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基于65nm浮栅工艺nor flash存储器驱动电路设计

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基于65nm浮栅工艺NOR flash存储器驱动电路设计

作者：欧阳托日中国科学技术大学

学位级别：硕士

flash存储器是主流的非易失型存储器,对其进行编程和擦除需要对存储单元各端施加不同的高压。电荷泵电路由于面积小,不需要使用电感成为了片上升压电路的首选。为加快对存储器的编程和擦除,电荷泵的充电速度是一个关注的重点;而为确保... 详细信息

flash存储器是主流的非易失型存储器,对其进行编程和擦除需要对存储单元各端施加不同的高压。电荷泵电路由于面积小,不需要使用电感成为了片上升压电路的首选。为加快对存储器的编程和擦除,电荷泵的充电速度是一个关注的重点;而为确保编程操作的准确度,抑制电荷泵的纹波也是一个重要的问题。本文根据nor flash存储器的应用需求,设计完成了 nor flash存储器的字线驱动电路和位线驱动电路,此外设计了一款片上温度检测电路。本文主要工作以及创新点如下:1、对理想电荷泵进行了 simulink仿真,和电荷泵的经典模型进行了比较和印证,利用电荷泵的模型分析了电荷泵的最优级数。2、设计了字线驱动电路,包括编程正高压电荷泵调节电路和擦除负高压电荷泵调节电路,分别产生10V正高压和-9V负高压,采用SKIP模式以获得较高的效率。总结了 Dickson电荷泵的纹波特性,对SKIP模式的纹波进行了分析,论证了 SKIP模式下电荷泵纹波和上升时间的关系,对两者进行了优化和折中。设计了电荷泵的振荡器、四相时钟生成器、电平移位器和带隙基准电路。3、设计了一种新型宽负载纹波抑制位线驱动电路,在负载电流为0.1mA到1mA范围内产生3.6V正高压。电荷泵分为3路并联,采用SKIP模式和频率调节模式混合的调节电路。特点是复用误差放大器,将两级放大器的第一级用作比较器。轻载时产生控制信号关闭2路电荷泵,运放第二级输出实现频率调节。为区分中载和重载,2路电荷泵中一路电荷泵的控制信号由迟滞反相器提供,利用其双门槛特性和另一路电荷泵区分开来。为在轻载时保证同样的纹波性能,对电容驱动器实行连续调节。在很宽的负载电流变化下实现了纹波抑制。4、设计了温度检测电路,利用带隙基准电路中的PTAT电流和电阻串联产生PTAT电压,并用ADC将转为3位数字输出。电路设计基于XMC65nm浮栅工艺,电源电压为1.8V,使用Cadence Spectre进行仿真。在标准工艺角下,字线驱动电路中正电荷泵负载电容为10pF,输出电压为10V,上升时间为307ns,输出纹波约为154mV,功耗为413uW;字线驱动电路中负电荷泵负载电容为20pF,稳定后输出电压为-9V,输上升时间为1.69us,输出纹波约为35mV,功耗为651uW;位线驱动电路负载电容为20pF,输出电压为3.6V,轻载(负载电流100uA)时,上升时间为86ns,纹波为232mV;重载(负载电流1mA)时,上升时间为134ns,纹波为201mV,重载时效率为59%。核心版图面积为0.268mm。

关键词： nor flash 电荷泵调节电路纹波抑制

BY公司nor flash芯片营销策略研究

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BY公司NOR Flash芯片营销策略研究

作者：史海刚西北大学

学位级别：硕士

集成电路芯片,(英文全称Integrated circuit chip,后文简称IC)是指利用半导体技术把各种简单的电路集成到一起,实现各种复杂功能的器件。IC是各种电子产品和智能产品的关键零件。目前IC产业全球格局是:综合实力最强的依然是美国为代表... 详细信息

