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芯片设计中的嵌入式非易失存储器与eFlash技术.docx

更新时间：2026-08-06 08:23:38 大小：39K 上传用户：他山之石可攻玉查看TA发布的资源 标签：芯片设计嵌入式存储器eflash 下载积分：2分 评价赚积分 （如何评价?） 打赏 收藏 评论(0) 举报

资料介绍

芯片设计中的嵌入式非易失存储器与eFlash技术

引言

嵌入式非易失存储器在微控制器、智能卡和物联网芯片中扮演着至关重要的角色，在芯片上存储程序代码、配置参数和用户数据。嵌入式Flash（eFlash）是最成熟的嵌入式非易失存储技术，利用浮栅晶体管的电荷存储特性实现非易失存储。eFlash在MCU中应用广泛，在28 nm及以上的工艺节点中，eFlash的存储密度和读写性能满足大多数嵌入式应用的需求。然而，在先进工艺节点（28 nm以下），eFlash的工艺集成难度急剧增加，因为浮栅晶体管需要高电压编程和擦除，与先进逻辑工艺的低电压器件不兼容。新兴嵌入式非易失存储技术（如eMRAM、eRRAM和eFeRAM）利用不同的物理机制实现非易失存储，在先进工艺节点中具有更好的兼容性和扩展性，正在逐步替代eFlash。eMRAM利用磁隧道结的磁阻效应，具有读写速度快、耐久性好和与CMOS工艺兼容的优势。本节将系统论述嵌入式非易失存储器与eFlash技术的设计原理、关键技术和系统集成，涵盖浮栅存储单元、eFlash阵列、读写电路、新兴嵌入式存储和工艺集成。

浮栅存储单元

浮栅晶体管

浮栅晶体管在控制栅和沟道之间增加浮栅层，浮栅被绝缘层（SiO₂或SiON）包围，在浮栅中存储的电荷不会泄漏。在编程时，通过热载流子注入或Fowler-Nordheim隧穿将电子注入浮栅，提高晶体管的阈值电压，表示存储状态"0"。在擦除时，通过FN隧穿将电子从浮栅移出，降低晶体管的阈值电压，表示存储状态"1"。

存储单元结构

eFlash的存储单元结构包括：NOR型：每个存储单元串联一个选择晶体管，实现字节级的随机访问，在MCU中用于代码存储。NOR型eFlash的读取速度快，但存储密度较低；NAND型：多个存储单元串联，通过共享选择晶体管实现高密度存储，在存储卡和SSD中用于数据存储。NAND型eFlash的存储密度高，但读取速度较慢，不支持字节级随机访问。


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