塞进去还一边说：“哥们千万注意啊，这玩意叫磁盘阵列，贼贵，一块磁盘顶一台夏利呢”。我们当时大吃一惊，高科技啊，一块小铁片竟然顶得上大街上一辆出租车（其实当时也不过是给个JBOD+软件RAID，现在想想，真叫暴利啊）…
而且当时安装磁盘阵列也是看起来很高深的一件事情，不同于主机UNIX操作系统要插入光盘，输入命令、不断回车，磁盘阵列的安装往往是在主机安装完后再导入一
些，然后运行一个脚本，出去吃个饭、抽根烟….就完成了。这就是早期DAS阶段的典型工作流程，存储器在当时仅仅是器的附属品。
2000年左右以后，国内的存储器市场慢慢进入了一个繁荣阶段，具有独立控制器的磁盘阵列产品越来越多（不再依赖于主机端的软件RAID技术）；另外除了
IBM/HP/SUN/Compaq/SGI五大UNIX厂商有自己的存储器产品外，独立存储厂商在国内也如雨后春笋般出现了，（第一次还以为是那个做显示器的厂商）、Brocade、Netapp、MCData、HDS等存储网络产品公司也慢慢地出现在招标书和投标现场，可以说，2000年以后，存储器进入了一个快速发展的时期。
存储器和主机的采购可以分开、建立独立的存储网络等概念分别被以EMC和Brocade 为代表的存储公司发扬光大。存储与计算分离的概念颠覆了传统的DAS模式，在传统模式中，存储器被看作一个简单的外设依附于主机系统，而存储与计算分离以后，存储子系统从原来的计算系统中分离出来形成一个独立的子系统（这是EMC早期一再强调的概念），存储和主机间通过高速网络互联，这样存储器从后台走向了前台，这样诞生了Brocade和Mcdata（后被Brocade收购）等SAN网络设备公司。同时随着网络共享应用的持续增长和网络文件共享协议的成熟（SUN发明的NFS协议和推出的CIFS协议），文件服务器作为一种独立的存储器也走向了市场，其代表公司就是Netapp。
一、常见的存储器的
现在业界有非常多的存储公司，每家公司也有不同档次的产品，当然每家公司都会花大力气大家宣扬自己的产品如何如何高性能、如何如何稳定可靠，档次如何如何高，而且都能摆出不少道理，所谓王婆卖瓜，自卖自夸嘛。
那么存储器到底该如何分类呢，存储阵列的档次划分有没有依据呢，下面介绍几种常见的分类方法。
1、专业IT研究公司Gartner的分类
很多专业IT人士看各种产品在业界的定位和评测，都会参考Garnter公司的评价，那么Gartner公司是什么东东呢。高德纳咨询公司（Gartner）是全球最具权威的IT 研究与顾问咨询公司，其官方网站: 。Garnter公司成立于1979年，总部设在康涅狄克州斯坦福。其研究范围复盖全部IT产业，就IT的研究、发展、评估、应用、市场等领域，为客户提供客观、公正的论证报告及市场调研报告，协助客户进行市场分析、、项目论证、投资决策。为决策者在投资风险和管理、策略、发展方向等重大问题上提供重要咨询建议，帮助决策者作出正确抉择。
针对于存储磁盘阵列行业Garnter会定期发布一些分析报告，我们取其中两个比较有著名的报告类型，一份是针对于所谓的High-End企业级存储器市场的分析，比如《MarketScope for High-End Enterprise Disk Arrays, 2H05》实际上就是Garnter公司在2005年12月30日对于2005年下半年针对High-End企业级存储器市场的总结回顾；而另外一份叫《Magic Quadrant for Midrange Enterprise Disk Arrays》的报告就是Garnter定期用魔力四象限的方式对于Midrange Enterprise Disk Arrays的定义。通过定期对这两份报告进行分析，我们能够很方便地了解这个行业各种存储器的定位和技术含量。
Gartner定义的High-End Enterprise Disk Arrays分析
我们首先来看看Gartner是从哪些角度给各家存储器厂商定位和评分的
? Presales support 售前技术部门的支持能力；
? Break/fix service and post-sales support 售后服务和处理问题的能力；
? Total-cost-of-ownership evaluation 总体拥有成本估算；
? Technologies that have net effect of reducing power and cooling consumption and space requirements各家厂商的产品在节点、制冷技术和空间节省方面的技术特点；
? Independent software vendor support独立软件厂商的支持力度；
? Acquisition, upgrade, service and warranty pricing购买和升级费用，服务和保修费用；
? The impact of changing storage更换存储器的影响。
每隔一段时间Gartner会根据上述的评分标准将各家存储厂商定位到五个级别中，Strong Negative，Caution，Promising、Positive和Strong Positive。
那么Gartner是如何定义high-end enterprise disk arrays的呢我们来看看其定义标准：
1. Use a multiple controller architecture使用多控制器体系架构；
2. Support mainframe. and open-system environments支持mainframe和开放系统；
3. Support FICON, Enterprise Systems Connection (ESCON) or Fibre Channel host connectivity同时支持FICON/ESCON和FC光纤通道接口；
4. Support the z/OS operating system and/or other mainframe. operating systems支持z/OS和其他mainframe操作系统；
能够进入这个所谓High-End Enterprise Disk Array 富人俱乐部的存储器较少，主要包括以下几种
? EMC — Symmetrix V-Max and DMX-4
? Fujitsu — ETERNUS8000
? Hitachi/Hitachi Data Systems — Universal Storage Platform. V and VM
? HP — StorageWorks XP24000, XP20000
?— System Storage and DS6800
? Sun — Sun StorageTek 9990V and 9985V
