内存是怎么制作的?

内存是怎么制作的?,第1张

1. 内存的工作原理

显然,内存指的是PC中常见的内存条,这一类内存属于动态随机访问存储器 DRAM (Dynamic Random Access Memory), 它的基本存储单元非常简单易懂,由一个N型场效应晶体管(NMOS FET)和一个电容组成。在这里可以把晶体管看成一个理想的开关。 当NMOS晶体管打开时,检测电容放电造成的电压改变就是读取0/1的过程,向电容注入不同电荷就是写入过程;NMOS晶体管关闭时,电荷保存在电容上,处于存储状态。

DRAM的优势在于其结构简单,面积小,所以在同样面积内可以塞入更多存储单元,存储密度高,现在内存条的容量都顶得上多年前的硬盘了。大家可以自己算算一根2Gb的内存里面有多少这样的单元。 缺点则是:

1. 每次读取都是破坏性的,电容放电后电荷就尼玛没有了啊,所以还要重新写入一遍啊!!!

2. 电容还尼玛会漏电啊,一般写入后几十个微秒之后就漏得没法检测了(现在的电容一般是25pF),整个阵列都要不停的刷新,就是把已经存储的内容读一次再写进去,期间什么都不能做啊!!!

3. 电容太小导致很多问题,比如速度不能太快啊,会被宇宙粒子打到然后就尼玛中和了啊 ( Soft error ) !!!!

4. 没有电的时候存储的内容就丢掉了,这直接导致大量停电导致的文档丢失等杯具。。。。。

(使得存储器能够在无电时保留信息,台湾人施敏大师和一个韩国人发明了闪存Flash memory。半导体业已经贡献过两个诺贝尔物理学奖:晶体管和集成电路,施敏怕是这个行业中仅存的还有机会拿奖的人,他的合作者早早挂了甚至连专利费都没拿多少。)

2. 如何用半导体工艺制作以上的电路?

DRAM制造工艺是通用的集成电路制作工艺的子集,这个问题就可以转化为“集成电路是如何制造的?”而这个问题就比较复杂了,我争取用“盖楼”这个大家都能理解的例子讲清楚。

集成电路从其横切面来看,是分层的,基本使用同种材料实现类似功能,层与层之间通过通孔(via)做电学连接。

这一结构其实很像一座楼房,芯片制造的过程也有点像盖楼的过程,非常简化的步骤如下:

1. 设计图,也就是芯片的版图(layout);版图是一幅分层的俯视图,包含了每一层的物理形状信息和层与层间的位置连接关系。版图被转化成掩模(mask),每张掩模则是某一层的俯视图,一颗芯片往往有几十张掩模。芯片的每层是被同时制作的,就像盖楼是必须3楼盖好才能盖4楼。(本来想放一些自己手头上的版图和掩模给大家看看,涉及版权等问题,有兴趣的同学自己搜吧)

2. 平整土地。这个没什么说的,绝大部分芯片都是从平整的芯圆(wafer)开始的,要对芯圆进行清洗啊什么的

3. 地基和底层。这是在制造过程中最关键最复杂的一步,因为所有重要的有源器件(active device)如晶体管都是在电路的最底层。 首先要划线(光照Photolithography)界定哪里要挖掉哪里要保留,然后挖坑(ecthing刻蚀),在需要的地方做固化(离子注入Ion Implantation),盖墙铺管道什么的(化学沉积和物理沉积CVD&PVD)等等。具体步骤十分复杂,往往需要十几张掩模才能完成,不过大家可以自行脑补一座大楼怎么从地上长出来的。

4. 高层。较高的层就相对简单了,还是划线决定(光照Photolithography)哪里要做墙或柱子,哪里是空间,再沉积金属把这些东西长出来。这些层次基本都是铜或铝金属连接,少有复杂器件。

