MEMORY 1997

Table of Contents

INTEGRATED CIRCUIT ENGINEERING CORPORATION iii

NOMENCLATURE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .xix

SECTION 1. THE MOS MEMORY MARKETOverview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1-1The ROM Market . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1-11

Sharp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1-15NEC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1-16Macronix . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1-16American Microsystems Inc. (AMI) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1-16Siemens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1-17Fujitsu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1-17

The EEPROM Market . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1-17SGS-Thomson . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1-20Atmel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1-21Xicor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1-21Hitachi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1-22

SECTION 2. THE DRAM MARKETOverview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2-1The DRAM Market . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2-1DRAM Unit Shipments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2-5

Unit Shipments by Architecture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2-8DRAM Average Selling Prices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2-13DRAM Bit Volume . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2-17DRAM Price per Megabit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2-19DRAM Consumption and Production . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2-22DRAM Sales Leaders . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2-24

4Mbit DRAMs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2-2516Mbit DRAMs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2-27

Fujitsu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2-29Hitachi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2-29Intel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2-29Mitsubishi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2-29

NEC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2-29Oki . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2-30Toshiba . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2-30

64Mbit DRAMs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2-30Fujitsu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2-31Hitachi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2-32Mitsubishi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2-32Samsung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2-32Toshiba . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2-33

128Mbit DRAM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2-33256Mbit DRAMs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2-34Gigabit DRAMs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2-34

SECTION 3. THE SRAM MARKETOverview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-1The SRAM Market . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-2SRAM Unit Shipments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-4

SRAM Shipments by Speed . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-5Fast SRAMs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-5Slow SRAMs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-6SRAM Cache Memory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-7

SRAM Average Selling Prices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-8SRAM Bit Volume . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-12SRAM Price per Megabit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-13SRAM Consumption and Production . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-13SRAM Sales Leaders . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-14

Alliance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-16Cypress . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-16Fujitsu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-17Hitachi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-17IBM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-19Integrated Device Technology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-19Mitsubishi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-20Mosel-Vitelic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-20Motorola . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-20NEC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-20Paradigm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-21Sharp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-21Toshiba . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-21

Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-21

SECTION 4. THE EPROM MARKETOverview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4-1The EPROM Market . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4-1

Table of Contents

INTEGRATED CIRCUIT ENGINEERING CORPORATIONiv

EPROM Unit Shipments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4-4EPROM Average Selling Prices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4-7EPROM Bit Volume . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4-8EPROM Price per Megabit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4-9EPROM Consumption and Production . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4-10EPROM Sales Leaders . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4-11

SGS-Thomson . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4-15Advanced Micro Devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4-15Texas Instruments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4-17Fairchild/National . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4-17Atmel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4-18Cypress . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4-18Hualon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4-19NEC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4-19Fujitsu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4-19

SECTION 5. THE FLASH MEMORY MARKETOverview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-1The Flash Memory Market . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-3Flash Memory Unit Shipments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-5Flash Memory Average Selling Prices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-6Flash Memory Bit Volume . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-7Flash Memory Price per Megabit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-8Flash Memory Consumption and Production . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-8Flash Memory Sales Leaders . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-10

Advanced Micro Devices (AMD) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-11Atmel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-14Catalyst . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-18Fujitsu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-18Hitachi/Mitsubishi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-18Intel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-19Macronix . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-21Micron . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-21Motorola . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-21Nexcom Technology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-22Samsung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-22Sanyo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-22SGS-Thomson . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-22Sharp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-23Siemens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-23Silicon Storage Technology (SST) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-23Texas Instruments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-24Toshiba . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-25

Table of Contents

INTEGRATED CIRCUIT ENGINEERING CORPORATION v

Winbond . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-26Xicor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-26

Trends in Flash Memory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-26Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-26Architecture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-27Capacity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-29Small Form-Factor Flash Memory Cards . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-30Embedded Flash Memory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-33Multi-Level Cell Technology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-34Voltage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-35

SECTION 6. GENERAL MEMORY TECHNOLOGY TRENDSOverview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6-1General Technology Issues . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6-2

Feature Size . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6-3Lifecycle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6-4Die Size Trends . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6-5Wafer Size . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6-5Defect Density . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6-7Redundancy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6-8Process Complexity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6-11

