Entwicklung, Entwurf und Anwendung von nichtflüchtigen Analogwertspeicherelementen auf Basis von Floating-gate-Speicherzellen in einer Standardtechnologie:
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| Published: |
München
Utz
2011
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| Series: | Forschungsberichte aus dem Institut für Informationstechnik, Technische Universität Ilmenau; Bd. 13
13 |
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IMAGE 1
INHALTSVERZEICHNIS
1 EINLEITUNG 1
1.1 STAND DER TECHNIK 2
1.2 AUFBAU DER ARBEIT 3
L.'T TECHNOLOGIE- UND ENTWURFSUMGEBUNG 4
2 HALBLEITERSPEICHER 6
2.1 SPEICHERTYPEN (I
2.1.1 UEBERSICHT FI
2.1.2 EIGNUNG ALS NICHTFLIICHTIGER ANALOGWERTSPEICHER 8
2.2 PROGRAMNIICRMECHANISMEN FUER FLOATING-GATE-SPEICHER 10 2.2.1
TUNNELEFFEKTE 11
2.2.2 LADUNGSTRAEGER-INJEKTION 14
2.'! FLOATING-GATE-SPEICHERTYPEN 15
2.3.1 FLOTOX-SPEICHERZELLE 15
2.:S.2 TPFG-SPEICHERZELLE 10
2.3.3 SIMOS-SPEICHERZELLE 17
2.3.4 WEITERE VARIANTEN 17
2.3.5 AASWAHL 17
2.4 KENNGROESSEN DER DATENSICHERHEIT IN FG-SPEICHERELEMENTEN 18 2.4.1 DATA
ENDURANCE 18
2.4.2 DATA RETENTION 19
3 ENTWURF VON ANALOGSPEICHERELEMENTEN 23
3.1 AUFBAU UND FUNKTION DIGITALER FLOATING-GATE-SPEICHERELEMENTE 24
3.1.1 FUNKTION 25
3.1.2 VARIANTEN 20
3.1.3 DIMENSIONIERUNG 27
3.2 STATISCHE SAMPLE & HOLD-SCHALTUNG DURCH NUTZUNG EINES FLOATIUG-GATE-
TRANSISTORS 29
3.2.1 SAMPLE & HOLD-SCHALTUNG 30
3.2.2 TUNNELOXIDKAPAZITAETEN ALS SCHALTER 31
3.2.3 FUNKTION DER STATISCHEN SAMPLE & HOLD-SCHALTUNG 32
3.2.4 BESTIMMUNG DER FEHLERTERME 36
3.3 LAYOUT 37
VII
BIBLIOGRAFISCHE INFORMATIONEN HTTP://D-NB.INFO/1017498253
DIGITALISIERT DURCH
IMAGE 2
INHALTSVERZEICHNIS
3.3.1 GRUNDELEMENTE 37
3.3.2 BESTIMMUNG DER KOPPELFAKTOREN 41
3.3.3 UEBERARBEITUNG DES ENTWURFS 45
MESSUNGEN AN EINZELBAUELEMENTEN UND SPEICHERZELLEN 48
4.1 AUFBAU DES MESSSYSTEMS 49
4.2 TUNNELKAPAZITAETEN 50
4.2.1 TUNNELSTROMKENNLINIEN 50
4.2.2 CU-KENNLINIE EINER TUNNELKAPAZITAET 53
4.2.3 UNTERSUCHUNG DES EINFLUSSES VON STRESS AUF DAS TUNNELSTROMVER-
HALTEN 58
4.3 EEPROM-ZELLE ZUR ANALOGWERTSPEICHERUNG 62
4.3.1 PROGRAMMIERFENSTER IN ABHAENGIGKEIT VON TPP UND UPP 63 4.3.2
