低功耗视频应用中的新型SRAM架构的制作方法

本发明涉及无线通信，具体为低功耗视频应用中的新型sram架构。

背景技术：

1、通信网络的广泛普及，加上功能强大的智能手机的日益普及，推动了无线通信中多媒体服务需求的指数级增长。随着越来越多的功能被集成到手持移动设备中，这些设备相应的功耗也在增加。因此，对于支持多媒体应用的移动设备来说，提供更低的功耗以延长这些设备的电池寿命至关重要。

2、降低电源电压是vlsi系统中最有效的降功耗技术之一，因为动态功耗与vdd2呈正比。然而，sram位单元的噪声裕度降低是sram在低电压下失效的主要原因，sram位单元的噪声裕度对最小单元电源电压有一个限制，hnm、snm、wnm分别是sram位单元在空闲、读、写模式下，在失去其存储值之前所能容忍的最大噪声量。降低电源电压会很大程度上降低噪声裕度，并导致位单元不稳定。因此，在低压操作过程中，特别是在大规模技术中，工艺、电压和温度的显著变化会引起sram位单元的失效概率显著增加。

3、在混合sram结构中，即6t/8t sram和8t/10t sram，在这些sram中，虽然8t和10t的位单元可以在较低的电压下工作，但6t的位单元在较低的电源电压下失效。同时，混合结构导致了将不同单元组合在同一行的设计挑战，而且，结构由于使用8t和10t位单元将会导致大面积惩罚。更重要的是，在混合sram结构中，hobs的数量在设计时是固定的，无法动态跟踪随时间变化的质量要求，在采用写辅助电路和纠错码的方法的设计中，lobs采用单纠错汉明码(ecc)，hobs采用bch码。然而，ecc为数据编码/解码增加延迟并导致了ecc逻辑区域开销。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供低功耗视频应用中的新型sram架构，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：低功耗视频应用中的新型sram架构，该新型sram架构设计包括对sram位单元的稳定性进行改进；

3、在进行读操作时，两条位线bl、br最初都浮空在高电平上，不失一般性，可以假设q最初为0而qb最初为1，qb和br都应当保持为1，当字线wl电压上升时，bl应当通过驱动管ml1和存取管ml3被下拉至gnd，在bl被下拉的同时，节点q却趋于上升，因为虽然ml1使q保持在低电平gnd，但从ml3流入的电流却使q升高，驱动管ml1必须比存取管ml3强，在本设计中采取将字线bl、br和位线wl连接到低于单元电源的电压来获得更好的静态噪声裕度snm；

4、在进行写操作时，同样假设q最初为0并且希望写1到这个单元中，bl被预充至高电平并保持浮空，而br被写驱动器下拉，由上述的读操作可知读稳定性约束的限制，bl将不能通过ml3强制使q的电平升高，因此该单元必须通过mr3强制使qb的电平降低才能写入，但mr2阻止这一操作，因此mr2必须比mr3弱才能使qb下拉至足够低的电平，因此，在本设计中采取将字线bl、br和位线wl连接到高于单元电源的电压来获得更好的写噪声裕度wnm，一旦qb下降至低电平，ml1变为截止而ml2变为导通，于是就将q上拉至所希望的高电平。

5、优选的，在动态电源时序中，当sram进行读操作时，gnd处于负压gndl，这样使得supply提供的电压大于vdd，而wl提供的电压仍为vdd，这样一来，驱动管的电源电压大于存取管的电源电压，从而改善了静态噪声裕度snm；当sram进行写操作时，gnd处于正压gndh，这样使得supply提供的电压小于vdd，而wl提供的电压仍为vdd，这样一来，驱动管的电源电压小于存取管的电源电压，从而改善了写噪声裕度wnm；当sram处于空闲状态时，gnd处于正压gndh，这样使得supply提供的电压小于vdd，而wl提供的电压仍为vdd，这样一来，驱动管的电源电压小于存取管的电源电压，从而降低了泄露电流，达到了低功耗的目的。

