Правильная ссылка на эту страницу
http://az-design.ru/Support/Archiv/Elc1982/F19821020Elc037.shtml

Запоминающие устройства

УДК 681.327

Родерик Берисфорд
Редактор по интегральным схемам

Roderic Beresford. Memories, pp. 126—134.

За прошедший год разработаны и выпущены первые опытные партии динамических ЗУПВ емкостью 256К; на базе К/МОП-технологии сделаны и опробованы статические ЗУПВ емкостью 64К; семейство постоянных ЗУ с высокой плотностью упаковки пополнилось 5-В электрически стираемыми ППЗУ, предназначенными для применения в малых компьютерах.

Полупроводниковые ЗУ, развивающиеся быстрыми темпами и проникающие во все области электронной техники, отражают общую ситуацию в полупроводниковой промышленности. Заканчивающийся 1982г. стал вехой, приблизительно отмечающей окончание первого десятилетия серийного производства МОП ЗУ. Этот рынок начался с динамического ЗУПВ 1103 емкостью 1К фирмы Intel, а к 1985г. он, согласно прогнозам, должен достичь годового объема порядка 6 млрд. долл. Наиболее значительная часть этого чрезвычайно подвижного рынка электронных компонентов будет по-прежнему приходиться на динамические приборы памяти.

На горизонте этого рынка уже отчетливо просматриваются динамические ЗУПВ емкостью 256К фирмы Motorola Inc. и нескольких японских компаний. Американские и японские специалисты в качестве средств дальнейшего непрерывного повышения плотности упаковки и информационной емкости приборов памяти называют применение новых материалов, снижение питающих напряжений и использование комплементарных МДП-схем. Кроме того, постепенно формируется общая позиция специалистов и по вопросу резервирования динамических ЗУПВ, и становится очевидным общее мнение о том, что резервные запоминающие элементы необходимы. Однако способ их подключения еще до конца не определился, так что в приборах памяти емкостью 256К будет применяться как лазерное, так и электрическое их программирование.

На пути к этим будущим массовым изделиям компания Hewlett-Packard Co. разработала статическое ЗУПВ емкостью 128К, а японские фирмы Hitachi Ltd. и Fujitsu Ltd. — опытные образцы К/МОП ЗУПВ емкостью 64К. Появляющиеся новые приборы памяти повышенного быстродействия, хотя и с несколько меньшей информационной емкостью, предвещают дальнейшее проникновение МОП ЗУ на рынок компонентов памяти для самых производительных систем и устройств обработки данных.

Устойчивый прогресс в области постоянных ЗУ, как программируемых фотошаблонами, так и электрически программируемых с ультрафиолетовым стиранием, почти отошел на задний план на фоне сенсационных сообщений о создании электрически стираемых ППЗУ емкостью 16К и 32К с питанием от одного источника 5 В. Целый ряд изготовителей выпускает в настоящее время ПЗУ емкостью 256К, программируемые фотошаблонами; на базе технологий с вертикальными плавкими перемычками успешно делаются ППЗУ емкостью 64К; созданный фирмой Intel кристалл емкостью 128К знаменует переход стираемыми ППЗУ рубежа 64К; а в области ЦМД ЗУ наблюдаются определенные признаки новых достижений. В целом же для наиболее плотноупакованных матриц памяти сегодня характерно все более широкое применение К/МОП-технологии.

Ветры перемен

Область динамических ЗУПВ стоит на пороге значительных перемен на всех уровнях — от самого нижнего уровня сверхминиатюрных запоминающих элементов до самого верхнего уровня определения номенклатуры изделий и их сбыта. По мере того как небольшие группы разработчиков выбирают и устанавливают технические характеристики кристаллов памяти емкостью 256К, которые в конечном счете должны принести их изготовителям миллиарды долларов дохода, в действие приводятся крупные компании и даже целые страны.

Хотя японские фирмы приобрели важный научно-технический опыт для создания своих будущих динамических ЗУПВ, накопленный в процессе функционирования расформированной ныне кооперативной организации исследований в области СБИС, их американские конкуренты, возможно, смогут через некоторое время просто приобрести готовую технологию изготовления ЗУПВ емкостью 1 Мбит. Эта технология разрабатывается сейчас фирмой Megaram — специализированной компанией по исследованиям и разработкам, организованной в 1982г. Л. Дж. Севином и Пьером Ламондом. И если рынок сбыта кристаллов памяти емкостью 0,25 Мбит будет развиваться так же успешно, как рынок приборов емкостью 64К, то вместе с изготовителями ИС в конкурентную борьбу за место на этом рынке вступят и правительства соответствующих стран.