集成电路芯片,(英文全称Integrated circuit chip,后文简称IC)是指利用半导体技术把各种简单的电路集成到一起,实现各种复杂功能的器件。IC是各种电子产品和智能产品的关键零件。目前IC产业全球格局是:综合实力最强的依然是美国为代表的北美企业。其次是欧洲和日本、韩国、中国的台湾为第二梯队,他们之间各有千秋,互有所长。中国大陆的IC产业起步比较晚,但在政府政策的大力支持下,最近10年多得到持续高速发展。国产化IC一直是国家的战略,因此研究和分析解决国产IC企业发展中的具体瓶颈问题尤其显得重要和有意义。nor flash是IC大家族中用来存储数据的芯片。在电表、银行U盾、电脑、手机等产品上广泛应用。本文以设计生产nor flash芯片的国内企业珠海博雅公司为研究主体,研究的内容总体有六部分:第一章导论,主要概述了全球IC产业和中国IC产业的经济现状,进一步指出了nor flash芯片在IC产业里的位置,以及研究nor flash设计企业珠海博雅公司营销策略的意义。说明了研究的内容与框架、研究的思路和方法、本文研究的创新点和主要贡献;第二章相关理论及文献概述,就著名的营销理论STP和4P进行了说明性的论述。对两个分析法波特五力分析法和SWOT分析法进行回顾和阐述。为后边引入该理论和方法对珠海博雅公司营销现状的分析和营销策略的设计、以及营销策略实施的保障性措施奠定了理论基础和方法论基础;第三章珠海博雅公司营销现状及存在的问题,说明了nor flash国内外品牌的市场特点以及珠海博雅公司营销现状。并用SWOT、STP、波特五力的方法分析了珠海博雅公司的营销问题,找出解决的办法,为营销策略的设计提供了思路;第四章珠海博雅公司营销策略的设计,从六个方面进行了营销策略的设计;第五章珠海博雅公司营销策略实施的保障性措施,也从六个方面提出了保障性措施;第六章结论和进一步需要研究的问题,得出了帮助企业走出困境的营销策略结论,同时也指出了不足。本文站在BY公司所处行业的基础上,以BY公司管理现状、行业位置为具体出发点,分析BY公司所面临的问题和困难为,定性和定量分析相结合,SWOT和波特五力共用综合分析评价BY公司营销环境和营销策略。并在此基础上进行了SWOT分析,进而结合市场需求分析和目标市场定位,从产品、价格、渠道和促销四个方面改进其现有的营销策略。最后,给出了BY公司营销策略顺利实施的保障性措施,包括加强人员的培训,建立起高素质的营销队伍,将企业文化和品牌价值相融合,树立“以市场为中心、以客户为导向”的经营理念等几个方面。本文的研究对BY公司营销策略制定具有重要的现实意义,对国内其它品牌IC产品销售策略的制定也有一定的借鉴意义。

关键词：珠海博雅公司 nor flash SWOT分析波特五力营销策略

双模式nor flash的验证及仿真模型设计

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双模式Nor Flash的验证及仿真模型设计

作者：孙甜西安电子科技大学

学位级别：硕士

闪存（flash）,一种非易失性（即使断电情况下依然对其内部原有数据长时间的保存）的长寿命存储器,以其容量大,体积小,功耗低,易于擦写,传输速度快,数据稳定保存等多种优势在各个方面备受人们的关注与青睐。目前,nor flash产品早已遍及... 详细信息

闪存（flash）,一种非易失性（即使断电情况下依然对其内部原有数据长时间的保存）的长寿命存储器,以其容量大,体积小,功耗低,易于擦写,传输速度快,数据稳定保存等多种优势在各个方面备受人们的关注与青睐。目前,nor flash产品早已遍及生活的方方面面,并且基于nor flash开发的产品也在不断的更新迭代。因此,研究集验证模型与仿真模型一体化的nor flash模型,对于nor flash产品的研发或者基于nor flash的产品开发仿真,都是具有较大的应用价值。本文研究设计了一个双模式nor flash模型,此模型集验证模型与仿真模型于一体,满足数据双模式传输、各种flash基本指令识别与操作、时序检查以及作验证模型时断言验证等功能要求。本文基于nor flash的特点,在完成对nor flash工作原理研究的基础上,分析nor flash的功能需求,对nor flash模型进行了整体结构框架设计及功能模块的划分,包括内部控制模块、地址控制模块、状态寄存器模块、保护模块、内存模块、时序检查模块以及断言验证模块。为了达到验证模型与仿真模型的兼容,本文采取System Verilog语言对nor flash模型进行设计。nor flash模型的内部控制模块采用计数器来实现对不同模式下数据的正确传输,同时对不同指令的工作机制进行了设计;断言验证模块采用SVA断言技术,实现了对nor flash产品设计的内部时序检查,快速定位缺陷。在各个模块的设计与连接都正确的基础上,实现对双模式nor flash模型的设计。本次设计既实现了验证模型与仿真模型的兼容一体化,还实现了nor flash的双模式数据传输、识别不同指令信息、完成各种指令工作机制、时序检查和作验证模型时断言验证等功能,为后续验证工作打下坚实基础。在nor flash模型设计完成后,采用UVM验证方法学进行验证工作。首先进行验证计划的撰写;然后根据设计功能进行功能验证点的提取;搭建符合nor flash模型特性的UVM验证平台,添加测试用例进行仿真;最后对仿真结果进行分析。同时,进行功能覆盖率和代码覆盖率的收集,分析覆盖率报告,进行覆盖率的提升,最终功能覆盖率达到100%,代码覆盖率可达到99.81%。设计与验证结果表明,本次设计的nor flash模型能够实现验证模型与仿真模型的一体化;可正确实现数据的双模式传输方式;可正确的识别不同指令并完成不同的功能操作;能够对指令格式及读写频率等时序检查;可在作验证模型时对nor flash产品设计内部关键信号断言监测。因此,本次设计达到预期目标。

