單端口SRAM與雙端口SRAM電路結(jié)構(gòu)
來源:宇芯有限公司 日期:2020-07-08 10:09:19
SRAM是隨機(jī)存取存儲器的一種。所謂的靜態(tài)是指這種存儲器只要保持通電,里面儲存的數(shù)據(jù)就可以恒常保持。
SRAM不需要刷新電路即能保存它內(nèi)部存儲的數(shù)據(jù),因此SRAM具有較高的性能.宇芯電子專注提供SRAM芯片,國產(chǎn)SRAM,進(jìn)口SRAM(ISSI、VTI、JSC、)
SRAM的速度快但價格相對昂貴,一般用小容量的SRAM作為更高速CPU和較低速DRAM 之間的緩存(cache).SRAM也有許多種,如Async SRAM (異步SRAM)、Sync SRAM (
同步高速SRAM)、PBSRAM (流水式突發(fā)SRAM),還有INTEL沒有公布細(xì)節(jié)的CSRAM等。
不管是哪種 SRAM,其基本的原理大都是通過兩個首尾相接的反相器來鎖存數(shù)據(jù)的,如圖 2-2 所示。其中反相器Ⅰ和Ⅱ形成正反饋,使電路總能恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài);N1 和 N2 叫做存取管,用來讀取或者寫入數(shù)據(jù);字線( WL)控制存取管的開啟,從而將存儲的數(shù)據(jù)從位線( BL 和 BLB)傳送至外圍電路。反相器Ⅰ、Ⅱ和存取電路組成了一個 SRAM 單元(SRAM Cell)(由于該單元只能存儲一位的數(shù)據(jù),有時也叫做 bit-cell)。根據(jù)存取電路的不同,目前大 致可以將 SRAM 單元分為上述三種端口的類型,下面分別介紹這些單元的結(jié)構(gòu)。
圖 1 SRAM單元基本結(jié)構(gòu)
單端口 SRAM
根據(jù)圖1中反相器的不同,單端口SRAM單元有電阻負(fù)載型、無負(fù)載型和六管 CMOS 單元等。電阻負(fù)載型存儲單元由于電其壓傳輸特性曲線(VTC)不陡并且功耗大已遠(yuǎn)離了主流設(shè)計;無負(fù)載型存儲單元雖然可以實(shí)現(xiàn)較高的密度[16],但其穩(wěn)定性差;六管 CMOS SRAM 單元是目前主流的設(shè)計,其結(jié)構(gòu)如圖2 所示。它由 6 個晶體管(N1~N4、P1~P2)組成,N1、N2 叫做下拉(PD)管,P1、P2 叫做上拉(PU)管,N3、N4 是存取管,有時也叫傳輸管(PG)。這種六管存儲單元具有很好的健壯性、低功耗和低電壓工作特性,所以非常受歡迎;下文中的兩端口和雙端口存儲單元以及在分析SRAM 單元的操作、特性時都將采用這種結(jié)構(gòu),并簡稱為六管單元。
圖 2 單端口六管CMOS SRAM單元
兩端口 SRAM
隨著工藝尺寸的不斷降低,參數(shù)波動變得越來越嚴(yán)重,六管SRAM存儲單元固有的缺點(diǎn)(見下文)導(dǎo)致其在低電壓情況下難以提供足夠的穩(wěn)定性,于是出現(xiàn)了一種 8 管 SRAM 單元[17],如圖 3 所示。這種結(jié)構(gòu)具有獨(dú)立的讀寫字線(RWL, WWL)和讀寫位線(RBL, WBL 和 WBLB),從而有分開的讀端口和寫端口;數(shù)據(jù)從讀端口讀出,從寫端口寫入。這樣不僅提高了穩(wěn)定性,而且可以進(jìn)行同時讀寫,從而有更高的性能。但是由于讀端口是單端的,外圍放大電路需要更大的讀位線擺幅(較之差分)才能得到滿幅的邏輯電平,所以導(dǎo)致存取時間變長。
圖 3 兩端口SRAM單元
雙端口 SRAM
雙端口注
sram芯片存儲單元是在單端口六管 CMOS 單元的基礎(chǔ)上復(fù)制增加了一套讀寫端口,如圖4 所示;與兩端口 SRAM 中的某一端口只能完成讀或?qū)懝δ懿煌?,在雙端口 SRAM 中,每一個端口都可以進(jìn)行讀和寫操作;因此也把這種結(jié)構(gòu)叫做兩讀寫(2RW)單元,把 2P-SRAM 的存儲單元叫做一讀一寫(1R1W)單元,而把六管 CMOS 存儲單元叫做一讀寫(1RW)單元。
圖 4雙端口SRAM單元
關(guān)鍵詞:SRAM
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