Но даже без правительственной поддержки некоторые американские компании идут в области ЗУПВ емкостью 256К вровень с японскими. Фирма Motorola уже получила первые кристаллы по своей программе, а ее специалисты из Остина (шт.Техас), судя по сообщениям, планируют поставить первые опытные партии новых ЗУ избранным заказчикам уже в конце 1982 или начале 1983 г. Примерно в это же время должны появиться и первые приборы с Востока — речь идет о фирмах Hitachi и Fujitsu Ltd., каждая из которых сегодня входит в число лидеров по производству ЗУПВ емкостью 64К. Компания Western Electric (Нью-Йорк) передала опытные образцы своего ЗУ военным подрядчикам для оценки возможности его использования в будущих системах, и вполне возможно, что эта крупная компания будет пытаться завоевать себе позиции и на коммерческих рынках ЗУ.

С помощью n-канальной МОП-технологии с уменьшенными размерами элементов делаются статические плотноупакованные ЗУПВ, например этот кристалл емкостью 1
Рис.1. С помощью n-канальной МОП-технологии с уменьшенными размерами элементов делаются статические плотноупакованные ЗУПВ, например этот кристалл емкостью 128К компании HP. Он содержит 600 тыс. транзисторов, а также поликремниевые плавкие перемычки для программирования резервных элементов.

Сообщают, что первые ЗУПВ емкостью 256К будут иметь организацию 256К*1 бит и будут монтироваться в привычные 16-контактные корпуса, однако почти наверняка следом за ними появятся и ЗУ с другими вариантами организации кристаллов. Подключение резервных строк и столбцов взамен дефектных будет выполняться с помощью лазеров или импульсов тока еще до отгрузки кристаллов с завода. Первые приборы фирмы Motorola будут выпущены с паспортными временами выборки 100, 120 и 150 нc.

Некоторые из кристаллов, появившихся в 1982г., например кристалл компании International Business Machines Corp., мало чем отличаются по конструкции от приборов емкостью 64К. В других кристаллах, например фирм Bell Laboratories и Hitachi, применены силицидовые межсоединения или новые диэлектрики. Фирма Motorola перешла на технологию с двойным поликремнием. Компания Texas Instruments Inc. (Даллас) не сообщала ничего о своей технологии, однако есть сведения о том, что ее схемы будут делаться на подложках с эпитаксиальным слоем, как делаются ее же ЗУПВ емкостью 64К и ЗУПВ емкостью 256К фирмы Bell.

На конференции по перспективным исследованиям в области СБИС в январе 1982г. в Массачусетском технологическом институте специалисты фирмы Fujitsu Ltd. изложили свой подход к созданию будущих динамических ЗУПВ. Их технологический процесс предусматривает использование диэлектрика из нитрида кремния как для затворов транзисторов выборки, так и в запоминающем конденсаторе. Молибденовые затворы, популярные и у других японских изготовителей ЗУ, уменьшают задержки в словарных линиях. В кристалле емкостью 256К фирмы Hitachi, представленном в феврале 1982г. на Международной конференции по интегральным схемам, тоже используется диэлектрический «сандвич», состоящий из двуокиси кремния и другого диэлектрика, предположительно нитрида кремния. На этой же конференции был сделан доклад о ЗУПВ емкостью 256К предприятия фирмы Bell (Аллентаун, шт.Пенсильвания), в котором используется тонкий затворный диэлектрик из двуокиси кремния и силицид тантала, заменяющий второй уровень поликремниевых соединений.

