Feldeffekttransistoren in Speicherbauelementen

Transkript

1 Feldeffekttrasistore i Speicherbauelemete

2 DRAM Auch we die Versorgugsspaug aliegt, ist ei regelmäßiges (typischerweise eiige ms) Refresh des Speicherihaltes erforderlich (Kodesator verliert mit der Zeit seie Ladug). Der Leseprozess zerstört de Ihalt eier Speicherzelle, daher ist ei Rückschreibe erforderlich. Die Eigekapazität des FET ka als Speicherkodesator geutzt werde, daher extrem eifach im Aufbau Bildquelle: JürgeZ.,

3 MOS-Kodesator MOSFET G S D Feldeffekttrasistor ist ei MOS-Kodesator mit Source- ud Drai-Kotakte

4 SRAM Es ist kei Refresh erforderlich. Der Ihalt bleibt im Speicher, solage die Versorgugsspaug aliegt Zugriffszeite im Bereich vo eiige Zeh Naosekude. Im Vergleich zu DRAM sehr teuer. Wird z.b. für Caches verwedet. Ei Bit wird typischerweise aus 6 MOSFET Trasistore aufgebaut. Bildquelle: Abelsso,

5 Das Flipflop R3 R4 + - R1 R2 T1 T2 S1 S2

6 Das Flipflop R3 R4 + - R1 R2 T1 T2 S1 S2

7 Flash Speicher sid EEPROMS EEPROM - electrically erasable programmable read-oly memory DRAM: Refresh erforderlich SRAM: Speicherihalt bleibt, solage die Betriebsspaug aliegt FLASH-Speicher: Speicherihalt bleibt auch ach Abschalte der Betriebsspaug erhalte

8 FLASH-Speicher - Fuktiosprizip MOSFET G S D

9 FLASH-Speicher - Fuktiosprizip MOSFET G floatig Gate S D

10 Ziel: auf das icht kotaktierte floatig gate solle Laduge aufgebracht werde Wie?: Nutze Tueleffekt

11 klassische Betrachtug: Elektroe köe de icht passiere düer quatemechaisches Phäome: mit eier gewisse Wahrscheilichkeit tuel Elektroe auf die adere Seite

12 FLASH-Speicher - Fuktiosprizip MOSFET G floatig gate S D wähle Abstad so, dass die Tuelwahrscheilichkeit i diesem Zustad gerig ist gerig ist (typisch ca. 20m)

13 FLASH-Speicher - Fuktiosprizip MOSFET S OV G +3,3V D low Lese: Alege eier Spaug bildet -Kaal aus dadurch wird a Drai low defiiert

14 FLASH-Speicher - Fuktiosprizip MOSFET G >10V S OV D >10V Schreibe: Elektroe tuel bei Aliege eier hohe positive Gatespaug (>10V) zum Floatig Gate

15 FLASH-Speicher - Fuktiosprizip MOSFET G S D Die getuelte Elektroe verbleibe auf dem Floatig Gate

16 FLASH-Speicher - Fuktiosprizip MOSFET G 3,3V S 0V D High Lese: Die getuelte Elektroe schirme das Gate ab, die Spaug geügt icht zur Ausbildug eies -Kaals Drai bleibt auf auf High

17 FLASH-Speicher - Fuktiosprizip MOSFET G 0V S 0V D >10V Lösche: A Drai wird eie Spaug vo >10V agelegt: Die Elektroe tuel zurück

18 FLASH-Speicher - Fuktiosprizip MOSFET G +3,3V S OV D low Lese: Wieder im Ausgagszustad: Alege eier Spaug vo 3,3V bildet eie -Kaal aus, dadurch wird a Drai Low defiiert usw.

19 Vorgag Gatespaug FG-Ladug Trasistor logischer Pegel Lese 3,3V ugelade leitet 0 (low) Lese 3,3V egativ sperrt 1 (high) Schreibe > 10V laded 0 auf 1 Lösche GND etladed 1 auf 0

20 Eigeschafte Dateerhalt ohe Versorgugsspaug (ichtflüchtig) geriger Eergieverbrauch (FET) im Betrieb gerige Wärmeetwicklug resistet gege Erschütteruge ud magetische Felder (MicroDrive: Mii-Festplatte, stabil bis Beschleuiguge bis 175g) extrem kleie Bauform mit gerigem Gewicht im Betrieb geräuschlos (keie bewegliche, mechaische Teile) hohe Lese / Schreibgeschwidigkeite hohe Datedichte kurze Zugriffszeite im Vergleich zu Festplatte Preis pro GB deutlich uter dem vo RAM-Bausteie

21 Wichtige Kegröße Edurace: Die hohe Spaug isb. beim Lösche führt zur Schädigug der isolierede Oxidatiosschicht, wodurch die vom Hersteller agegebee Lebesdauer bedigt ist (Degeeratio, Degradatio). Typisch sid bis zu mehrere Löschzykle Retetio: Die Dauer, die ei Speicherelemet seie Zustad defiiert beibehalte ka Typisch sid bis zu 20 Jahre