Общие сведения о топологии микросхем памяти

По функциональному назначению микросхемы памяти подразделяют на оперативные (ОЗУ) и постоянные (ПЗУ).

Информационная емкость микросхемы Е определяет общее количество бит информации, которое может храниться в микросхеме.

Основной составной частью микросхемы ОЗУ (рис. 6.7) является массив элементов памяти, объединенных в матрицу накопителя. Один элемент памяти (ЭП) хранит один бит (лог. "0" или дог. "1") информации.

Например, если матрица содержит 1024 элемента памяти, то информационная емкость Е микросхемы равна Е = 1024 бит = 1 Кбит.

Микросхема содержит различные контакты, которые служат для подачи информационных, адресных, выходных, управляющих сигналов и т.п. Для входа и вывода информации служит контакт "вход-выход" микросхемы. Для управления режимом микросхемы используются контакты "Режим микросхемы" и "Запись-считывание" (вход ЗП/СЧ).

Рис. 6.6. Микросхема памяти ОЗУ как функциональный узел

Например, у микросхем типа К573РФ5 (РПЗУ УФ) стирание производят облучением кристалла микросхемы ультрафиолетовым светом (длина волны менее 400 нм) через кварцевое окно в крышке корпуса. Микросхема либо облучается в составе модуля ЗУ (источники питания отключены), либо снимается с печатной платы и подвергается облучению в камере источником УФ в течение 30 мин, после чего ее можно перепрограммировать (репрограммировать).

Следует отметить ряд особенностей работы данных РПЗУ. Во-первых, вследствие постепенного "рассасывания" заряда, хранящегося на границе раздела двух диэлектрических слоев и "стекающего" через изолирующий окисел, время хранения информации ограничено (для микросхемы типа К573РФ5 – до 10⁵ часов). Во-вторых, число циклов перезаписи также ограничено (25 100), так как при каждом цикле репрограммирования изолирующий окисел подвергается воздействиям высоких электрических полей, потоков, высокоэнергетичных электронов и т. п., разрушающих его структуру.

Каждая элементарная ячейка памяти накопителя, ответственная за 1 бит информации, представляет собой МОП-транзистор, который расположен в прямоугольной матрице размерами.

Рассмотрим принципы построения микросхемы с многоразрядной словарной организацией, например, на основе схемы К573РФ5.

Микросхема К573РФ5 с информационной емкостью Е º 2K = 2Кбайт = 2·8·1024 бит = 16384 бит имеет матрицу из 16384 транзисторов, сформированных в квадратную структуру N_X · N_Y = 128х128 штук. Технологически, накопитель (матрица) разбит на восемь секций по 128х16 элементов памяти в каждой (рис. 6.7).

Рис. 6.7. Матрица памяти микросхемы

В каждом элементе памяти (транзисторе) может присутствовать (логическая лог. "1") или отсутствовать (лог. "0") информация.

Описание установки и процедуры испытаний

Объекты исследования

В работе исследуются: микросхемы:

– ситалловые подложки (полуфабрикаты промышленного производства) с нанесенными алюминиевыми резисторами в форме меандра;

- гибридные микросхемы на ситалловой подложке с навесными диодами или биполярными микротранзисторами;

- кремниевые подложки (полуфабрикаты промышленного производства) с подготовленной микросхемой типа операционного усилителя на биполярных транзисторах;

- микросхемы отечественного и зарубежного производства, представляющие собой РПЗУУФ (матрицу памяти) информационной емкостью
E = 2 К, E = 4 К и другие,допускающие стирание ультрафиолетовым светом.

Оптические микроскопы

Исследование проводится с помощью микроскопов установок типа МИР и МИМ, схематично изображенных на рис. 6.8.

На установке МИР (рис. 6.8, а) имеются штатные окуляр и объектив, не требующие подсветки. Перемещение окуляра (объектива) над образцами производится с помощью вращения рукоятки, связанной с нониусной шкалой.

а) б)

Рис. 6.8. Условное изображение микроскопов МИР (а) и МИМ (б)

Микроскоп МИМ сформирован на штатной установке (рис. 6.8, б); питание МИМ производится последовательным включением тумблера ″Сеть″ и ″Лампа″. Вертикальное движение окуляра над образцом осуществляется с помощью ручки подъема и фиксатора. Горизонтальное перемещение окуляра над образцом производится соответствующими рукоятками.