[發明專利]存儲器和靈敏放大器

有效

• 申請號: 201110103217.1
• 申請日: 2011-04-22
• 公開（公告）號: CN102290087A
• 公開（公告）日: 2011-12-21
• 發明（設計）人: 楊光軍
• 申請（專利權）人: 上海宏力半導體制造有限公司
• 主分類號: G11C7/06
• 分類號: G11C7/06;G11C7/12
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 駱蘇華

技術領域

本發明涉及存儲器電路，特別涉及一種存儲器和靈敏放大器。

背景技術

靈敏放大器(SA，Sense?Amplifier)是存儲器的一個重要組成部分，直接影響存儲器的讀取速度。靈敏放大器感應位線(bit-line)上的小信號變化并通過放大所述小信號變化來得到存儲單元上儲存的數據。在感應位線(bit-line)上的小信號變化前，靈敏放大器的位線調整單元會將位線電壓調整至固定值，以使位線電壓盡快穩定，進而可在讀取時感應到穩定的位線電流。

圖1是現有的一種存儲器的靈敏放大器的電路圖，包括：

預充電單元11，在位線預充電時，對數據線節點進行充電，包括：預充電晶體管mp，其控制端(柵極)連接預充電控制信號PRE，其第一端(源極)連接工作電壓源VDDQ，其第二端(漏極)連接數據線節點VE；

位線調整單元12，在位線預充電時，由所述數據線節點對位線節點進行充電，在位線預充電后，輸出位線電流，包括：PMOS晶體管m3和NMOS晶體管m4組成的可變增益放大器和具有控制端(柵極)、第一端(源極或漏極)和第二端(漏極或源極)的調整晶體管m2，可變增益放大器的輸入端連接位線節點VD，輸出端連接反饋節點VC；調整晶體管m2的控制端輸入反饋電壓，即連接反饋節點VC；第一端的電壓為數據線電壓，即連接數據線節點VE；第二端的電壓為位線電壓，即連接位線節點VD；

電流鏡單元13，輸入端連接所述數據線節點VE，輸出端連接數據節點VF，對所述位線電流進行鏡像，獲得鏡像電流，包括：輸入晶體管mr和鏡像晶體管m1；

比較單元14，在所述鏡像電流大于參考電流時升高所述數據節點的電壓，在鏡像電流小于參考電流時降低所述數據節點的電壓，包括：參考電源Iref，其一端接地，另一端連接數據節點VF；

輸出單元15，輸出對應所述數據節點VF電壓的輸出數據，包括：整形緩沖器15a和驅動緩沖器15b，整形緩沖器15a對帶數據電壓的信號進行整形，驅動緩沖器15b根據整形后的信號驅動輸出數據DQ的輸出墊；

偏置單元16，包括：偏置晶體管md，在預充電控制信號PRE為低電平時將數據節點VF的電壓偏置到預設電壓值Vset。

在讀取存儲單元前，預充電控制信號PRE設置為低電平，預充電單元11對數據線dl進行預充電，位線調整單元12對位線bl進行預充電，即位線節點VD的電壓(位線電壓)隨數據線節點VE的電壓(數據線電壓)升高而被快速充電至高電平。當位線節點VD的電壓升高至一預定值時，反饋節點VC的電壓從高電平轉為低電平，將調整晶體管m2關閉。

在讀取存儲單元時，預充電控制信號PRE設置為高電平，由譯碼單元21選中的存儲單元22的電壓被讀到位線節點VD上，調整晶體管m2處于不完全關斷狀態，其電流值被鉗位到與位線bl的電流(位線電流)相同的值，位線電流經電流鏡單元13的輸入晶體管mr和鏡像晶體管m1，獲得鏡像電流I_m1，比較單元14根據對鏡像電流I_m1與參考電流I_ref進行比較的結果，對數據節點VF進行充電或放電，升高或降低數據節點VF的電壓(數據電壓)，輸出單元15根據數據電壓輸出數據DQ為1或0。偏置單元16在預充電控制信號PRE為低電平時將數據節點VF的電壓偏置到預設電壓值Vset。

但是，隨著半導體技術的發展，在例如深亞微米CMOS技術條件下，設計高速低功耗靈敏放大器的主要挑戰在于，隨著特征尺寸的不斷減小，工作電壓源VDDQ的電壓取值范圍也必然隨之不斷減小。由于工作電壓源VDDQ電壓取值范圍的減小，必然導致讀取存儲單元時位線節點VD的電壓也隨之減小。在位線預充電結束時，隨著位線節點VD電壓升高至一預定值，NMOS晶體管m4應導通，從而反饋節點VC的電壓從高電平轉為低電平，將調整晶體管m2關閉，但當位線節點VD的電壓隨工作電壓源VDDQ的減小而減小到一定程度時，位線節點VD和反饋節點VC之間的電壓差就會小于NMOS晶體管m4的開啟電壓，NMOS晶體管m4處于關閉狀態，從而可變增益放大器就不能發揮反饋作用，此時反饋節點VC的電壓為固定值VDD，即調整晶體管m2的柵極電壓為固定值VDD，不能將調整晶體管m2關閉，這樣一方面會造成過充，從而對讀‘1’(即位線有電流的狀態)不利；另一方面由于調整晶體管m2不能關斷，從而對讀‘0’(即位線沒有電流的狀態)也不利。

發明內容