[发明专利]具有读优选单元结构、写驱动器的静态随机存取存储器(SRAM)、相关系统和方法

说明书

优先权要求

本申请要求2013年1月25日提交并题为“STATIC RANDOM ACCESS MEMORIES(SRAM)WITH READ-PREFERRED CELL STRUCTURES(具有读优选单元结构的静态随机存取存储器(SRAM))”的美国临时专利申请序列号61/757,044的优先权，该美国临时专利申请通过引用全部纳入于此。

本申请还要求2013年4月24日提交并题为“STATIC RANDOM ACCESS MEMORIES(SRAM)WITH READ-PREFERRED CELL STRUCTURES，WRITE DRIVERS，RELATED SYSTEMS，AND METHODS(具有读优选单元结构、写驱动器的静态随机存取存储器(SRAM)、相关系统和方法)”的美国专利申请序列号13/869,110的优先权，该美国专利申请通过引用全部纳入于此。

技术领域

本公开的技术一般涉及具有改进的性能特性的静态随机存取存储器(SRAM)。

背景技术

移动通信设备在当前社会已变得普及。这些移动设备的盛行部分地通过目前在此类设备上实现的许多功能来驱使。对此类功能的需求提高了处理能力要求并产生了对更大功率的电池的需要。在移动通信设备的外壳的有限空间内，电池与处理电路系统竞争。这些以及其他因素对该电路系统内的组件的持续小型化作出贡献。

组件的小型化影响到处理电路系统的所有方面，包括存储器晶体管以及该处理电路系统中的其他无功元件。虽然移动通信设备中的组件的小型化因电话变得较小且较轻并具有较长的电池时间而容易使消费者欣赏，但小型化压力不限于移动通信设备。范围从移动通信设备到台式计算机到服务器及类似物的计算设备都从小型化成果中获益。具体而言，几乎所有这些设备都具有各种形式的存储器，诸如动态随机存取存储器(DRAM)和静态随机存取存储器(SRAM)。

基本的SRAM位单元结构依赖于6个晶体管，这6个晶体管构成存储每个存储器位的两个交叉耦合的反相器。典型的SRAM对这6个晶体管中的每一个使用金属氧化物场效应晶体管(MOSFET)。晶体管越小，就可在存储器芯片中的给定量的空间中放置更多的晶体管并且该存储器芯片所能提供的存储量越多。

随着SRAM被小型化到22纳米(22nm)规模和更小，与这些减小规模相关联的几何使得不可能遵从6σ产出。亦即，6σ标准要求99.99966％的器件没有缺陷并满足设计准则。具体而言，SRAM设计者已定义了数个参数，包括3个噪声参数(例如，静态噪声容限(SNM)、保持静态噪声容限(HSNM)和写能力容限(WAM))，而基本的六晶体管(6T)设计未能在SNM和WAM参数两方面满足6σ。相应地，在存储器设计者当中存在对改进SRAM位单元的SNM和WAM参数的期望。

发明内容

本详细描述中所公开的实施例包括具有读优选单元结构和写驱动器的静态随机存取存储器(SRAM)。还公开了相关系统和方法。SRAM具有六晶体管位单元。读优选位单元是通过提供两个反相器来实现的，这两个反相器各自具有上拉晶体管、下拉晶体管和传输门晶体管。每个上拉晶体管与反馈环相关联。该反馈环改进了随机静态噪声容限(RSNM)。每个晶体管具有宽度和长度。传输门晶体管的长度增大，这进一步改进了RSNM，虽然具有略大些的单元空间和减小的I_cell(I_单元)。各下拉晶体管的宽度彼此相等并且还等于传输门晶体管的宽度。这提供了光刻友好的布局和改进的I_单元。另外，RSNM被略微降级。传输门晶体管和下拉晶体管的宽度还可相对于先前技术而有所增大，从而达到目标RSNM并改进I_单元。如果读优选位单元不足以满足6σ设计准则，则还可以使用写辅助电路来改进性能。写辅助电路包括具有两个输出的写驱动器。第一输出耦合至用于第一反相器的位线源以及第二反相器中的传输门晶体管和下拉晶体管的背栅偏置。第二输出耦合至用于第二反相器的互补位线源以及第一反相器的传输门晶体管和下拉晶体管的背栅偏置。此结构改进了字线写脱扣电压(WWTV)并且不要求附加电压生成器。