可以说Gartner采用了一种非常经典和传统的方法来定义级存储器，即“出身血统论”（4个条件中除了第一条是多控制器外，其他都和IBM大机的连接性和支持力度有关），特别是表现在能够支持大机这一点（能够做到这一点的存储厂商确实很少，往往是那些很早就存储器或者做过IBM兼容机的厂商才具备这些能力和血统）。但是笔者对于这种划分方法持一定的保留意见，因为大机在如今新建的中心已经较少的出现，开放系统（AIX/HPUX/Solaris/Windows/Linux和等）占了绝对优势。而即时在IBM内部，Mainframe（大型主机）的重要性也发展速度也不比当年。用户花重金买“高端”存储器看中的是其性能、可靠性、可管理性和其他数据保护，至于他能否连接IBM Mainframe，其实并不那么重要。而且能够连接大型主机的存储器，往往配置相对较为复杂，比如HDS的USP系列在配置时就有个cu/ldev的概念，一般初学者是很难理解为什么要这么设计，其实这就是早期为了和大型主机连接而留下的传统产物。
因此笔者的观点是，如果您的数据中心有预算买“高端”存储，不准备采用Mainframe （大型主机），或者说即时有Mainframe也不准备和开放系统存储器互联互通（包括在四大银行数据中心，Mainframe和开放系统都是各有各的存储，一般也不会和开放系统共享存储器，甚至连维护人员都是分为两组）。因此建议各位在选型阶段所谓高端或者中端来说，不要拘泥于Gartner的报告分类，建议更加关注其体系结构（多控制器结构）、性能、可靠性、可管理性和其他数据保护功能。
Gartner定义的Midrange Enterprise Disk Arrays分析
Gartner采用了其经典的魔力四象限（Magic Quadrant）来定义Midrange Enterprise Disk Arrays，魔力象限是在某一特定内的对市场情况进行的图形化描述。
魔力象限(Magic Quadrant)由Gartner公司于2006年9月25日取得“魔力象限”版权,并可以在获得许可的情况下重复使用。它根据Gartner公司的定义,它描述了Gartner 公司依据标准对该市场内的厂商所进行的分析。Gartner公司并不对在魔力象限中描述的任何厂商、产品或服务出具官方认可,也不建议技术用户只选择那些位于“领导者”象限里的厂商。魔力象限仅用作一种研究工具,并不意味着是行动的具体指导。Gartner公司对该项研究不承担任何明示或默示的担保,包括适销性或适用于某一特定用途的任何担保。
魔力象限的四个象限依次分别为领导者（Leaders）、挑战者（Challengers）、有远见者（Visionaries）和特定领域者（Niche Players）。Gartner 公司表示所谓领导者，其提供的产品应包含额外的功能，且能提高市场对这些功能的重要性的认识，从而显示出对市场的影响能力。Gartner 希望一个领导者能够不断提高其市场份额、甚至占领整个市场,并且它所提供的解决能够引起越来越多企业的共鸣。所谓领导者还必须有能力在全球范围内开展销售并提供支持。
每隔一段时间，Gartner会根据各家存储厂商存储器产品的综合能力表现将其置于魔力象限的某个分区中，笔者认为这是一个不错了解业界存储厂商发展状态的评估报告，有一定的参考和借鉴作用。当然如果要找出点问题的话，主要在于Gartner对于日益崛起的中国存储市场了解不够，国内不少冉冉升起的存储厂商和产品都没有收录其中。
那么Gartner公司是如何定义Midrange Enterprise Disk Arrays的呢我们来看看其定义标准：
1. Use dual-controller or Cluster architecture采用双控制器或者集群式架构；
2. Support Unix/Linux/Windows and Netware operation environment支持
Unix/Linux/Windows and Netware服务操作系统；
3. Offer no mainframe. support不提供对于Mainframe的支持；
4. Have an average selling price of more than $24999平均市场价格超过24999美金；
5. Support block-access protocol支持block访问协议（即常见的SAN/iSCSI网络访问）
可以看到，这是常见的存储器架构，大家在市场里能够经常看到的IBM DS系列，EMC CX系列、HP EVA系列、HDS AMS系列、SUN 6000系列等等大都属于这个范畴，而且“出身血统论”再一次体现出来，划分标准中出现了“不提供对于Mainframe的支持”的字样。这份报告对于收录的各家存储厂商的产品都有非常精辟的总结，值得一读。如果抛弃对于Mainframe的支持，其实这里面有几家新兴的存储厂商的产品已经初步具备了企业级高端存储的体系架构，比如3PAR的InServ Storage Server T系列和Pillar Data System的Axiom系列存储器，他们都支持多达8个控制器的紧耦合集群（EMC最新的Sym V-MAX也采用了类似的体系架构），很强的存储处理能力、可扩展性和可靠性，可以说这些公司的产品给存储市场带来了不少创新。
按产品参数指标分类
由于国内存储采购经常会碰到公开招标，以前也有很多用户或者集成商多通过产品的指标参数来区分所谓高中低端存储。
比如把常见的控制器超过两个、缓存超过64GB，磁盘数超过400块、IOPS大于几十万的存储器称为高端存储，反正即为模块化存储。
当然这些指标也是广大人民群众在某一个时段总结出来的所谓“经验值”，随着时间的发展其指标是不断与时俱进的。就像篮球运动员一样，80年代1米9的可以打中锋，到了90年代要到2米才能胜任，到了2000年以后NBA当年四大中锋都是2米15以上，现在的大中锋姚明同学都要到2米26了，存储的指标也是如此。
另外一点需要注意的是，由于EMC公司在存储市场的巨大影响力和强大的市场营销能力，其模块化阵列Clarion系列和高端Symmetrix系列存储器往往成为推动这些指标参数定义的事实标准。如在中端市场，2002年EMC发布标志性的存储产品
CX200/400/600，将模块化存储定义成三个档次，这个事实的标准让其他存储厂商苦苦追赶，好不容易也有了三个档次的模块化阵列，到了2008年EMC发布CX4后又将这个市场进一步细化成4个档次，CX 4-120/240/480/960，再加上更低端的AX系列，如此的细分让其他厂商往往难以追赶。因此在实际项目投标中，不同存储厂商“错位”竞争的情况就经常发生，人人都希望拿自己的“下马”去和对手的“上马”PK。
然后随着存储市场的差异化发展，存储技术的革新和新的存储体系架构的出现，甚至出现了不少同一存储厂商新一代的模块化存储的一些参数指标远高于现有的企业级存储入门级产品的指标，因此这种按参数指标来分类的方法也变得难以被使用，为了更加清晰地对存储产品定位，比较科学的方法是根据存储器的存储控制器的体系架构来进行分类。
按存储器体系架构分类
前面我们说过，存储器是什么，存储器也是计算机。计算机体系架构经历了多个不同的发展阶段（这里主要是指服务器体系架构），因此存储器比较学术的一种分类方法是根据其体系架构进行分类。
如上图所示，我们可以根据存储器的体系架构将存储分成低、中、高三类，分别是低端的基于阵列控制卡技术的存储器，比如HP MSA1000，EMC AX系列；中端的基于简单群集技术的模块化存储器，比如EMC CX系列、HDS AMS系列、HP EVA系列、IBM DS系列、Netapp FAS系列、SUN 6000系列；而高端存储器现在有两种方向，一种是基于统一大缓存scale-up架构多处理器存储器，比如EMC DMX系列、HDS USP 系列、9900系列，另外一种是分布式缓存多处理器scale-out架构的存储器，比如EMC最新发布的Symmetrix V-MAX系列，不少新兴存储厂商3PAR的InServ Storage Server T系列和Pillar Data System的Axiom系列存储器从体系架构来说也属于这个系列。