Power Supply . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6-12Power Dissipation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6-12Process Geometries . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6-14DRAMs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6-14SRAMs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6-15ROMs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6-15EPROMs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6-16EEPROMs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6-16Flash Memories . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6-17Unified Memory Architecture (UMA) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6-18Latch-Up . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6-19

SECTION 7. DRAM TECHNOLOGYOverview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-1How the Device Works . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-1

First Step: Row Addresses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-3Second Step: Column Addresses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-3Refresh . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-3

Memory Cell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-4Memory Cell Shape . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-4

Capacitor Dielectrics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-7Performance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-7

Table of Contents

INTEGRATED CIRCUIT ENGINEERING CORPORATIONvi

Fast Page Mode DRAMs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-10Extended Data Out (EDO) DRAMs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-11Burst EDO DRAMs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-11Audio DRAMs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-11Cache DRAMs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-12Enhanced DRAMs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-13Synchronous DRAMs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-14SDRAM-II or DDR DRAMs (Double Data Rate DRAMs) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-15Synchronous Graphics RAMs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-17Enhanced Synchronous DRAMs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-17Video DRAMs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-17Window DRAMs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-18Pseudo SRAMs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-18Fusion Memories . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-19Rambus DRAMs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-20The Rambus Channel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-20The RDRAM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-21The Rambus Controller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-22SyncLink DRAM (SLDRAM) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-223D RAMs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-24nDRAM (next-generation DRAM) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-24Multibank DRAM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-24Non-Volatile Ferroelectric DRAM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-26

SECTION 8. SRAM TECHNOLOGYOverview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8-1How the Device Works . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8-1

Read/Write . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8-3Data Retention . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8-4

Memory Cell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8-44 Transistor (4T) Cell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8-46 Transistor (6T) Cell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8-5TFT (Thin Film Transistor) Cell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8-6Cell Size and Die Size . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8-8

Configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8-10Asynchronous SRAMs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8-10Synchronous SRAMs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8-10Burst Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8-12Flow-Through SRAM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8-13Pipelined SRAMs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8-15Late-Write SRAM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8-15ZBT (Zero Bus Turn-around) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8-17DDR (Double Data Rate) SRAMs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8-17Cache Tag RAMs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8-18

Table of Contents

INTEGRATED CIRCUIT ENGINEERING CORPORATION vii

FIFO SRAMs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8-18Multiport SRAMs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8-20Shadow RAMs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8-21Battery-Backed SRAMs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8-21

Reliability Concerns . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8-22

SECTION 9. ROM, EPROM, AND EEPROM TECHNOLOGYOverview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9-1How the Device Works . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9-1Mask Programmable ROMs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9-2

ROM Cell Size and Die Size . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9-2Multimedia Card . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9-4

EPROM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9-4EPROM Floating Gate Transistor Characteristic Theory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9-5EPROM Cell Size and Die Size . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9-7OTP (One Time Programmable) EPROM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9-9

EEPROM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9-9Parallel EEPROM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9-9Serial EEPROM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9-9Multi-Level Analog Storage EEPROM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9-15

SECTION 10. FLASH MEMORY TECHNOLOGYOverview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10-1How the Device Works . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10-1Architecture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10-3

NOR Cell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10-4NAND Cell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10-5DINOR Cell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10-5AND Cell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10-6Audio NAND Flash . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10-8

Multi-Level Storage Cell (MLC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10-9Four-Level Storage Cell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10-9Multi-Level Storage Cell for Audio Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10-10

Power Supply . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10-11SmartVoltage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10-11

Reliability Concerns . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10-12PCMCIA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10-13Small Flash-Memory Modules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10-13

CompactFlash . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10-14Miniature Card . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10-14Solid State Floppy Disk Card (SSFDC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10-15

SECTION 11. EMBEDDED MEMORYOverview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11-1

Table of Contents

INTEGRATED CIRCUIT ENGINEERING CORPORATIONviii

Embedded DRAM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11-2DRAM Memory Cell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11-4

Embedded SRAM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11-6SRAM as Cache Memory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11-6SRAM in ASIC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11-66T SRAM Cell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11-74T SRAM Cell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11-9

