SRAM速度提升思路及方法

智慧能源 2018-05-05

SRAM总体分为两大部分,一部分是存储阵列,另一部分是外围辅助电路。提高SRAM工作速度从这两大方面着手。

·存储阵列

对于存储阵列,首先可以通过降低工艺节点,以达到提高器件本身速度,从而提高整体SRAM速度的目的;其次就是提高VDD大小(使每个cell的工作电压略高于外围电路电压),但不能提得过高,由于工艺节点越先进,VDD本身的要求也越低。

上面两种方法在实际设计中会有应用到。

还有一种对存储阵列进行修改以提高速度的方法。那就是修改存储阵列结构。实际设计与应用中用到的都是6管结构SRAM。对于修改存储阵列,目前只是具有研究价值,各种文献中提出的各种新型存储阵列结构,还没有投入商用。

·外围辅助电路

外围辅助电路有译码电路、灵敏放大器、时序产生电路。提高SRAM工作速度的中心基本放在译码电路以及灵敏放大器上。

1.译码电路

SRAM中,译码电路是由与非门或者或非门组成的。它们与存储阵列直接相连,存储阵列越大,译码电路也越大。读写过程大部分的耗时是消耗在了译码上(可以达到50%左右)。

SRAM的译码电路又由行译码和列译码两部分组成。对于行列译码,主要采用到多级译码,即采用预译码电路和译码电路组合的方式,这样做的好处就是可以极大的提高译码效率,减小译码电路大小,以及避免过长的导线产生的大量的RC,以提高速度。

2.灵敏放大器

灵敏放大器对于SRAM读取操作速度的提升有很大的作用。由于大型的SRAM中位线过长,导致寄生电容电阻很大,使得读操作过程中位线下拉的速度变得很慢,如果想要自然状态下使得一根位线变为0,另一根为1,耗时太大。灵敏放大器的加入可以有效的解决这个问题。目前使用的都是差分灵敏放大器。

从提高灵敏放大器增益的角度,可以加快放大速度,更短时间的分离两根位线之间的电位差。还有可以采用多级放大的方式,进一步提升灵敏放大器速度。

已上就是从实际设计角度出发,对于提升SRAM工作速度的思路与方法。

对于更大容量、更先进节点的SRAM,从位线漏电流积累,使得读操作速度降低的角度考虑,可以使用位线漏电流补偿电路的方法进行漏电流补偿。

相关推荐