[發(fā)明專利]使用選擇性預(yù)充電的存儲器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210320454.8
• 申請日: 2007-07-06
• 公開（公告）號: CN103000217A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: G·R·莫漢·拉奧
• 申請（專利權(quán)）人: S.阿夸半導(dǎo)體有限公司
• 主分類號: G11C7/12
• 分類號: G11C7/12;G11C7/22;G11C11/4063
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 王波波

本申請是申請日為2007年7月6日、申請?zhí)枮?00780031619.7、發(fā)明名稱為“使用選擇性預(yù)充電的存儲器”的發(fā)明專利申請的分案申請。

相關(guān)申請

本申請要求于2006年7月7日遞交的美國臨時申請60/819,296以及于2006年7月7日遞交的美國臨時申請60/819,263的權(quán)益。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開的實(shí)施例涉及集成電路，具體地，涉及使用選擇性預(yù)充電的數(shù)字存儲體。

背景技術(shù)

電子系統(tǒng)應(yīng)用于許多設(shè)備中，所述設(shè)備包括個人計算機(jī)(PC)、服務(wù)器、路由器、集線器、交換機(jī)、線卡、蜂窩電話、個人數(shù)字助理(PDA)、電子游戲設(shè)備、高清晰度電視機(jī)(HDTV)、以及工業(yè)設(shè)備、車載設(shè)備等等。這些電子系統(tǒng)的主要技術(shù)驅(qū)動是數(shù)字邏輯和控制、半導(dǎo)體存儲器、輸入/輸出(I/O)以及復(fù)合信號(模擬和數(shù)字)技術(shù)。獨(dú)立產(chǎn)品的例子包括微處理器/控制器、動態(tài)隨機(jī)訪問存儲器(DRAM)、SRAM、閃存EEPROM、A/D轉(zhuǎn)換器等。嵌入式產(chǎn)品的例子包括作為SIC(片內(nèi)系統(tǒng))的多片集成電路(IC)或作為SOC(片上系統(tǒng))的單片IC。

半導(dǎo)體存儲器(例如DRAM、SRAM、ROM、EPROM、EEPROM、閃存EEPROM、鐵電RAM、MAGRAM等)在三十多年里在許多電子系統(tǒng)中扮演了重要角色。它們的用于數(shù)據(jù)存儲、代碼(指令)存儲和數(shù)據(jù)檢索/訪問(讀/寫)的功能持續(xù)地跨越各種應(yīng)用。這些獨(dú)立的/分立的存儲器產(chǎn)品形式和嵌入式形式的存儲器(例如集成有如邏輯等的其它功能的存儲器)在模塊或單片IC中的應(yīng)用持續(xù)增長。在各種應(yīng)用中，成本、工作功率、帶寬、延遲、使用的簡易性、支持廣泛應(yīng)用的能力(平衡訪問對比不平衡訪問)以及非易失性都是所期望的特性。

從20世紀(jì)70年代的在單片IC上數(shù)千比特的存儲量起，半導(dǎo)體技術(shù)在每存儲器芯片的密度上已經(jīng)有了很大的發(fā)展。目前在易失性讀/寫RAM(如DRAM)以及非易失性讀/寫存儲器(如閃存EEPROM)中可以實(shí)現(xiàn)1吉比特(GB)每單片IC。但是，訪問的粒度(granularity?of?access)卻未跟上。雖然目前可利用多存儲體(multibank)IC，但是一次不能訪問多于32比特。實(shí)際上，對于讀/寫而言，一次僅可用一個存儲體，而其它的存儲體則無法用于基本上同時進(jìn)行的操作。訪問和周期次數(shù)已經(jīng)得到改善，從而提供了帶有例如“列預(yù)取(column?pre-fetch)”、“開放頁(open?page)”、和“專用I/O接口”(DDR，QDR，RambusTM)等的限制的較高帶寬。但是，隨機(jī)延遲-訪問存儲器中任何地方的任何隨機(jī)位置的能力-仍然是個問題。在由于便攜性而要求低電壓和電池供電的情況下，還需大幅降低功率和延遲。例如，移動SDRAM(例如Micron等所提供的移動SDRAM)在降低“待機(jī)功率”方面已采取了一些措施。但是，降低工作功率仍是這種存儲器的一個問題。

在例如以矩陣方式逐行逐列地組織的、在市場上可購買到的DRAM中，在開放行(等于一個“頁面”)時，一旦該“頁面”被開放，則對于快速隨機(jī)訪問而言可使用一千至四千比特。但是，由于各種原因，通信存儲器在使用開放頁面架構(gòu)的情況下效率不高。首先，與計算系統(tǒng)存儲器中的不平衡的讀/寫(讀可能以多于三比一的比例超過寫)不同，通信存儲器需要平衡的讀/寫(讀的次數(shù)大約等于寫的次數(shù))。第二，在通信存儲器中，包存儲器內(nèi)容的外出(輸出)完全是隨機(jī)的和不可預(yù)測的。因此，由于這些原因，任何包(或包的部分)的隨機(jī)延遲需要有用的帶寬，而非快速訪問例如開放頁面中的受限的尋址空間的能力。此外，在可以開放新的頁面(如DRAM中)之前，必須關(guān)閉現(xiàn)有的或當(dāng)前的頁面，并對整個存儲體進(jìn)行預(yù)充電。因此，如果單個存儲體具有64Mb的密度，則即使只需要被訪問行中的16個新的比特，也必須對整個存儲體進(jìn)行預(yù)充電，該預(yù)充電消耗了功率且提高了存儲器器件的溫度。

盡管帶寬、延遲、成本、功率和波形因數(shù)都是重要的，但是對于移動應(yīng)用而言，低功率是關(guān)鍵。隨著新一代器件的密度和速度的提高，工作功率的降低是關(guān)注的重點(diǎn)。DRAM、SRAM和閃存EEPROM中的異步操作是當(dāng)前降低工作功率的優(yōu)先選擇，但是，這對訪問時間和性能有不利影響。另一方面，同步操作需要對集成電路(IC)中的上百萬個節(jié)點(diǎn)進(jìn)行啟動和預(yù)充電，從而導(dǎo)致了高功率成本。例如在CMOS設(shè)計中，工作功率大約等于CV2f，其中f是頻率，C是(各種)電容，V是電壓。V和C的降低是有限的。一般地，為了更好的性能，必須提高f，使得同時降低工作功率更加困難。