UNTERSUCHUNG DER DATENWECHSELSTABILITAET 66
4.4 STABILITAET VON ANALOGWERTSPEICHERELEMENTEN 67
4.4.1 ABHAENGIGKEIT DER GENAUIGKEIT VOM AUFBAU DER FG-STRUKTUR . . 68
4.4.2 ABHAENGIGKEIT DER GENAUIGKEIT VOM SPEICHERWERT UP 69 4.4.3
ABHAENGIGKEIT DER GENAUIGKEIT VON DER SPEICHERKAPAZITAET CS * * * 71 4.4.4
ABSCHAETZUNG DES LECKSTROMS HEAK(UF) 72
4.4.5 EINFLUSS DES ZELLENAUFBAUS AUF DIE GENAUIGKEIT DER WERTE-
SPEICHERUNG 73
4.5 ZUSAMMENFASSUNG 75
REFERENZSPANNUNGSQUELLEN 78
5.1 SPANNUNGSREFERENZ NACH AHUJA ET AL 80
5.1.1 AUFBAU UND FUNKTIONSWEISE 80
5.1.2 MESSERGEBNISSE 84
5.1.3 ZUSAMMENFASSUNG 87
5.2 SPANNUNGSREFERENZ UNTER NUTZUNG EINES SCHALTBAREN OPV 88 5.2.1
AUFBAU UND FUNKTION 88
5.2.2 MESSERGEBNISSE 91
5.2.3 ZUSAMMENFASSUNG 92
5.3 UNTERSUCHUNG VON GERINGEN LECKSTROEMEN IN BAUELEMENTEN 95 5.3.1
AUFBAU UND FUNKTION 96
5.3.2 BESTIMMUNG DER BETRIEBSBEDINGUNGEN 97
5.3.3 MESSAUFBAU 99
5.3.4 ERGEBNISSE DER UNTERSUCHUNG DES SPERRSTROMS VON DIODEN . . . 100
5.3.5 ZUSAMMENFASSUNG 105
SELBSTABGLEICHENDER OPERATIONSVERSTAERKER 107
6.1 ABGLEICH-VERFAHREN 107
6.1.1 CHOPPER-STABILISIERUNG 108
6.1.2 AUTOZEROING-VERFAHREN 109
6.1.3 STATISCHE AUTOZEROING-VERFAHREN 110
VIII
IMAGE 3
INHALTSVERZEICHNIS
6.2 AUFBAU DER GESAMTSCHALTUUG 111
6.2.1 AUFBAU DES HAUPTVERSTAERKERS G TN\/R 113
6.2.2 ABGLEICHSTUFE G M2 115
6.2.3 VERLAUF UND EIGENSCHAFTEN DES ABGLEICHVORGANGS 118
0.3 MESSERGEBNIS.SE 122
6.3.1 EIGENSCHAFTEN DES HAUPTVERSTAERKERS G M\/R 122
6.3.2 EIGENSCHAFTEN DES ABGLEICHVORGANGS 123
6.3.3 LEBENSDAUER 127
0.4 ZUSAMMENFASSUNG DES ENTWURFS 128
7 ZUSAMMENFASSUNG 130
A SPANNUNGSBEZEICHNUNGEN AM ANALOGWERTSPEICHERELEMENT 133
B QUELLTEXT DES VERILOGA-TUNNELSTROM-MODELLS 134
C ERGEBNISSE DER UNTERSUCHUNG DER EINZELBAUELEMENTE 136 C. 1 LISTE DER
BAUELEMENTE AUF DEN TEXTFELDERN 130
C.2 TUNNELSTROMKCNNLINIEN 137
C.3 TUNNELOXIDKAPAZITAETEN 138
C.4 PROGRAMMIERFENSTERGRUESSE 139
D ERGEBNISSE DER UNTERSUCHUNG DES SELBSTABGLEICHENDEN OPERATIONS-
VERSTAERKERS 140
LITERATURVERZEICHNIS 141
ABBILDUNGSVERZEICHNIS 156
TABELLENVERZEICHNIS 158
SYMBOLE UND ABKUERZUNGEN 159
IX |
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