关键词：双模式 nor flash UVM 断言

基于nor flash的卷积神经网络量化及部署研究

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基于Nor Flash的卷积神经网络量化及部署研究

作者：陈雅倩中国科学技术大学

学位级别：硕士

近年来,卷积神经网络（CNN）在图像处理领域有着广泛的应用,随着网络规模的不断扩大,模型参数也不断增长,CNN的一个计算周期中可能存在数百万个参数的读取和计算操作。存算分离的硬件,面临“存储墙”问题,不适合成为边缘计算（设备端附... 详细信息

近年来,卷积神经网络（CNN）在图像处理领域有着广泛的应用,随着网络规模的不断扩大,模型参数也不断增长,CNN的一个计算周期中可能存在数百万个参数的读取和计算操作。存算分离的硬件,面临“存储墙”问题,不适合成为边缘计算（设备端附近的计算）的载体。而存算一体架构的硬件,将计算单元和存储单元合并,可以突破存储墙的限制,其中制造工艺成熟的浮栅器件（flash）非常适合作为实现存算一体的介质,完成CNN在边缘设备上的部署。本文根据flash的低精度特点,研究了适配边缘计算的低位宽卷积神经网络。主要工作包括:1.根据nor flash阵列实现模拟乘法的原理,结合浮栅单元的存储特点（一个浮栅单元最多存储4bit位宽的数据）,研究全4Bit（即网络正向传播时只存在精度为4Bit的计算）的卷积神经网络模型实现方法,即基于动态阈值调整的量化方法。该方法对神经网络量化时的参数（权值w和偏置b）和激活使用不同的量化方案。针对参数,在训练过程中多次采样浮点参数的阈值,从而改变缩放因子,使得量化的映射更加精确;针对激活函数,通过在Relu激活函数中引入可学习的参数,使得激活的量化可以根据实际情况在反向传播过程中不断更新以提高量化精度。2.基于Cifar10分类数据集,对三种经典CNN模型,AlexNet,VggNet,ResNet进行全4bit量化,以验证动态阈值量化算法的实际效果,并进一步通过实验探究了权值的每通道量化和逐层量化对于网络精度的影响。实验结果表明,与32bit浮点模型相比,三种CNN模型使用动态阈值量化法进行全4Bit量化后,精度损失均小于1.5%,确保了 CNN模型在低精度计算时的准确率,为CNN模型部署在边缘设备上提供先决条件。3.研究量化模型在nor flash阵列上的部署（使用nor flash阵列实现CNN卷积层）,基于MNIST数据集,训练一个小型4bit量化神经网络,使用nor flash阵列构成的模拟乘累加单元实现卷积层运算。在标准PVT仿真环境下,使用XMC FG65nm工艺的bsim4模型,对电路用HSIM进行数模混合仿真,网络其余层使用软件实现,最后统计结果表明网络精度达到96.12%,相对于软件端推理结果,精度下降不到2%,验证了使用nor flash阵列实现小型CNN模型卷积层的可行性。

关键词：存算一体神经网络量化 nor flash

基于硬件损耗均衡算法的片上nor flash控制器设计

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基于硬件损耗均衡算法的片上Nor Flash控制器设计

作者：徐书韬浙江大学

学位级别：硕士

得益于闪存(flash)所具有的大容量、高速度、低功耗、非易失性等优点,它正在人们的日常生活中占据着越来越多、越来越重要的位置。由于flash在更新数据之前,必须要先对其所在块进行擦除操作,而每一个块的擦除次数是有上限的。如果在Flas... 详细信息

