文档介绍：. 现代 PLD 使用的内部编程元件主要有如下三种类型: 一次性编程的熔丝(Fuse) 或反熔丝(Antifuse) 开关; 基于浮栅技术的存储器。包括紫外线电擦除和电擦除的 EPR PROM 与 Flash Memory( 闪速存储器,简称为闪存); 允许无限次编程使用的静态存储器 SRAM 。 PLD 中的编程元件(续) 熔丝(Fuse) 或反熔丝(Antifuse) 开关为一次性编程使用的易失性元件,编程后即使系统断电,它们中存储的编程信息不会丢失。但它们只能写一次,故称之为 OTP 编程元件。基于浮栅技术的 E2PRO M 和快闪存储器也是非易失性的编程元件,但它们允许多次反复编程写入,并可为器件设置保密以防止对 PLD 的非法复制。静态存储器 SRAM 属于易失性的编程元件掉电后它存储配置数据将立即消失,但它能在工作过程中快速编程。浮栅型编程元件和 SRAM 都可以多次、反复进行编程应用尤其是 SRAM ,其编程应用的次数几乎无限。编程时,若需要在某处存放信息“ 0”,则只要按地址提供定的脉冲电流,将该处熔丝烧断即可。未熔断熔丝的地方则表存放了信息“1”。最后留在器件内的熔丝模式决定了相应的件逻辑功能。熔丝编程的特性: --编程速度较高; --只能一次性编程; --编程功耗较大; --熔丝开关占用较大的芯片面积,影响到 PLD 器件集成的提高。-- 较难测试熔丝开关的可靠性。采用熔丝编程工艺的 PLD 有 PROM 、 PAL 、 CPLD 及 FPG A 的一部分品。通过击穿介质来达到连通线路的反熔丝开关在未编程时, 夹在两层导体之间的 PLICE ( 可编程低阻抗元素)介质在未编程时,显现很高的阻抗(约 100M Ω) ,开关处于反熔丝开路状态; 在编程时,在介质上下的扩散层加上较高的电压,介质将被击穿,从而把两旁的导电材料连通( 连通电阻值约为 100 ~ 600 Ω)。反熔丝就会由高阻抗变为低阻抗, 从而实现两个极间的连通。介质的击穿是不可恢复的, 故编程电压撤除后开关也一直处于导通状态。故 PLICE 反熔丝是非易失性的 OTP 可编程元件。浮栅存储元件的结构与工作原理用浮栅技术生产的编程元件包括: 1 、紫外线擦除、电编程的 EPROM ; 2 、电擦除、电编程的 E2PROM 3 、快闪存储器(Flash Memory, 即闪存)。这三种存储器都是用浮栅存储电荷的方法来保存编程数据, 断电后存储的数据不会丢失。浮栅雪崩注入型 PMOS 晶体管(FAMOS 管) 浮栅管相当于一个电子开关,当浮栅中没有注入电子时, 浮栅管呈截止状态, 呈现“ 1”状态;当浮栅中注入电子后,浮栅管导通, 即呈现“ 0”状态。为提高 EPRO M的工作速度、降低编程工作电压, 已大多改用叠栅注入 MO S管(SIMOS 管) 来制作 EPROM 的存储单元。漏/ 源间加上脉冲电压后在沟道中发生雪崩击穿,使浮栅 Gf 带,这就相当于存储了“0”;当浮栅 Gf 无电子积累时,该管相当于存储了“1”。浮栅编程器件能够多次编程应用。但需要专门的紫外光来擦除存储的数据。电擦除、电编程的 E2PROM 用 E2PROM 作为编程器件采用的是另一种浮栅编程技术,它的编程元件称为浮栅隧道氧化层 MOS 管( 简称 Flotox 管)。 Flotox 管与 SIMOS 管相似,有两个栅极。有引出线的栅极为控制栅( 也称擦写栅); 无引出线的栅极是浮栅。所不同的是在浮栅与漏极区之间有一小块面积极薄、厚度为 10~ 15u m 的二氧化硅 SiO2 绝缘层区域, 称为隧道区。编程时,源漏极接地,控制栅 G1 加5- 20V 脉冲电压,衬底中电子通过隧道效应注入到浮栅 G2 中, 脉冲电压撤除后浮栅内的电子可以长期保留。擦除时, 将控制栅接地, 源极浮起, 在漏极上加 5- 20V 高压脉冲, 浮栅 G2 上的电子通过隧道返回衬底, 从而擦除了浮栅内的电子电荷。 E2PRO M 的编程和擦除都可以通过在漏极和控制栅上加一定的幅度和极性的电脉冲来实现。目前浮栅编程元件的有效改写次数可达数百~ 数万次,数据可保存 5~ l0 年。比一般基于雪崩效应的 EPRO M 的有效改写次数高得多。由于擦除方便、工作速度快、有效改写次数多,因而 E2PROM 很受用户欢迎。闪存的特性与编程闪存(Flash Memory) 是在对 E2PROM 制造技术进行改进后产生的一种新型电改写、电擦除的存储器, 又称为快擦快写存储器(即 Flash 的含义)。它可以在 ms 级时间内擦除全部或一段存储的信息,而不像 E2PROM 那样一次只能擦除一个字节。闪存的单元结构与工作特性与 EPROM 中的叠栅注入 MO S 管(SIMOS 管) 相似,但有如下 3 点不同: 闪存的特