Embedded ROM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11-10Embedded EPROM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11-11

One-Time Programmable (OTP) Memory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11-11Embedded EEPROM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11-12Embedded Flash Memory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11-12

Smartcard Products . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11-14

SECTION 12. GLOSSARY OF TERMS

SECTION 13. HIGH DENSITY DRAM, SRAM, EPROM,AND FLASH MEMORY APPENDIX

Alliance Semiconductor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13-1Advanced Micro Devices (AMD) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13-1Atmel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13-1Benchmarq Microelectronics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13-1Catalyst Semiconductor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13-2Cypress Semiconductor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13-2Dallas Semiconductor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13-2Electronic Design Inc. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13-2Enhanced Memory Systems Inc. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13-2Fujitsu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13-3Hitachi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13-3Hyundai . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13-3IBM Microelectronics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13-3Integrated Device Technology (IDT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13-3Integrated Silicon Solution Inc. (ISSI) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13-4Intel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13-4LG Semicon Company, Ltd. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13-4Logic Devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13-4Macronix International . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13-4Matsushita . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13-5Micron Semiconductor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13-5Mitsubishi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13-5Mosel-Vitelic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13-5MoSys Inc. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13-5Motorola . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13-6

Table of Contents

INTEGRATED CIRCUIT ENGINEERING CORPORATION ix

Nan Ya Technology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13-6National Semiconductor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13-6NEC Electronic Devices Group . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13-6Nexcom Technology, Inc. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13-6Nippon Steel Semiconductor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13-7Oki . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13-7Powerchip Semiconductor Corporation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13-7ProMOS Technologies, Inc. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13-7Paradigm Technology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13-7Ramtron International . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13-7S-MOS Systems (Seiko-Epson Affiliate) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13-8Samsung Semiconductor Business . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13-8Sanyo Semiconductor Business Headquarters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13-8SGS-Thomson Microelectronics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13-8Sharp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13-8Siemens AG Semiconductor Group . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13-9Simtek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13-9Sony Corporation Semiconductor Company . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13-9Temic Telefunken Microelectronic GmbH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13-9Texas Instruments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13-10Toshiba . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13-10United Microelectronics Corp. (UMC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13-10United Silicon, Inc. (USI) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13-10Vanguard International Semiconductor Corp. (VISC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13-10Winbond Electronics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13-11Xicor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13-11

Table of Contents

INTEGRATED CIRCUIT ENGINEERING CORPORATIONx

List of Illustrations

INTEGRATED CIRCUIT ENGINEERING CORPORATION xi

1-1 Memory Product Lifecycle (1997) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1-11-2 MOS Memory Percent of Total Worldwide IC Market . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1-21-3 1992-2002 MOS Memory Market CAGR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1-31-4 Effects of Memory Market on Total IC Market . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1-41-5 MOS Memory Market Forecast . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1-41-6 Ten Year Average Annual Growth Rates (1992-2002) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1-51-7 Dollar Volume of MOS Memory Product Segments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1-51-8 MOS Memory Product Marketshare . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1-61-9 MOS Memory Unit Shipments by Product . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1-71-10 Total MOS Memory Unit Shipments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1-81-11 MOS Memory Consumption by Region . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1-81-12 MOS Memory Production . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1-91-13 1996 MOS Memory Production by Product Segment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1-101-14 ROW (Korea) Muscles Production from Japan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1-101-15 Total MOS Memory Market Leaders . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1-111-16 Memory IC Usage by System Type . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1-111-17 ROM Market History . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1-121-18 The ROM Market . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1-131-19 ROM Unit Shipments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1-131-20 ROM Unit Shipments by Density . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1-141-21 ROM ASPs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1-151-22 ROM Market by Region . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1-151-23 ROM Market Leaders . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1-161-24 EEPROM Market Growth . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1-181-25 1996 EEPROM Market . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1-181-26 1996 EEPROM Market by Type . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1-191-27 Serial EEPROM Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1-191-28 EEPROM Market Leaders . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1-201-29 Xicor Speeds SPI EEPROMs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1-212-1 DRAM Market History . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2-22-2 DRAM Market Forecast . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2-3

