[發明專利]一種用于可編程邏輯器件的增益單元eDRAM

無效

• 申請號: 200910052912.2
• 申請日: 2009-06-11
• 公開（公告）號: CN101923890A
• 公開（公告）日: 2010-12-22
• 發明（設計）人: 林殷茵;薛曉勇
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: G11C11/401
• 分類號: G11C11/401
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;盛志范

技術領域

本發明屬于嵌入式動態隨機存儲器(eDRAM)技術領域，具體涉及一種用于可編程邏輯器件的增益單元(Gain?Cell)eDRAM。

背景技術

PLD是可編程邏輯器件(Programable?Logic?Device)的簡稱，FPGA是現場可編程門陣列(Field?Programable?Gate?Array)的簡稱，兩者的功能基本相同，只是實現原理略有不同，所以現有技術中，有時可以忽略這兩者的區別，將PLD和FPGA統稱為可編程邏輯器件。可編程邏輯器件能完成任何數字器件的功能，上至高性能CPU，下至簡單的74電路，都可以用PLD來實現?？删幊踢壿嬈骷缤粡埌准埢蚴且欢逊e木，工程師可以通過傳統的原理圖輸入法，或是硬件描述語言自由的設計一個數字系統。通過軟件仿真，可以事先驗證設計的正確性。在PCB完成以后，還可以利用可編程邏輯器件的在線修改能力，隨時修改設計而不必改動硬件電路。使用可編程邏輯器件來開發數字電路，可以大大縮短設計時間，減少PCB面積，提高系統的可靠性。可編程邏輯器件的這些優點使得PLD技術在90年代以后得到飛速的發展，同時也大大推動了EDA軟件和硬件描述語言(HDL)的進步。

PLD或FPGA可編程邏輯器件均包括多個MOS開關管和用于控制MOS開關管的存儲器，現有技術中，首先，提出采用SRAM作為配置存儲器，SRAM用于控制可編程邏輯器件的MOS開關管，其具有功耗低、速度快的特點。進一步，隨著可編程邏輯器件的發展，要求其面積越來越小，因此提出了采用DRAM來代替SRAM、作為控制MOS開關管的存儲器。

Xilinx公司提出的美國專利號為US6137714的美國專利中指出，用于控制MOS開關管的存儲器DRAM采用寄生電容代替傳統的電容器件，避免了電容器件的制造工藝相對可編程邏輯器件的制造工藝復雜的缺點，并進一步減少了存儲器部分所占的面積。圖1所示為現有技術的用于可編程邏輯器件的DRAM單元結構示意圖。如圖1所示，DRAM單元10包括MOS選通管110、寄生電容111，112為存儲節點；MOS選通管110通過存儲單元外部的字線140控制其導通或者關斷，MOS選通管110的源端連接存儲單元外部的位線130，字線140、位線130與外圍存儲控制電路模塊150連接，通過字線140、位線130以及外圍存儲控制電路模塊150控制DRAM單元10讀寫操作以及刷新操作；存儲節點112反映寄生電容111的電荷存儲情況，存儲節點112與可編程邏輯器件的開關管120的柵極直接連接，因此可以通過DRAM單元10控制開關管120的導通與關斷，例如，DRAM單元10存儲“1”，開關管120導通，DRAM單元10存儲“0”，開關管120關斷；寄生電容111包括開關管120的柵電容、以及MOS選通管110與存儲節點112連接的一端的有源區的電容。對于該DRAM單元10，在讀或者寫或保持的過程中，寄生電容111可以通過MOS選通管110的亞閾值漏電以及開關管120的柵漏電放電荷，尤其是在讀操作過程中，可以通過導通的MOS選通管110釋放電荷，因此其讀操作過程是破壞性的，需要通過外圍存儲控制電路模塊150不斷對DRAM單元進行刷新操作。

圖2所示為現有技術的又一用于可編程邏輯器件的DRAM單元結構示意圖。如圖2中所示，DRAM單元20包括MOS選通管210、寄生電容211、以及反相器213；212為存儲節點，反映寄生電容211的存儲電荷，存儲節點212直接與反相器213的輸入端連接，反相器213的輸出端直接連接開關管120的柵極。同樣，MOS選通管210通過存儲單元外部的字線140控制其導通或者關斷，MOS選通管110的源端連接存儲單元外部的位線130，字線140、位線130與外圍存儲控制電路模塊150連接，通過字線140、位線130以及外圍存儲控制電路模塊150控制DRAM單元20讀寫操作以及刷新操作；在讀或者寫或保持的過程中，寄生電容211可以通過MOS選通管210的亞閾值漏電以及開關管120的柵漏電放電荷，尤其是在讀操作過程中，可以通過導通的MOS選通管210釋放電荷，因此其讀操作過程是破壞性的，需要通過外圍存儲控制電路模塊150不斷對DRAM單元進行刷新操作。不同于圖1所示的DRAM單元之處在于增加了用于隔離的反相器，這樣存儲節點212的電勢的波動在一定程度上不會影響到開關管120的柵極的電勢的變化，確保開關管120的狀態穩定。