得益于闪存(flash)所具有的大容量、高速度、低功耗、非易失性等优点,它正在人们的日常生活中占据着越来越多、越来越重要的位置。由于flash在更新数据之前,必须要先对其所在块进行擦除操作,而每一个块的擦除次数是有上限的。如果在flash的使用过程中,对某一些块的擦写相比于对其它块更加频繁,那么这些块将更早坏掉,从而缩短了整片flash的使用寿命。如果将对flash的擦写均匀分布到flash各块上,使得长期看来各块的擦除次数相近,就可以较大地延长flash的使用寿命,此即flash的损耗均衡。本文设计了一款基于硬件损耗均衡算法的片上nor flash控制器,在硬件层面实现了flash损耗均衡算法,相比于通常软件实现的损耗均衡算法,大大减少了芯片软件层面的开销。文中通过Verilog语言实现了损耗均衡、地址映射、垃圾回收、flash接口等四个模块,每次写操作到来时通过堆排序寻找擦写次数最小的块,将其物理地址与虚拟地址对应并更新到地址映射表,并在垃圾块达到一定数量时进行回收操作,从而实现flash的损耗均衡。文中还基于该flash控制器构建了 SoC,以对flash硬件损耗均衡的可行性和性能进行验证。最后,实验结果表明,硬件实现的损耗均衡算法在初始化、堆删除、读操作的时间消耗上分别比软件算法最多快了 14、16.4、17.8倍,获得了较大的速度提升,并且对flash的读写操作没有造成太大影响。

关键词： nor flash 损耗均衡硬件实现堆排序 Verilog

大容量nor flash存储器中编程与擦除的关键电路设计

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大容量NOR FLASH存储器中编程与擦除的关键电路设计

作者：秦旺西安电子科技大学

学位级别：硕士

近年来,nor flash存储器凭借其读取速度快、功耗和成本低等优势受到了市场的青睐。然而,大容量nor flash的高存储密度增加了其外围电路的设计难度。而编程和擦除高压产生电路是nor flash外围模拟电路的关键模块,它直接提供了施加到字线... 详细信息

近年来,nor flash存储器凭借其读取速度快、功耗和成本低等优势受到了市场的青睐。然而,大容量nor flash的高存储密度增加了其外围电路的设计难度。而编程和擦除高压产生电路是nor flash外围模拟电路的关键模块,它直接提供了施加到字线和位线上的多种高压,如何减小高压产生电路在宽负载电流下的电压纹波、降低系统功耗成为了高压产生电路设计的关键。根据此应用需求,本文设计了大容量nor flash存储器的编程字线、位线高压产生电路和擦除字线高压产生电路。此外,还优化了编程和擦除电路的功耗。本文的主要研究内容和成果如下:第一,为降低电荷泵在宽负载电流下的电压纹波,本文基于传统时钟通断调节方式对时钟方案进行了改进,创新性地提出移相时钟分时驱动的可控泵电流技术。移相时钟由多支频率相同但相位不同的时钟构成,它们所驱动的电荷泵共享输出节点,通过调节时钟相位来调节输出级的电流输出能力,使电荷泵输出电流与负载电流相匹配,最终减小纹波。其次,本文结合四相时钟电荷泵和交叉耦合电荷泵各自的优点,设计了适用于移相时钟驱动的电荷泵结构。最后,基于上述的改进方案,设计了编程正高压及擦除负高压的电荷泵调节电路,分别产生了10 V和-9 V高压。第二,为满足编程位线的极低纹波电压要求,本文结合移相时钟调节模式与Regulator模式,设计了编程位线电荷泵,使其在负载电流为0.1 mA至3.6 mA范围内输出电压纹波都保持极小。另外,本文的电荷泵系统创新性地应用了一种半锁存结构的电流型环形振荡器,该环形振荡器既能产生电荷泵工作所需的时钟频率,同时能产生多支相位不同的时钟。第三,为降低编程和擦除的电路功耗,本文提出了一种刷新控制的带隙基准电路。通过周期性刷新,使带隙基准在采样和保持两种模式下有序切换;同时通过控制刷新时序的脉宽,保证电路内部节点电压有序建立,提高电路启动速度,降低电路整体功耗。此外,由于存储阵列的增加,传统的大容量nor flash在编程操作时,会频繁地对字线电容进行充放电,导致功耗急剧增加。本文通过合并编程周期来减少字线电容的充放电次数,有效地降低了功耗。在上述核心工作基础上,本文采用65 nm 1850 2P3M工艺对整体电路进行设计。后仿真结果显示:为编程字线提供正高压的VPCP电荷泵和为擦除字线提供负高压的VNCP电荷泵,在400μA、200μA的负载电流下,输出纹波约为90 mV和103 mV;为编程位线提供正高压的VBCP电荷泵,在轻载(负载电流为0.1 mA)条件下,输出纹波约为3.8 mV,在重载(负载电流为3.6 mA)条件下,输出纹波约为2.6 mV;带隙基准源电路在-60℃～135℃区间的温漂系数为24.48 ppm/℃,建立时间为951 ns,平均电流约为4.63μA。