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List of Illustrations

2-3 Quarterly DRAM Market . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2-42-4 DRAM Market Growth . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2-52-5 Dollar Volume of Select DRAM Densities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2-62-6 Quarterly DRAM Shipments by Density . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2-72-7 DRAM Unit Shipments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2-82-8 Unit Volume of Select DRAM Densities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2-92-9 DRAM Unit Shipments by Density . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2-102-10 DRAM Shipments by Architecture (Percent) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2-102-11 Toshiba’s DRAM Shipments by Architecture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2-112-12 Hitachi’s Main Memory Solutions Shift to SDRAM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2-112-13 Texas Instruments’ SDRAM Roadmap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2-122-14 Samsung DRAM Technology Roadmap for Main Memory . . . . . . . . . . . . . . . . .2-122-15 Samsung Promotes DDR SDRAM to Match Bus Clock . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2-132-16 Intel’s Outlook for PC Platform Memory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2-142-17 DRAM Average Selling Price . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2-142-18 DRAM Average Selling Price by Density . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2-152-19 4Mbit DRAM Price Trends . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2-162-20 16Mbit DRAM Price Trends . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2-162-21 DRAM Bit Volume . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2-172-22 DRAM Bit Volume by Density . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2-182-23 DRAM Content Growing Rapidly . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2-192-24 Annual DRAM Bit Volume Growth (1973-2002) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2-202-25 DRAM Price Per Mbit by Density . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2-222-26 Regional DRAM Consumption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2-232-27 Regional DRAM Production . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2-232-28 ROW to Overtake Japan in DRAM Production . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2-242-29 1996 DRAM Sales Leaders . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2-252-30 Lower Prices Extend 4Mbit DRAM Demand . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2-262-31 1996 Leading 4Mbit DRAM Suppliers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2-262-32 1996 Leading 16Mbit DRAM Suppliers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2-272-33 Lower Prices Increase 16Mbit Demand . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2-272-34 64Mbit Monthly Output Targets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2-302-35 Taiwan’s Ambitious 64Mbit DRAM Plans . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2-312-36 Taiwan’s DRAM Sales Accelerate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2-322-37 Samsung’s Gigabit DRAM Roadmap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2-343-1 SRAM Market Forecast . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-23-2 Quarterly SRAM Market . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-33-3 SRAM Market Growth . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-43-4 Dollar Volume of Select SRAM Densities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-53-5 Quarterly SRAM Shipments By Density . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-63-6 SRAM Unit Shipments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-73-7 Unit Volume of Select SRAM Densities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-8

List of Illustrations

INTEGRATED CIRCUIT ENGINEERING CORPORATIONxii

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3-8 Total SRAM Shipments By Speed . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-93-9 64Kbit SRAM Shipments By Speed . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-93-10 256Kbit SRAM Shipments By Speed . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-103-11 1Mbit SRAM Shipments By Speed . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-103-12 >1Mbit SRAM Shipments By Speed . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-113-13 Cache SRAM Architecture Trends (Percent) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-113-14 SRAM Average Selling Price . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-123-15 SRAM ASPs By Density . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-133-16 SRAM Bit Volume . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-143-17 SRAM Bit Volume By Density . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-153-18 SRAM Price Per Mbit By Density . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-163-19 Regional SRAM Consumption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-173-20 Regional SRAM Production (Percent) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-183-21 SRAM Sales Leaders . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-183-22 SRAM Applications (Percent of Dollars) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-214-1 EPROM Market Forecast . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4-24-2 Quarterly EPROM Market . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4-34-3 EPROM Market Decline . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4-44-4 Dollar Volume of Select EPROM Densities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4-54-5 Quarterly EPROM Shipments By Density . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4-64-6 EPROM Unit Shipments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4-64-7 EPROM Unit Shipments by Density . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4-74-8 EPROM Average Selling Price . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4-84-9 EPROM ASPs By Density . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4-94-10 EPROM Bit Volume . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4-104-11 EPROM Bit Volume By Density . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4-114-12 EPROM Price Per Mbit By Density . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4-124-13 EPROM Versus Flash Price Per Mbit Comparison (1Mbit Density) . . . . . . . . . . .4-134-14 EPROM Versus Flash Price Per Mbit Comparison (4Mbit Density) . . . . . . . . . . .4-134-15 EPROM Versus Flash Price Per Mbit Comparison (16Mbit Density) . . . . . . . . . .4-144-16 Regional EPROM Consumption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4-144-17 Regional EPROM Production . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4-154-18 EPROM Suppliers - How Committed to Market? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4-164-19 1996 EPROM Sales Leaders . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4-165-1 Semiconductor Memory Hierarchy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-15-2 Non-Volatile Memory Hierarchy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-25-3 Flash Finds Its Non-Volatile Niche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-25-4 Flash Data Targets Growing Markets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-35-5 Flash Memory Market Forecast . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-45-6 Quarterly Flash Memory Market . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-55-7 Flash Memory Market Growth . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-65-8 Dollar Volume of Select Flash Memory Densities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-7