Основное внимание ведущих разработчиков этих приборов сконцентрировано на преодолении существующих сегодня ограничений, которые препятствуют повышению плотности упаковки: речь идет об электрической емкости запоминающих элементов. Так как восприимчивость к электрическим помехам и радиации препятствует дальнейшему уменьшению этой емкости, для уменьшения размеров запоминающих элементов требуется применение материалов с более высокой, чем у двуокиси кремния, диэлектрической проницаемостью. Сейчас в США и Японии ведутся исследования по применению окиси тантала, и вполне возможно, что именно на базе этого диэлектрика примерно к 1986г. будут сделаны одни из первых приборов емкостью 1 Мбит. На этом трудном пути динамические ЗУПВ наверняка будут дополнены К/МОП-схемами. Фирма Hitachi в прошлом, 1981г. выполнила исследование динамического К/МОП ЗУПВ емкостью 4К, и другие компании тоже обращаются к этой технологии, обеспечивающей повышенную помехоустойчивость и малое статическое потребление мощности для периферийных схем. Кроме того, так как по мере дальнейшего уменьшения размеров транзисторов напряжение питания ЗУПВ тоже придется снижать, следует иметь в виду, что и здесь К/МОП-схемы дают большие преимущества. Объединенный технический совет по электронным приборам выдвинул на обсуждение предложение принять в качестве нового стандарта напряжение питания 3,3 В. И хотя окончательный выбор этого стандартного напряжения будет сделан после нескольких «итераций», общая тенденция к снижению напряжений питания, начавшаяся с уровня 15 В, явно сохраняется. При напряжениях порядка 3 В традиционные схемы преобразования ТТЛ-уровней в МОП-уровни, устанавливаемые на входах динамических ЗУПВ, уже неприменимы, поэтому многие компании считают, что одно из решений этой проблемы — использование К/МОП-буферов.

Здесь показана структура запоминающего элемента динамического ЗУПВ емкостью 256К фирмы Hitachi Ltd., которое она начнет выпускать в 1983 г. Размер эле
Рис.2. Здесь показана структура запоминающего элемента динамического ЗУПВ емкостью 256К фирмы Hitachi Ltd., которое она начнет выпускать в 1983 г. Размер элемента составляет 14*7 мкм при 2-мкм минимальных размерах на фотошаблоне, а его электрическая емкость при двухслойном диэлектрике — 0,05 пФ.

Тем временем ведущие изготовители ЗУПВ емкостью 64К за нынешний, 1982г. увеличили свои производственные возможности, так что на этом рынке продолжается достаточно жесткая конкурентная борьба. Некоторые из них разработали миниатюризированные варианты своих кристаллов для усиления конкурентных позиций. В обстановке, когда американские компании обвиняют своих японских конкурентов в демпинге, а японцы американцев — в установлении жестких цен, похоже, что цены на относительно медленные модели ЗУПВ емкостью 64К постепенно устанавливаются на уровне примерно 5 долл. за прибор.

Миниатюризация кристаллов памяти емкостью 64К

Фирма Intel изготавливает переработанный вариант своего ЗУПВ емкостью 64К с помощью высококачественной МОП-технологии H-MOS III. Технические характеристики этой схемы — одна из самых малых площадей кристалла (23,8 мм2) и самая большая электрическая емкость запоминающего элемента (0,085 пФ) — означают, что он вполне технологичен и надежен в работе. Компания IBM, явно удовлетворенная результатами фирмы Intel, приобрела эту разработанную ее отделением (Алоха, шт.Орегон) МОП-технологию и на ее базе существенно (примерно на 38%) уменьшила площадь своего кристалла памяти емкостью 64К. Компания Nippon Electric Со. переработала свое ЗУ емкостью 64К на базе технологии с тремя уровнями поликремния, аналогичной технологии фирмы National Semiconductor Corp. (Санта-Клара, шт.Калифорния); и в этом случае цель переработки кристалла состояла в повышении выхода годных.

Ту же самую цель преследуют по крайней мере два изготовителя приборов емкостью 64К, выпускающие свои ЗУ с резервными строками или столбцами. Фирма Intel использует в своем кристалле емкостью 64К электрически пережигаемые перемычки, а фирма Mostek применяет лазеры. Те компании, которые начали выпуск ЗУ емкостью 64К раньше, например TI и Motorola, утверждают, что и без резервирования они получают вполне приемлемый выход годных. Все они собираются использовать методы резервирования в приборах емкостью 256К. Компании Motorola и Western Electric применяют для этой цели лазеры, а фирма Hitachi предлагает использовать электрически пережигаемые перемычки.

Компания TI сообщила о разработке вертикальной поликремниевой перемычки, предназначенной для программирования резервных элементов. Данный метод программирования, предусматривающий расплавление затворного окисла и замыкание поликремниевого затвора на подложку посредством создания режима лавинного пробоя в pn-переходе, может оказаться более удобным по сравнению с обычным пережиганием перемычек. Во-первых, при этом методе не повреждается пассивирующий слой и потому не требуется вторая операция осаждения защитной изоляции. Во-вторых, с помощью этого метода может оказаться возможным подключение резервных элементов уже после сборки кристалла и корпус, что снизит затраты на испытания. Компания TI апробирует этот новый метод резервирования на статическом ЗУПВ емкостью 16К Однако свое ЗУПВ емкостью 256К компания будет делать с принятым в отрасли методом резервирования, и похоже, что это будут пережигаемые горизонтальные перемычки.

