一种阵列布局优化的256 kb SRAM

介绍了一种阵列布局优化的256 kb(8 k×32位)低功耗SRAM。通过采用分级位线和局部灵敏放大器结构,减少位线上的负载电容;通过电压产生电路,获得写操作所需的参考电压,降低写操作时的位线电压摆动幅度,有效地减少了SRAM读写操作时的动态功耗。与传统结构的SRAM相比,该256 kb SRAM的写功耗可减少37.70 mW。     

一种应用于DSP嵌入式存储器的灵敏放大器设计

提出了一种新型灵敏放大器,电路由单位增益电流传输器、电荷转移放大器及锁存器三部分组成。基于0.18μm标准CMOS单元库的仿真结果表明,与现有几种灵敏放大器相比,新型灵敏放大器具有更低的延时和功耗,在1.8 V工作电压、500 MHz工作频率、80μA输入差动电流以及DSP嵌入式SRAM6T存储单元测试结构下,每个读周期的延迟为728 ps,功耗为10.5fJ。与电压灵敏放大器相比,延迟减少约41%,功耗降低约50%;与常规电荷转移灵敏放大器相比,延迟减少约22%,功耗降低约37%;与WTA电流灵敏放大器相比,延迟减少11%,功耗降低31.8%。     

基于SRAM高速灵敏放大器的分析与设计

在SOC系统级芯片中,存储器占有很重要的地位。随着电路频率的提高,存储器的读写操作速度也要求相应的加快。SRAM中的灵敏放大器通过检测位线上的微小变化并放大到较大的信号摆幅以减少延时,降低功耗。本文提出了一种两级串联结构的SRAM高性能灵敏放大器的设计方法,降低了对信号的反应时间,提高了抗干扰能力,适应高频电路的读写操作。     

一种提高SRAM写能力的自适应负位线电路设计

随着器件尺寸缩小到纳米级,在SRAM生产过程中,工艺偏差变大会导致SRAM单元写能力变差.针对这一问题,提出了一种新型负位线电路,可以提高SRAM单元的写能力,并通过控制时序和下拉管的栅极电压达到自我调节负位线电压,使负电压被控制在一定范围内.本设计采用TSMC 40nm工艺模型对设计的电路进行仿真验证,结果证明,设计的电路可以改善写能力,使SRAM在电压降到0.66V的时候仍能正常工作,并且和传统设计相比,本电路产生的负电压被控制在一个范围内,有利于提高晶体管的使用寿命,改善良率,节省功耗.     

高速低功耗电流型灵敏放大器的设计

提出了一款适合在低电压、大容量SRAM中应用的高速低功耗电流型灵敏放大器。该电路在交叉耦合反相器之间添加了一对隔离管,有效消除了大量位线寄生电容所带来的负面影响,从而极大提高了灵敏放大器的速度。同时,通过对时序控制电路的优化,有效降低了放大器的功耗。采用SMIC0．13μm数字工艺在HSpice下进行仿真,结果表明：在室温,1．2V工作电压下,灵敏放大器的放大延迟仅为0．344ns,功耗为102μw。相比文献中提出的电流型灵敏放大器,速度分别提高了9．47％和31．2％,功耗则降低了64．8％与63％。     

低功耗绝热SRAM

文章提出了一种新的绝热电路,并以该绝热电路为驱动,设计了一种低功耗绝热SRAM.由于所提出的绝热电路能以完全绝热的方式回收位线和字线上大开关电容的电荷,因此使该SRAM的功耗大大减小.我们采用0.25μm TSMC工艺,在时钟频率25～200MHz范围内对绝热SRAM进行了能耗和功能的HSPICE仿真,结果显示,与用传统的CMOS电路设计的SRAM相比,可节能80%左右.     

一种4-Mb高速低功耗CMOS SRAM的设计

高性能的系统芯片对数据存取速度有了更严格的要求,同时低功耗设计已成为VLSI的研究热点和挑战.本文设计了一款4-Mb(512K×8bit)的高速、低功耗静态存储器(SRAM).它采用0.25μm CMOS标准工艺和传统的六管单元.文章分析了影响存储器速度和功耗的原因,重点讨论了存储器的总体结构、灵敏放大器及位线电路.通过系统优化,达到15ns的存取时间.     

