一種用于SRAM中漏電降低的源極偏置機制，其中SRAM單元被布置成多個扇區(qū)。在待機模式中，多個扇區(qū)中的扇區(qū)中的SRAM單元被取消選定，并且源極偏置電勢被提供至多個扇區(qū)的SRAM單元。在工作模式中，提供至多個扇區(qū)中的選定的扇區(qū)的SRAM單元的源極偏置電勢被停用，并且選定的扇區(qū)內(nèi)的物理行中的SRAM單元被讀取，同時未選定的扇區(qū)中的其余SRAM單元繼續(xù)被源極偏置。提供給處于待機模式中的SRAM單元的源極偏置的電勢可以基于控制信號的邏輯狀態(tài)而被設(shè)置為不同的電壓。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
本公開總體上涉及半導(dǎo)體存儲器。更具體地，并且并非以任何限制性的方式，本公開涉及用于降低靜態(tài)隨機存取存儲器(SRAM)單元中的漏電的基于扇區(qū)的源極偏置方案。
技術(shù)介紹
包括多個存儲器單元的靜態(tài)隨機存取存儲器或SRAM設(shè)備通常配置為具有一個或多個1/0(例如x4、x8、xl6等配置)的行和列的陣列。此外，可以在用于要求高密度、高速和低功率的應(yīng)用的多庫架構(gòu)中提供此類存儲器。無論架構(gòu)和類型如何，每個SRAM單元都可操以存儲單比特信息。通過激活給定物理行(通過驅(qū)動與其相關(guān)聯(lián)的字線)中的所有存儲器單元以及將數(shù)據(jù)輸出在與用于提供存儲的數(shù)據(jù)值給選定的輸出的選定的列相關(guān)聯(lián)的位線上來促進對該信息的存取。一旦將數(shù)據(jù)置于位線上，則位線上的電壓電平開始分開為相對的電源軌線(例如Vdd和接地)，并且在位線上的電壓電平分開預(yù)定電壓差(通常為Vdd的10%或更少)之后，利用讀出放大器對在位線上感測的邏輯電平進行鎖存。此外，讀出放大器器可以被提供為差分讀出放大器，其中存儲器單元中的每一個存儲器單元對與每個列相關(guān)聯(lián)的互補位線(例如數(shù)據(jù)線)上的數(shù)據(jù)信號和數(shù)據(jù)信號的相反信號這兩者進行驅(qū)動。在操作中，在激活存儲器單元之前，對位線預(yù)充電并且使其等于公共值。一旦選擇了特定的行和列，則與其對應(yīng)的存儲器單元被激活，從而使得存儲器單元將數(shù)據(jù)線之一朝向接地拉動，而另一數(shù)據(jù)線保持在預(yù)充電電平(通常為Vdd)。耦合至兩個互補位線的讀出放大器感測兩個位線之間的差值，并且一旦該差值超過預(yù)定值，則將感測的差值向讀出放大器表明為不同的邏輯狀態(tài)“O”和“I”。隨著晶體管器件尺寸持續(xù)減小，例如減小至O. 13微米或更小，關(guān)于SRAM單元的操作的若干問題開始顯現(xiàn)，主要由于在該尺寸下，器件受待機模式中截止?fàn)顟B(tài)中高漏電值的影響。實質(zhì)上，這些器件不再是理想的開關(guān)，而是更接近于篩子(sieve)，即使在截止?fàn)顟B(tài)下其也具有從漏極向源極或從漏極/源極向襯底的不可忽略的恒定電流流動路徑。高漏電導(dǎo)致兩個主要問題。第一，由于生成作為漏電的大靜態(tài)電流，因此存在增加的靜態(tài)功率消耗。其次，更為嚴(yán)重的是，從SRAM單元讀取的不正確數(shù)據(jù)的問題。來自選定的列中的所有位單元的積累的漏電電流當(dāng)前已與讀取電流相當(dāng)，從而顯著破壞可靠的感測操作所需的位線差值。在 Kenichi Osada> Yoshikazu Saitoh、Eishi Ibe 和 Koichiro Ishibashi的“16. 7fA/ce11 Tunnel-Leakage-Suppressed 16Mb SRAM for HandlingCosmic-Ray-Induced Multi-Errors”(IEEE 國際固態(tài)電路會議，2003,第 302-303 頁)中公開了一種用于降低SRAM單元中的待機漏電電流的技術(shù)，其中在單個位線列上的多個SRAM單元的源極端子被耦合于一起以用于提供偏置電勢。該方案看上去降低了總的待機電流，但是它并未改善讀取電流(Ik)與單元漏電電流(IJ的比率。在美國專利文獻No. 7,061, 794B1中也公開了用于降低SRAM單元中的待機漏電電流的技術(shù)。如在該文獻中公開的那樣，當(dāng)給定扇區(qū)的存儲器單元處于待機模式中時，到扇區(qū)中存儲器單元的每個物理行的寫入線處于取消選定的狀態(tài)，而扇區(qū)源極線被驅(qū)動至選定的電勢，以便減少存儲器漏電。當(dāng)針對扇區(qū)中的給定物理行激活存儲器讀取時，與期望的物理行相關(guān)聯(lián)的寫入線被驅(qū)動為高。