√半导体存储器——分类、结构和性能
半导体存储器（解说） ——分类、结构和性能—— 作者：Xie M. X. (UESTC ，成都市) 计算机等许多系统中都离不开存储器。存储器就是能够存储数据、并且根据地址码还可以读出其中数据的一种器件。存储器有两大类：磁存储器和半导体存储器。 （1）半导体存储器的分类和基本结构： 半导体存储器是一种大规模集成电路，它的分类如图1所示。半导体存储器根据其在切断电源以后能否保存数据的特性，可区分为不挥发性存储器和易挥发性存储器两大类。磁存储器也都是不挥发性存储器。 半导体存储器也可根据其存储数据的方式不同，区分为随机存取存储器（RAM ）和只读存储器（ROM ）两大类。RAM 可以对任意一个存储单元、以任意的次序来存/取（即读出/写入）数据，并且存/取的时间都相等。ROM 则是在制造时即已经存储好了数据，一般不具备写入功能，只能读出数据（现在已经发展出了多种既可读出、又可写入的ROM ）。 半导体存储器还可以根据其所采用工艺技术的不同，区分为MOS 存储器和双极型存储器两种。采用MOS 工艺制造的称为MOS 存储器；MOS 存储器具有密度高、功耗低、输入阻抗高和价格便宜等优点，用得最多。采用双极型工艺制造的，称为双极型存储器；双极型存储器的优点就是工作速度高。 半导体存储器的基本结构就是存储器阵列及其它电路。存储器阵列（memory array ）是半导体存储器的主体，用以存储数据；其他就是输入端的地址码缓存器、行译码器、读出放大器、列译码器和输出缓冲器等组成。 各个存储单元处在字线（WL ，word line ）与位线（BL ，bit line ）的交点上。如果存储器有N 个地址码输入端，则该存储器就具有2N 比特的存储容量；若存储器阵列有2n 根字线，那么相应的就有2N n 条位线（相互交叉排列）。 在存储器读出其中的数据时，首先需通过地址码缓存器把地址码信号送入到行译码器、并进入到字线，再由行译码器选出一个WL ，然后把一个位线上得到的数据（微小信号）通过读出放大器进行放大，并由列译码器选出其中一个读出放大器，把放大了的信号通过多路输出缓冲器而输出。 在写入数据时，首先需要把数据送给由列译码器选出的位线，然后再存入到位线与字线相交的存储单元中。当然，对于不必写入数据的ROM （只读存储器）而言，就不需要写入电路。 图1 半导体存储器的分类
存储器种类
存储器类型 ①SRAM SSRAM RAM ②DRAM SDRAM ①MASK ROM ②OTP ROM ROM ③PROM ④EPROM ⑤EEPROM ⑥FLASH Memory RAM: Random Access Memory 随机访问存储器 存储单元的内容可按需随意取出或存入，这种存储器在断电时将丢失其存储内容，故主要用于存储短时间使用的程序。它的特点就是是易挥发性（nonvolatile），即掉电失忆。 ROM: Read Only Memory 只读存储器 ROM 通常指固化存储器(一次写入，反复读取)，它的特点与RAM 相反。 注意： ①我们通常可以这样认为，RAM是单片机（MCU）的数据存储器（这里的数据包括 内部数据存储器（用户RAM区，可位寻址区和工作组寄存器）和特殊功能寄存器 SFR），或是电脑的内存和缓存，它们掉电后数据就消失了（非易失性存储器除外， 比如某些数字电位器就是非易失性的）。ROM是单片机的程序存储器，有些单片 机可能还包括数据存储器，这里的数据指的是要保存下来的数据，即单片机掉电 后仍然存在的数据，比如采集到的最终信号数据等。而RAM这个数据存储器只是 在单片机运行时，起一个暂存数据的作用，比如对采集的数据做一些处理运算， 这样就产生中间量，而RAM这个数据存储器就是来暂时存取中间量的，最终的结 果要放到ROM的数据存储器中。（如下图所示） ② ROM在正常工作状态下只能从中读取数据，不能快速的随时修改或重新写入数 据。它的优点是电路结构简单，而且在断电以后数据不会丢失。缺点是只适用于 存储那些固定数据的场合。RAM与ROM的根本区别是RAM在正常工作状态下 就可以随时向存储器里写入数据或从中读取数据。
存储器那点事(一)常见存储器分类
存储器那点事(一)常见存储器分类 前言 注：本文中所谈到的存储器主要是指磁盘阵列，通过SAN/NAS/iSCSI等接口与主机相连，虽然说SAN交换机、物理带库、磁带机和光盘塔也属于存储的范畴，但不在本文讨论范围内。 存储器，或者称作存储阵列，是当今业界一个比较Fashion的词，见过不少这个圈子里的公司为了提高档次，会主动往存储行业靠，经常自我标榜“哥所在的系统集成公司是高科技，不仅搬箱子，哥还做存储”，“哥公司自己生产具有完全知识产权的存储器”…（当然现在再这么说有点out了，现在流行自我标榜“哥公司现在做云计算高科技呢”）。 当然，这个圈子里面的人在和身边朋友自我介绍是做存储这个高科技行业时，也经常碰到另外一种情况，“哥们你们那边250G的盘多少钱一块啊，你们卖U盘么？”… 那么存储器究竟该如何定义呢？在我看来，二十多年前Sun公司提出了“网络就是计算机”的理念，对于整个IT行业发生了翻天覆地的变化，那么我们也完全可以说“存储也是计算机”。存储是什么呢，对，存储也是计算机。 2000年前的存储器，多是作为主机的附属品出现的，记得97年本人在做系统管理员时，看到厂商在调试几套HP 9000和SUN小型机，几个集成商的工程师将一个个磁盘塞进一个独立架子里面（后来才知道那叫磁盘柜），一边塞进去还一边说：“哥们千万注意啊，这玩意叫磁盘阵列，贼贵，一块磁盘顶一台夏利呢”。我们当时大吃一惊，高科技啊，一块小铁片竟然顶得上大街上一辆出租车（其实当时也不过是给个JBOD+软件RAID，现在想想，真叫暴利啊）… 而且当时安装磁盘阵列也是看起来很高深的一件事情，不同于主机UNIX操作系统要插入光盘，输入命令、不断回车，磁盘阵列的安装往往是在主机安装完后再导入一些软件，然后运行一个脚本，出去吃个饭、抽根烟….就完成了。这就是早期DAS 阶段的典型工作流程，存储器在当时仅仅是服务器的附属品。 2000年左右以后，国内的存储器市场慢慢进入了一个繁荣发展阶段，具有独立控制器的磁盘阵列产品越来越多（不再依赖于主机端的软件RAID技术）；另外除了 IBM/HP/SUN/Compaq/SGI五大UNIX厂商有自己的存储器产品外，独立存储厂商在国内也如雨后春笋般出现了，EMC（第一次还以为是那个做显示器的厂商）、Brocade、Netapp、MCData、HDS等存储网络产品公司也慢慢地出现在招标书和投标现场，可以说，2000年以后，存储器进入了一个快速发展的时期。 存储器和主机的采购可以分开、建立独立的存储网络等概念分别被以EMC和Brocade 为代表的存储公司发扬光大。存储与计算分离的概念颠覆了传统的DAS模式，在传统模式中，存储器被看作一个简单的外设依附于主机系统，而存储与计算分离以后，存储子系统从原来的计算系统中分离出来形成一个独立的子系统（这是EMC早期一再强调的概念），存储和主机间通过高速网络互联，这样存储器从后台走向了前台，这样诞生了Brocade和Mcdata（后被Brocade收购）等SAN网络设备公司。同时随着网络共享应用的持续增长和网络文件共享协议的成熟（SUN发明的NFS协议和
