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OTP存储器是仅能够被编程一次的只读存储器，具有良好的编程灵活性以及数据可靠性。密钥存储、RFID等应用领域经常需要低成本、低密度且具有部分编程能力的存储器件;OTP存储器凭借其数据可靠、成本相对较低等优势在相关领域应用十分广泛。 通常，OTP存储单元的工艺实现需要额外的掩膜，表现出与标准CMOS工艺不兼容的特性。额外掩膜所导致的较高成本严重限制OTP存储器的市场竞争能力;论文所述与标准CMOS工艺兼容的OTP存储单元成为亟待发展的方向。 存储单元介质层的物理特性决定对其编程需要较高的片上电压，考虑到多数电路系统的供电电压已经低至1～2V，能够产生较高片上电压的电荷泵系统是OTP存储器不可或缺的部分。论文针对应用广泛的Dickson电荷泵系统做出深入研究，并设计出在1.6V供电电压下可以产生7V稳定输出的电路。 从存储单元读出的数据并不能直接驱动外部负载，需要经过读出电路的放大。为保证存储系统的良率和性能，读出电路应该具有良好的稳定性和读取速度。鉴于锁存电路的高效性，论文首先探讨基于锁存结构的灵敏放大器电路设计;随后，为应对工艺进步所提出的挑战以及跟随电路设计的低压、低功耗趋势，论文提出基于电流采样-反馈原理的读出电路。通过理论阐述以及仿真验证，基于电流采样-反馈原理的读出电路可在MOS管阈值电压失配30mV、流经存储单元电流为～100nA量级的环境下稳定的工作，读出时间约为4ns。