На базе своей технологии H-MOS III с 2-мкм проектными нормами фирма Intel переработала динамическое ЗУП8 емкостью 64К, увеличив в результате электриче
Рис.3. На базе своей технологии H-MOS III с 2-мкм проектными нормами фирма Intel переработала динамическое ЗУП8 емкостью 64К, увеличив в результате электрическую емкость запоминающего элемента и уменьшив площадь схемного кристалла до примерно 24 мм2 (а). Компания IBM недавно приобрела у фирмы Intel эту технологию, в результате чего сумела уменьшить площадь кристалла собственного ЗУПВ емкостью 64К до примерно 22,5 мм2 (б).

Некоторые технические решения, которые будут применены в будущих ЗУПВ емкостью 256К, фирма Inmos Corp. (Колорадо-Спрингс, шт.Колорадо) демонстрирует в выпущенном в продажу кристалле емкостью 64К. Это быстродействующий прибор (время выборки 100 нс, время цикла обращения 160 нс) с дополнительным режимом слоговой выборки, в котором последовательно выбираются 4 бит информации с интервалами всего 40 нс. Режимы слоговой выборки в том или ином виде должны быть предусмотрены во многих ЗУПВ емкостью 256К — компании Motorola и TI уже сообщили о наличии у них таких планов, фирма Fujitsu сразу следом за фирмой Inmos выпустила ЗУПВ емкостью 64К с аналогичными характеристиками, а компания NEC заявила, что она готова выпускать подобные ЗУ, если будет принят соответствующий стандарт. Два предложения по этому поводу находятся сейчас на рассмотрении в Объединенном техническом совете по электронным приборам.

Для некоторых конкретных применений, например для графических дисплеев с растровым сканированием, слоговый режим способствует решению проблем модульности, которые с ростом емкости ЗУПВ усложняются. По существу ЗУ емкостью 64К со слоговой выборкой представляет собой банк из четырех чередующихся по обращению ЗУПВ по 16К. На уровне емкости 256К почти наверняка появятся динамические ЗУПВ с более крупными слогами. В сфере максимального роста потребления динамических ЗУПВ — речь идет о настольных компьютерах — разработчики могут предпочесть приборы с 4-бит и даже 8- и 9-бит слогами.

Компания TI уже сделала первый шаг в этом направлении, выпустив второй вариант своего кристалла емкостью 64К с организацией 16К*4 бит. Фирма Intel уже докладывала о создании динамического ЗУПВ емкостью 8К*8 бит, в котором к тому же предусмотрена автоматическая регенерация, и компания NEC тоже вот-вот выпустит аналогичный прибор памяти. Таким образом, в области динамических ЗУПВ ведутся интенсивные работы по повышению плотности упаковки и информационной емкости путем использования новых материалов резервирования и К/МОП-технологии, и одновременно с этим изготовители динамических приборов завоевывают новые рынки путем создания ЗУ с различными вариантами организации и дополнительными возможностями, облегчающими их применение в аппаратуре.

К/МОП-приборы — лидеры в области статических ЗУПВ

Эта смелая программа оказывает сильное давление на изготовителей статических ЗУПВ — приборов, которые традиционно используются в устройствах памяти малых компьютерных систем. Однако рынок статических МОП ЗУПВ тоже расширяется в область тех применений, где требуется повышенное быстродействие — например, устройств кэш-памяти. Крупнейшим статическим ЗУПВ, появившимся в 1982г., стал прибор емкостью 128К, изготовленный компанией Hewlett-Packard Co. по своей n-канальной МОП-технологии с 1-мкм проектными нормами. Благодаря конвейерной схеме доступа этот кристалл отделения компании HP (Форт-Коллинз, шт.Колорадо) работает с несколькими процессорами при длительности цикла обращения 110 нс. Это достижение выводит компанию вперед в определенной узкой области относительно таких коммерческих поставщиков, как фирмы Hitachi и Toshiba, которые претендуют на крупные доли рынка статических ЗУПВ.


Рис.4. Для программирования ЗУ с резервированием в приборах фирмы Texas Instruments обратно смещенный переход вводится в режим лавинного пробоя, под действием которого затворный окисел расплавляется и поликремниевый полевой электрод замыкается на диффузионную область п+-типа (а). Поверхность кристалла при этом остается неповрежденной (б).

