メモリデバイス　内部構造と実例

テキスト p125-p132

天野英晴

半導体メモリの分類 RAM　（ RWM)：　揮発性メモリ

電源を切ると内容が消滅 SRAM(Static　 RAM) DRAM(Dynamic　 RAM)

ROM(Read Only Memory)：不揮発性メモリ 電源を切っても内容が保持 Mask ROM 書き換え不能 PROM(Programmable ROM)　プログラム可

One Time PROM　一回のみ書き込める Erasable PROM　消去、再書き込み可能

• UV EPROM　（紫外線消去型）• EEPROM （電気的消去可能型）　 FLASH　Memory

メモリの基本構造

ＭｅｍｏｒｙＣｅｌｌ

Sense　Ａｍｐ

Ｄａｔａ　Ｓｅｌｅｃｔｅｒ

Ｉ／Ｏ　Ｂｕｆｆｅｒ

Address

I/Oバッファは３ステート

記憶要素により性質が定まる

昔のメモリ

Qucklogic

ＳＲＡＭ

SRAM　 (Static　 RAM)

非同期式 SRAM 古典的なＳＲＡＭ クロックを用いない 現在も低電力 SRAMシリーズなどで用いられる

連続転送機能を強化した SSRAM　 (Synchronous　 SRAM）が登場、高速大容量転送に用いられる 8Mbit/Chip-６４Mbit/Chip程度 TSOP (Thin Small Outline Package)や BGA(Ball Grid A

rray)を利用

ＴＳＯＰ

http://www.lapis-semi.com/jp/package/

SRAM型のメモリセル構造Word

Bit Bit

最も基本に忠実な６トランジスタ方式：安定なのでよく用いられる

非同期ＳＲＡＭ

…

非同期ＳＲＡＭのモデル

Ｉ／ O

WE

Address

8bitならば

0 1 2

255

幅メモリは幅 wbit, 深さ 2この例は w=16, n=8

n

深さ 2　 =256（本当はもっとずっと多数のデータを格納する）

制御端子は 3本ＣＳ：チップ全体を制御ＯＥ：読み出しＷＥ：書き込みいずれもアクティブＬ

8

OECS

ＲＡＭの容量

深さ ×幅右の表に幅を掛ければ全体の容量が出る

省略した言い方でも十分（端数を覚えている人は少ない）

アドレス本数

容量 省略した言い方

８ ２５６ ２５６10 1024 1K

12 4096 4K

16 65536 64K

18 262144 256K

20 1048576 1M

24 16777216 16M

28 26835456 256M

30 1073741824 1G

32 4204067296 4G

メモリからの読み出しテキスト p.129

A0-A18

CS

OE

WE

I/O 有効Ｈｉ－Ｚ状態→第 6回参照！

確定

メモリへの書き込みテキスト p.129

A0-A18

CS

OE

WE

I/O確定

確定

ＷＥの立上りエッジで書き込む

ＷＥとＯＥの両方をＬにすると書き込み優先→周辺を壊すとまずいので（フェイルセーフ）、、でもこれはやってはいけない

演習 1

下のメモリ回路全体の容量はいくつか？

WEOECS

Ａ０－Ａ２０

Ａ２１

WEOECS

ＩＯ０－ＩＯ７ ＩＯ０－ＩＯ７

ＷＥＯＥ

メモリの動特性

面倒くさいので barを省略させて例）ＣＳのことをＣＳと書く

読み出し：アクセス時間（テキストp.131)アドレス確定からデータ確定：ＴＡＡＣＣＥ確定からデータ確定：ＴＣＡＣＯＥ確定からデータ確定：ＴＯＥ通常ＴＡＡＣ＝ＴＣＡＣ＞ＴＯＥＣＳをＬにしっぱなしでＯＥでコントロールするのが高速→しかし電力を消費

メモリからの読み出しテキスト p.129

A0-A18

CS

OE

WE

I/O 有効

確定

TAAC

TCAC

TOE

メモリ回路としてのアクセス時間

WEOECS

Ａ０－Ａ２０

Ａ２１

WEOECS

ＩＯ０－ＩＯ７ ＩＯ０－ＩＯ７

ＷＥＯＥ

アドレスＣＳＯＥの中で最も長いパス

ＯＥの回路によるが多分ＣＳ経由が最も長い

周辺（デコーダ）回路の tpHL

TAAC

TCAC

TOE

メモリへの書き込みテキスト p.129

A0-A18

CS

OE

WE

I/O確定

確定

ＷＥの立上りエッジで書き込む

TSU

TWＰ

書き込み

書き込み：書き込みのパルス幅：ＴＷＰ書き込みセットアップ時間：ＴＤＳ書き込みホールド時間：ＴＤＨ

WEOECS

Ａ０－Ａ 18

Ａ 19

WEOECS

ＩＯ０－ＩＯ７ ＩＯ０－ＩＯ７

ＷＥ

HM628511-10

HM628511-10

74AS00

WEOECS

Ａ０－Ａ 18

Ａ 19

WEOECS

ＩＯ０－ＩＯ７ ＩＯ０－ＩＯ７

ＷＥ

HM628511-10

HM628511-10

74AS00

演習２