[發(fā)明專利]存儲器及其冗余替代方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110379680.9
• 申請日: 2011-11-24
• 公開（公告）號: CN102436841A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發(fā)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;G11C29/24
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權代理有限公司 11227
• 代理人: 駱蘇華

技術領域

本發(fā)明涉及集成電路設計領域，尤其涉及一種存儲器及其冗余替代方法。

背景技術

現(xiàn)有的半導體存儲器在數(shù)據(jù)讀取時，通常采用靈敏放大器(SA，Sense?Amplifier)來檢測存儲單元上的位線電流與基準電流的差值，從而判斷存儲單元內(nèi)的存儲數(shù)據(jù)為“0”或“1”位元。靈敏放大器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(shù)據(jù)。在感應位線(bit-line)上的小信號變化前，靈敏放大器會將位線電壓調(diào)整至固定值，以使位線電壓盡快穩(wěn)定，進而可在讀取時感應到穩(wěn)定的位線電流。

圖1是現(xiàn)有的一種存儲器及其靈敏放大器的電路圖，如圖1所示，傳統(tǒng)的靈敏放大器主要包含MOS管M2、M3、M5及M6。其中，MOS管M3與MOS管M4相匹配，可將MOS管M4的漏極上的電流I_cell(位線電流)鏡像到MOS管M3上的輸出電流，即I_cell＝I_m3；MOS管M2與MOS管M1相匹配，可將MOS管M1上輸出電流I_ref鏡像到MOS管M2上的輸出電流，即I_ref＝I_m2；MOS管M5與MOS管M6相匹配，即I_m5＝I_m6。MOS管M6的漏極電壓Ve將取決于I_m3與I_m6的大小。當靈敏放大器用于測試存儲單元的存儲位元為“0”或“1”時，由于I_cell＝I_m3、I_ref＝I_m2、I_m5＝I_m6、又I_m2＝I_m5，如果存儲單元為“0”位元，則I_cell＜I_ref，MOS管M6的漏極電壓Ve被拉向地線，為低電平，即緩存器buffer輸出Dout(感應電壓)為“0”；如果存儲單元為“1”位元，則I_cell＞I_ref，MOS管M6的漏極電壓Ve被拉向電源線Vdd，為高電平，即緩存器buffer輸出Dout為“1”。上述靈敏放大器是在與存儲單元理想匹配的情況下，根據(jù)緩存器的輸出判斷存儲單元存儲“0”或“1”位元。

然而，存儲單元的讀取速度與施加在其上的工作電壓相關，也就是說，在較低的工作電壓下，存儲單元的位線電流I_cell較小，存儲單元的讀取速度也較慢。

在實際情況中，由于工藝上的誤差，會導致存儲器中各個存儲單元的器件參數(shù)并不完全相同，因此在對其施加相同的位線電壓(即工作電壓)時，各個存儲單元的讀取速度并不相同。為了提高存儲單元的讀取速度，通常需要提高工作電壓。因此在實際操作中，為了保證存儲器的讀取速度，通常會將較大的工作電壓施加到各個存儲單元上，這樣可以獲得較大的位線電流，從而可以提高存儲器的讀取速度。但是這種情況下，各個存儲單元的功耗會增大，從而使得存儲器的整體功耗增大。

因此，如何在保證讀取速度的同時降低存儲器的功耗就成為本領域技術人員亟待解決的問題之一。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種存儲器及其冗余替代方法，以有效地降低存儲器的功耗并且不會影響其讀取速度。

本發(fā)明提供的一種存儲器，包括包含多個存儲單元的存儲陣列以及外圍電路，所述存儲單元包括工作單元以及冗余單元，所述工作單元用于數(shù)據(jù)的存儲，所述冗余單元與工作單元的器件結(jié)構(gòu)相同，并與位線以及字線連接，作為所述工作單元的備份；所述外圍電路包括讀取控制單元，用于在工作單元的讀取時間大于基準讀取時間時，將所述工作單元替代為冗余單元。

本發(fā)明還提供一種應用上述存儲器的冗余替代方法，包括：

設置數(shù)據(jù)讀取的基準工作電壓，并檢測在基準讀取時間內(nèi)數(shù)據(jù)讀取失敗的工作單元；

使用冗余單元對數(shù)據(jù)讀取失敗的工作單元進行同址替代；

重新檢測各工作單元的數(shù)據(jù)讀取是否失敗；

在工作單元未有數(shù)據(jù)讀取失敗時，調(diào)節(jié)施加的工作電壓使其小于基準工作電壓，并且在基準讀取時間內(nèi)各工作單元未有數(shù)據(jù)讀取失敗時，將調(diào)節(jié)后的工作電壓作為所述存儲器的數(shù)據(jù)讀取電壓。