專利名稱：用于存儲(chǔ)器電路的讀取協(xié)助的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體來(lái)說(shuō)涉及存儲(chǔ)器電路。更具體來(lái)說(shuō)，本發(fā)明涉及提供電力以用于SRAM 電路中的讀取操作，且更加具體來(lái)說(shuō)，涉及將預(yù)充電電壓提供到位線以用于讀取操作。
背景技術(shù)：
存在各種類型的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器。一種類型的易失性半導(dǎo)體存儲(chǔ)器為靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(SRAM)。SRAM模塊及其存儲(chǔ)器單元已變得非常小。單元的小尺寸已導(dǎo)致穩(wěn)定性問(wèn)題。
一個(gè)此類穩(wěn)定性問(wèn)題為由高電源電壓(Vdd)所導(dǎo)致的讀取故障。圖1為系統(tǒng)100 的說(shuō)明，系統(tǒng)100包括常規(guī)存儲(chǔ)器單元，常規(guī)存儲(chǔ)器單元具有位線BL、互補(bǔ)位線BL、字線WL 和晶體管Tl、T2、T3、T4、T5、T6。在此實(shí)例中，系統(tǒng)100在節(jié)點(diǎn)NL處存儲(chǔ)值0且在節(jié)點(diǎn)NR 處存儲(chǔ)值1。
在讀取操作之前，將位線BL、BL_預(yù)充電到電源電壓Vdd。在讀取操作期間，字線 (WL)接通且節(jié)點(diǎn)NL處的電壓升高。所述增加為基于晶體管T5和T2與電源電壓Vdd之間的比率(歸因于晶體管T5和T2的溝道電阻)的量。如果電源電壓Vdd過(guò)高，那么節(jié)點(diǎn)NL 處的電壓超過(guò)T3、T4反相器的跳變點(diǎn)，鎖存器失去其狀態(tài)，且發(fā)生讀取故障。
已知的是系，可通過(guò)在存取位單元(即，啟用字線WL)之前降低施加到位線的預(yù)充電電壓來(lái)增強(qiáng)讀取穩(wěn)定性。然而，難題在于如何減少預(yù)充電電壓。
圖2為展示常規(guī)存儲(chǔ)器單元(例如，圖1的系統(tǒng)100的存儲(chǔ)器單元)的故障率相對(duì)于預(yù)充電電壓降(Δν)的實(shí)例說(shuō)明的圖解。圖2展示隨著預(yù)充電電壓下降(S卩，隨著 Δ V變得越來(lái)越大)，故障率降低且接著再次增加。點(diǎn)201展示在此實(shí)例中具有最高穩(wěn)定性 (和最高靜態(tài)噪聲容限(Static Noise Margin, SNM))的預(yù)充電電壓降。
—個(gè)特定先前技術(shù)解決方案提出使用電壓調(diào)節(jié)器電路以降低來(lái)自Vdd的預(yù)充電電壓。然而，電壓調(diào)節(jié)器電路復(fù)雜且昂貴。另一解決方案提出二極管壓降以用于減少來(lái)自 Vdd的預(yù)充電電壓。然而，二極管壓降將會(huì)使電壓減少過(guò)多，從而增加故障率。
另一所提出的解決方案包括針對(duì)存儲(chǔ)器使用兩個(gè)電源一個(gè)電源用于位單元且一個(gè)電源用于外圍。然而，復(fù)雜性增加，因?yàn)闅w因于當(dāng)兩個(gè)電源之間的電壓差變得過(guò)高時(shí)的可能S匪降級(jí)而需要嚴(yán)格地限制所述電壓差。并且，對(duì)電壓電平差的限制建立對(duì)電力節(jié)省的限制，電力節(jié)省可通過(guò)減少外圍電源的電壓而實(shí)現(xiàn)。
先前技術(shù)未提供用于降低位線預(yù)充電電壓以減少讀取故障的低成本且簡(jiǎn)單的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的各種實(shí)施例包括用于通過(guò)將第一預(yù)充電電壓和第二預(yù)充電電壓施加到存儲(chǔ)器電路的位線來(lái)提供存儲(chǔ)器電路穩(wěn)定性的系統(tǒng)和方法，其中第二電壓小于第一電壓。 在執(zhí)行讀取操作之前，使位線處的電壓彼此短接，借此導(dǎo)致預(yù)充電電壓低于第一電壓。所述系統(tǒng)接著執(zhí)行讀取操作。在本文的實(shí)例實(shí)施例中，較低預(yù)充電電壓電平通過(guò)降低由存儲(chǔ)器位單元中的反相器所經(jīng)歷的電壓(例如，圖1的NL處的電壓)來(lái)增加穩(wěn)定性?？赏ㄟ^(guò)不如先前技術(shù)解決方案昂貴的電路來(lái)執(zhí)行等化。
