[實用新型]一種采用靜態(tài)寫技術(shù)減小寫功耗的靜態(tài)隨機(jī)存儲器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420151870.4
• 申請日: 2014-03-31
• 公開（公告）號: CN203799669U
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 熊保玉;拜福君
• 申請（專利權(quán)）人: 西安華芯半導(dǎo)體有限公司
• 主分類號: G11C11/419
• 分類號: G11C11/419
• 代理公司: 西安西交通盛知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 61217
• 代理人: 王萌

【技術(shù)領(lǐng)域】

本實用新型涉及靜態(tài)隨機(jī)存儲器設(shè)計領(lǐng)域，特別涉及一種采用靜態(tài)寫技術(shù)減小寫功耗的靜態(tài)隨機(jī)存儲器。

【背景技術(shù)】

根據(jù)國際半導(dǎo)體技術(shù)藍(lán)圖（ITRS）預(yù)測，靜態(tài)隨機(jī)存儲器的面積將越來越大，到2014年，將占到整個片上系統(tǒng)（SOC）面積的94%以上。因此，靜態(tài)隨機(jī)存儲器的功耗，將直接影響到整個SOC的功耗。

請參閱圖1所示，圖1為典型靜態(tài)隨機(jī)存儲器寫數(shù)據(jù)通路原理圖。該典型數(shù)據(jù)通路包括位線預(yù)充電與均衡電路，存儲單元和寫驅(qū)動器。

位線預(yù)充電與均衡電路由PMOS晶體管101～103構(gòu)成。存儲單元由一對交叉耦合的反相器105、107以及NMOS傳輸管104,106構(gòu)成。寫驅(qū)動器由NMOS管108、109，反相器110～112組成。

在靜態(tài)隨機(jī)存儲器的寫操作開始之前，必須對位線115（BL）和位線反118（BLB）進(jìn)行預(yù)沖電操作，使其達(dá)到位線預(yù)充電電平（本原理圖中為VDD）。位線預(yù)沖電操作時，字線114（WL）關(guān)閉，存儲單元處于保持模式。

在靜態(tài)隨機(jī)存儲器的寫操作時，輸入數(shù)據(jù)122通過反向器110～112將數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)的反分別傳輸?shù)綄懳痪€120與寫位線反121上。寫使能119(WE)有效，NMOS晶體管108-109打開，將寫位線120與寫位線反121分別與位線115與118相連。寫位線120與寫位線反121中為低電平的一端將與之相連的位線由預(yù)充電電平VDD放電至低電平。字線114（WL）有效，NMOS傳輸管104,105打開，將存儲節(jié)點116,117分別與位線115，位線反118相連。如果存儲節(jié)點116，117的電平分別與位線115和位線反118的電平相同，則存儲節(jié)點116,117的電平不改變。反之，位線115和位線反118將改寫存儲節(jié)點116,117的電平。

由于每一次寫操作都要先將位線115和位線反118中為低電平的一端預(yù)沖電至VDD，再將位線115和位線反118中的一端放電至0。假設(shè)位線上的負(fù)載電容為C_BL，每一次寫操作時位線上的平均翻轉(zhuǎn)能量為C_BLVDD²，且與寫數(shù)據(jù)翻轉(zhuǎn)的概率無關(guān)。在寫數(shù)據(jù)出現(xiàn)連續(xù)的“0”或“1”時，即當(dāng)位線115和位線反118上保持的值與寫位線120與寫位線反121的值相同時，預(yù)沖電操作和放電操作意味著額外的能量損耗。因此，設(shè)計一種在此種情況下，采用某種技術(shù)以降低寫功耗的靜態(tài)隨機(jī)存儲器是很有意義的。

【實用新型內(nèi)容】

本實用新型的目的在于提出一種采用靜態(tài)寫技術(shù)減小寫功耗的靜態(tài)隨機(jī)存儲器，該存儲器在寫操作時，不需要對位線進(jìn)行預(yù)充電操作，以降低存儲器不必要的能量損耗。

為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案：

一種采用靜態(tài)寫技術(shù)減小寫功耗的靜態(tài)隨機(jī)存儲器，包括譯碼器、存儲陣列、控制電路與預(yù)譯碼器、位線預(yù)沖電信號產(chǎn)生電路、位線預(yù)沖電與均衡電路和靜態(tài)寫驅(qū)動器；

譯碼器通過多條字線連接存儲陣列，譯碼器還通過多條預(yù)譯碼器輸出連接控制電路與預(yù)譯碼器；

存儲陣列通過多條位線連接位線預(yù)沖電與均衡電路和靜態(tài)寫驅(qū)動器；

控制電路與預(yù)譯碼器還通過本地時鐘和寫使能連接預(yù)沖電信號產(chǎn)生電路；控制電路與預(yù)譯碼器還通過寫驅(qū)動器使能連接靜態(tài)寫驅(qū)動器；

位線預(yù)沖電與均衡電路通過位線預(yù)沖電信號連接預(yù)沖電信號產(chǎn)生電路。

本實用新型進(jìn)一步的改進(jìn)在于：位線預(yù)沖電信號產(chǎn)生電路在外部時鐘的上升沿檢測寫使能是否有效，如果寫使能信號有效，則位線預(yù)沖電信號無效；否則，位線預(yù)充電信號有效。

本實用新型進(jìn)一步的改進(jìn)在于：如果寫使能信號有效，靜態(tài)寫驅(qū)動器將輸入數(shù)據(jù)直接連接到位線上；根據(jù)譯碼器的字線譯碼結(jié)果，位線上數(shù)據(jù)被寫入存儲陣列中相應(yīng)的存儲單元。

本實用新型進(jìn)一步的改進(jìn)在于：在寫操作時，如果寫入數(shù)據(jù)與位線上保持的值相等，則位線不發(fā)生翻轉(zhuǎn)；如果寫入數(shù)據(jù)與位線上保持的值相反，則位線發(fā)生翻轉(zhuǎn)。

本實用新型進(jìn)一步的改進(jìn)在于：靜態(tài)寫驅(qū)動器包括反相器、第一三態(tài)反相器和第二三態(tài)反相器；反相器的輸入端和第二三態(tài)反相器的輸入端連接寫入數(shù)據(jù)；反相器的輸出端連接第一三態(tài)反相器的輸入端，第一三態(tài)反相器的輸出端連接位線，第二三態(tài)反相器的輸出端連接位線反；第一三態(tài)反相器的使能端和第二三態(tài)反相器的使能端連接寫使能信號；當(dāng)寫使能信號有效時，寫入數(shù)據(jù)和寫數(shù)據(jù)反分別經(jīng)過第二三態(tài)反相器和第一三態(tài)反相器驅(qū)動位線反和位線；當(dāng)寫使能信號無效時，位線和位線反浮空。