這導(dǎo)致與期望的物理行相關(guān)的邏輯將針對物理行的源極線驅(qū)動為低。針對扇區(qū)中的其他物理行的源極線被維持在選定(偏置)的電勢。感測選定的物理行中的每個單元的電壓差，并且在開始針對另一物理行的另一讀取操作時將存儲器單元恢復(fù)至待機模式。 雖然在美國專利No. 7，061，794B1中公開的存儲器架構(gòu)就其自身而言非常有用，但是它們也具有一些缺陷。所公開的存儲器架構(gòu)要求用于偏置SRAM中的每個物理行的邏輯。具體而言，解碼邏輯和偏置電路是X-解碼器(X地址解碼器)的一部分。該額外的邏輯為存儲器中的物理行中的每一行提供開銷，從而導(dǎo)致顯著的總面積開銷。換言之，該額外邏輯占據(jù)了芯片上的空間，而要不然這些空間可以用于其它功能(諸如布置附加的存儲器單元)。此外，在美國專利7，061，794B1中公開的存儲器架構(gòu)中的偏置邏輯是在存取路徑中，從而導(dǎo)致顯著的速度損失。附加地，在美國專利7，061，794B1中公開的用于對存儲器架構(gòu)中的單元進行偏置的偏置電壓無法被調(diào)節(jié)。這代表了另一缺陷，因為已經(jīng)確定了在硅摻雜和/或硅的其他特征中的少量變化影響用于阻止電壓漏電的最佳值。換言之，不同的硅環(huán)境要求不同的偏置電壓以便使漏電的量最小化。鑒于上述
技術(shù)介紹
，本領(lǐng)域中需要的是用于降低SRAM中的漏電的改進的系統(tǒng)和方法。在此對參考的論述或引用并不被解釋為承認(rèn)該參考是現(xiàn)有技術(shù)。
技術(shù)實現(xiàn)思路
公開了處理已知存儲器漏電技術(shù)具有的缺陷的方案。不是如美國專利No7，061，794B1中公開的那樣在讀取操作期間移除用于單個物理行的偏置，而是從包含在給定讀取操作期間待讀取的物理行的整個扇區(qū)的物理行(例如32個物理行)移除偏置電壓。這允許將扇區(qū)解碼邏輯和偏置邏輯置于在陣列的頂部和/或底部，同時連接至陣列內(nèi)的對應(yīng)扇區(qū)的接地線垂直布置。這提供了顯著的面積開銷節(jié)省，因為控制電路最多僅在每個存儲器庫處布置數(shù)次，而不是在存儲器庫中的每個扇區(qū)的每個物理行處布置。所公開的存儲器架構(gòu)具有附加的優(yōu)勢用于扇區(qū)偏置方案的額外的邏輯和電路并不對存儲器存取路徑進行門控。因此，使用所公開的存儲器漏電技術(shù)和電路使得存儲器讀取操作更快。—個實施例提供了一種用于SRAM的基于扇區(qū)的源極偏置方案以便減少漏電。在待機模式中，物理行的扇區(qū)被取消選定，并且源極偏置電勢被提供給SRAM單元。在讀取模式中，通過停用提供給選定的扇區(qū)的物理行的源極偏置電勢來停用(移除源極偏置)包含選定的物理行的扇區(qū)，而存儲器中其余扇區(qū)的其余SRAM單元繼續(xù)被源極偏置。可以通過施加選定的電壓至選定的扇區(qū)中的SRAM單元的源極端子或通過適當(dāng)?shù)仄闷浔倔w阱電勢來提供源極偏置電勢。源極偏置方案的主要構(gòu)思在于降低跨存儲器的位單元(例如存儲器單元)的存取器件(或傳輸門)的漏電。由于跨傳輸門的漏電由VDS(=電源電壓)導(dǎo)致，所以本公開涉及通過提升每個位單元內(nèi)的接地節(jié)點的電勢來降低該漏電。因此，在一個實現(xiàn)方式中，存儲器庫的扇區(qū)中的位單元物理行的接地節(jié)點(例如下拉器件的源極端子)被連接在一起并且維持在約50毫伏至250毫伏。該偏置電壓可以基于單元技術(shù)、設(shè)計規(guī)則、操作電壓、芯片組成等而變化。當(dāng)針對讀取操作選擇給定物理行時，通過使用扇區(qū)解碼器和扇區(qū)偏置電路機制的配對，將扇區(qū)中的包括給定物理行的物理行的接地電勢驅(qū)動至接地電壓。在該讀取操作期間，存儲器庫中的其他扇區(qū)的位單元被驅(qū)動至偏置電壓，從而導(dǎo)致這種位單元由于被持續(xù)維持的偏置電勢而實質(zhì)上降低漏電。因此，僅有包含被存取的物理行的扇區(qū)中的位單元將具有跨其傳輸門的漏電；存儲器庫中的其余扇區(qū)中的所有其他單元的單元將具有顯著降低的漏電(由于其提升的接地節(jié)點)，從而導(dǎo)致顯著大于任何積累的漏電的讀取電流。在一個實施例中，提供一種靜態(tài)隨機存取存儲器(SRAM)。該SRAM包括多個扇區(qū)。 典型地，這些扇區(qū)被布置成多個本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：N·貝赫拉，D·薩布哈爾沃爾，張勇，
申請(專利權(quán))人：美商新思科技有限公司，
類型：
國別省市：
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