半导体集成电路考试题目与参考答案
第一部分考试试题 第0章绪论 1.什么叫半导体集成电路？ 2.按照半导体集成电路的集成度来分，分为哪些类型，请同时写出它们对应的英文缩写？ 3.按照器件类型分，半导体集成电路分为哪几类？ 4.按电路功能或信号类型分，半导体集成电路分为哪几类？ 5.什么是特征尺寸？它对集成电路工艺有何影响？ 6.名词解释：集成度、wafer size、die size、摩尔定律？ 第1章集成电路的基本制造工艺 1.四层三结的结构的双极型晶体管中隐埋层的作用？ 2.在制作晶体管的时候，衬底材料电阻率的选取对器件有何影响？。 3.简单叙述一下pn结隔离的NPN晶体管的光刻步骤？ 4.简述硅栅p阱CMOS的光刻步骤？ 5.以p阱CMOS工艺为基础的BiCMOS的有哪些不足？ 6.以N阱CMOS工艺为基础的BiCMOS的有哪些优缺点？并请提出改进方法。 7. 请画出NPN晶体管的版图，并且标注各层掺杂区域类型。 8.请画出CMOS反相器的版图，并标注各层掺杂类型和输入输出端子。 第2章集成电路中的晶体管及其寄生效应 1.简述集成双极晶体管的有源寄生效应在其各工作区能否忽略？。 2.什么是集成双极晶体管的无源寄生效应？ 3. 什么是MOS晶体管的有源寄生效应？ 4. 什么是MOS晶体管的闩锁效应，其对晶体管有什么影响? 5. 消除“Latch-up”效应的方法？ 6.如何解决MOS器件的场区寄生MOSFET效应？ 7. 如何解决MOS器件中的寄生双极晶体管效应？ 第3章集成电路中的无源元件 1.双极性集成电路中最常用的电阻器和MOS集成电路中常用的电阻都有哪些？ 2.集成电路中常用的电容有哪些。 3. 为什么基区薄层电阻需要修正。 4. 为什么新的工艺中要用铜布线取代铝布线。 5. 运用基区扩散电阻，设计一个方块电阻200欧，阻值为1K的电阻，已知耗散功率为20W/c㎡,该电阻上的压降为5V,设计此电阻。 第4章TTL电路 1.名词解释
半导体存储器
第7章半导体存储器 内容提要 半导体存储器是存储二值信息的大规模集成电路，本章主要介绍了（1）顺序存取存储器（SAM）、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）的工作原理。 （2）各种存储器的存储单元。 （3）半导体存储器的主要技术指标和存储容量扩展方法。 （4）半导体存储器芯片的应用。 教学基本要求 掌握： （1）SAM、RAM和ROM的功能和使用方法。 （2）存储器的技术指标。 （3）用ROM实现组合逻辑电路。 理解SAM、RAM和ROM的工作原理。 了解： （1）动态CMOS反相器。 （2）动态CMOS移存单元。 （3）MOS静态及动态存储单元。 重点与难点 本章重点： （1）SAM、RAM和ROM的功能。
（2）半导体存储器使用方法（存储用量的扩展）。 （3）用ROM实现组合逻辑电路。 本章难点：动态CMOS反相器、动态CMOS移存单元及MOS静态、动态存储单元的工作原理。 7.1 半导体存储器及分类 半导体存储器是存储二值信息的大规模集成电路，是现代数字系统的重要组成部分。半导体存储器分类如下： 按制造工艺分，有双极型和MOS型两类。双极型存储器具有工作速度快、功耗大、价格较高的特点。MOS型存储器具有集成度高、功耗小、工艺简单、价格低等特点。 按存取方式分，有顺序存取存储器（SAM）、随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）三类。 （1）顺序存取存储器（简称SAM）：对信息的存入（写）或取出（读）是按顺序进行的，即具有“先入先出”或“先入后出”的特点。 （2）随机存取存储器（简称RAM）：可在任何时刻随机地对任意一个单元直接存取信息。根据所采用的存储单元工作原理的不同，又将
西门子S7-200系列PLC的存储器类型
（1） S7-200存储器类型 S7-200 PLC可以采用多种形式的存储器来进行PLC程序与数据的存储，以防止数据的丢失。S7-200可以使用的存储器主要有如下类型： ①RAM： CPU模块本身带有动态数据存储器（RAM）。RAM用于存储PLC的运算、处理结果等数据。根据需要，RAM的数据可以通过电容器或电池盒（选件）进行保持，但其存储时间较短，一般只能保持几天。 ②EEPROM（或Flash ROM）：除RAM外，CPU模块本身带有的保持型存储器（EEPROM或Flash ROM），可以进行数据的永久性存储。保持型存储器用于存储PLC用户程序、PLC参数等重要数据；根据需要，也可以将PLC程序执行过程中所产生的局部变量V、内部标志M、定时器T、计数器C等保存在保持型存储器中。 ③存储器卡：存储器卡在S7-200中为可选件，用户可以根据需要选用。存储器卡为保持型存储器，可以作为PLC保持型存储器的扩展与后备，用于保存PLC用户程序、PLC参数、变量V、内部标志M、定时器T、计数器C等。 （2）存储器分区 S7-200的内部存储器分为程序存储区、数据存储区、参数存储区。其中，程序存储区用于存储PLC用户程序；数据存储区用于存储PLC运算、处理的中间结果（如输入／输出映像，标志、变量的状态，计数器、定时器的中间值等）；参数存储区用于存储PLC配置参数（包括程序保护密码、地址分配设定、停电保持区域的设定等）。 艾驰商城是国内最专业的MRO工业品网购平台，正品现货、优势价格、迅捷配送，是一站式采购的工业品商城！具有10年工业用品电子商务领域研究，以强大的信息通道建设的优势，以及依托线下贸易交易市场在工业用品行业上游供应链的整合能力，为广大的用户提供了传感器、图尔克传感器、变频器、断路器、继电器、PLC、工控机、仪器仪表、气缸、五金工具、伺服电机、劳保用品等一系列自动化的工控产品。 艾驰商城是国内最专业的MRO工业品网购平台，正品现货、优势价格、迅捷配送，是一站式采购的工业品商城！具有 10年工业用品电子商务领域研究，以强大的信息通道建设的优势，以及依托线下贸易交易市场在工业用品行业上游供应链的整合能力，为广大的用户提供了传感器、图尔克传感器、变频器、断路
半导体集成电路型号命名法