具有低失调电压的新型灵敏放大器设计

由于器件尺寸越来越小,器件之间的失配越来越严重,由器件失配引起的失调电压对灵敏放大器性能的影响越来越大。针对此情况,根据灵敏放大器的工作原理,提出了一种具有失调电压自调整的灵敏放大器,通过增加校准支路来平衡灵敏放大器两边的放电速度,从而降低失调电压,减小其对灵敏放大器性能的影响。基于SMIC 65 nm CMOS工艺的后仿真结果显示,在电源电压1.2 V、TT工艺角、室温条件下,相比于传统的灵敏放大器,该新型灵敏放大器的失调电压的标准偏差降低了61.9%,SRAM的读关键路径延迟降低了25%。     

三值钟控绝热静态随机存储器设计

通过对多值逻辑、绝热电路和三值SRAM结构的研究,提出一种新颖的三值钟控绝热静态随机存储器(SRAM)的设计方案。该方案利用NMOS管的自举效应,以绝热方式对SRAM的行列地址译码器、存储单元、敏感放大器等进行充放电,有效恢复储存在字线、位线、行列地址译码器等大开关电容上的电荷,实现三值信号的读出写入和能量回收。PSPICE模拟结果表明,所设计的三值钟控绝热SRAM具有正确的逻辑功能和低功耗特性,在相同的参数和输入信号情况下,与三值常规SRAM相比,节约功耗达68%。     

一种基于时钟抽取偏置电压技术的存储器位线

基于一种新型时钟延时单元,设计了一种片上存储器的位线。在不增加版图面积的前提下,通过周期性地改变保持管的衬底偏置电压,减小了短路功耗、泄漏功耗和延迟时间,同时增加了电路的抗工艺波动能力。在SMIC 65 nm工艺下,完成了传统位线、改进后的位线以及静态随机存取存储器(SRAM)的设计。仿真结果表明,在1 GHz时钟频率下,改进后的两种位线与传统位线相比,功耗延迟积分别减小了19.1%和15.9%。最后,通过蒙特卡洛分析可知,改进后的位线相比于传统位线具有较强的抗工艺波动能力,即功耗延迟积的方差减小了97.1%。     

一种新型的SOI灵敏放大器

本文利用"灵巧的体接触(Smart-Body-Contact)"技术设计出一种新型的SOI灵敏放大器.采用Hspice软件对体硅的和新型的交叉耦合灵敏放大器进行模拟和比较,发现新型的交叉耦合灵敏放大器比体硅的交叉耦合灵敏放大器延迟时间缩短30%,最小电压分辨可达0.05V.最后,我们成功地将该电路应用于CMOS/SOI 64Kb SRAM电路,电路存取时间仅40ns.     

基于电阻电流镜的低压灵敏放大器设计

提出一种适用于低压快闪存储器的电流模式的低压灵敏放大器.该灵敏放大器在基准电流产生电路中使用电阻电流镜代替传统的晶体管电流镜,使得基准电流产生电路的工作电压减少了一个阈值电压,从而降低灵敏放大器的工作电压.位线电压控制电路中运算放大器的使用减少了由于温度和工艺变化所引起的位线电压变化,进而提高读取操作的精度.采用中芯国际90nm工艺设计,提出的灵敏放大器在1.2V电源电压时的读取时间是14.7ns,相对于传统的结构,单个灵敏放大器的功耗被优化了13%.     

高可靠性的读写分离14T存储单元设计

为了提高航空航天设备的可靠性和运行速度,提出了一种新型读写分离的14T静态随机存储器(SRAM)单元。基于65 nm体硅CMOS工艺,对读写分离14T存储单元的性能进行仿真,并通过在关键节点注入相应的电流源模拟高能粒子轰击,分析了该单元抗单粒子翻转(Single Event Upset,SEU)的能力。与传统6T相比,该单元写速度、读静态噪声容限和位线写裕度分别提升了约5.1%、20.7%和36.1%。写速度优于其他存储单元,读噪声容限优于6T单元和双联锁存储单元(DICE),在具有较好的抗SEU能力的同时,提高了读写速度和读静态噪声容限。     

一种降低高性能SRAM过大位线漏电流的方法

随着半导体工艺的进步,器件特征尺寸不断缩小,晶体管漏电流呈现出增长趋势。高速SRAM位线上,过大的漏电流会引起SRAM的性能出现严重下降,甚至导致SRAM读失效的发生。特别是当位线上积累的漏电流已经超过SRAM的工作电流时,传统方法将趋于失效。提出位线自截断技术来消除过大漏电流对SRAM的不利影响。采用SMIC 65nm CMOS工艺,设计了一款SRAM,通过仿真测试,验证了该方法的正确性。     