В 1982г. обе эти компании сначала объявили о создании своих статических МОП ЗУПВ емкостью 64К, а затем и разослали потенциальным потребителям их образцы. В обоих приборах использованы периферийные К/МОП-схемы, а в ЗУ фирмы Toshiba применены также запоминающие К/МОП-элементы (шеститранзисторные), благодаря которым в режиме хранения его ток питания составляет единицы наноампер. Фирма Intel продемонстрировала n-канальное ЗУПВ емкостью 64К, но пока не собирается выпускать его на продажу — ее основные усилия направлены на создание быстродействующего прибора емкостью 16К. Подобно другим американским изготовителям ЗУ, фирма Intel явно располагает сейчас развитой К/МОП-технологией, которую она держит в резерве. Применительно к ЗУПВ емкостью 64К это означает технологию с характеристиками на уровне процесса H-MOS III — с 2-мкм геометрическими размерами, непосредственным шаговым репродуцированием и сухим травлением металлических слоев структуры.

Однако, как считают многие специалисты, участие в производстве статических К/МОП ЗУПВ может оказаться самоубийственным, ибо японские поставщики этих приборов уже ведут жесткую политику цен изделий емкостью 16К и близки к началу производства ИС емкостью 64К. Правда, в некоторых секторах этого рынка американские компании конкурируют с японскими. Фирмы Integrated Device Technology (Санта-Клара, шт.Калифорния) и Harris Corp. (Мельбурн, шт. Флорида) успешо поставляют военным заказчикам статические К/МОП ЗУПВ емкостью 2К*8 бит. А недавно одна американская фирма — полупроводниковое отделение компании RCA Corp. — объявила о своем намерении потеснить японские компании и на коммерческих ранках. Эта фирма (Сомервилл, шт.Нью-Джерси) разработала К/МОП ЗУПВ емкостью 2К*8 бит с временем выборки 250 нс и статическим током питания 100 мкА, которое по своим характеристикам полностью подходит для микропроцессорных систем. В 1983г. компания RCA собирается анонсировать прибор емкостью 64К.

Большее число американских компаний проявляет интерес к рынку быстродействующих статических ЗУПВ, на котором МОП-приборы с достаточно высоким быстродействием легко могут потеснить своих биполярных предшественников с меньшей плотностью упаковки и более высоким потреблением мощности. Фирма Inmos, в частности, уже весьма успешно выпускает n-канальные МОП ЗУ емкостью 4К*4 бит и 16К*1 бит. В 1982г. к ней присоединились парижская компания Matra Harris Semiconducteurs, завершившая доводку своего К/МОП ЗУ с временем выборки 55 нс и запустившая его в производство, и фирма Mostek Corp. (Карролтон, шт.Техас), которая развернула серийное производство прибора емкостью 16К*1 бит.

Фирма Toshiba выпустила это статическое К/МОП ЗУПВ емкостью 64К в свободную продажу. Шеститранзисторный запоминающий элемент размером 19*22 мкм этого
Рис.5. Фирма Toshiba выпустила это статическое К/МОП ЗУПВ емкостью 64К в свободную продажу. Шеститранзисторный запоминающий элемент размером 19*22 мкм этого прибора памяти (справа) в режиме хранения потребляет мощность менее 50 нВт; размер кристалла благодаря применению 2-мкм литографии и реактивного ионного травления составляет всего 6*7,5 мм.

Фирмы Fujitsu и NEC также весьма активно укрепляли свои позиции на этом рынке, а в 1988 г. ожидается появление новых приборов данного класса фирмы Intel и, возможно, фирмы Motorola. Анонсированное совсем недавно фирмой Integrated Device Technology ЗУ, несомненно, можно назвать уже предвестником следующего поколения приборов — эта недавно организованная компания с помощью своей К/МОП-технологии сделала быстродействующее ЗУПВ емкостью 16К с временем выборки всего 45 нс. В режиме обращения новый кристалл памяти площадью 21 мм2 потребляет всего 150 мВт — вдвое меньше, чем его n-канальные МОП-аналоги.