6、优选的，在sram的整体构架中，在这个存储器中，单元的电源电压是垂直路由的，并且在一列中的sram位单元的电源电压是连接在一起的，每一列都有一个动态电源控制器，允许根据其操作和期望的图像质量控制电源供电电压；读模式下，被保护的sram位单元的地电压连接到gndl，不受保护的位单元的地电压连接到gnd，降低错误发生在保护位上的概率；写和空闲模式下，所有的sram位单元的地电压都连接到gndh，来获得小于vdd的单元电压，这种更小的单元电压使位单元更容易编写，同时，随着功耗的降低图像质量也在增加。

7、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

8、该方案考虑了具有列复用的传统阵列结构，在基于列复用的体系结构中，不同字的特定位被分组在一起，每个mux组使用一个单一的读/写电路，因此，整个mux组需要在相同的电压水平，该方法的关键要求是电源电压、位线预充电和写入电压需要处于相同的电压水平，在一个mux组中，所有电源的供应网络连接在一起，不同mux组的供电网络断开，以允许逐位重新配置，mux组的供电电源还连接到相应的预充电装置和写驱动电源，因此，通过电压交换网络改变预充电电压，就足以改变阵列的供电电源、位线和写入电压，本发明可以对hobs和lobs所在的存储单元都可以有较高或较低的电压操作，不存在大面积惩罚，设计难度低，不存在不同单元组合在同一行的设计挑战。

技术特征：

1.低功耗视频应用中的新型sram架构，其特征在于，该新型sram架构设计包括对sram位单元的稳定性进行改进；

2.根据权利要求1所述的低功耗视频应用中的新型sram架构，其特征在于：在动态电源时序中，当sram进行读操作时，gnd处于负压gndl，这样使得supply提供的电压大于vdd，而wl提供的电压仍为vdd，这样一来，驱动管的电源电压大于存取管的电源电压，从而改善了静态噪声裕度snm；当sram进行写操作时，gnd处于正压gndh，这样使得supply提供的电压小于vdd，而wl提供的电压仍为vdd，这样一来，驱动管的电源电压小于存取管的电源电压，从而改善了写噪声裕度wnm；当sram处于空闲状态时，gnd处于正压gndh，这样使得supply提供的电压小于vdd，而wl提供的电压仍为vdd，这样一来，驱动管的电源电压小于存取管的电源电压，从而降低了泄露电流，达到了低功耗的目的。

3.根据权利要求1所述的低功耗视频应用中的新型sram架构，其特征在于：在sram的整体构架中，在这个存储器中，单元的电源电压是垂直路由的，并且在一列中的sram位单元的电源电压是连接在一起的，每一列都有一个动态电源控制器，允许根据其操作和期望的图像质量控制电源供电电压；读模式下，被保护的sram位单元的地电压连接到gndl，不受保护的位单元的地电压连接到gnd，降低错误发生在保护位上的概率；写和空闲模式下，所有的sram位单元的地电压都连接到gndh，来获得小于vdd的单元电压，这种更小的单元电压使位单元更容易编写，同时，随着功耗的降低图像质量也在增加。

技术总结
本发明属于无线通信技术领域，具体为低功耗视频应用中的新型SRAM架构，该新型SRAM架构设计包括对SRAM位单元的稳定性进行改进；在进行读操作时，两条位线BL、BR最初都浮空在高电平上，不失一般性，可以假设Q最初为0而QB最初为1，QB和BR都应当保持为1，当字线WL电压上升时，BL应当通过驱动管ML1和存取管ML3被下拉至GND，在BL被下拉的同时，节点Q却趋于上升，因为虽然ML1使Q保持在低电平GND，但从ML3流入的电流却使Q升高，驱动管ML1必须比存取管ML3强，本发明可以对HOBs和LOBs所在的存储单元都可以有较高或较低的电压操作，不存在大面积惩罚，设计难度低，不存在不同单元组合在同一行的设计挑战。

技术研发人员：娄圆
受保护的技术使用者：苏州智存宽显电子有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12