一种可编程存储系统技术方案

一种可编程存储系统，其特征在于，包括可编程存储单元、位线控制单元和字线控制单元，其中，?可编程存储单元包括并联在电源接入端与公共输出端之间的第一开关模块、第一反熔丝模块，以及并联在所述公共输出端与保护端之间的第二开关模块、第二反熔丝模块；且所述电源接入端、第一开关模块、第二开关模块还与字线控制单元连接，所述电源接入端在字线控制单元的控制下接入编程电压或反熔丝工作电压，所述第一开关模块、第二开关模块在字线控制单元的控制下断开或接通其两端的电路；所述保护端还与位线控制单元连接，在位线控制单元的控制下接地、接保护电压或接数据读取模块；所述第一反熔丝模块、第二反熔丝模块在加载编程电压之后由高阻抗变为低阻抗。

【技术实现步骤摘要】
一种可编程存储系统
本专利技术涉及数据存储领域，尤其涉及一种可编程存储系统。
技术介绍
可编程芯片，例如FPGA（现场可编程门阵列），是由规则的逻辑阵列所组成，可通过不同的配置数据来实现不同的电路逻辑设计的一种结构，FPGA按配置数据的配置方法主要可分为三类：1.基于SRAM（静态随机存取存储器）工艺进行配置的FPGA，是指一种将配置数据先写入到FPGA芯片外的PROM（可编程只读存储器）中，在FPGA开始工作时再从PROM中将配置数据读入到SRAM中，从而使FPGA实现特定的电路功能。其缺点是：掉电后配置数据会丢失，应用时需将配置数据从PROM读取到SRAM来完成FPGA配置；在受到高能粒子和宇宙射线干扰时，易发生单粒子翻转，导致其存储数据的翻转，造成存储数据由0变为1，或者由1变为0，从而发生软错误，造成系统崩溃，因此，抗干扰能力较差、数据可靠性和安全性较较低；系统功耗较大、芯片密集度较差。2.基于Flash（快闪电擦除可编程只读存储器）技术进行配置的FPGA，是指一种将配置数据直接写入FPGA芯片内集成的快闪EEPROM中，再用快闪EEPROM(电擦除可编程只读存储器)来配置存储器SRAM,从而使FPGA实现特定的电路功能。其缺点是：功耗较大；容易发生软错误，抗干扰能力较差，数据安全性和可靠性较低；数据保持时间不够久。3.基于反熔丝（编程使原来不连在一起的点连接起来）技术进行配置的FPGA，是一种将配置数据直接写入FPGA中的配置存储单元中，从而使FPGA实现特定电路功能。这里FPGA的配置存储单元选用一次可编程（OTP）存储器。目前，一次可编程（OTP）存储单元电路结构主要分为两种：一是浮栅结构，如没有透明窗（透明窗芯片封装顶部用来接收紫外线以实现数据擦除的玻璃窗口）的传统浮栅结构的PROM，其写入后就不能擦除，直到数据自动消失。该MOS（金属氧化物半导体）管存在两个叠在一起的栅极，下面一个栅极即为浮栅，其原理是通过在MOS管的源极和漏极之间加一定的较高电压，使载流子进入到浮栅上，编程结束后这些载流子被束缚在浮栅上，从而改变该MOS管的阈值电压（MOS管开启所需的栅极电压），实现数据存储。这种结构的缺点是在受到如紫外光、高能粒子、微波等外界环境干扰时容易发生数据丢失，数据安全性和可靠性较低，而且，随着时间的推移，浮栅上的电荷会慢慢自动减少消失，所以其数据保持时间不够久。二是栅氧层击穿结构；如三管OTP存储单元结构，最上面的为可击穿的MOS管,中间的为保护MOS管，最下面的为单元使能管，其原理是通过是否击穿（在其栅极(G)和源漏极（S，D）加载一定的电压使其栅极和源漏极穿通，击穿后该MOS管就相当于一个电阻的作用）最上面的MOS管来实现数据存储，击穿了则存储数据1，未击穿则存储数据0。这种单元结构存在的缺点是：编程完成后，中间的保护管打开，最下面的选择管关闭，存储0时其存储位置（中间保护管下面）其实为悬空状态，虽然默认该位置初始化后不存在电荷，为数据0，但在遭到如紫外光、高能粒子、微波等外界环境干扰时，极易发生软错误，造成数据串改，不适宜在要求配置数据高可靠性的场合用作FPGA的配置存储单元。因此，在数据安全性、可靠性都要求较高的应用场合，现有技术中的可编程存储单元不能很好的满足要求；而且现有技术中的可编程存储单元工作时存在直流通路，会产生静态功耗，不利于进行低功耗设计。
