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随着集成电路产业的不断发展，非挥发性存储器在各种消费类产品中所占的比重越来越大，非挥发性存储器以其数据可长期保持的特点，被广泛应用于移动电话、数码照相机等电子产品和便携式消费类产品中。但目前深亚微米高密度非挥发性存储器IP的关键技术仍然被国外大公司所垄断，国内研发单位尚未掌握该领域的核心技术。因此研究具有自主知识产权的非挥发性存储器IP具有深远的意义。
本文以一种深亚微米高密度一次可编程存储器(One-Time ProgrammableMemory，OTP)IP设计为例，从系统级、模块级、电路级和物理级对非挥发性存储器IP的关键设计技术进行了研究。论文首先对非挥发性存储器进行功能定义和模块划分，针对存储单元的存储特性对其编程流程进行设计，提高器件的耐久性。并提出一种高密度的译码器结构来避免在读取和编程时的阵列横向导通电流，具有双参考支路的灵敏放大器(Sense Amplifier)构架来提高读取数据的准确性，从电路设计方面提高系统的可靠性。同时，结合版图布局布线方法的研究，对译码器进行优化，并在控制逻辑设计方面采用标准单元来综合产生电路，对整个系统合理布局布线，使得系统具有高密度、速度快、存储单元之间串扰小、高压电路负载小、系统面积小、布局合理、信号完整性和对称性好等优点。
论文以上述研究成果为基础，基于0.12μm2P3M OTP工艺，从系统设计到物理设计，实现了一个32Mbit OTP存储器的设计。设计结果表明，基于本论文研究成果设计的存储器在单元尺寸仅0.26×0.3μm2，读取状态导通电流不超过30μA的情况下，随机读取速度可达到60ns，与国外同等工艺产品性能相当。
综上，本论文的研究成果在非挥发性存储器领域中有着广阔的应用前景和技术优势，对国内非挥发性存储器自主核心技术的积累起到推动作用。