半导体集成电路型号命名法 1．集成电路的型号命名法 集成电路现行国际规定的命名法如下：（摘自《电子工程手册系列丛书》A15，《中外集成电路简明速查手册》TTL，CMOS电路以及GB3430）。 器件的型号由五部分组成，各部分符号及意义见表1。 2．集成电路的分类 集成电路是现代电子电路的重要组成部分，它具有体积小、耗电少、工作特性好等一系列优点。 概括来说，集成电路按制造工艺，可分为半导体集成电路、薄膜集成电路和由二者组合而成的混合集成电路。 按功能，可分为模拟集成电路和数字集成电路。 按集成度，可分为小规模集成电路（SSI，集成度＜10个门电路〉、中规模集成电路（MSI，集成度为10～100个门电路）、大规模集成电路（LSI，集成度为100～1000个门电路）以及超大规模集成电路（VLSI，集成度＞1000个门电路）。 按外形，又可分为圆型（金属外壳晶体管封装型，适用于大功率），扁平型（稳定性好、体积小）和双列直插型（有利于采用大规模生产技术进行焊接，因此获得广泛的应用）。 目前，已经成熟的集成逻辑技术主要有三种：TTL逻辑（晶体管－晶体管逻辑）、CMOS 逻辑（互补金属－氧化物－半导体逻辑）和ECL逻辑（发射极耦合逻辑）。 TTL逻辑：TTL逻辑于1964年由美国德克萨斯仪器公司生产，其发展速度快，系列产品多。有速度及功耗折中的标准型；有改进型、高速及低功耗的低功耗肖特基型。所有TTL 电路的输出、输入电平均是兼容的。该系列有两个常用的系列化产品， CMOS逻辑：CMOS逻辑器件的特点是功耗低，工作电源电压范围较宽，速度快（可达7MHz）。 ECL逻辑：ECL逻辑的最大特点是工作速度高。因为在ECL电路中数字逻辑电路形式采用非饱和型，消除了三极管的存储时间，大大加快了工作速度。MECL I系列产品是由美国摩托罗拉公司于1962年生产的，后来又生产了改进型的MECLⅡ，MECLⅢ型及MECL10000。 3．集成电路外引线的识别 使用集成电路前，必须认真查对和识别集成电路的引脚，确认电源、地、输入、输出及控制等相应的引脚号，以免因错接而损坏器件。引脚排列的一般规律为： 圆型集成电路：识别时，面向引脚正视。从定位销顺时针方向依次为1，2，3，4 ……。图1 集成器件俯视图 – 158 –
半导体材料课程教学大纲
半导体材料课程教学大纲 一、课程说明 （一）课程名称：半导体材料 所属专业：微电子科学与工程 课程性质：专业限选 学分： 3 （二）课程简介：本课程重点介绍第一代和第二代半导体材料硅、锗、砷化镓等的制备基本原理、制备工艺和材料特性，介绍第三代半导体材料氮化镓、碳化硅及其他半导体材料的性质及制备方法。 目标与任务：使学生掌握主要半导体材料的性质以及制备方法，了解半导体材料最新发展情况、为将来从事半导体材料科学、半导体器件制备等打下基础。 （三）先修课程要求：《固体物理学》、《半导体物理学》、《热力学统计物理》； 本课程中介绍半导体材料性质方面需要《固体物理学》、《半导体物理学》中晶体结构、能带理论等章节作为基础。同时介绍材料生长方面知识时需要《热力学统计物理》中关于自由能等方面的知识。 （四）教材：杨树人《半导体材料》 主要参考书：褚君浩、张玉龙《半导体材料技术》 陆大成《金属有机化合物气相外延基础及应用》 二、课程内容与安排 第一章半导体材料概述 第一节半导体材料发展历程 第二节半导体材料分类 第三节半导体材料制备方法综述 第二章硅和锗的制备 第一节硅和锗的物理化学性质 第二节高纯硅的制备 第三节锗的富集与提纯
第三章区熔提纯 第一节分凝现象与分凝系数 第二节区熔原理 第三节锗的区熔提纯 第四章晶体生长 第一节晶体生长理论基础 第二节熔体的晶体生长 第三节硅、锗单晶生长 第五章硅、锗晶体中的杂质和缺陷 第一节硅、锗晶体中杂质的性质 第二节硅、锗晶体的掺杂 第三节硅、锗单晶的位错 第四节硅单晶中的微缺陷 第六章硅外延生长 第一节硅的气相外延生长 第二节硅外延生长的缺陷及电阻率控制 第三节硅的异质外延 第七章化合物半导体的外延生长 第一节气相外延生长（VPE） 第二节金属有机物化学气相外延生长（MOCVD） 第三节分子束外延生长（MBE） 第四节其他外延生长技术 第八章化合物半导体材料（一）：第二代半导体材料 第一节 GaAs、InP等III-V族化合物半导体材料的特性第二节 GaAs单晶的制备及应用 第三节 GaAs单晶中杂质控制及掺杂 第四节 InP、GaP等的制备及应用 第九章化合物半导体材料（二）：第三代半导体材料 第一节氮化物半导体材料特性及应用 第二节氮化物半导体材料的外延生长 第三节碳化硅材料的特性及应用 第十章其他半导体材料
集成电路的种类与用途全解
集成电路的种类与用途 作者：陈建新 在电子行业，集成电路的应用非常广泛，每年都有许许多多通用或专用的集成电路被研发与生产出来，本文将对集成电路的知识作一全面的阐述。 一、集成电路的种类 集成电路的种类很多，按其功能不同可分为模拟集成电路和数字集成电路两大类。前者用来产生、放大和处理各种模拟电信号；后者则用来产生、放大和处理各种数字电信号。所谓模拟信号，是指幅度随时间连续变化的信号。例如，人对着话筒讲话，话筒输出的音频电信号就是模拟信号，收音机、收录机、音响设备及电视机中接收、放大的音频信号、电视信号，也是模拟信号。所谓数字信号，是指在时间上和幅度上离散取值的信号，例如，电报电码信号，按一下电键，产生一个电信号，而产生的电信号是不连续的。这种不连续的电信号，一般叫做电脉冲或脉冲信号，计算机中运行的信号是脉冲信号，但这些脉冲信号均代表着确切的数字，因而又叫做数字信号。在电子技术中，通常又把模拟信号以外的非连续变化的信号，统称为数字信号。目前，在家电维修中或一般性电子制作中，所遇到的主要是模拟信号；那么，接触最多的将是模拟集成电路。 集成电路按其制作工艺不同，可分为半导体集成电路、膜集成电路和混合集成电路三类。半导体集成电路是采用半导体工艺技术，在硅基片上制作包括电阻、电容、三极管、二极管等元器件并具有某种电路功能的集成电路；膜集成电路是在玻璃或陶瓷片等绝缘物体上，以“膜”的形式制作电阻、电容等无源器件。无源元件的数值范围可以作得很宽，精度可以作得很高。但目前的技术水平尚无法用“膜”的形式制作晶体二极管、三极管等有源器件，因而使膜集成电路的应用范围受到很大的限制。在实际应用中，多半是在无源膜电路上外加半导体集成电路或分立元件的二极管、三极管等有源器件，使之构成一个整体，这便是混合集成电路。根据膜的厚薄不同，膜集成电路又分为厚膜集成电路（膜厚为1μm～10μm）和薄膜集成电路（膜厚为1μm以下）两种。在家电维修和一般性电子制作过程中遇到的主要是半导体集成电路、厚膜电路及少量的混合集成电路。 按集成度高低不同，可分为小规模、中规模、大规模及超大规模集成电路四类。对模拟集成电路，由于工艺要求较高、电路又较复杂，所以一般认为集成50个以下元器件为小规模集成电路，集成50－100个元器件为中规模集成电路，
半导体材料的分类及应用
半导体材料的分类及应用
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半导体材料的分类及应用 能源、材料与信息被认为是当今正在兴起的新技术革命的三大支柱。材料方面, 电子材料的进展尤其引人注目。以大规模和超大规模集成电路为核心的电脑的问世极大地推动了现代科学技术各个方面的发展,一个又一个划时代意义的半导体生产新工艺、新材料和新仪器不断涌现, 并迅速变成生产力和生产工具，极大地推动了集成电路工业的高速发展。半导体数字集成电路、模拟集成电路、存储器、专用集成电路和微处理器，无论是在集成度和稳定可靠性的提高方面, 还是在生产成本不断降低方面都上了一个又一个新台阶,有力地促进了人类在生物工程、航空航天、工业、农业、商业、科技、教育、卫生等领域的全面发展, 也大大地方便和丰富了人们的日常生活。半导体集成电路的发展水平, 是衡量一个国家的经济实力和科技进步的主要标志之一, 然而半导体材料又是集成电路发展的一个重要基石。“半体体材料”作为电子材料的代表，在生产实践的客观需求刺激下, 科技工作者已经发现了数以千计的具有半导体特性的材料, 并正在卓有成效在研究、开发和利用各种具有特殊性能的材料。 1 元素半导体 周期表中有12 种具有半导体性质的元素( 见下表) 。但其中S、P、As、Sb 和I 不稳定，易发挥; 灰Sｎ在室温下转变为白Sn, 已金属；Ｂ、Ｃ的熔点太高, 不易制成单晶; T e 十分稀缺。这样只剩下Sｅ、Ge 和Ｓi 可供实用。半导体技术的早期( ５0 年代以前) 。