技术实现思路
本专利技术提供一种新的可编程存储系统，解决现有技术中可编程存储单元不完善的技术问题。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案:一种可编程存储系统，包括可编程存储单元、位线控制单元和字线控制单元，其中，可编程存储单元包括并联在电源接入端与公共输出端之间的第一开关模块、第一反熔丝模块，以及并联在所述公共输出端与保护端之间的第二开关模块、第二反熔丝模块；且所述电源接入端、第一开关模块、第二开关模块还与字线控制单元连接，所述电源接入端在字线控制单元的控制下接入编程电压或反熔丝工作电压，所述第一开关模块、第二开关模块在字线控制单元的控制下断开或接通其两端的电路；所述保护端还与位线控制单元连接，在位线控制单元的控制下接地、接保护电压或接数据读取模块；所述第一反熔丝模块、第二反熔丝模块在加载编程电压之后由高阻抗变为低阻抗。进一步地，配置数据1时，所述电源接入端在字线控制单元的控制下接入编程电压，所述保护端在位线控制单元的控制下接地，所述第一开关模块在字线控制单元的控制下断开其两端的电路，所述第二开关模块在字线控制单元的控制下接通其两端的电路，使得所述编程电压加载到所述第一反熔丝模块上；配置数据0时，所述电源接入端在字线控制单元的控制下接入编程电压，所述保护端在位线控制单元的控制下接地，所述第二开关模块在字线控制单元的控制下断开其两端的电路，所述第一开关模块在字线控制单元的控制下接通其两端的电路，使得所述编程电压加载到所述第二反熔丝模块上；配置数据之后的工作状态下，所述电源接入端在字线控制单元的控制下接入反熔丝工作电压，所述保护端在位线控制单元的控制下接地，所述第一开关模块、第二开关模块在字线控制单元的控制下断开其两端的电路；变为低阻抗的所述第一反熔丝模块或第二反熔丝模块接通其两端的电路。配置数据1之后的读取状态下，所述电源接入端在字线控制单元的控制下接入反熔丝工作电压，所述第一开关模块在字线控制单元的控制下断开其两端的电路，所述第二开关模块在字线控制单元的控制下接通其两端的电路，所述保护端在位线控制单元的控制下接数据读取模块，从而使读取电流通过第一反熔丝模块、第二开关模块和保护端流入到数据读取模块；配置数据0之后的读取状态下，所述电源接入端在字线控制单元的控制下接入反熔丝工作电压，所述第二开关模块在字线控制单元的控制下断开其两端的电路，所述第一开关模块在字线控制单元的控制下接通其两端的电路，所述保护端在位线控制单元的控制下接数据读取模块，从而使读取电流通过第一开关模块、第二反熔丝模块和保护端流入到数据读取模块。进一步地，配置数据之后的读取校验状态下，数据读取模块包括电流比较模块，所述保护端接电流比较模块的一输入端，所述电流比较模块的另一输入端接入参考电流，所述电流比较模块用于对两输入端的电流进行比较，输出比较结果；进一步地，所述第一开关模块、第二开关模块为MOS管；MOS管的栅极与字线控制单元连接。进一步地，所述第一反熔丝模块、第二反熔丝模块为栅氧可击穿的MOS管。进一步地，所述公共输出端还连接电路保护模块，用于对所述公共输出端的输出信号进行处理后输出。进一步地，所述电路保护模块包括第三开关模块和/或驱动模块，其中，第三开关模块用于在配置数据时或配置完数据之后的校验状态下断开其两端的电路，在配置完数据之后的工作状态下接通其两端的电路；驱动模块用于对所述公共输出端的输出信号进行整形、滤波处理。