本實(shí)用新型專利技術(shù)提供一種采用靜態(tài)寫技術(shù)減小寫功耗的靜態(tài)隨機(jī)存儲器，位線預(yù)沖電信號產(chǎn)生電路在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，即在寫操作時位線預(yù)沖電信號無效。靜態(tài)寫驅(qū)動器的由反相器和三態(tài)門組成，當(dāng)寫使能有效時，靜態(tài)寫驅(qū)動器的輸出直接驅(qū)動位線。與傳統(tǒng)的靜態(tài)隨機(jī)存儲器相比，本實(shí)用新型專利技術(shù)在寫操作時，不需要對位線進(jìn)行預(yù)充電操作。當(dāng)出現(xiàn)連續(xù)的寫“0”或?qū)憽?”操作時，由于位線上保持的數(shù)據(jù)與需要寫入的數(shù)據(jù)相同，因此位線不發(fā)生反轉(zhuǎn)，從而節(jié)省功耗。在寫數(shù)據(jù)的翻轉(zhuǎn)概率為二分之一的情況，本實(shí)用新型專利技術(shù)與傳統(tǒng)的設(shè)計相比，寫位線翻轉(zhuǎn)功耗降低50%。（*該技術(shù)在2024年保護(hù)過期，可自由使用*）
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
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【
】本技術(shù)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?！?br>技術(shù)介紹
】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(diǎn)116，117分別與位線115，位線反118相連。如果存儲節(jié)點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)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O。假設(shè)位線上的負(fù)載電容為C%，每一次寫操作時位線上的平均翻轉(zhuǎn)能量為CbJDD2,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“O”或“I”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。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)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(shí)現(xiàn)上述目的，本技術(shù)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。本技術(shù)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。本技術(shù)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。本技術(shù)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)。本技術(shù)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。本技術(shù)進(jìn)一步的改進(jìn)在于:位線預(yù)沖電信號產(chǎn)生電路由反相器鏈和三輸入與非門構(gòu)成；反相器鏈由奇數(shù)個依次連接的反相器構(gòu)成；本地時鐘連接反相器鏈的輸入端和三輸入與非門的第二輸入端，寫使能信號經(jīng)過反相器反相后連接三輸入與非門的第一輸入端，三輸入與非門的第三輸入端連接反相器鏈的輸出端；三輸入與非門的輸出端輸出位線預(yù)沖電信號；當(dāng)寫使能信號有效時，位線預(yù)充電信號無效；當(dāng)寫使能信號無效時，位線預(yù)充電信號有效。本技術(shù)進(jìn)一步的改進(jìn)在于:靜態(tài)寫驅(qū)動器的由反相器和三態(tài)門組成，當(dāng)寫使能有效時，靜態(tài)寫驅(qū)動器的輸出直接驅(qū)動位線。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn):當(dāng)出現(xiàn)連續(xù)的寫“O”或?qū)憽癐”操作時，由于位線上保持的數(shù)據(jù)與需要寫入的數(shù)據(jù)相同，因此位線不發(fā)生反轉(zhuǎn)，從而節(jié)省功耗。在寫數(shù)據(jù)的翻轉(zhuǎn)概率為二分之一的情況，本技術(shù)與傳統(tǒng)的設(shè)計相比，寫位線翻轉(zhuǎn)功耗降低50%ο【【附圖說明】】圖1為典型的靜態(tài)隨機(jī)存儲器寫數(shù)據(jù)通路原理圖。圖2為根據(jù)本技術(shù)實(shí)施的一個靜態(tài)隨機(jī)存儲器的示意圖。圖3為靜態(tài)寫驅(qū)動器的原理圖。圖4為位線預(yù)沖電信號產(chǎn)生電路原理圖?！尽揪唧w實(shí)施方式】】下面結(jié)合附圖對本技術(shù)的實(shí)施方式做進(jìn)一步描述。如圖2所示，圖2為根據(jù)本技術(shù)實(shí)施的一種采用靜態(tài)寫技術(shù)減小寫功耗的靜態(tài)隨機(jī)存儲器實(shí)例。該靜態(tài)隨機(jī)存儲器包括譯碼器201、存儲陣列202、控制電路與預(yù)譯碼器204、位線預(yù)沖電信號產(chǎn)生電路205、位線預(yù)沖電與均衡電路206和靜態(tài)寫驅(qū)動器207。譯碼器201通過多條字線(WL) 208連接存儲陣列202，譯碼器201還通過多條預(yù)譯碼器輸出線(PRE_DEC) 210連接控制電路與預(yù)譯碼器204 ；存儲陣列202還通過多條位線(BL)209連接位線預(yù)沖電與均衡電路206和靜態(tài)寫驅(qū)動器207 ；控制電路與預(yù)譯碼器204通過本地時鐘(LCLK)213和寫使能(WE)212連接預(yù)沖電信號產(chǎn)生電路205 ;控制電路與預(yù)譯碼器204還通過寫驅(qū)動器使能(WE) 212連接靈敏放大器與靜態(tài)寫驅(qū)動器207 ；位線預(yù)沖電與均衡電路205通過位線預(yù)沖電信號(PRE_N)連接預(yù)沖電信號產(chǎn)生電路；本技術(shù)一種采用靜態(tài)寫技術(shù)減小寫功耗的靜態(tài)隨機(jī)存儲器的具體工作原理如下: 在外部時鐘214(CLK)的上升沿，控制電路與譯碼器204產(chǎn)生寫使能信號212(WE)和本地時鐘213 (LCLK)0在本地時鐘213 (LCLK)的上升沿，位線預(yù)沖電信號產(chǎn)生電路205檢測寫使能信號212 (WE)，如果寫使能信號212 (WE)無效，位線預(yù)沖電信號211 (PRE_N)有效(低電平有效);否則，位線預(yù)沖電信號211 (PRE_N)無效。如果寫使能信號212 (WE)有效，靜態(tài)寫驅(qū)動器207將輸入數(shù)據(jù)215 (D)直接連接到位線209 (BL)上。根據(jù)譯碼器201的字線208 (WL)譯碼結(jié)果，位線209 (BL)上數(shù)據(jù)被寫入存儲陣列中202中相應(yīng)的存本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
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，其特征在于，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（WL）連接存儲陣列，譯碼器還通過多條預(yù)譯碼器輸出（PRE_DEC）連接控制電路與預(yù)譯碼器；存儲陣列通過多條位線（BL）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（LCLK）和寫使能（WE）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（WE）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（PRE_N）連接預(yù)沖電信號產(chǎn)生電路。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種采用靜態(tài)寫技術(shù)減小寫功耗的靜態(tài)隨機(jī)存儲器，其特征在于，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(WL)連接存儲陣列，譯碼器還通過多條預(yù)譯碼器輸出(PRE_DEC)連接控制電路與預(yù)譯碼器； 存儲陣列通過多條位線(BL)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(LCLK)和寫使能(WE)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(WE)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(PRE_N)連接預(yù)沖電信號產(chǎn)生電路。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用靜態(tài)寫技術(shù)減小寫功耗的靜態(tài)隨機(jī)存儲器，其特征在于，靜態(tài)寫驅(qū)動器包括反相器(303)、第一三態(tài)反相器(301)和第二三態(tài)反相器(302);反相器(303)的輸入端和第二三態(tài)反相器(302)的輸入端連接寫入數(shù)據(jù)(D);反相器(303)的輸出端連接第一三態(tài)反相器(301)的輸入端,第一三態(tài)反相器(301)的輸出端連接位線(BL)，第二三態(tài)反相器(302)的...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：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，
類型：新型
國別省市：陜西;61
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