基于65nm工艺新型SRAM存储单元设计

发布时间：2017-04-03 14:07

  本文关键词：基于65nm工艺新型SRAM存储单元设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：静态随机存储器(static random access memory, SRAM)具有可靠性高、存取速度快及能够和逻辑电路相兼容的特点,使得它在高性能处理器和片上系统(system on chip, SOC)结构中占据了重要的地位。对SRAM存储单元的研究具有十分重要的意义。本文以低功耗、高稳定性和较好的读写能力的SRAM存储单元为设计目标,提出了一种新型SRAM十二管存储单元结构,和传统SRAM单元相比,新型存储单元结构提高了写裕度,读稳定性,同时解决了半选问题。本文主要研究工作如下：首先研究了传统六管、四管、七管和八管存储单元,分析了它们在读、写和保持状态下工作原理和优缺点。并对他们的性能做了简单对比,从结构上给出了性能差异的原因。其次,随着工艺制程技术提高、电源电压的下降以及存储容量的增大,SRAM存储单元的软错误率越来越高,SRAM存储阵列在设计中广泛采用了位交错技术来解决软错误问题,但是位交错结构会带来半选问题。本文分析半选问题产生原因以及新型存储单元结构解决半选问题原理。最后,在65纳米1.2VCMOS工艺下对新型存储单元的写能力,稳定性和功耗分别进行仿真,并和传统六管单元进行对比。仿真结果表明新型存储单元结构比传统六管单元写裕度提高0.4倍,读噪声容限提高1.3倍,MUX为4时128单元动态读和写功耗分别下降了81.3%和88.2%。
【关键词】：十二管单元 半选问题 写能力 低功耗 读稳定性
【学位授予单位】：安徽大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP333
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第1章 绪论7-13
• 1.1 课题研究背景7
• 1.2 国内外研究现状7-9
• 1.3 MOS存储器的分类9-11
• 1.4 本文章节安排11-12
• 1.5 本章小结12-13
• 第2章 传统SRAM单元架构及分析13-24
• 2.1 SRAM总体结构13-14
• 2.2 传统六管SRAM存储单元14-18
• 2.2.1 电路结构14-15
• 2.2.2 传统六管单元的工作原理15-18
• 2.2.3 电路结构优缺点18
• 2.3 四管SRAM存储单元18-19
• 2.3.1 电路结构18
• 2.3.2 工作原理18-19
• 2.3.3 电路结构优缺点19
• 2.4 七管SRAM存储单元19-21
• 2.4.1 电路结构19-20
• 2.4.2 工作原理20-21
• 2.4.3 电路结构优缺点21
• 2.5 八管SRAM存储单元21-23
• 2.5.1 电路结构21-22
• 2.5.2 工作原理22-23
• 2.6 本章小结23-24
• 第3章 基于位交错结构的SRAM单元设计24-42
• 3.1 SRAM单元中软错误与位交错结构24-27
• 3.1.1 SRAM单元中的软错误24-25
• 3.1.2 位交错结构25-27
• 3.2 位交错结构所产生的问题27-32
• 3.2.1 半选择破坏27-31
• 3.2.2 半选单元的额外功耗31-32
• 3.3 解决半选问题的技术分析和研究32-36
• 3.3.1 工艺级设计技术32-33
• 3.3.2 写返回技术33-34
• 3.3.3 基于存储单元设计技术34-36
• 3.4 新型十二管存储单元设计36-41
• 3.4.1 新型十二管存储单元基本结构36-37
• 3.4.2 新型十二管存储单元工作原理37-39
• 3.4.3 新型十二管单元读写操作时半选问题39-41
• 3.5 本章小结41-42
• 第4章 新型十二管存储单元性能分析42-51
• 4.1 写裕度仿真42-43
• 4.2 稳定性仿真43-47
• 4.2.1 静态噪声容限仿真44-45
• 4.2.2 读噪声容限仿真45-47
• 4.3 静态功耗仿真47-48
• 4.4 动态功耗仿真48-50
• 4.4.1 读功耗48-49
• 4.4.2 写功耗49-50
• 4.5 本章小结50-51
• 第5章 总结与展望51-53
• 5.1 设计总结51-52
• 5.2 工作展望52-53
• 致谢53-54
• 参考文献54-58
• 攻读硕士期间发表的论文58

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 柏娜;冯越;尤肖虎;时龙兴;;极低电源电压和极低功耗的亚阈值SRAM存储单元设计[J];东南大学学报(自然科学版);2013年02期

中国硕士学位论文全文数据库 前4条

1 丁辉;一种低功耗高稳定的九管SRAM单元设计[D];安徽大学;2015年

2 陈愿;一种工作在亚阈值条件下的低功耗九管SRAM单元的设计[D];安徽大学;2014年

3 吴秋雷;低功耗SRAM存储单元关键技术研究及电路设计[D];安徽大学;2013年

4 连志敏;快速高稳定性九管SRAM单元电路研究[D];西安电子科技大学;2013年

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本文编号：284432