关键词： nor flash 电荷泵低功耗带隙基准低功耗编程

基于nor flash的存算一体模拟乘加电路设计

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信息技术与网络安全 2021年第6期40卷 69-74页

作者：丁士鹏黄鲁中国科学技术大学微电子学院安徽合肥230026

提出一种基于nor flash的存算一体模拟乘加电路以及相应的偏置电路,运用nor flash工作于深线性区的I-V特性,实现模拟乘累加运算。通过将同一位线、不同字线的两个浮栅管上电流相减,实现其阈值电压差值与漏源电压的乘法运算。同时将同一... 详细信息

提出一种基于nor flash的存算一体模拟乘加电路以及相应的偏置电路,运用nor flash工作于深线性区的I-V特性,实现模拟乘累加运算。通过将同一位线、不同字线的两个浮栅管上电流相减,实现其阈值电压差值与漏源电压的乘法运算。同时将同一字线、不同位线的浮栅管电流相加,实现乘法结果的加法运算。给出电路使nor flash位线电流相加、字线电流相减,将运算结果以伪差分的形式输出,仿真结果表明电路可以实现存算一体的模拟乘累加运算。

关键词： nor flash 存算一体模拟乘累加电路

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基于nor flash实现KV数据库的应用研究

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水利信息化 2022年第1期 56-59,64页

作者：熊启龙水利部淮河水利委员会水文局(信息中心) 安徽蚌埠233001

为在水文自动测报系统遥测站的遥测终端机中基于nor flash存储器可靠地存放系统运行参数,分析遥测终端机中常用固态存储器的读写特点和KV键值数据库的实现方式,设计一种基于W25Q256存储器实现KV键值数据库的解决方案。方案充分应用nor F... 详细信息

为在水文自动测报系统遥测站的遥测终端机中基于nor flash存储器可靠地存放系统运行参数,分析遥测终端机中常用固态存储器的读写特点和KV键值数据库的实现方式,设计一种基于W25Q256存储器实现KV键值数据库的解决方案。方案充分应用nor flash存储器的读写特点,针对同一个地址重复写入的最小编程颗粒度为1 bit,结合KV键值实现一个键值对状态的顺序变化,进而通过在存储器的一段空间内顺序增加地址存放KV键值对,实现KV键值对的新增、修改、删除和检索操作,达到磨损均衡和异常掉电恢复效果。在嵌入式系统中,相较于常用的采用固定地址保存运行参数的方案,该研究方案能有效延长nor flash存储器的使用寿命,提高系统的稳定可靠性。

关键词： nor flash KV键值对 KV数据库 W25Q256存储器遥测终端机运行参数磨损均衡掉电恢复

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基于nor flash的低开销分区管理实现

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现代信息科技 2023年第23期7卷 79-82页

作者：易恒武柯安中国电子科技集团公司第三十研究所四川成都610041

nor flash用于存储运行程序和应用数据,在嵌入式系统中应用广泛。针对nor flash的文件系统较为臃肿,在内存较小的嵌入式系统中无法正常工作,导致nor flash的读写方式为直接地址访问,人为地分配地址空间,管理数据不方便且容易出错。为解... 详细信息

nor flash用于存储运行程序和应用数据,在嵌入式系统中应用广泛。针对nor flash的文件系统较为臃肿,在内存较小的嵌入式系统中无法正常工作,导致nor flash的读写方式为直接地址访问,人为地分配地址空间,管理数据不方便且容易出错。为解决这一问题,设计了一套针对nor flash的低内存占有率的存储访问分区管理方法,满足嵌入式系统中原始数据、静态数据和动态数据的管理要求。

关键词： nor flash 分区管理文件系统单片机

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