集成电路的种类和用途
集成电路的种类和用途 在电子行业，集成电路的应用非常广泛，每年都有许许多多通用或专用的集成电路被研发与生产出来，本文将对集成电路的知识作一全面的阐述。 集成电路的种类 集成电路的种类很多，按其功能不同可分为模拟集成电路和数字集成电路两大类。前者用来产生、放大和处理各种模拟电信号；后者则用来产生、放大和处理各种数字电信号。所谓模拟信号，是指幅度随时间连续变化的信号。例如，人对着话筒讲话，话筒输出的音频电信号就是模拟信号，收音机、收录机、音响设备及电视机中接收、放大的音频信号、电视信号，也是模拟信号。所谓数字信号，是指在时间上和幅度上离散取值的信号，例如，电报电码信号，按一下电键，产生一个电信号，而产生的电信号是不连续的。这种不连续的电信号，一般叫做电脉冲或脉冲信号，计算机中运行的信号是脉冲信号，但这些脉冲信号均代表着确切的数字，因而又叫做数字信号。在电子技术中，通常又把模拟信号以外的非连续变化的信号，统称为数字信号。目前，在家电维修中或一般性电子制作中，所遇到的主要是模拟信号；那么，接触最多的将是模拟集成电路。 集成电路按其制作工艺不同，可分为半导体集成电路、膜集成电路和混合集成电路三类。半导体集成电路是采用半导体工艺技术，在硅基片上制作包括电阻、电容、三极管、二极管等元器件并具有某种电路功能的集成电路；膜集成电路是在玻璃或陶瓷片等绝缘物体上，以“膜”的形式制作电阻、电容等无源器件。无源元件的数值范围可以作得很宽，精度可以作得很高。但目前的技术水平尚无法用“膜”的形式制作晶体二极管、三极管等有源器件，因而使膜集成电路的应用范围受到很大的限制。在实际应用中，多半是在无源膜电路上外加半导体集成电路或分立元件的二极管、三极管等有源器件，使之构成一个整体，这便是混合集成电路。根据膜的厚薄不同，膜集成电路又分为厚膜集成电路（膜厚为1μm～10μm）和薄膜集成电路（膜厚为1μm以下）两种。在家电维修和一般性电子制作过程中遇到的主要是半导体集成电路、厚膜电路及少量的混合集成电路。 按集成度高低不同，可分为小规模、中规模、大规模及超大规模集成电路四类。对模拟集成电路，由于工艺要求较高、电路又较复杂，所以一般认为集成50个以下元器件为小规模集成电路，集成50－100个元器件为中规模集成电路，集成100个以上的元器件为大规模集成电路；对数字集成电路，一般认为集成1～10等效门／片或10～100个元件／片为小规模集成电路，集成10～100个等效门／片或100～1000元件／片为中规模集成电路，集成100～10,000个等效门／片或1000～100,000个元件／片为大规模集成电路，集成10,000以上个等效门／片或100,000以上个元件／片为超大规模集成电路。 按导电类型不同，分为双极型集成电路和单极型集成电路两类。前者频率特性好，但功耗较大，而且制作工艺复杂，绝大多数模拟集成电路以及数字集成电路中的TTL、ECL、HTL、LSTTL、STTL型属于这一类。后者工作速度低，但输人阻抗高、功耗小、制作工艺简单、易于大规模集成，其主要产品为MOS型集成电路。MOS电路又分为NMOS、PMOS、CMOS型。 NMOS集成电路是在半导体硅片上，以N型沟道MOS器件构成的集成电路；参加导电的是电子。PMOS型是在半导体硅片上，以P型沟道MOS器件构成的集成电路；参加导电的是空穴。CMOS型是由NMOS晶体管和PMOS晶体管互补构成的集成电路称为互补型MOS集成电路，简写成CMOS集成电路。 除上面介绍的各类集成电路之外，现在又有许多专门用途的集成电路，称为专用集成电路。
半导体存储器分类介绍
半导体存储器分类介绍 § 1. 1 微纳电子技术的发展与现状 §1.1.1 微电子技术的发展与现状 上个世纪50年代晶体管的发明正式揭开了电子时代的序幕。此后为了提高电子元器件的性能，降低成本，微电子器件的特征尺寸不断缩小，加工精度不断提高。1962年，由金属-氧化物-半导体场效应晶体管（MOSFET）组装成的集成电路（IC）成为微电子技术发展的核心。 自从集成电路被发明以来[1,2]，集成电路芯片的发展规律基本上遵循了Intel 公司创始人之一的Gordon Moore在1965年预言的摩尔定律[3]：半导体芯片的集成度以每18个月翻一番的速度增长。按照这一规律集成电路从最初的小规模、中规模到发展到后来的大规模、超大规模（VLSI），再到现在的甚大规模集成电路（ULSI）的发展阶段。 随着集成电路制造业的快速发展，新的工艺技术不断涌现，例如超微细线条光刻技术与多层布线技术等等，这些新的技术被迅速推广和应用，使器件的特征尺寸不断的减小。其特征尺寸从最初的0.5微米、0.35 微米、0.25 微米、0.18 微米、0.15 微米、0.13 微米、90 纳米、65 纳米一直缩短到目前最新的32纳米，甚至是亚30纳米。器件特征尺寸的急剧缩小极大地提升了集成度，同时又使运算速度和可靠性大大提高，价格大幅下降。随着微电子技术的高速发展，人们还沉浸在胜利的喜悦之中的时候，新的挑战已经悄然到来。微电子器件等比例缩小的趋势还能维持多久？摩尔定律还能支配集成电路制造业多久？进入亚微米领域后，器件性能又会有哪些变化？这一系列的问题使人们不得不去认真思考。20世纪末
期，一门新兴的学科应运而生并很快得到应用，这就是纳电子技术。 §1.1.2 纳电子技术的应用与前景 2010年底，一篇报道英特尔和美光联合研发成果的文章《近距离接触25nm NAND闪存制造技术》[4]，让人们清楚意识到经过近十年全球范围内的纳米科技热潮，纳电子技术已逐渐走向成熟。电子信息技术正从微电子向纳电子领域转变，纳电子技术必将取代微电子技术主导21世纪集成电路的发展。 目前，半导体集成电路的特征尺寸已进入纳米尺度范围，采用32纳米制造工艺的芯片早已问世，25纳米制造技术已正式发布，我们有理由相信相信亚20纳米时代马上就会到来。随着器件特征尺寸的减小，器件会出现哪些全新的物理效应呢？ （1）量子限制效应。当器件在某一维或多维方向上的尺寸与电子的徳布罗意波长相比拟时，电子在这些维度上的运动将受限，导致电子能级发生分裂，电子能量量子化，出现短沟道效应、窄沟道效应以及表面迁移率降低等量子特性。 （2）量子隧穿效应。当势垒厚度与电子的徳布罗意波长想当时，电子便可以一定的几率穿透势垒到达另一侧。这种全新的现象已经被广泛应用于集成电路中，用于提供低阻接触。 （3）库仑阻塞效应。单电子隧穿进入电中性的库仑岛后，该库仑岛的静电势能增大e2/2C，如果这个能量远远大于该温度下电子的热动能K B T，就会出现所谓的库仑阻塞现象，即一个电子隧穿进入库仑岛后就会对下一个电子产生很强的排斥作用，阻挡其进入。 以上这些新的量子效应的出现使得器件设计时所要考虑的因素大大增加。目
存储器的分类
