用于调节静态随机存取存储器的保持电压的电路装置制造方法及图纸

本公开的实施例涉及用于调节静态随机存取存储器的保持电压的电路装置。本文中公开的一种静态随机存取存储器(SRAM)设备包括在第一电压与第二电压之间被供电的SRAM单元的阵列。参考电压生成器生成与绝对温度成比例的参考电压，所述参考电压的幅度曲线是基于控制字。低压降放大器将所述第二电压设置并维持为等于所述参考电压。控制电路装置基于关于所述SRAM设备的工艺变化信息来生成所述控制字。在一个实例中，所述控制电路装置监测报警位单元且增量所述控制字，从而增大所述参考电压的所述幅度曲线，直到所述报警位单元故障。在另一实例中，所述控制电路装置测量环形振荡器的振荡频率，并且基于所测量振荡频率来选择所述控制字。制字。制字。

【技术实现步骤摘要】
用于调节静态随机存取存储器的保持电压的电路装置
[0001]相关申请
[0002]本申请要求于2020年10月22日提交的美国临时专利申请第63/104,222号的优先权，该申请的内容在法律允许的最大程度上以全文引用的方式并入本文。


[0003]本公开涉及静态随机存取存储器(SRAM)设备的领域，并且具体地涉及一种用于设置SRAM的保持模式电压以跟踪温度和工艺从而降低功率消耗的电路。

技术介绍

[0004]在图1中示出常规SRAM单元1。SRAM单元1由交叉耦接的反相器2和3形成。反相器2包括p沟道晶体管MP1，其具有：源极，耦接到从根据电源电压VCC生成SRAM电源电压VDDX的SRAM电源电压生成器4接收的SRAM电源电压VDDX；漏极，耦接到n沟道晶体管MN1的漏极；以及栅极，耦接到n沟道晶体管MN1的栅极。n沟道晶体管MN1的源极耦接到从生成SRAM电源电压GNDX的SRAM接地电压生成器5接收的SRAM接地电压GNDX。反相器3包括p沟道晶体管MP2，其具有：源极，耦接到SRAM电源电压VDDX；漏极，耦接到n沟道晶体管MN2的漏极；以及栅极，耦接到与n沟道晶体管MN2的栅极耦接的栅极。n沟道晶体管MN2的源极耦接到SRAM接地电压GNDX。
[0005]N沟道通过栅极晶体管PG1和PG2选择性地将交叉耦接反相器2和3的输出分别连接到位线BL和互补位线BLB。通过栅极晶体管PG1和PG2选择性地由字线WL上的字线信号启动。
[0006]本文中的公开内容集中在SRAM单元1处于保持模式的时间，即不执行写入操作或读取操作的时间，并且替代地，SRAM 1仅操作以保持其反相器2和3的当前状态。因此，为简洁起见，不示出用于执行读取和写入的电路装置。
[0007]当SRAM单元1用以执行读取或写入时，VDDX生成器4和GNDX生成器5设置VDDX和GNDX，以使得在其之间的电压(VDDX
‑
GNDX)足以允许执行读取或写入。
[0008]然而，在保持模式中，反相器2和3在其间被供电的电压(即，VDDX
‑
GNDX)可以小于当执行写入操作或读取操作的情况。因此，VDDX生成器4和GNDX生成器5设置VDDX和GNDX，以使得在其之间的差(VDDX
‑
GNDX)低于在读取/写入模式期间。然而，如果此保持电压太低，那么反相器2和3的状态可改变，并且存储在该SRAM单元1中的数据将丢失。
[0009]常规地，SRAM电源电压生成器4和SRAM接地电压生成器5设计成使得保持电压将足以甚至用于预期生成的SRAM裸片的最慢批次的最差工艺角。然而，尽管这确实产生有效地保持其状态处于保持模式的SRAM单元，但此设计为低效的，因为SRAM裸片的更佳执行批次能够以比更差执行批次更低的保持电压操作。因此，所生成的许多裸片以比保持数据处于保持模式所需的电压更高的保持电压操作，从而引起增加的泄漏电流以及因此额外的功率消耗。由于现在将SRAM放入其中的许多设备为电池操作的(例如手机)，因此该额外的功率消耗为非必需的。此额外的功率消耗问题或许甚至比听起来的更糟糕，因为SRAM单元在保持模式中花费大部分其操作时间。
[0010]因此，对SRAM单元设计的进一步发展为商业上所需的，以便生产使保持电压不大于在保持模式期间保持其数据内容所需的电压的SRAM单元。