List of Illustrations

INTEGRATED CIRCUIT ENGINEERING CORPORATION

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5-9 Flash Memory Unit Shipments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-85-10 Flash Memory Unit Shipments by Density . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-95-11 Flash Memory Average Selling Price . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-105-12 Flash Memory ASPs By Density . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-115-13 Flash Memory Bit Volume . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-125-14 Flash Memory Bit Volume By Density . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-135-15 Flash Memory Price Per Mbit By Density . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-145-16 Regional Flash Memory Consumption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-155-17 Regional Flash Memory Production . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-165-18 Flash Memory Sales Leaders . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-165-19 Taiwan Joining Flash Bandwagon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-175-20 Total AMD Flash Capacity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-175-21 Intel’s Flash Memory Die Size Reduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-195-22 Intel’s 1996 Flash Business by Market Segment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-205-23 Intel’s Flash Memory Capacity Projection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-215-24 TI’s Flash Memory Evolution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-245-25 TI’s Flash Target Segments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-255-26 1997 Flash Memory Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-265-27 Flash Architectures Stretch to Fit Memory Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-285-28 A Sampling of Flash Products . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-285-29 New Flash Capacity to Meet Demand . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-315-30 Small Form-Factor Flash Memory Card Comparison . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-335-31 Percentage of Flash Unit Shipments By Read/Erase-Program Voltage . . . . . . . .5-366-1 Memory Classification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6-16-2 Characteristics of MOS Memory Product Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6-26-3 IC Feature Size Trends . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6-36-4 The 15-Year SIA Roadmap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6-46-5 Growth in Chip Complexity Since 1959 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6-56-6 IC Die Size Trends . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6-66-7 ISSCC Advanced DRAMs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6-66-8 Wafer Area Increases (Percent) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6-76-9 Wafer Development Time Requirements

(Time to Reach 100 MSI Production Rate) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6-76-10 Die Size Versus Die Count . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6-96-11 Effect of Die Size on Yield . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6-106-12 Murphy’s Probe Yield Model (As a Function of Defects per sq cm) . . . . . . . . . .6-106-13 Row Decode for Redundancy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6-116-14 Transition from 5V to 3V Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6-136-15 3.3V Logic Power Savings in a Typical Notebook Computer . . . . . . . . . . . . . . . .6-136-16 Gate Oxide Versus Gate Length . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6-146-17 Gate Length Versus Operating Voltage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6-156-18 Technology Roadmap/Wafer Process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6-16

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INTEGRATED CIRCUIT ENGINEERING CORPORATIONxiv