说起存储器IC的分类，大家马上想起可以分为RAM和ROM两大类。 RAM是Random Access Memory的缩写，翻译过来就是随机存取存储器，随机存取可以理解为能够高速读写。常见的RAM又可以分成SRAM(Static RAM：静态RAM)和DRAM(dynamic RAM：动态RAM)。 ROM是Read Only Memory的缩写，翻译过来就是只读存储器。常见的ROM又可分为掩膜ROM(有时直接称为ROM)、PROM(Programmable ROM：可编程ROM，特指一次编程的ROM)、EPROM(Erasable Programmable ROM：可擦除可编程的ROM，擦除时用紫外线)、EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM：电可擦除可编程ROM)。 以上是大家在各种教材上看到的存储器的分类。 问题是，ROM明明叫只读存储器，也就是不可写的存储器，现实是除了掩膜ROM是不可写的外，PROM、EPROM、EEPROM事实上都是可写的。它们的名称中还带有“ROM”是名不副实的叫法。掩膜ROM、PROM、EPROM、EEPROM这几种存储器的共同特点其实是掉电后，所存储的数据不会消失，所以可以归类为非易失性存储器(即Non-Volatile Memory)。 SRAM、DRAM的共同特点是掉电后数据会丢失，所以也可称为易失性存储器(V olatile memory)。 于是，存储器从大类来分，可以分为易失性存储器和非易失性存储器。 后来出现的Flash Memory(快闪存储，简称闪存)，掉电后数据也不容易丢失，所以也属于非易失性存储器。Flash Memory的名称中已经不带ROM字样了，但是传统的分类方法中，还是把Flash Memory归类为ROM类，事实上此时是因为这些存储器都是非易失的。 把存储器分为易失性存储器和非易失性存储器就万事大吉了么？ 令人纠结的是，有一种新的存储器，它既是非易失的，同时又是能够高速随时读写数据的，也就是说能够随机存取的。这种存储器就是FRAM(Ferroelectric Random Access Memory：铁电随机存取存储器，简称铁电存储器)。把FRAM归类为非易失性存储器是可以，但是FRAM的高速读写性质又与SRAM、DRAM更为接近，它也是一种RAM。 于是，存储器的分类令人纠结。传统的分为RAM与ROM的方式本来就不科学。如果分成RAM与非易失性存储器这两大类，也不科学，因为这个分类本身就不是按同一个标准分的，导致FRAM即属于RAM，又属于非易失性存储器。如果只分成易失性存储器和非易失性存储器，又导致FRAM与SRAM、DRAM分家，大家都有RAM嘛，凭什么分开是吧。 我的建议是，存储器分成随机存取存储器和非随机存取存储器两大类比较合适。 于是，存储器的分类如下(按存取速度分类)： 1、随机存取存储器：SRAM、DRAM、FRAM； 2、非随机存取存储器：掩膜ROM、PROM、EPROM、EEPROM、Flash Memory。 差强人意的分类为(按易失性分类)： 1、易失性存储器：SRAM、DRAM； 2、非易失性存储器：掩膜ROM、PROM、EPROM、EEPROM、Flash Memory、FRAM。
半导体材料的分类及应用
半导体材料的分类及应用 能源、材料与信息被认为是当今正在兴起的新技术革命的三大支柱。材料方面, 电子材料的进展尤其引人注目。以大规模和超大规模集成电路为核心的电脑的问世极大地推动了现代科学技术各个方面的发展,一个又一个划时代意义的半导体生产新工艺、新材料和新仪器不断涌现, 并迅速变成生产力和生产工具, 极大地推动了集成电路工业的高速发展。半导体数字集成电路、模拟集成电路、存储器、专用集成电路和微处理器, 无论是在集成度和稳定可靠性的提高方面, 还是在生产成本不断降低方面都上了一个又一个新台阶,有力地促进了人类在生物工程、航空航天、工业、农业、商业、科技、教育、卫生等领域的全面发展, 也大大地方便和丰富了人们的日常生活。半导体集成电路的发展水平, 是衡量一个国家的经济实力和科技进步的主要标志之一, 然而半导体材料又是集成电路发展的一个重要基石。“半体体材料”作为电子材料的代表, 在生产实践的客观需求刺激下, 科技工作者已经发现了数以千计的具有半导体特性的材料, 并正在卓有成效在研究、开发和利用各种具有特殊性能的材料。 1 元素半导体 周期表中有12 种具有半导体性质的元素( 见下表) 。但其中S、P、As、Sb 和I 不稳定, 易发挥; 灰Sn 在室温下转变为白Sn, 已金属; B、C 的熔点太高, 不易制成单晶; T e 十分稀缺。这样只剩下Se、Ge 和Si 可供实用。半导体技术的早期( 50 年代以前) 。 表1 具有半导体性质的元素
周期ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA B C S i P S Ge As S e S n Sb Te I Se 曾广泛地用作光电池和整流器, 晶体管发明后,Ge 迅速地兴起, 但很快又被性能更好的Si 所取代。现在Se 在非晶半导体器件领域还保留一席之地, Ge 在若干种分立元件( 低压、低频、中功率晶体管以及光电探测器等) 中还被应用, 而Si 则一直是半导体工作的主导材料, 这种情况预计到下个世纪初也不会改变。Si 能成为主角的原因是: 含量极其丰富( 占地壳的27%) , 提纯与结晶方便; 禁带宽度1. 12eV, 比Ge 的0. 66eV 大, 因而Si 器件工作温度高; 更重要的是SiO2 膜的纯化和掩蔽作用, 纯化作用使器件的稳定性与可靠性大为提高,掩蔽作用使器件的制和实现了平面工艺, 从而实现了大规模自动化的工业生产和集成化, 使半导体分立器件和集成电路以其低廉的价格和卓越的性能迅速取代了电子管, 微电子学取代了真空电子学, 微电子工程成为当代产业中的一支生力军。据报导, 1995 年世界半导体器件销售额为1464 亿美元, 硅片销费量约为30. 0 亿平方英寸, 1996 年市场规模为1851 亿美元, 增长了26. 4%, 消费硅片则达33. 46 亿平方英寸。 硅材料分为多晶硅, 单晶硅和非晶硅。单晶硅分为直拉单晶硅( CZ) 、区熔单晶硅( FZ) 和外延单晶硅片( EPI) 。其中, CZ 单晶
数字集成电路的分类
数字集成电路的分类 数字集成电路有多种分类方法，以下是几种常用的分类方法。 1.按结构工艺分 按结构工艺分类，数字集成电路可以分为厚膜集成电路、薄膜集成电路、混合集成电路、半导体集成电路四大类。图如下所示。 世界上生产最多、使用最多的为半导体集成电路。半导体数字集成电路（以下简称数字集成电路）主要分为TTL、CMOS、ECL三大类。 ECL、TTL为双极型集成电路，构成的基本元器件为双极型半导体器件，其主要特点是速度快、负载能力强，但功耗较大、集成度较低。双极型集成电路主要有TTL(Transistor-Transistor Logic)电路、ECL(Emitter Coupled Logic)电路和I２L(Integrated Injection Logic)电路等类型。其中TTL电路的性能价格比最佳，故应用最广泛。
