[发明专利]静态随机存取存储器单元的存储单元布置及相关设计结构

说明书

可以提供SRAM单元组的存储单元布置，其中在每个组中，多个SRAM单元通过至少一个公共局部位线连接到局部读放大器的输入。所述放大器的输出连接到共享全局位线。全局位线连接到预充电电路，并且所述预充电电路适于在读取数据之前用可编程预充电电压对所述全局位线预充电。所述预充电电路包括：限幅电路，所述限幅电路包括连接到全局位线的预充电调节器电路以用可编程预充电电压对所述全局位线进行预充电，以及评估和转换电路，其连接到所述预充电调节器电路和所述全局位线来补偿全局位线的漏电流而不改变其电压电平。

背景技术

本发明一般涉及SRAM单元的读取预充电电平，更具体地涉及SRAM单元组的存储单元布置。本发明还涉及相关的设计结构。

SRAM单元通常以多米诺逻辑结构布置，其中两个或多个SRAM(静态随机存取存储器)单元与局部位线并联连接。局部位线和共享全局位线之间的放大器有助于将局部位线与全局位线分开。典型地，在读操作之前，局部位线和全局位线两者都可以被预充电到高电平，并且在读取操作期间可以被放电或“下拉”到地。这可以实现比直接检测全局位线状态更高的读取率。可以通过激活单元的字线来选择特定的单元来读取。如果放电的局部位线是耦合到全局位线的位线，则局部位线的放电可激活放电全局位线的逻辑。

使用该机制来检测SRAM单元的状态，这可能不需要将局部位线和/或全局位线预充电到全部Vdd(也被称为电源电压)。换句话说，可能不需要全面的预充电。

其它文件已经处理了这个领域。例如，专利号为8,947,970B2的美国专利公开了“一种存储器件包括多个静态随机存取存储器(SRAM)位单元以及字线驱动器，所述字线驱动器被耦合以向位单元提供字线信号。所述字线驱动器接收在字线信号被断言并随后解除断言时保持有效的全局字线信号。”

申请号为2010/0296354-A1的美国专利申请公开了一种静态随机存取存储器，其包括“存储器单元，其连接到一对位线并且被提供有来自第一电源的电源电压，与一对位线连接的预充电电路..以及连接在预充电电路和第一电源之间的降压电路。”

但是，与全局位线有关的问题仍然存在。全局位线建立一个固有的电容器。因为多个上述放大器可以连接到全局位线，所以全局位线在SRAM单元的读取操作期间需要大量的预充电功率。由于SRAM单元可以在读取操作的第一阶段中被预充电并且在评估阶段中被放电，取决于SRAM单元的内容，在每个存储器周期期间约50％的全局位线被充电和/或放电。可能需要等于工作频率乘以全局位线的有效电容乘以电源电压(Vdd)乘以预充电电压的功率。这可能对SRAM阵列的功耗有很大的贡献。由于SRAM单元通常用作处理器中的1级或2级高速缓存，因此这些SRAM阵列的功耗对处理器的功耗有很大的影响。

因此，可能需要降低在读操作的第一阶段中预充电全局位线所需的功率量。

发明内容

这种需要可以通过根据独立权利要求的静态随机存取存储器(SRAM)单元组的存储单元布置以及设计结构来解决。

根据本发明的一个方面，可以提供SRAM单元组的存储单元排列。在每个组中，多个SRAM单元可以通过至少一个公共局部位线连接到局部读放大器的输入。所述放大器的输出可以连接到共享全局位线，所述共享全局位线可以连接到预充电电路。预充电电路可以适用于在读数据之前用可编程的预充电电压对共享全局位线进行预充电。预充电电路可以包括限幅电路。限幅电路可以包括连接到共享全局位线的预充电调节器电路(pre-chargeregulator circuit)，以用可编程预充电电压对全局位线进行预充电。评估和转换电路可连接到预充电调节器电路和全局位线以补偿全局位线的泄漏电流而不改变其电压电平。