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6-19 Typical Access Time Versus Power Supply . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6-176-20 Trend of Low-Voltage DRAM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6-176-21 Low-Voltage EPROM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6-186-22 Traditional Memory Architecture Versus Unified Memory Architecture . . . . . . .6-196-23 Comparing UMA Products . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6-196-24 Bulk CMOS Inverter With pnpn Latch-Up Path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6-207-1 DRAM Cell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-17-2 Simplified DRAM Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-27-3 DRAM Access Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-27-4 Burst and Distributed Refresh . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-47-5 Physical Dimensions of DRAMs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-57-6 Hitachi 64Mbit DRAM Cross Section . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-57-7 IBM/Siemens 64Mbit DRAM Cross Section . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-67-8 Samsung 64Mbit DRAM Cross Section . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-67-9 NEC 64Mbit DRAM Cross Section . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-67-10 DRAM Technology Trend . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-77-11 Stack Capacitor Structure Evolution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-87-12 Capacitor Manufacturing Process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-87-13 Schematic Cross-Sectional View of CROWN-Type Memory Cell . . . . . . . . . . . . .7-97-14 Capacitor Dielectric Constants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-97-15 Current DRAM Varieties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-107-16 Comparison of Dynamic RAM High Speed Access Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-127-17 Comparison of Standard DRAM Performances . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-127-18 Cache DRAM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-137-19 Enhanced DRAM (EDRAM) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-137-20 4Mbit SDRAM Block Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-147-21 SDRAM Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-157-22 Register Content of a 4Mbit SDRAM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-167-23 SDRAM Functionality . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-167-24 Synchronous Graphic DRAM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-177-25 A General Concept of Video Ram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-187-26 Window DRAM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-197-27 Static and Pseudo Static RAM Comparison . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-197-28 Typical Rambus Configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-207-29 Rambus Channel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-217-30 Rambus Channel Swing Signal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-217-31 Rambus Channel Speed . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-217-32 64Mbit RDRAM Architecture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-227-33 Rambus Controller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-227-34 Physical Organization of a Rambus-Based System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-237-35 SyncLink DRAM Architecture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-237-36 3D DRAM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-24

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INTEGRATED CIRCUIT ENGINEERING CORPORATION

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7-37 Intel/Rambus DRAM Cooperation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-257-38 Performance of New Memories . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-257-39 Multibank DRAM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-267-40 Ferroelectric Cell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-277-41 Hysteresis Curve of FRAM Cell Capacitor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-277-42 FRAM Application . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-287-43 NEC’s 1Mbit FDRAM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-287-44 DRAM Vendors Support Many Architectures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7-298-1 Typical PC Microprocessor/Memory Configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8-18-2 Hitachi’s SRAM Products . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8-28-3 SRAM Cell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8-28-4 Read/Write Operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8-38-5 SRAM Data Retention Waveform . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8-48-6 SRAM 4T (Four-Transistor) Cell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8-58-7 SRAM 6T (Six-Transistor) Cell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8-68-8 1997 ISSCC Fast SRAM Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8-68-9 TFT (Thin Film Transistor) Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8-78-10 SRAM TFT Cell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8-78-11 Cross Section of a TFT SRAM Cell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8-88-12 Physical Geometries of SRAMs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8-98-13 Trend of SRAM Cell Sizes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8-108-14 6T SRAM Cell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8-118-15 4T SRAM Cell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8-118-16 Self Aligned Contact (SAC) Process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8-128-17 Overview of SRAM Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8-138-18 Typical SRAM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8-138-19 Trend of PC Cache SRAM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8-148-20 Typical SSRAM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8-148-21 SSRAM Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8-158-22 Pipelined Versus Flow-Through Architectures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8-168-23 Pipelined Versus Non-Pipelined Timings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8-168-24 SRAM Performance Comparison . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8-178-25 SSRAM Bandwidth Comparison . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8-178-26 Typical Memory System With Cache . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8-188-27 Block Diagram of Cache-Tag SRAM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8-198-28 FIFO Memory Solution for File Servers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8-198-29 Synchronous FIFO Block Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8-208-30 Asynchronous FIFO Block Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8-208-31 Shared Memory Using 4-Port SRAM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8-218-32 Block Diagram of a 4-Port DRAM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8-228-33 Block Diagram of the Xicor NOVRAM Family . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8-238-34 Block Diagram of a Typical BRAM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8-24

List of Illustrations

INTEGRATED CIRCUIT ENGINEERING CORPORATIONxvi

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9-1 Read Only Memory Schematic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9-19-2 ROM Programmed by Channel Implant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9-39-3 Memory Cell Schematic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9-39-4 Double-Poly Structure (EPROM/Flash Memory Cell) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9-49-5 Cross Section of a Conventional MOS Transistor and a