Появление в свободной продаже этих быстродействующих МОП ЗУПВ звучит «погребальном звоном» для статических ТТЛ-приборов, и даже некоторые более быстродействующие ЭСЛ ЗУ могут быть вытеснены с рынка изготовителями МОП-приборов. Фирма Intel продемонстрировала К/МОП ЗУПВ емкостью 4К, совместимое о ЭСЛ-схемами, которое по быстродействию (25 нс) идентично типовым ЭСЛ ЗУ, но потребляет примерно в четыре раза меньшую мощность, а компания NEC недавно переработала свое n-канальное МОП ЗУПВ емкостью 4К и получила у него такое же быстродействие. Этот кристалл с уменьшенными размерами элементов и двухслойной алюминиевой металлизацией должен прийти на смену аналогичным ЗУ с 35-нс быстродействием, выпускаемым фирмами Hitachi, TI и Intel.

Но все же для получения наивысшего быстродействия по-прежнему будут нужны биполярные статические ЗУПВ. Такие компании, как Motorola, National, Fairchild Camera & Instrument Corp. и Advanced Micro Devices Inc., продвигаются сейчас вперед относительно сегодняшнего уровня времени выборки ЭСЛ ЗУ емкостью 4К, составляющего около 15 нс. Одним из самых быстрых биполярных ЗУПВ, выпущенных в 1982г., стал кристалл кэшевой памяти фирмы Hitachi, разработанный ею для своих больших ЭВМ. С помощью своей биполярной технологии с 2-мкм минимальными размерами эта фирма изготовила кристалл размером 6*6 мм, содержащий почти 60 тыс. элементов. Он предназначен для ускоренного преобразования адресов виртуальной памяти в физические адреса. При рассеиваемой мощности 5,2 Вт этот кристалл, содержащий матрицу памяти емкостью 6К и около 800 логических вентилей, имеет времена выборки по адресным входам менее 7 нс.

И хотя изготовители коммерческих приборов вряд ли будут заниматься выпуском подобных специализированных кристаллов, они уже делают ряд стандартных компонентов для применения в кэшевой памяти. Компания TI, например, анонсировала компонент для кэшевой памяти — n-канальный МОП-кристалл, выполняющий функции модульного компаратора адресов и состоящий из быстродействующего ЗУПВ емкостью 512*9 бит, компараторов и схем контроля четности. Другие фирмы, в частности Intel и AMD (Саннивейл, шт.Калифорния), тоже готовят свои приборы для данной области применения.

ЭСППЗУ — главные новинки на рынке энергонезависимых приборов

Главным событием года на рынке энергонезависимых приборов памяти стало появление электрически стираемых ППЗУ емкостью 16К с одним источником питания 5 В. В феврале 1982г. фирмы Xicor Inc. (Милпитас, шт.Калифорния) и Seeq Technology Inc. (Сан-Хосе, шт.Калифорния) анонсировали свои приборы данного класса, изготовленные по совершенно различным технологиям, а отделение интегральных схем компании Hughes Aircraft Co. (Ньюпорт-Бич, шт.Калифорния) объявило о создании аналогичного прибора памяти на конференции «Электро» в мае 1982г.

В приборе фирмы Xicor используются три уровня поликремния, а для увеличения туннельного тока соответствующие поверхности сделаны шероховатыми. Запоминающий элемент этого прибора, состоящий из одного транзистора и конденсаторов связи, позволяет получить достаточно малый размер кристалла памяти даже при 5-мкм минимальных размерах. В приборе фирмы Seeq используется более традиционная структура с плавающим затвором, а нужная величина туннельного тока получена благодаря применению оксинитридного диэлектрика. Однако, поскольку запоминающий элемент этого прибора состоит из четырех транзисторов (в скором времени он будет переработан в двухтран-зисторный), площадь кристалла получилась довольно большой. В первом приборе фирмы Xicor (чего нельзя сказать о приборе фирмы Seeq) имеются встроенные регистры и таймеры, управляющие циклом записи, что облегчает применение этого ЭСППЗУ в небольших системах.

По мере того как данный рынок постепенно разделяется на два более или менее независимых отдельных сектора, ожидается появление других новых ЭСППЗУ, разработанных ведущими компаниями. Одно направление предусматривает введение в существующие приборы емкостью 16К специальных возможностей и функций, облегчающих их применение в микропроцессорных системах. Другое направление будут составлять изготовители, стремящиеся существенно повысить быстродействие и плотность упаковки своих приборов, чтобы наладить рентабельное производство компонентов данного типа для более крупных машин. И хотя технология металл-нитрид-окисел-полупроводниковых (МНОП) приборов и более новых кремний-нитрид-окисел-полупроводниковых (КНОП) структур продолжает развиваться и совершенствоваться, технология структур с плавающим затвором уже приобрела многочисленных сторонников, в число которых входят фирмы Motorola, National и Synertek Inc., присоединившиеся к фирмам Intel, Hughes, Xicor и Seeq.

