【摘要】：靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(Static Random-Access Memory,SRAM)是片上系統(tǒng)(System on Chip,SoC)的重要組成模塊之一,其讀能效對SoC整體指標(biāo)的意義重大。在先進(jìn)工藝和低電壓下,晶體管的工藝偏差增大,使得SRAM讀操作中的存儲(chǔ)單元位線放電時(shí)間偏差和靈敏放大器使能信號(hào)使能時(shí)間偏差均增大,位線擺幅因此增大且讀延時(shí)和讀能耗增加,這導(dǎo)致在寬電壓設(shè)計(jì)中需要為讀操作預(yù)留足夠的裕度。因此,寬電壓SRAM低擺幅讀電路需要新的設(shè)計(jì)方案。本文的主要工作包括:(1)總結(jié)了傳統(tǒng)SRAM低擺幅讀方案、消除靈敏放大器使能信號(hào)的SRAM低擺幅讀方案和降低位線預(yù)充電電壓的SRAM低擺幅讀方案,分析表明第三種讀方案能夠以較簡潔有效的方式解決寬電壓SRAM讀操作所面臨的挑戰(zhàn);(2)設(shè)計(jì)了位線分級(jí)結(jié)構(gòu)的讀緩沖電路;(3)分析了電壓型差分靈敏放大器的失調(diào)電壓模型,論證了寬電壓SRAM全局位線恒定低擺幅讀方案的合理性,并通過改變傳輸管的類型改進(jìn)設(shè)計(jì)了靈敏放大器;(4)基于晶體管的閾值特性和電荷共享原理,分別設(shè)計(jì)了兩種不同控制邏輯(組合邏輯和電容)的寬電壓恒定低電平預(yù)充電路并建立模型,仿真結(jié)果表明,上述兩種預(yù)充電路在寬電壓范圍內(nèi)分別將全局位線預(yù)充到126mV和133mV左右,最后本文將電荷共享的組合邏輯預(yù)充電路應(yīng)用于寬電壓SRAM恒定低擺幅讀電路中�；赥SMC 28nm工藝,本文設(shè)計(jì)并物理實(shí)現(xiàn)了容量為8Kb的寬電壓SRAM恒定低擺幅讀電路。后仿真結(jié)果表明,低電壓0.6V時(shí),本文讀電路的讀延時(shí)和讀能耗分別為3ns和1.79pJ,相比于傳統(tǒng)SRAM讀電路分別降低了44%和49%;常規(guī)電壓0.9V時(shí),本文讀電路的讀延時(shí)和讀能耗分別為543ps和5.88pJ,相比于傳統(tǒng)SRAM讀電路分別降低了15%和26%;且當(dāng)綜合考慮面積、性能和能耗時(shí),本文讀電路優(yōu)于同等條件下復(fù)現(xiàn)的近年發(fā)表文獻(xiàn)中讀電路的后仿真結(jié)果。
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TP333;TN47

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1 朱吉U

本文編號(hào)：2588843