Floating-Gate MOS Transistor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9-59-6 Electrical Characteristics of an EPROM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9-69-7 NOR EPROM Configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9-79-8 Typical 1Mbit EPROM Cells . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9-89-9 EPROM Feature Sizes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9-89-10 EEPROM Cell Program/Erase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9-109-11 VPP EPROM Versus VPP EEPROM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9-109-12 1Mbit Parallel EEPROM Feature Sizes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9-119-13 Winbond 1Mbit EEPROM Cell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9-119-14 Xicor 1Mbit EEPROM Cell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9-129-15 Hitachi 1Mbit EEPROM Cell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9-129-16 Xicor 128Kbit Serial EEPROM Functional Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9-139-17 EEPROM Serial Configuration Feature Sizes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9-139-18 SGS-Thomson 1Kbit Serial EEPROM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9-149-19 Microchip 16Kbit Serial EEPROM Cell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9-149-20 Xicor 2Kbit Serial EEPROM Cell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9-1510-1 AMD EPROM Versus AMD Flash Memory Cells . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10-110-2 EPROM Versus Flash Cell (AMD) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10-210-3 Split Gate Flash Cell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10-210-4 Tunnel Window Flash Cell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10-210-5 Comparison Between the Different Types of Flash Programming . . . . . . . . . . . .10-310-6 Flash Chip and Cell Size Comparison . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10-410-7 SanDisk Flash Cell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10-410-8 Comparison of NOR and NAND Architectures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10-510-9 Toshiba Flash NAND Cell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10-610-10 Toshiba’s 32Mbit Flash Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10-610-11 NOR Versus NAND Access Times . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10-610-12 DINOR Architecture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10-710-13 Flash Architectures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10-710-14 Flash and DRAM Cell Size Comparison . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10-810-15 Vendors’ Support of Flash Memory Architectures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10-810-16 Threshold Voltage Distribution for Four States . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10-910-17 Trade-Off of MLC Using Different Flash Architectures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10-1010-18 Flash Target Segments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10-1110-19 Flash Diversity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10-1210-20 Erased Threshold Voltage Shift for Flash Memory Cell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10-1210-21 ATA Card Evolution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10-13

List of Illustrations

INTEGRATED CIRCUIT ENGINEERING CORPORATION

Figure Title Page

xvii

10-22 Standards for Small Flash-Memory Modules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10-1410-23 ATA Versus Linear Flash Card . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10-1511-1 MPU Versus DRAM Performances . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11-211-2 TI’s 1-V DSP for Wireless Communications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11-311-3 Key Differences Between Embedded and Stand-Alone Flash Memories . . . . . . .11-311-4 Memory Bandwidth Comparisons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11-411-5 Companies Explore DRAM/Logic on Same Chip . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11-511-6 Mitsubishi Multimedia 32-bit RISC Chip Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11-511-7 DRAM Memory Cells . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11-611-8 L1 Cache in AMD and Intel MPUs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11-711-9 Actel’s 3200DX FPGA Architecture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11-811-10 L1 SRAM Cache Cell Dimensions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11-811-11 9 Transistor SRAM Cell (IBM) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11-911-12 9 Transistor Design Cell (Philips) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11-911-13 Comparison of IDT’s Stand-Alone and Embedded SRAM Cells . . . . . . . . . . . . .11-911-14 Top View of IDT’s SRAM Cells . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11-1011-15 Schematic of High-Speed 2T EPROM Cell With Separate

Read and Write Transistors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11-1111-16 PZ5032 CPLD EEPROM From Philips . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11-1211-17 Lattice’s Embedded EEPROM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11-1311-18 Embedded Non-Volatile Memory Comparison . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11-1311-19 Embedded Flash Memory Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11-1411-20 Advantages and Disadvantages of Flash Memory Cell Gate Structures . . . . . . .11-1511-21 Smartcard Chip Organization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11-15

List of Illustrations

INTEGRATED CIRCUIT ENGINEERING CORPORATIONxviii

Figure Title Page

INTEGRATED CIRCUIT ENGINEERING CORPORATION xix

NOMENCLATURE

Except where noted, ICE uses the following nomenclature throughout MEMORY 1997.

Gbit Gigabit (Billions of bits)

Kbit Kilobit (Thousands of bits)

KByte Kilobyte (Thousands of bytes)

Mbit Megabit (Millions of bits)

MByte Megabyte (Millions of bytes)

MHz MegaHertz (Millions of Hertz or millions of cycles per second)

V Voltage

Vcc Operating Voltage

Vpp Programming Voltage

fF femtoFarad (10-15 Farad)

mm Millimeter

ms Millisecond

ns Nanosecond

µm Micron