[發明專利]一種寬電壓SRAM靈敏放大器

在審

• 申請號: 202010622951.8
• 申請日: 2020-07-01
• 公開（公告）號: CN111653301A
• 公開（公告）日: 2020-09-11
• 發明（設計）人: 王鎮;顧東志;趙方
• 申請（專利權）人: 南京博芯電子技術有限公司
• 主分類號: G11C7/06
• 分類號: G11C7/06;G11C7/08;G11C11/419
• 代理公司: 南京智造力知識產權代理有限公司 32382
• 代理人: 張明明

本發明提出了一種寬電壓SRAM靈敏放大器，屬于專用集成電路設計技術領域。靈敏放大器包括：極性存儲單元、極性切換單元、靈敏放大器主體電路、數據輸出單元；其中，極性切換單元與靈敏放大器主體電路構成一個單端靈敏放大器，只需一條讀位線，在位線電壓未放電的情況下檢測并存儲失調極性，極性切換單元根據失調極性控制靈敏放大器主體電路的一個輸入端接入位線信號、另一個輸入端接入工作電壓，無需額外提供參考電壓，避免了參考電壓產生電路帶來的設計復雜度，提高了設計的可靠性，同時將檢測所需的位線擺幅降低了一半，從而提升了SRAM的性能和能效。

技術領域

本發明涉及專用集成電路設計技術領域，具體涉及一種寬電壓SRAM靈敏放大器。

背景技術

隨著智能手機等消費類電子的快速普及，對高性能低功耗片上系統(System onchip，SoC)的需求持續上升，而近閾值寬電壓設計是實現高性能和低功耗設計的最佳選擇。作為SoC的重要組成模塊，寬電壓靜態隨機存儲器(Static Random Access Memory，SRAM)成為業界的研究熱點，而靈敏放大器(Sense Amplifier， SA)決定著SRAM的速度、功耗和穩定性，所以需要精心設計。寬電壓靈敏放大器的設計難點主要有：(1)低電壓下，出現單端讀結構存儲單元，傳統差分靈敏放大器與之不兼容；(2)為保證檢測良率，SA時序控制需要留出足夠裕度，造成位線擺幅過大功耗增加。

為適應多變的存儲單元結構，需要設計通用的單端靈敏放大器，常規單端靈敏放大器需要提供額外的參考電壓，且相比于差分靈敏放大器要求更大的位線電壓擺幅，不僅增加了設計的復雜度，同時也降低了SRAM的性能和能效。東南大學2016年碩士論文《寬電壓SRAM靈敏放大器的研究與實現》中提出了一種適用于寬電壓SRAM的參考電壓自選擇的偽差分靈敏放大器，電路基于補償電壓的校準原理，根據檢測到的靈敏放大器失調極性，選擇不同的接入靈敏放大器的參考電壓，從而實現對靈敏放大器失調電壓的補償。但該方案需要復雜的參考電壓產生電路，且需要根據工作電壓的不同配置不同的參考電壓，由此帶來的設計復雜度大幅增加，同時參考電壓產生電路的抗工藝偏差能力差，實際使用中有一定的風險。因此，需要設計一種更為簡潔高效的補償單端靈敏放大器失調的方法，以提高電路的可靠性。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術所存在的不足而提出了一種寬電壓 SRAM靈敏放大器，該靈敏放大器包括：極性存儲單元、極性切換單元、靈敏放大器主體電路、數據輸出單元；其中，極性切換單元與靈敏放大器主體電路構成單端靈敏放大器，只需一條讀位線，在位線電壓未放電的情況下檢測并存儲失調極性，極性切換單元根據失調極性控制靈敏放大器主體電路的一個輸入端接入位線信號、另一個輸入端接入工作電壓，無需額外提供參考電壓，從而避免了參考電壓產生電路帶來的設計復雜度，提高了設計的可靠性，同時將檢測所需的位線擺幅降低了一半，從而提升了SRAM的性能和能效。

為了解決上述技術問題，本發明提出如下技術方案：

本發明提出的一種寬電壓SRAM靈敏放大器包括：極性存儲單元、極性切換單元、靈敏放大器主體電路、數據輸出單元。其中，極性切換單元與靈敏放大器主體電路構成單端靈敏放大器電路結構，只需一條讀位線。

靈敏放大器主體電路的第一輸入端接入正極電壓信號、第二輸入端接入負極電壓信號、第三輸入端接入預充信號、第四輸入端接入靈敏放大器使能信號，第一輸出端輸出檢測正值信號、第二輸出端輸出檢測反值信號。

其中，正極電壓信號由極性切換單元的第一輸出端提供，負極電壓信號由極性切換單元的第二輸出端提供。

進一步，極性切換單元的第一輸入端接入位線信號、第二輸入端接入正偏置標志信號、第三輸入端接入負偏置標志信號。

更進一步，正偏置標志信號由極性存儲單元的第一輸出端提供，負偏置標志信號由極性存儲單元的第二輸出端提供。