5. 封顶。做一层金属化合物固化保护,当然要把连接点(PAD)露出来。

6. 清洗,切割。 这一步盖楼是没有的。。。。一块300毫米直径的晶圆上可能有成百上千块芯片,像切蛋糕一样切下来。

7. 封装。 有点像外立面装修,然后给整座楼通水通电通气。一块小小的硅芯片就变成了我们经常看到的样子,需要的信号和电源被连接到一个个焊球或针脚上。封装是一门很大的学问,对芯片的电气性能影响巨大。

内存工作原理 1.内存寻址 首先,内存从CPU获得查找某个数据的指令,然后再找出存取资料的位置时(这个动作称为“寻址”),它先定出横坐标(也就是“列地址”)再定出纵坐标(也就是“行地址”),这就好像在地图上画个十字标记一样,非常准确地定出这个地方。对于电脑系统而言,找出这个地方时还必须确定是否位置正确,因此电脑还必须判读该地址的信号,横坐标有横坐标的信号(也就是RAS信号,Row Address Strobe)纵坐标有纵坐标的信号(也就是CAS信号,Column Address Strobe),最后再进行读或写的动作。因此,内存在读写时至少必须有五个步骤:分别是画个十字(内有定地址两个 *** 作以及判读地址两个信号,共四个 *** 作)以及或读或写的 *** 作,才能完成内存的存取 *** 作。 2.内存传输 为了储存资料,或者是从内存内部读取资料,CPU都会为这些读取或写入的资料编上地址(也就是我们所说的十字寻址方式),这个时候,CPU会通过地址总线(Address Bus)将地址送到内存,然后数据总线(Data Bus)就会把对应的正确数据送往微处理器,传回去给CPU使用。 3.存取时间 所谓存取时间,指的是CPU读或写内存内资料的过程时间,也称为总线循环(bus cycle)。以读取为例,从CPU发出指令给内存时,便会要求内存取用特定地址的特定资料,内存响应CPU后便会将CPU所需要的资料送给CPU,一直到CPU收到数据为止,便成为一个读取的流程。因此,这整个过程简单地说便是CPU给出读取指令,内存回复指令,并丢出资料给CPU的过程。我们常说的6ns(纳秒,秒-9)就是指上述的过程所花费的时间,而ns便是计算运算过程的时间单位。我们平时习惯用存取时间的倒数来表示速度,比如6ns的内存实际频率为1/6ns=166MHz(如果是DDR就标DDR333,DDR2就标DDR2 667)。 4.内存延迟 内存的延迟时间(也就是所谓的潜伏期,从FSB到DRAM)等于下列时间的综合:FSB同主板芯片组之间的延迟时间(±1个时钟周期),芯片组同DRAM之间的延迟时间(±1个时钟周期),RAS到CAS延迟时间:RAS(2-3个时钟周期,用于决定正确的行地址),CAS延迟时间 (2-3时钟周期,用于决定正确的列地址),另外还需要1个时钟周期来传送数据,数据从DRAM输出缓存通过芯片组到CPU的延迟时间(±2个时钟周期)。一般的说明内存延迟涉及四个参数CAS(Column Address Strobe 行地址控制器)延迟,RAS(Row Address Strobe列地址控制器)-to-CAS延迟,RAS Precharge(RAS预冲电压)延迟,Act-to-Precharge(相对于时钟下沿的数据读取时间)延迟。其中CAS延迟比较重要,它反映了内存从接受指令到完成传输结果的过程中的延迟。大家平时见到的数据3—3—3—6中,第一参数就是CAS延迟(CL=3)。当然,延迟越小速度越快。

半导体生产,包括半导体材料的生产、半导体器件的生产和半导体集成电路的生产等几个方面,不知道你指的是哪一个方面的生产。如果是半导体器件和集成电路的生产,则主要流程有切片、磨片、抛光、外延、氧化、光刻、扩散、蒸发、压焊、封装等步骤。希望对您有所帮助并采纳为最满意答案。建议您可到大比特商务网了解更多关于半导体方面的信息。


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