技术实现思路

[0011]在实施例中，一种静态随机存取存储器(SRAM)设备包括：SRAM单元的阵列，在保持模式中在第一电压与第二电压之间被供电；参考电压生成器，被配置为成生成与绝对温度成比例的参考电压，其中依据温度变化的参考电压的幅度曲线基于控制字；电路，被配置为将第二电压设置并且维持为等于参考电压；以及控制电路装置，被配置为基于关于SRAM设备的信息来生成控制字。
[0012]第二电压可以为虚拟接地，并且第一电压可以为电源电压。
[0013]第二电压可以为虚拟电源电压，并且第一电压可以为接地。
[0014]控制电路装置可以包括：至少一个报警位单元，其被配置为以高于SRAM单元的阵列的保持电压在保持模式中出故障，其中在保持模式中的故障包括不期望地改变保持数据的状态，并且其中保持电压为在第一电压与第二电压之间的差；故障检测器，被配置为检测在至少一个报警位单元中的保持数据的状态的不期望的改变并且基于不期望地改变生成故障检测器的输出；以及控制器，被配置为基于故障检测器的输出来生成控制字。
[0015]控制电路装置的控制器可以被配置为执行以下步骤：a)将控制字设置为默认控制字，其中参考电压生成器被配置为响应于默认控制字而生成具有SRAM设备不被预期在保持模式中出故障的幅度曲线的参考电压；b)将控制字增量为下一控制字，其中参考电压生成器被配置为响应于下一控制字而生成具有SRAM设备可能在保持模式中出故障的幅度曲线的参考电压；c)如果故障检测器的输出指示故障，那么将发送给参考电压生成器的控制字维持在步骤b)的控制字处；以及d)如果故障检测器的输出不指示报警位单元的故障，那么返回到步骤b)。
[0016]控制器可以被配置为在SRAM设备的每次启动时执行步骤a)。
[0017]至少一个报警位单元可以包括多个报警位单元，每个报警位单元被配置为以高于SRAM单元的阵列的保持电压在保持模式中出故障；其中出故障检测器被配置为检测在多个报警位单元中的保持数据的状态的不期望地改变，并且其于该不期望地改变生成其输出。
[0018]控制电路装置可以包括：SRAM工艺监测电路，被配置为以跨工艺变化跟踪SRAM单元的阵列的方式操作；以及工艺信息解码器，被配置为基于SRAM工艺监测电路的操作来生成控制字。
[0019]参考电压可以跟踪温度，以在保持模式期间确保SRAM单元的阵列内的数据以及减少SRAM单元的阵列内的泄漏电流。
[0020]参考电压生成器可以包括：电流生成器，被配置为基于控制字来生成具有幅度曲线的、与绝对温度成比例的电流；以及电阻器，耦接在电流生成器与接地之间，其中参考电压被跨电阻器形成。
[0021]参考电压生成器可以包括：多个参考电压生成器，每个参考电压生成器被配置为生成与绝对温度成比例的参考电压，其中由多个参考电压生成器中的每个参考电压生成器生成的参考电压具有彼此不同的幅度曲线；以及多工器，被配置为将由多个参考电压生成器中的一个参考电压生成器生成的参考电压传递到被配置为将第二电压设置并且维持为
等于参考电压的电路，其中控制字限定多个参考电压生成器中的哪个参考电压生成器将使其参考电压由多工器传递。
[0022]被配置为将第二电压设置并且维持为等于参考电压的电路可以为低压降放大器。
[0023]一种在保持模式中操作静态随机存取存储器(SRAM)设备的方法可以包括：对在保持模式中在第一电压与第二电压之间供电的SRAM单元的阵列供电；检测关于SRAM单元的阵列的工艺变化信息，并且基于工艺变化信息生成控制字；生成与绝对温度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种静态随机存取存储器SRAM设备，包括：SRAM单元的阵列，在保持模式中在第一电压与第二电压之间被供电；参考电压生成器，被配置为生成与绝对温度成比例的参考电压，其中依据温度变化的所述参考电压的幅度曲线是基于控制字的；电路，被配置为将所述第二电压设置并且维持为等于所述参考电压；以及控制电路装置，被配置为基于关于所述SRAM设备的信息来生成所述控制字。