2.4 Статическая оперативная память на биполярных и моп-транзисторах
Имеется несколько основных видов памяти, выполняемых на интегральных схемах:
биполярные запоминающие устройства (ЗУ). Это быстродействующие, но довольно дорогие ЗУ с триггерами, изготовленными с использованием стандартных транзисторов с р-п переходами;
статические ЗУ на МОП-транзисторах. В триггерных схемах этих устройств используются полевые МОП-транзисторы. Они имеют меньшее быстродействие, чем биполярные, но дешевле, расходуют меньше энергии и обладают высокой плотностью упаковки;
ЗУ на комплиментарных МОП-транзисторах (КМОП). В КМОП-транзисторах используются р- и n-канальные транзисторы на одной и той же подложке. Поэтому технология изготовления усложняется. Быстродействие их выше, чем у р- или n -канальных МОП-транзисторов, но и стоимость выше;
ЗУ на сапфиро-силиконовых элементах. Эти ЗУ подобны КМОП, выполнены на изолирующей подложке из сапфира. Это уменьшает ёмкость устройств (плотность упаковки) и увеличивает быстродействие. Эта память - самая дорогая;
ЗУ на интегральной инжекционной логике (И2Л). На схемах И2Л отсутствуют резисторы нагрузки источника тока, имеющиеся в схемах ТТЛ-типа. Это сокращает расходы электроэнергии и увеличивает плотность упаковки по сравнению с биполярными ЗУ. В них сочетается быстродействие биполярных ЗУ с плотностью упаковки ЗУ на МОП- транзисторах. Это - ЗУ средней стоимости.
2.5 Динамические запоминающие устройства ;
В качестве основы для динамической системы памяти обычно используются МОП - ячейки. В динамических ЗУ двоичные коды хранятся на «запоминающих емкостях», в качестве которых используются межэлектродные ёмкости МОП-транзисторов. Отсутствие так называемого объемного заряда на запоминающей ёмкости означает состояние «0», а наличие - «1». В таком случае считываемая информация состоит в определении, заряжены или нет "запоминающие ёмкости".
Запоминающая ёмкость может неопределённо долго сохранять состояние «0» (заряд отсутствует). Состояние «1» хранится ограниченное время из-за утечки заряда.
Поэтому в рассматриваемых ЗУ необходимо периодически, через каждые (8 - 64) миллисекунд, производить восстановление хранимой информации. Операция динамического восстановления информации называется регенерацией или рефрешем.
Запоминающей ёмкостью является межэлектродная ёмкость с затвора МОП - транзистора.
На рис 2.13 изображена простейшая запоминающая ячейка с одним переключающим МОП - транзистором и конденсатором С, выполняющим функцию запоминающего элемента.
Линия «Выборка строки» выполняет те же функции, что и в других ЗУ -выбор ячейки производится подачей на эту линию высокого потенциала. Линия данных используется для считывания из ячейки. Ячейки компонуются в двумерный массив с усилителями считывания, подключёнными к каждой линии данных.
Когда линия «Выборка» приводит строку в разрешённое состояние, все транзисторы в этой строке переходят в проводящее состояние. Открытые транзисторы переносят любой заряд с конденсатора С на линию данных, производя считывание с разрушением. Усилитель столбца усиливает зафиксированный уровень до логической «1» (или выдаёт «0», если нет заряда).
Для записи информации в ячейку на линию данных подаётся высокое (1) или низкое (0) напряжение, а затем повышается напряжение на линии "Выборка строки". При этом конденсатор (межэлектродная емкость) получает единичный или нулевой заряд.
Несмотря на необходимость регенерации, эти схемы очень широко используются в устройствах памяти благодаря простоте, дешевизне, высокой плотности упаковки.