一种flash存储器的灵敏放大器设计

提出一种新型高速低工作电压的嵌入式flash灵敏放大器,该灵敏放大器由一个新型的位线稳压器和一个折叠共射-共基放大电路组成.基于0.13μm标准CMOS单元库的仿真结果表明,该灵敏放大器在-40℃～150℃的温度范围内有快速的读取速度,在最差工作环境下读取时间为17ns,最佳工作环境下为10ns,常温1.2V条件下的读取时间为12.5ns.     

一种面向可容错应用的低功耗SRAM架构

提出了一种面向可容错应用的低功耗SRAM架构。通过对输入数据进行预编码,提出的SRAM架构实现了以较小的精度损失降低SRAM电路功耗。设计了一种单端的8管SRAM单元。该8管单元采用读缓冲结构,提升了读稳定性。采用打破反馈环技术,提升了写能力。以该8管单元作为存储单元的近似SRAM电路能够在超低压下稳定工作。在40 nm CMOS工艺下对电路进行仿真。结果表明,该8管单元具有良好的稳定性和极低的功耗。因此,以该8管单元作为存储单元的近似SRAM电路具有非常低的功耗。在0.5 V电源电压和相同工作频率下,该近似SRAM电路的功耗比采用传统6管单元的SRAM电路功耗降低了59.86%。     

用于非制冷红外探测器片上存储器的低延迟灵敏放大器设计北大核心CSCD

针对非制冷红外探测器片上存储器的高速数据读出,设计了一种用于非制冷红外探测器片上存储器的低延迟灵敏放大器。随着非制冷红外探测器像素阵列的不断加大,对非制冷红外探测器片上存储器的要求也更高,需要一个更高速的存储器进行红外探测器内部数据存储。通过降低灵敏放大器延迟时间是提高数据传输速度的一种可靠方法。本文对传统交叉耦合结构灵敏放大器进行改进,与传统交叉耦合结构灵敏放大器相比,增加了完全互补型的第二级交叉放大电路,并采用NMOS组成的中间阶段进行两级运放的耦合。改进后的新型灵敏放大器能快速有效地放大位线上电压差,同时改善灵敏度低的问题。本论文设计的灵敏放大器采用TSMC 65 nm工艺,在工作电压为5 V、位线电压差为100 mV条件下,仿真结果表明:数据读出延迟仅为25.19 ps,与交叉耦合式灵敏放大器相比,读出延迟降低了37.07%。同时,在全工艺角仿真条件下,环境温度为-45—125℃,新型灵敏放大器延迟仿真最大值仅为39 ps,最小值为17.1 ps。     

适用于编译器的高速SRAM阵列及外围设计

SRAM编译器一般需要配置具有各种字宽、各种容量的SRAM.针对这种需求,SRAM阵列和外围电路需要设计成具有可配置性、可复用性的结构.使用0.525 μm2的6管存储单元,采用阵列划分、两级译码和具有本地时序的灵敏放大器,实现了适用于编译器的高速SRAM设计.基于SMIC 65 nm CMOS工艺,对512 kb的SRAM进行流片验证.测试结果表明,该SRAM在1.2V工作电压下可实现1.06 ns的高速访问时间.     

N沟硅栅MOS单管单元4096位动态随机存储器

N沟硅栅MOS单管单元4096位动态随机存取存贮器,采用当前景广泛的N沟硅栅工艺制造。在不太严格的工艺条件下.即位线宽度7.5μ,位线电容C_D比单元电容C_S等于或大于10的情况下,设计了一种读出放大器,使之能读出200MV左右的信号.单元的面积是60×30μ~2,芯片的总面积为4×5 mm~2。     

一种新型灵敏放大器的设计

文章分析了基本锁存器型灵敏放大器结构,总结了其优缺点,在此基础上设计出一种高速低功耗的SRAM灵敏放大器,在输入差分信号建立之后,读出放大时间在最坏情况下需0.5ns。利用两级敏感放大器的层次式结构,一方面使第一级放大的信号成为真正的数字信号,另一方面增加了电路的驱动能力。