Фирма NCR Corp. (Дейтон, шт.Огайо) анонсировала разработанное ею на базе КНОП-технологии ЗУ емкостью 32К, работающее от одного источника питания 5 В. Если фирма выдержит намеченные сроки начала выпуска этого прибора (по плану — в конце 1982г.), то она, вероятно, опередит фирму Motorola в отношении кристаллов памяти емкостью 32К с питанием 5 В

Дело в том, что хотя фирма Motorola уже выпускает ЭСППЗУ емкостью 32К с плавающими затворами, ей еще не удалось сделать варианта с одним источником 5 В. В эти же сроки могут появиться приборы емкостью 32К и других компаний — ведь многие вновь организованные фирмы ведут весьма интенсивные работы в данном направлении. Сторонники МНОП-технологии — компания General Instrument Corp. (Холодж, шт.Нью-Йорк) и фирма Hitachi — тоже сообщают о выполняемых ими программах разработки приборов с одним источником 5 В.

В лагере сторонников технологии плавающих затворов тоже наблюдается большая активность — фирма Intel выпустила усовершенствованный вариант своего прибора 2816 с встроенными схемами формирования импульсов и интерфейсными регистрами, которых в исходной модели не было. Судя по сообщениям, эта фирма разрабатывает также 5-В модели нового прибора 2817 и прибора 2816. Фирмы Seeq и Xicor планируют создание новых моделей своих приборов с уменьшенными геометрическими размерами, а все имеющие отношение к данному рынку внимательно следят за теми результатами, которые дает применение К/МОП-технологии в производстве СППЗУ.

На рынке стираемых ППЗУ, которые со временем, возможно, будут несколько потеснены обычными ПЗУ и ЭСППЗУ, спрос пока продолжает сохраняться на высоком уровне. Как раз тогда, когда ряд компаний освоил производство приборов емкостью 64К, фирма Intel выпустила первый прибор емкостью 128К. Фирма National переработала свое семейство СППЗУ на базе К/МОП-технологии. Фирмы Hitachi и Fujitsu направляют основные усилия в область приборов емкостью 64К, и последняя уже продемонстрировала на Международной конференции по ИС свой К/МОП-прибор данного типа.

Это К/МОП СППЗУ емкостью 64К свидетельствует о переходе фирмы на технологию с карманами n-типа и 2,5-мкм проектными нормами. Прибор имеет время выборки 250 нс и статическую потребляемую мощность 500 мкВт, и это лишь часть тех преимуществ, которые достигнуты благодаря применению К/МОП-технологии. Новая схема коммутации программирующего напряжения 21 В и быстродействующий запоминающий элемент позволили вдвое уменьшить время программирования и довести его до 25 мс/байт.

В связи с тем что фирма Mostek вообще прекратила производство СППЗУ, фирма National задержалась с выпуском приборов емкостью 64К, а фирма Motorola без энтузиазма относится к разработке следующего поколения приборов; в числе изготовителей СППЗУ емкостью 64К пока будут фирмы Intel, TI, Hitachi и Fujitsu, каждая из которых делает модели с обоими вариантами разводки выводов корпуса, — фирмы TI и фирмы Intel. Фирма Intel, вероятно, будет существенно уменьшать геометрические размеры и толщину окисла в своих приборах, а новичок в данной области — фирма Seeq — будет разрабатывать приборы данного типа сразу на базе К/МОП-технологии.

Изготовителям СППЗУ для сохранения своих рыночных позиций придется много потрудиться, так как сейчас уже выпускаются программируемые фотошаблонами ПЗУ емкостью 256К и освоено производство плотноупакованных ЭСППЗУ. Совместное применение этих двух типов приборов памяти может означать их серьезную конкуренцию для СППЗУ, так как с помощью ЭСППЗУ, репрограммируемых прямо в схеме, можно делать небольшие исправления программ, записанных в ПЗУ. Эти большие ПЗУ сегодня поставляются почти всеми японскими компаниями, а на подходе — еще более крупные приборы: компания NEC, в частности, анонсировала ПЗУ емкостью 1 Мбит. Тем временем и американские фирмы Mostek и Micro Power Systems (Санта-Клара, шт.Калифорния) выпустили в 1982г. свои ПЗУ емкостью 256К.