本發(fā)明的實(shí)施例可以多種方式中的任一者來(lái)提供第一電壓和第二電壓。在一個(gè)實(shí)例中，將電壓降電路安置于位線中的一者處以導(dǎo)致初始預(yù)充電電壓下降。在另一實(shí)例中，將單獨(dú)電源電壓施加到位線，其中一個(gè)電源電壓低于另一電源電壓。此外，實(shí)施例可適于具有任何數(shù)目個(gè)位線(例如，四個(gè)、八個(gè)或更多)的存儲(chǔ)器電路。
上文已相當(dāng)廣泛地概述特征和技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，以便可更好地理解以下具體實(shí)施方式
。 下文將描述形成本發(fā)明的權(quán)利要求書(shū)的主題的額外特征和優(yōu)點(diǎn)。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)了解，所揭示的概念和特定實(shí)施例可容易地用作用于修改或設(shè)計(jì)用于實(shí)行本發(fā)明的相同目的的其它結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還應(yīng)認(rèn)識(shí)到，此類等效構(gòu)造不會(huì)脫離如在所附權(quán)利要求書(shū)中所闡述的本發(fā)明的教示。當(dāng)結(jié)合附圖進(jìn)行考慮時(shí)，將從以下描述更好地理解據(jù)信為本發(fā)明的特性的新穎特征(均關(guān)于其組織和操作方法)連同另外的目標(biāo)和優(yōu)點(diǎn)。然而，應(yīng)明確地理解，僅出于說(shuō)明和描述的目的而提供各圖中的每一者，且其不希望作為對(duì)本發(fā)明的限制的界定。


為了更完整地理解本發(fā)明，現(xiàn)參考結(jié)合附圖而采取的以下描述。
圖1為說(shuō)明包括常規(guī)存儲(chǔ)器單元的系統(tǒng)的電路圖。
圖2為展示常規(guī)存儲(chǔ)器單元(例如，圖1所示的存儲(chǔ)器單元)的故障率相對(duì)于預(yù)充電電壓降(Δν)的實(shí)例說(shuō)明的圖解。
圖3為說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例而調(diào)適的示范性系統(tǒng)的電路圖。
圖4為說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例而調(diào)適的示范性系統(tǒng)的電路圖。
圖5為說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例而調(diào)適的示范性系統(tǒng)的電路圖。
圖6為說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例而調(diào)適的示范性方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式圖3為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例而調(diào)適的示范性系統(tǒng)300的說(shuō)明。系統(tǒng)300包括具有互補(bǔ)位線301和位線302的存儲(chǔ)器電路，互補(bǔ)位線301和位線302在執(zhí)行讀取操作之前經(jīng)預(yù)充電。
在本說(shuō)明中，在預(yù)充電期間將Vdd施加到位線302。互補(bǔ)位線301從具有二極管壓降電路303的預(yù)充電電路接收其電壓，二極管壓降電路303接收Vdd且使電壓下降已知量。在一個(gè)實(shí)例中，Vdd為1.2V，且二極管壓降電路303經(jīng)設(shè)計(jì)以提供0.5V的壓降。因此， 預(yù)充電通過(guò)將1. 2V施加到位線302且將0. 7V施加到互補(bǔ)位線301而開(kāi)始。盡管將特定電壓描述為施加到互補(bǔ)位線301和位線302，但可使特定電壓顛倒。舉例來(lái)說(shuō)，二極管壓降電路303可與位線302 (而非互補(bǔ)位線301)通信。
在將兩個(gè)電壓施加到位線301和302之后，接通等化電路304，借此使位線301和 302短接在一起。發(fā)生電荷共享。在等化之后的位線301和302上的電壓等于第一電壓與第二電壓的總和除以二，其小于Vdd。在以上實(shí)例中，在等化之后的電壓為0.95V，其比Vdd小 0. 25V。