ECL，即发射极耦合逻辑电路，也称电流开关型逻辑电路。它是利用运放原理通过晶体管射极耦合实现的门电路。在所有数字电路中，它工作速度最高，其平均延迟时间tpd可小至1ns。这种门电路输出阻抗低，负载能力强。它的主要缺点是抗干扰能力差，电路功耗大。 MOS电路为单极型集成电路，又称为MOS集成电路，它采用金属－氧化物半导体场效应管(Metal Oxide Semi-conductor Field Effect Transistor,缩写为MOSFET)制造，其主要特点是结构简单、制造方便、集成度高、功耗低，但速度较慢。MOS集成电路又分为PMOS(P-channel Metal Oxide Semiconductor，P沟道金属氧化物半导体)、NMOS(N-channel Metal Oxide Semiconductor，N沟道金属氧化物半导体)和CMOS(Complement Metal Oxide Semiconductor，复合互补金属氧化物半导体)等类型。 MOS电路中应用最广泛的为CMOS电路，CMOS数字电路中，应用最广泛的为4000、4500系列，它不但适用于通用逻辑电路的设计，而且综合性能也很好，它与TTL电路一起成为数字集成电路中两大主流产品。CMOS数字集成电路电路主要分为4000（4500系列）系列、54HC/74HC系列、54HCT/74HCT系列等，实际上这三大系列之间的引脚功能、排列顺序是相同的，只是某些参数不同而已。例如，74HC4017与CD4017为功能相同、引脚排列相同的电路，前者的工作速度高，工作电源电压低。4000系列中目前最常用的是B 系列，它采用了硅栅工艺和双缓冲输出结构。 Bi-CMOS是双极型CMOS（Bipolar-CMOS）电路的简称，这种门电路的特点是逻辑部分采用CMOS结构，输出级采用双极型三极管，因此兼有CMOS电路的低功耗和双极型电路输出阻抗低的优点。 （1）TTL类型 这类集成电路是以双极型晶体管（即通常所说的晶体管）为开关元件，输入级采用多发射极晶体管形式，开关放大电路也都是由晶体管构成，所以称为晶体管-晶体管-逻辑，即Transistor-Transistor-Logic，缩写为TTL。TTL电路在速度和功耗方面，都处于现代数字集成电路的中等水平。它的品种丰富、互换性强，一般均以74（民用）或54（军用）为型号前缀。 ①74LS系列（简称LS，LSTTL等）。这是现代TTL类型的主要应用产品系列，也是逻辑集成电路的重要产品之一。其主要特点是功耗低、品种多、价格便宜。 ②74S系列（简称S，STTL等）。这是TTL的高速型，也是目前应用较多的产品之一。
半导体存储器分类
半导体存储器 一．存储器简介 存储器（Memory）是现代信息技术中用于保存信息的记忆设备。在数字系统中，只要能保存二进制数据的都可以是存储器；在集成电路中，一个没有实物形式的具有存储功能的电路也叫存储器，如RAM、FIFO等；在系统中，具有实物形式的存储设备也叫存储器，如内存条、TF卡等。计算机中全部信息，包括输入的原始数据、计算机程序、中间运行结果和最终运行结果都保存在存储器中。 存储器件是计算机系统的重要组成部分，现代计算机的内存储器多采用半导体存储器。存储器（Memory）计算机系统中的记忆设备，用来存放程序和数据。计算机中的全部信息，包括输入的原始数据、计算机程序、中间运行结果和最终运行结果都保存在存储器中。它根据控制器指定的位置存入和取出信息。自世界上第一台计算机问世以来，计算机的存储器件也在不断的发展更新，从一开始的汞延迟线，磁带，磁鼓，磁芯，到现在的半导体存储器，磁盘，光盘，纳米存储等，无不体现着科学技术的快速发展。 存储器的主要功能是存储程序和各种数据，并能在计算机运行过程中高速、自动地完成程序或数据的存取。存储器是具有“记忆”功能的设备，它采用具有两种稳定状态的物理器件来存储信息。这些器件也称为记忆元件。在计算机中采用只有两个数码“0”和“1”的二进制来表示数据。记忆元件的两种稳定状态分别表示为“0”和“1”。日常使用的十进制数必须转换成等值的二进制数才能存入存储器中。计算机中处理的各种字符，例如英文字母、运算符号等，也要转换成二进制代码才能存储和操作。 储器的存储介质，存储元，它可存储一个二进制代码。由若干个存储元组成一个存储单元，然后再由许多存储单元组成一个存储器。一个存储器包含许多存储单元，每个存储单元可存放一个字节（按字节编址）。每个存储单元的位置都有一个编号，即地址，一般用十六进制表示。一个存储器中所有存储单元可存放数据的总和称为它的存储容量。假设一个存储器的地址码由20位二进制数（即5位十六进制数）组成，则可表示2的20次方，即1M个存储单元地址。每个存储单元存放一个字节，则该存储器的存储容量为1MB。
单片机存储器类型介绍
单片机存储器类型详解 分为两大类RAM和ROM，每一类下面又有很多子类： RAM：SRAM SSRAM DRAM SDRAM ROM：MASK ROM OTP ROM PROM EPROM EEPROM FLASH Memory RAM：Random Access Memory随机访问存储器 存储单元的内容可按需随意取出或存入，这种存储器在断电时将丢失其存储内容，故主要用于存储短时间使用的程序。它的特点就是是易挥发性（volatile），即掉电失忆。我们常说的电脑内存就是RAM的。 ROM：Read Only Memory只读存储器 ROM 通常指固化存储器(一次写入，反复读取)，它的特点与RAM相反。 RAM和ROM的分析对比： 1、我们通常可以这样认为，RAM是单片机的数据存储器，这里的数据包括内部数据存储器（用户RAM区，可位寻址区和工作组寄存器）和特殊功能寄存器SFR，或是电脑的内存和缓存，它们掉电后数据就消失了（非易失性存储器除外，比如某些数字电位器就是非易失性的）。 ROM是单片机的程序存储器，有些单片机可能还包括数据存储器，这里的数据指的是要保存下来的数据，即单片机掉电后仍然存在的数据，比如采集到的最终信号数据等。而RAM 这个数据存储器只是在单片机运行时，起一个暂存数据的作用，比如对采集的数据做一些处理运算，这样就产生中间量，然后通过RAM暂时存取中间量，最终的结果要放到ROM的数据存储器中。如下图所示：
2、ROM在正常工作状态下只能从中读取数据，不能快速的随时修改或重新写入数据。它的优点是电路结构简单，而且在断电以后数据不会丢失。缺点是只适用于存储那些固定数据的场合。 RAM与ROM的根本区别是RAM在正常工作状态下就可以随时向存储器里写入数据或从中读取数据。 SRAM：Static RAM静态随机访问存储器 它是一种具有静止存取功能的内存，不需要刷新电路即能保存它内部存储的数据。不像DRAM内存那样需要刷新电路，每隔一段时间，固定要对DRAM刷新充电一次，否则内部的数据即会消失，因此SRAM具有较高的性能，但是SRAM也有它的缺点，即它的集成度较低，相同容量的DRAM内存可以设计为较小的体积，但是SRAM却需要很大的体积，所以在主板上SRAM存储器要占用一部分面积。 优点:速度快，不必配合内存刷新电路，可提高整体的工作效率。 缺点:集成度低，功耗较大，相同的容量体积较大，而且价格较高，少量用于关键性系统以提高效率。 DRAM：Dynamic RAM动态随机访问存储器 DRAM 只能将数据保持很短的时间。为了保持数据，DRAM使用电容存储，所以必须隔一段时间刷新（refresh）一次，如果存储单元没有被刷新，存储的信息就会丢失。 既然内存是用来存放当前正在使用的（即执行中）的数据和程序，那么它是怎么工作的呢？ 我们平常所提到的计算机的内存指的是动态内存（即DRAM），动态内存中所谓的“动态”，