2.根据权利要求1所述的SRAM设备，其中所述第二电压为虚拟接地，并且所述第一电压为电源电压。3.根据权利要求1所述的SRAM设备，其中所述第二电压为虚拟电源电压，并且所述第一电压为接地。4.根据权利要求1所述的SRAM设备，其中所述控制电路装置包括：至少一个报警位单元，被配置为在高于所述SRAM单元的阵列的保持电压处在保持模式中出故障，其中在保持模式中的故障包括不期望地改变保持数据的状态，并且其中所述保持电压为在所述第一电压与所述第二电压之间的差；故障检测器，被配置为检测在所述至少一个报警位单元中的所述保持数据的状态的不期望的改变，并且基于所述不期望的改变生成所述故障检测器的输出；以及控制器，被配置为基于所述故障检测器的所述输出来生成所述控制字。5.根据权利要求4所述的SRAM设备，其中所述控制电路装置的所述控制器被配置为执行以下步骤：a)将所述控制字设置为默认控制字，其中所述参考电压生成器被配置为响应于所述默认控制字而生成具有所述SRAM设备不被预期在保持模式中出故障的幅度曲线的所述参考电压；b)将所述控制字增量为下一控制字，其中所述参考电压生成器被配置为响应于所述下一控制字而生成具有所述SRAM设备会在保持模式中出故障的幅度曲线的所述参考电压；c)如果所述故障检测器的所述输出指示故障，则将发送给所述参考电压生成器的所述控制字维持在步骤b)的所述控制字处；以及d)如果所述故障检测器的所述输出不指示所述报警位单元的故障，则返回到步骤b)。6.根据权利要求5所述的SRAM设备，其中所述控制器被配置为在所述SRAM设备的每次启动时执行步骤a)。7.根据权利要求4所述的SRAM设备，其中所述至少一个报警位单元包括多个报警位单元，每个报警位单元被配置为在高于所述SRAM单元的阵列的保持电压处在保持模式中出故障；并且其中所述故障检测器被配置为检测所述多个报警位单元中的所述保持数据的状态的不期望的改变、以及基于所述不期望的改变生成所述故障检测器的输出。8.根据权利要求1所述的SRAM设备，其中所述控制电路装置包括：SRAM工艺监测电路，被配置为以跨工艺变化跟踪所述SRAM单元的阵列的方式来操作；以及工艺信息解码器，被配置为基于所述SRAM工艺监测电路的操作来生成所述控制字。9.根据权利要求1所述的SRAM设备，其中所述参考电压跟踪温度，以在保持模式期间保护所述SRAM单元的阵列内的数据、并减少所述SRAM单元的阵列内的泄漏电流。
10.根据权利要求1所述的SRAM设备，其中所述参考电压生成器包括：电流生成器，被配置为基于所述控制字来生成具有幅度曲线的与绝对温度成比例的电流；以及电阻器，耦接在所述电流生成器与接地之间，其中所述参考电压跨所述电阻器被形成。11.根据权利要求1所述的SRAM设备，其中所述参考电压生成器包括：多个参考电压生成器，每个参考电压生成器被配置为生成与绝对温度成比例的参考电压，其中由所述多个参考电压生成器中的每个参考电压生成器生成的所述参考电压具有彼此不同的幅度曲线；以及多工器，被配置为将由所述多个参考电压生成器中的一个参考电压生成器生成的所述参考电压传递到被配置为将所述第二电压设置并且维持为等于所述参考电压的所述电路，其中所述控制字限定所述多个参考电压生成器中的哪个参考电压生成器将使其参考电压由所述多工器传递。12.根据权利要求1所述的SRAM设备，其中被配置为将所述第二电压设置并且维持为等于所述参考电压的所述电路为低压降放大器。13.一种在保持模式中操作静态随机存取存储器SRAM设备的方法，所述方法包括：在保持模式中对在第一电压与第二电压之间被供电的SRAM单元的阵列供电；检测关于所述SRAM单元的阵列的工艺变化信息，并且基于所述工艺变化信息生成控制字；生成与绝对温度成比例的并且具有由所述控制字设置的幅...

【专利技术属性】
技术研发人员：K，
申请(专利权)人：意法半导体国际有限公司，
类型：发明
国别省市：