等化電路響應(yīng)于等化信號(hào)而使位線301和302短接在一起，其在預(yù)充電完成之后發(fā)生。在一個(gè)實(shí)施例中，equalizer信號(hào)為在precharge_n信號(hào)被解除斷言(de-asserted) 時(shí)發(fā)生的短脈沖。在叫皿11狀_11脈沖完成(電荷共享已完成)之后，字線WL經(jīng)斷言 (asserted)且讀取操作開(kāi)始。在一個(gè)實(shí)施例中，在下一預(yù)充電循環(huán)開(kāi)始之前，使用放電電路306將位線301放電到接地以確?？蓪⑽痪€301預(yù)充電回到Vdd減去二極管壓降。艮口， 在前一循環(huán)期間在短接之后位線301將已經(jīng)充電到高于Vdd減去二極管壓降，且因此在其可經(jīng)充電回到高達(dá)Vdd減去二極管壓降之前需要減少其電荷。放電信號(hào)將接通晶體管306 以啟用放電。
各種實(shí)施例包括設(shè)計(jì)二極管壓降電路303，使得在等化之后的電壓差使讀取故障最小化(或至少減少讀取故障)。圖3的實(shí)施例可使用單一電源而實(shí)現(xiàn)；然而，其它實(shí)施例可使用一個(gè)以上電源而實(shí)現(xiàn)。
圖4為根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例而調(diào)適的示范性系統(tǒng)400的說(shuō)明。系統(tǒng)400可使用兩個(gè)不同電源(一個(gè)電源用于VddP且另一個(gè)電源用于VddM)而實(shí)現(xiàn)。在系統(tǒng)400中， VddP為電源電壓，且VddM為用于位單元403的高于VddP的電壓。
在預(yù)充電時(shí)，將互補(bǔ)位線401驅(qū)動(dòng)到電壓VddM，且將位線402驅(qū)動(dòng)到電壓VddP (或反之亦然)。當(dāng)接通等化電路404時(shí)，其使位線401和402短接在一起，借此經(jīng)由電荷共享而將位線401和402驅(qū)動(dòng)到等化電壓。如在圖3的實(shí)例中，等化電壓等于兩個(gè)位線電壓VddP 與VddM的總和除以二。當(dāng)VddM低于VddP時(shí)，等化電壓也低于VddP。各種實(shí)施例包括使讀取故障減少或最小化的VddP和VddM的值。
各種實(shí)施例可應(yīng)用于具有兩個(gè)以上位線的存儲(chǔ)器電路。圖5為根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例而調(diào)適的示范性系統(tǒng)500的說(shuō)明。在預(yù)充電時(shí)，將位線502到504(bit0、bitbl、 bitl)驅(qū)動(dòng)到Vdd。將位線501(bitb0)預(yù)充電到Vdd減去NMOS 505的閾值電壓VthN。當(dāng)接通等化電路510時(shí)，使位線501到504短接在一起，且所得位線電壓等于(4Vdd-VthN)/4。 各種實(shí)施例包括使讀取故障減少或最小化的Vdd和Vss的值。
在一個(gè)實(shí)施例中，在預(yù)充電循環(huán)開(kāi)始之前，使用放電電路506而將bitbO 501放電到接地以確保可將bitbO預(yù)充電回到Vdd-VthN。即，在前一循環(huán)期間在短接之后bitbO將已經(jīng)充電到高達(dá)(4Vdd-VthN)/4，且因此在其可經(jīng)充電回到高達(dá)Vdd-VthN之前需要減少其電荷。放電信號(hào)將接通晶體管506以啟用放電。
此外，圖3到圖5所示的概念可適于用于具有四個(gè)以上位線的存儲(chǔ)器電路中。舉例來(lái)說(shuō)，可通過(guò)將位線耦合到等化電路510而將系統(tǒng)500按比例縮放到四個(gè)位單元(八個(gè)位線)、八個(gè)位單元(十六個(gè)位線)或更多位單元。
圖6為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例而調(diào)適的示范性方法600的說(shuō)明。方法600可 (例如)由使用SRAM的存儲(chǔ)器系統(tǒng)執(zhí)行。在一個(gè)實(shí)例中，與存儲(chǔ)器陣列相關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)器控制器(未圖示)控制施加到位線、字線、等化線及其類似物以提供讀取操作和寫(xiě)入操作的電壓。方法600可在包括任何數(shù)目Qn)個(gè)位線(其中η指代位的數(shù)目)的存儲(chǔ)器電路上執(zhí)行。
塊601包括將存儲(chǔ)器電路的第一位線預(yù)充電到第一電壓。塊602包括將存儲(chǔ)器電路的第二位線預(yù)充電到第二電壓。在此實(shí)例中，第二電壓低于第一電壓。在一些實(shí)施例中，第一電壓為例如Vdd等電路電源電壓，且第二電壓為單獨(dú)的電源電壓或從Vdd所導(dǎo)出的電壓?？傊?，將第一位線和第二位線充電到兩個(gè)不同電位。
