一种低功耗高稳定的九管SRAM单元设计

发布时间：2017-12-10 05:08

  本文关键词：一种低功耗高稳定的九管SRAM单元设计

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【摘要】：低功耗和高稳定性已经成为SRAM设计中的两大中心主题。为降低功耗已提出多种不同的技术。其中电源电压对于减小SRAM存储阵列的总功耗有很大影响,这是因为动态功耗是电压的平方函数,减小电源电压可以极大地降低动态功耗。而且也可呈指数级地减小漏电流,从而降低其静态功耗。但随着电压的减小,SRAM的稳定性将会变差。另一方面,随着工艺尺寸的减小,SRAM存储单元对工艺波动的灵敏度将会增加。低电压和工艺波动共同作用导致存储器失效增加。传统6管单元中存在着读稳定性和写能力的冲突问题,因而改善其中的一个因子将会影响到另一个。6管单元在读操作期间,内部存储点是直接通过存取管被外部位线访问的,因而内部数据易受到外部噪声的影响。除此之外,6管单元在读操作时在存取管和下拉管间还存在着分压问题,这些都导致了6管单元的稳定性较差。本文首先介绍了论文的研究背景和意义,并对存储器的分类和特点作了简要的归纳,通过调研近年来国内外对于低功耗和高稳定SRAM的研究现状,提出了本文的主要的研究工作。其次对SRAM的几种传统存储单元结构的工作原理和优缺点作了详细的介绍和分析,最后提出了本论文设计的新型9管SRAM存储单元。该存储单元采用了单位线来进行读写操作。所提出的9管单元通过切断反相器对的正反馈回路来增强它的写能力,通过使用一个单独的读端口来增加它的读稳定性。因此,该9管单元可以消除存在于传统6管单元中的读稳定性和写能力冲突的问题。此外,由于它使用单条位线来进行读写操作,这能显著地减小读写功耗。在1.2V电压下使用SMIC 65nm工艺仿真结果表明所设计的9管存储单元相比传统的6管存储单元,读噪声容限是6管单元的2.31倍,写裕度提高了41.35%,总功耗减少了33.55%。总的来说,相比传统6管单元,本论文所设计的9管单元具有更好的读稳定性和写能力以及较低的功耗。
【学位授予单位】：安徽大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP333

【参考文献】

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本文编号：1273227