В 1983г. к ним присоединится и фирма Motorola, первый прибор которой будет представлять собой n-канальную МОП-матрицу памяти, оптимизированную по критерию максимального быстродействия. Позднее эта фирма собирается выпустить К/МОП-вариант ПЗУ с запоминающими элементами на четыре состояния, сэкономив на этом почти 40% площади кристалла по сравнению с моделями на обычных элементах с двумя состояниями. Дополнительным достоинством этого элемента на четыре состояния является то, что его программирование осуществляется на уровне поликремния, т.е. ближе к концу технологического процесса. Дело в том, что программирование на заключительных стадиях технологического процесса ускоряет выполнение заказов на поставку приборов, что крайне важно для их потребителей. Другой метод уменьшения площади кристалла упоминается в сообщении новой фирмы International Microelectronic Products Inc. (Сан-Хосе, шт.Калифорния), специализирующейся в области заказных и полузаказных ИС. Эта фирма использует диффузионные шины питания, получая в результате запоминающие элементы ПЗУ вообще без контактных окон. В сфере ППЗУ технология вертикальных плавких перемычек позволила сделать шаг вперед и получить приборы емкостью 64К. К фирме Fujitsu, изготавливающей ППЗУ с вертикальными плавкими перемычками, присоединилось биполярное отделение компании Fairchild (Милпитас, шт.Калифорния), выпустившее прибор емкостью 16К и подготавливающее к выпуску прибор емкостью 64К. В этом приборе фирмы Fairchild используется в принципе такой же, как и у фирмы Fujitsu, процесс диффузионного формирования алюминиевой эвтектики: ток через транзистор с разомкнутой базой расплавляет алюминиевый эмиттерный контакт, закорачивая эмиттерный переход. Такие вертикальные перемычки не только занимают меньше места, чем горизонтальные, но и имеют более высокую потенциальную надежность, так как при программировании не повреждается поверхность кристалла.

Новый рынок для ППЗУ

Другое заслуживающее упоминания достижение в области ППЗУ в 1982г. — это начало их применения в такой важной сфере, как управляющая память компьютеров. Некоторые изготовители быстродействующих ППЗУ дополнили свои приборы выходными регистрами, позволяющими организовать поточные циклы обращения к памяти и повысить ее производительность. Фирмы AMD, TI, National и Monolithic Memories Inc. (Саннивейл, шт.Калифорния) уже нашли многочисленных потребителей, желающих покупать эти усовершенствованные приборы, которые сокращают циклы обращения к памяти на 30% по сравнению с ППЗУ, дополненными внешними регистрами. Кроме того, применение новых приборов дает некоторую экономию затрат благодаря повышенному уровню интеграции устройства.

И в заключение следует отметить, что в сфере ЦМД ЗУ наблюдаются некоторые признаки нового оживления после того спада в 1981г., когда коммерческие поставщики этих приборов оди! за другим прекратили их производство и оставили на всем этом рынке только фирму Intel. Отделение Mitel Semiconductor компании Mitel Corp. (Каната, пров.Онтарио, Канада) подгисало с фирмой Intel соглашение о вторых поставках ее ЦМД ЗУ емкостью 1 Мбит. Затем фирма Motorola подтвердила, что она действительно намерена действовать на рынке ЦМД ЗУ, и начала поставлять опытные партии своего модуля памяти емкостью 1 Мбит. Кроме того, фирмы Intel и Motorola недавно подписали соглашение о взаимных вторых поставках ЦМД-приборов, по которому фирма Motorola обменивает свою технологию их производства на конструкторскую документацию по ЦМД-кристаллам фирмы Intel.

Дочерние статьи:

Создатель ЭСППЗУ с питанием 5В

Изобретатель и руководитель разработки энергонезависимого ЗУПВ

Выходные данные:

Журнал "Электроника" том 55, No.21 (651), 1982г - пер. с англ. М.: Мир, 1982, стр.36

Electronics Vol.55 No.21 October 20, 1982 A McGraw-Hill Publication

Раздел: ДОСТИЖЕНИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКИ

Тема:     Запоминающие устройства




<<< Пред. Оглавление
Начало раздела
След. >>>

Дата последнего изменения:
Thursday, 21-Aug-2014 09:10:44 MSK


Постоянный адрес статьи:
http://az-design.ru/Support/Archiv/Elc1982/F19821020Elc037.shtml