塊603包括等化跨越位線的電荷，使得位線以用第三電壓進(jìn)行預(yù)充電而結(jié)束。舉例來(lái)說(shuō)，可以等化電路使第一位線和第二位線短接在一起，如圖3到圖5所示。如以上所敘述，一些系統(tǒng)包括在位線已達(dá)到其第一預(yù)充電電平之后不久便提供到電路的equalize^ 脈沖。等化脈沖接通等化電路，借此使位線短接。在許多實(shí)施例中，等化操作對(duì)位線上的電壓求平均值。
塊604包括在等化電荷之后從存儲(chǔ)器電路讀取至少一個(gè)位。事實(shí)上，可從存儲(chǔ)器電路讀取任何數(shù)目(η)個(gè)位。
雖然將方法600展示為一系列離散塊，但實(shí)施例的范圍并不限于此。其它實(shí)施例可添加、省略、重新排列和/或修改以上所描述的動(dòng)作。舉例來(lái)說(shuō)，許多實(shí)施例同時(shí)執(zhí)行塊 601和602。此外，每當(dāng)請(qǐng)求位時(shí)，存儲(chǔ)器控制器可在相同或不同的存儲(chǔ)器電路上重復(fù)預(yù)充電等化操作和讀取操作。
本發(fā)明并不受以上參看圖2和圖3所論述的電壓電平限制，因?yàn)樗龈拍羁蓱?yīng)用于任何電壓電平的存儲(chǔ)器電路。給定電路設(shè)計(jì)將具有預(yù)充電電壓的理想值，且可在設(shè)計(jì)電壓降和/或預(yù)充電電平時(shí)考慮此類值。此外，雖然圖3展示六個(gè)晶體管(即，“6Τ”)的存儲(chǔ)器單元，但其它類型的存儲(chǔ)器單元也可適于用于一些實(shí)施例中。此外，實(shí)施例還可用以通過(guò)將較高電壓施加到一個(gè)或一個(gè)以上位線且接著等化位線來(lái)增加預(yù)充電電壓電平。
本發(fā)明的實(shí)施例可提供優(yōu)于先前技術(shù)的一個(gè)或一個(gè)以上優(yōu)點(diǎn)。舉例來(lái)說(shuō)，圖3到圖5所示的等化電路通常在面積和電力方面比電壓調(diào)節(jié)器電路更便宜且更易于實(shí)施。
盡管已詳細(xì)地描述本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，但應(yīng)理解，在不脫離如由所附權(quán)利要求書(shū)所界定的本發(fā)明的教示的情況下，可在本文中進(jìn)行各種改變、取代和變更。舉例來(lái)說(shuō)，盡管已描述SRAM，但本發(fā)明適用于其它類型的存儲(chǔ)器，例如動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM)。此外，本申請(qǐng)案的范圍不希望限于本說(shuō)明書(shū)中所描述的過(guò)程、機(jī)器、制造、物質(zhì)組成、裝置、方法和步驟的特定實(shí)施例。如所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員將從本發(fā)明的揭示內(nèi)容容易了解，可根據(jù)本發(fā)明而利用當(dāng)前存在或以后將開(kāi)發(fā)的執(zhí)行與本文所描述的對(duì)應(yīng)實(shí)施例實(shí)質(zhì)上相同的功能或?qū)崿F(xiàn)與本文所描述的對(duì)應(yīng)實(shí)施例實(shí)質(zhì)上相同的結(jié)果的過(guò)程、機(jī)器、制造、物質(zhì)組成、裝置、 方法或步驟。因此，所附權(quán)利要求書(shū)希望在其范圍內(nèi)包括此類過(guò)程、機(jī)器、制造、物質(zhì)組成、 裝置、方法或步驟。
權(quán)利要求
1.一種用于增加存儲(chǔ)器電路的穩(wěn)定性的方法，所述方法包含 將所述存儲(chǔ)器電路的至少一個(gè)位線預(yù)充電到第一電壓；將所述存儲(chǔ)器電路的至少一個(gè)其它位線預(yù)充電到第二電壓；以及等化跨越所述位線的電荷，使得以第三電壓來(lái)對(duì)所述位線進(jìn)行預(yù)充電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一電壓為電源電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述第二電壓低于所述電源電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第三電壓包含所述第一電壓與所述第二電壓的平均值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述將所述存儲(chǔ)器電路的至少一個(gè)其它位線預(yù)充電到所述第二電壓包含在所述至少一個(gè)其它位線處使用使所述第一電壓下降到所述第二電壓的二極管壓降。