用于存储器的低功率字线逻辑的系统和方法
【专利说明】
[0001] 本申请是申请日为2007年1月4日、申请号为200780001892. 5、发明名称为"用 于存储器的低功率字线逻辑的系统和方法"的专利申请的分案申请。
[0002] 本申请案主张2006年1月4日申请的题为"用于利用功率选通的低功率设计的 方法和设备（METHODANDAPPARATUSFORLOWPOWERDESIGNUTILIZINGPOWERGATING)，， 的第60/756, 100号美国临时申请案，和2006年1月6日申请的题为"低功率字线逻辑 (LOW-POWERW0畑-LI肥LOGIC)"的第60/756, 856号美国临时申请案的权益，所述临时申 请案每一者均转让给本申请案的受让人，且其全文W引用的方式并入本文中W用于所有目 的。
技术领域
[0003] 本发明大体上设及减少存储器中的功率消耗的系统和方法，且更特定来说，本发 明设及限制存储器库中的字线的功率消耗的系统和方法。
【背景技术】
[0004] 技术的进步已导致更小且更强大的个人计算装置。举例来说，多种便携式个人计 算装置（包括无线计算装置，例如便携式无线电话、个人数字助理（PDA)和寻呼装置）的体 积小、重量轻且易于由用户携带。更明确地说，例如蜂窝式（模拟和数字）电话和因特网协 议（I巧电话的便携式无线电话可经由无线网络传送语音和数据包。另外，许多此种无线电 话包括并入在其中的其它类型装置。举例来说，无线电话也可包括数码相机、数字摄影机、 数字记录器和音频文件播放器。而且，此类无线电话可包括可用W接入因特网的网页界面。 同样，该些无线电话包括显著的计算能力。
[0005] 通常，便携式计算装置是由电池供电。因此，经常要求便携式装置的电子电路满足 严格的能量要求。由于巧片上的晶体管的数目不断增加而该些晶体管的阔值电压不断减 小，所W经由晶体管的漏泄能量变得越来越重要。
[0006] 当前的微处理器一般包括密集高速缓冲存储器，所述高速缓冲存储器包括许多晶 体管。据估计，漏泄能量占由65nm部件在活动操作模式下消耗的1级（L1)高速缓冲存储 器能量的30%且占使用0. 13微米工艺所制造的半导体装置的2级（L2)高速缓冲存储器能 量的80%。
[0007] 随着处理频率与动态随机存取存储器值RAM)存取时间之间的间隙不断变宽，半 导体装置制造商已越来越多地利用电路小片上静态随机存取存储器（SRAM)来满足性能要 求。因此，在许多巧片中，SRAM阵列可占据多达60%的电路小片面积。由于大部分SRAM电 路元件在任意给定时间是闲置的，所WSRAM阵列为电流漏泄的重要来源。
[0008] 已提议：当处理器处于特殊功率节省模式（例如睡眠模式（其中在唤醒时恢复 SRAM状态）或停止模式（其中使SRAM内容无效））时，沿存储器可寻址单元来选通到字线 逻辑的电源。该些模式通常受软件控制且增加装置的复杂性和额外开销。
[0009] 因此，提供一种减少存储器装置的电流漏泄的改进的功率控制机制将是有利的。
【发明内容】
[0010] 在特定实施例中，一种减少存储器的功率消耗的方法包括接收存取存储器装置的 请求。所述存储器装置包括解码器、多个字线驱动器和多个字线，其中每一字线与所述多个 字线驱动器中的一字线驱动器相关联。在所述解码器中解码所述请求W确定与所述请求相 关联的地址。选择性地为所述多个字线驱动器中的一字线驱动器供电W存取所述存储器装 置的所述地址，但不为所述多个字线中的其它字线供电。所述字线驱动器与特定字线相关 联，所述字线与与所述请求相关联的所述地址有关。
[0011] 在特定实施例中，选择性地为所述字线驱动器供电包括选择性地启用所述特定字 线的头开关和脚开关中的至少一者W将所述字线驱动器禪合到电源。所述头开关可包括P 沟道晶体管且所述脚开关可包括n沟道晶体管。在又一特定实施例中，所述方法包括切断 到所述存储器装置的所述多个字线驱动器的每一者的功率。在另一实施例中，通过选择性 地启用所述字线驱动器的反相器的P沟道晶体管而选择性地为所述字线驱动器供电，W使 用与所述多个字线驱动器相关联的扩散电容对局部电容充电。在另一实施例中，通过分别 从电源电容和局部虚拟接地对头开关和脚开关充电来选择性地为所述字线驱动器供电。在 一个特定说明性实施例中，所述存储器装置为静态随机存取存储器（SRAM)。在另一特定实 施例中，所述存储器装置为例如一级或二级高速缓冲存储器的高速缓冲存储器。
