学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

高速低功耗嵌入式SRAM的设计研究

作　者: 王美华
导　师: 曾晓洋；赵建忠
学　校: 复旦大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: SRAM 嵌入式低功耗灵敏放大器动态CMOS译码电路 SCL电路脉冲信号阵列分割分级位线
分类号: TP333
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 42次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

随着半导体制造工艺和集成电路设计能力的不断提高,人们已经能够把包括处理器、存储器、模拟电路、接口逻辑甚至射频电路集成到一个芯片上,形成所谓的SoC(系统级芯片)。资料表明,作为SoC重要组成部分的嵌入式存储器,在SoC中所占的比重(面积)逐年增加,由1999年平均20%的芯片面积上升到2007年60-70%乃至2014年的90%的面积。由此可见,嵌入式存储器的优劣对整个芯片系统来说至关重要。嵌入式静态随机存储器(eSRAM)由于其功耗低、速度快、性能稳定等优点而成为嵌入式存储器中不可或缺的重要组成部分,它在改善系统性能、提高芯片可靠性、降低成本与功耗等方面都起到了积极的作用。本文主要以一个128Kbit(4Kx32位)嵌入式静态存储器的设计为例,对低功耗嵌入式SRAM的设计进行了阐述。该存储器采用了先进的65nm制作工艺。设计中采用了SCL(source-coupled-logic)结构的动态CMOS译码电路、脉冲信号技术、锁存型电压灵敏放大器、Power Gating、存储阵列分割等先进技术。SCL动态CMOS译码电路不仅加快了译码速度,而且相对于传统的译码电路来说面积要小得多；脉冲信号技术可以减少字线、位线以及外围电路的使能时间,从而提高芯片性能,降低功耗；锁存型电压灵敏放大器的应用不仅提高了读取速度而且降低了功耗；Power gating技术使存储器的静态功耗降低了将近47%左右；存储阵列分割技术的主要目标是使信号局域化,以减少开关电容,从而降低延时及功耗。但存储阵列分割使整体芯片面积增大,同时带来了过多的互连线延时,过分的划分存储阵列可能使得eSRAM性能降低。因此在进行存储阵列分割时应当评估其划分后的性能,以求获得最佳的符合设计要求的层次化结构。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-7
第一章绪论  7-16
  1.1 课题的研究意义  7-8
  1.2 嵌入式存储器的分类及特点  8-10
  1.3 嵌入式存储器的优势  10-11
  1.4 嵌入式SRAM的基本结构和工作原理  11-12
  1.5 嵌入式SRAM的功耗来源及延时  12-14
  1.6 嵌入式SRAM面临的挑战  14
  1.7 课题的主要工作及技术要点  14-16
第二章低功耗嵌入式SRAM的电路设计  16-49
  2.1 设计要求  16
  2.2 嵌入式SRAM的存储阵列架构设计  16-18
  2.3 存储单元的研究  18-31
    2.3.1 静态六管存储单元的研究  19-24
    2.3.2 静态六管单元的设计考虑  24-30
    2.3.3 静态六管单元的低功耗设计  30-31
  2.4 灵敏放大器的研究  31-34
    2.4.1 锁存型电压灵敏放大器  32-34
  2.5 SCL动态CMOS高速译码电路的研究  34-38
    2.5.1 SCL动态CMOS NOR/OR门的研究  34-36
    2.5.2 SCL动态CMOS高速行译码电路设计  36-38
  2.6 分级位线(Divided Bitline)技术  38-41
  2.7 脉冲信号技术  41
  2.8 时钟产生电路以及自时序的研究  41-44
  2.9 输入输出缓冲单元  44-45
  2.10 静态功耗控制单元  45-46
  2.11 小结  46-49
第三章低功耗嵌入式SRAM的版图设计  49-57
  3.1 模块划分(partition)  49
  3.2 版图的整体布局(floor-plan)  49-54
    3.2.1 嵌入式SRAM存储单元的版图  49-51
    3.2.2 存储阵列的布局  51-52
    3.2.3 字线译码阵列布局  52-53
    3.2.4 列选择及灵敏放大电路的布局  53
    3.2.5 控制电路的布局  53-54
  3.3 信号线布局(signal-plan)  54-55
  3.4 电源网络的布局(power-plan)  55
  3.5 版图的验证  55
  3.6 小结  55-57
第四章低功耗嵌入式SRAM的仿真  57-60
  4.1 eSRAM的仿真流程  57-58
  4.2 eSRAM的仿真结果  58-59
  4.3 小结  59-60
第五章总结  60-61
参考文献目录  61-63
致谢  63-64

高速低功耗嵌入式SRAM的设计研究

内容摘要

全文目录

相似论文