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述至少一個(gè)位線和所述至少一個(gè)其它位線具有單獨(dú)的電源。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述存儲(chǔ)器電路包括單一位線對(duì)，將所述第一電壓施加到所述位線對(duì)中的一個(gè)位線，且將所述第二電壓施加到所述位線對(duì)中的另一位線。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述存儲(chǔ)器電路包括四個(gè)位線，將所述第一電壓施加到所述四個(gè)位線中的三個(gè)位線，且將所述第二電壓施加到所述位線中的第四位線。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其進(jìn)一步包含在等化所述電荷之后從所述存儲(chǔ)器電路讀取至少一個(gè)位。
10.一種用于增加存儲(chǔ)器系統(tǒng)穩(wěn)定性的方法，所述方法包含在位線對(duì)中的第一位線上強(qiáng)加小于在所述位線對(duì)中的第二位線上所強(qiáng)加的第二電壓的第一電壓；以及在所述存儲(chǔ)器系統(tǒng)的存取之前，等化跨越所述第一位線和所述第二位線的電位。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中通過(guò)不同的電源供應(yīng)所述第一電壓和所述第二電壓。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述第一位線和所述第二位線共享共同電源。
13.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述強(qiáng)加所述第一電壓和所述第二電壓包含 在所述第一位線處使用二極管壓降以使所述第二電壓降低到所述第一電壓。
14.一種存儲(chǔ)器系統(tǒng)，其包含 存儲(chǔ)器單元，其具有位線對(duì)；第一預(yù)充電電路，其在所述位線對(duì)中的第一位線上施予大于所述位線對(duì)中的第二位線上的第二電壓的第一電壓；第二預(yù)充電電路，其在所述位線對(duì)中的所述第二位線上施予所述第二電壓；以及等化電路，其在啟用所述存儲(chǔ)器系統(tǒng)的存取之前操作以用于共享跨越所述位線對(duì)的電位。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的存儲(chǔ)器系統(tǒng)，其中所述第一預(yù)充電電路包含第一電源。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的存儲(chǔ)器系統(tǒng)，其中所述第二預(yù)充電電路包含第二電源。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的存儲(chǔ)器系統(tǒng)，其中所述第二預(yù)充電電路包含減少來(lái)自所述第一電源的電壓的二極管。
18.
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的存儲(chǔ)器系統(tǒng)，其中所述等化電路包含經(jīng)配置以使所述位線短接在一起的至少一個(gè)晶體管。
20.根據(jù)權(quán)利要求14所述的存儲(chǔ)器系統(tǒng)，其進(jìn)一步包含與所述存儲(chǔ)器電路通信的存儲(chǔ)器控制器，所述存儲(chǔ)器控制器供應(yīng)脈沖以激活所述等化電路。
21.根據(jù)權(quán)利要求14所述的存儲(chǔ)器系統(tǒng)，其進(jìn)一步包含額外位線對(duì)，所述額外位線對(duì)中的一個(gè)位線接收所述第二電壓且耦合到所述等化電路，使得共享跨越所述位線對(duì)和跨越所述額外位線對(duì)的所述電位。
全文摘要
本發(fā)明提供一種方法，其通過(guò)以下步驟來(lái)增加存儲(chǔ)器電路的穩(wěn)定性將所述存儲(chǔ)器電路的至少一個(gè)位線預(yù)充電到第一電壓；將所述存儲(chǔ)器電路的至少一個(gè)其它位線預(yù)充電到第二電壓；以及等化跨越所述位線的電荷，使得以第三電壓來(lái)對(duì)所述位線進(jìn)行預(yù)充電。
文檔編號(hào)G11C7/12GK102187397SQ200980141447
公開(kāi)日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2009年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月23日
發(fā)明者陳南, 里圖·哈巴 申請(qǐng)人:高通股份有限公司