进一步地，字线控制单元包括字线控制逻辑电路、电源输入线电平变换电路、上字线电平变换电路和下字线电平变换电路；所述电源输入线电平变换电路用于接入字线控制电源、字线控制逻辑电路输出的第一控制信号，向所述电源接入端输出正确电位；所述上字线电平变换电路用于接入字线控制电源、字线控制逻辑电路输出的第二控制信号，向所述第一开关模块或第二开关模块中的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可编程存储系统，其特征在于，包括可编程存储单元、位线控制单元和字线控制单元，其中，?可编程存储单元包括并联在电源接入端与公共输出端之间的第一开关模块、第一反熔丝模块，以及并联在所述公共输出端与保护端之间的第二开关模块、第二反熔丝模块；且所述电源接入端、第一开关模块、第二开关模块还与字线控制单元连接，所述电源接入端在字线控制单元的控制下接入编程电压或反熔丝工作电压，所述第一开关模块、第二开关模块在字线控制单元的控制下断开或接通其两端的电路；所述保护端还与位线控制单元连接，在位线控制单元的控制下接地、接保护电压或接数据读取模块；所述第一反熔丝模块、第二反熔丝模块在加载编程电压之后由高阻抗变为低阻抗。

【技术特征摘要】
1.一种可编程存储系统，其特征在于，包括可编程存储单元、位线控制单元和字线控制单元，其中，可编程存储单元包括并联在电源接入端与公共输出端之间的第一开关模块、第一反熔丝模块，以及并联在所述公共输出端与保护端之间的第二开关模块、第二反熔丝模块；且所述电源接入端、第一开关模块、第二开关模块还与字线控制单元连接，所述电源接入端在字线控制单元的控制下接入编程电压或反熔丝工作电压，所述第一开关模块、第二开关模块在字线控制单元的控制下断开或接通其两端的电路；所述保护端还与位线控制单元连接，在位线控制单元的控制下接地、接保护电压或接数据读取模块；所述第一反熔丝模块、第二反熔丝模块在加载编程电压之后由高阻抗变为低阻抗。2.如权利要求1所述的可编程存储系统，其特征在于，配置数据1时，所述电源接入端在字线控制单元的控制下接入编程电压，所述保护端在位线控制单元的控制下接地，所述第一开关模块在字线控制单元的控制下断开其两端的电路，所述第二开关模块在字线控制单元的控制下接通其两端的电路，使得所述编程电压加载到所述第一反熔丝模块上；配置数据0时，所述电源接入端在字线控制单元的控制下接入编程电压，所述保护端在位线控制单元的控制下接地，所述第二开关模块在字线控制单元的控制下断开其两端的电路，所述第一开关模块在字线控制单元的控制下接通其两端的电路，使得所述编程电压加载到所述第二反熔丝模块上；配置数据之后的工作状态下，所述电源接入端在字线控制单元的控制下接入反熔丝工作电压，所述保护端在位线控制单元的控制下接地，所述第一开关模块、第二开关模块在字线控制单元的控制下断开其两端的电路；变为低阻抗的所述第一反熔丝模块或第二反熔丝模块接通其两端的电路；配置数据1之后的读取状态下，所述电源接入端在字线控制单元的控制下接入反熔丝工作电压，所述第一开关模块在字线控制单元的控制下断开其两端的电路，所述第二开关模块在字线控制单元的控制下接通其两端的电路，所述保护端在位线控制单元的控制下接数据读取模块，从而使读取电流通过第一反熔丝模块、第二开关模块和保护端流入到数据读取模块；配置数据0之后的读取状态下，所述电源接入端在字线控制单元的控制下接入反熔丝工作电压，所述第二开关模块在字线控制单元的控制下断开其两端的电路，所述第一开关模块在字线控制单元的控制下接通其两端的电路，所述保护端在位线控制单元的控制下接数据读取模块，从而使读取电流通过第一开关模块、第二反熔丝模块和保护端流入到数据读取模块。3.如权利要求2所述的可编程存储系统，其特征在于，配置数据之后的读取校验状态下，数据读取模块包括电流比较模块，所述保护端接电流比较模块的一输入端，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：温长清，黄璇，刘蒲霞，王佩宁，
申请(专利权)人：深圳市国微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：