[0012] 在又一特定实施例中，揭示一种电子装置，其包括存储器、多个字线驱动器和解码 器。所述存储器包括多个字线。所述多个字线驱动器禪合到所述存储器，其中每一字线驱 动器与所述存储器的所述多个字线中的一字线相关联。在默认状态期间切断到所述多个字 线驱动器的每一者的功率，且在字线存取周期期间选择性地为所述多个字线驱动器的每一 者供电。所述解码器禪合到所述多个字线驱动器W接收存储器存取请求且解码所述存储器 存取请求W确定与所述存储器存取请求相关联的地址。所述解码器经调适W响应于所述请 求为选定字线驱动器供电，但不为所述多个字线驱动器的其它字线驱动器供电。
[0013] 在特定实施例中，所述电子装置包括功率管理器，其用W响应于确定与存储器存 取请求相关联的地址而选择性地启用选定字线驱动器。在另一实施例中，所述存储器包括 多个存储器库，其中所述多个存储器库的每一者包括一对子库，所述对子库共用预解码数 据。在又一实施例中，每一字线驱动器包括高电压阔值（VT)晶体管。
[0014] 在再一特定实施例中，提供一种处理器可读媒体，其包含用W减少处理器的功率 消耗的处理器可读指令。所述处理器可读指令包括用W解码存储器存取请求W确定对应于 存储器的选定字线的存储器地址的指令和用W响应于确定所述存储器地址而选择性地为 与选定字线相关联的字线驱动器供电而不将功率施加到其它字线的指令。
[0015] 在又一特定实施例中，一种存储器装置包括；包括多个字线的存储装置、用于解码 地址输入W确定对应于所述多个字线中的选定一者的存储器地址的装置，和用于响应于确 定所述存储器地址而为所述多个字线中的所述选定一者供电但不为所述多个字线中的其 它字线供电的装置。在再一特定实施例中，所述存储器装置包括用W将所述用于解码的装 置选择性地禪合到电源端子的开关装置。
[0016] 在一个特定实施例中，一种便携式装置包括显示器控制器、用W接收用户输入的 输入界面、用W接收数字信号的收发器和数字信号处理器。所述数字信号处理器禪合到所 述收发器、所述输入界面和所述显示器控制器。所述数字信号处理器包括包括多个字线的 随机存取存储器和用W解码存储器存取请求W确定与所述存储器存取请求相关联的字线 的解码器。所述数字信号处理器包括用W选择性地为所述字线供电而不将功率施加到所述 多个字线中的其它字线的功率管理器。
[0017] 一特定说明性实施例的一个特定优点为；头开关和脚开关的引入可将活动操作模 式与非活动操作模式期间通过字线驱动器的漏电流减少为常规字线驱动器的约二十分之 〇
[0018] 另一特定优点为；减少了存储器的总功率消耗，而未增加性能额外开销。功率消耗 的此减少提供额外的优点；节约功率W用于其它过程中且/或延长电源（例如电池）的操 作寿命。
[0019] 在又一方面中，说明性实施例的特定优点为；字线驱动器P沟道晶体管的扩散电 容大于字线电容，从而允许通过电荷共用来分布晶体管上的局部电容。此减少头开关对字 线延迟的影响，从而使利用小型头开关/脚开关成为可能。
[0020] 在查阅整个申请案（包括W下部分；图式简单说明、【具体实施方式】和权利要求书） 后，将明白本发明的其它方面、优点和特征。
【附图说明】
[0021] 通过参考结合附图的W下详细描述，将更容易明白本文所描述的实施例的方面和 附加优点，附图中：
[0022] 图1为说明具有用W选择性地为存储器的字线供电但不为存储器的其它字线供 电的功率管理器的结构的特定实施例的方框图；
[0023] 图2为说明包括响应于功率管理器（例如图1的功率管理器）的头开关和脚开关 的口级字线逻辑的特定实施例的逻辑图；
[0024] 图3为图3的逻辑图的一部分的展开图；
[00巧]图4为说明通过选择性地为个别字线供电来减少漏电流消耗的方法的特定实施 例的流程图；
[0026] 图5为并入存储器的便携式通信装置的总图，所述存储器中可使用图1到图4的 减少功率消耗的系统和方法；
[0027] 图6为并入处理器和存储器的示范性蜂窝式电话的总图，所述存储器中可使用图 1到图4的减少功率消耗的系统和方法；
[0028] 图7为并入处理器和存储器的示范性无线因特网协议电话的总图，所述存储器中 可使用图1到图4的减少功率消耗的系统和方法；
[0029] 图8为并入处理器和存储器的示范性便携式数字助理的总图，所述存储器中可使 用图1到图4的减少功率消耗的系统和方法；和
[0030] 图9为并入处理器和存储器的音频文件播放器的总图，所述存储器中可使用图1 到图4的减少功率消耗