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SRAM的性能及結構

2020-06-28 09:51:55

SRAM它也由晶體管組成。接通代表1,斷開表示0,并且狀態會保持到接收了一個改變信號為止。這些晶體管不需要刷新,但停機或斷電時,它們同DRAM一樣,會丟掉信息。SRAM的速度非常快,通常能以20ns或更快的速度工作。靜態ram中所謂的“靜態”,是指這種存儲器只要保持通電,里面儲存的數據就可以恒常保持。SRAM不需要刷新電路即能保存它內部存儲的數據。因此SRAM具有較高的性能,
 
SoC隨著工藝進步設計復雜度增加,embeded sram也越來越多。在40nm SoC產品Sram一般在20Mbits左右,當工藝發展到28nm時Sram就增加到100Mbits。如果考慮AI產品,Sram估計更多。如何更好的測試Sram就成為量產測試的重中之重。
 
SRAM的性能
·memory compiler的選擇
對于一個memory size大小確定的memory block,Column Mux越大,Row address位寬越小:
 
- memory讀寫的訪問速度就高 (row譯碼選擇快)
 
- memory的面積大(cell和cell的橫向距離大于縱向距離,column mux增加很增加bits per wordline--橫向,減少wordline數--縱向,橫向尺寸增加遠大于縱向)
 
- 因為一次選擇的row地址對應的cell多,功耗也會增加

電流功耗
總電流功耗包括dynamic power和leakage power。不同的sram cell單元(比如HPC,HDC等等)功耗指標不同,體系結構設計需要在面積,速度和功耗之間尋找平衡。
 
-leakage current是永遠存在的
 
Poweroff模式(cell+periphery off)< Retention模式(cell ON+periphery OFF) < Standby模式(cell+periphery on)
 
1Mbits memory的standby/Ret leakage電流在0.2mA左右,poweroff leakage電流在0.03mA左右。
 
-dynamic current:column mux,讀寫速度,讀寫輔助電路等都會影響動態電流
 
如果在常溫狀態下leakage current比較大,在高溫或者大的dynamic current時必須注意thermal runaway的風險,因為溫度升高leakage current會增加很快,總功耗的增加會進一步增加溫度,形成正反饋。
 
SRAM的其他特性
SRAM的讀寫時間可以做成self-timing,當讀寫被時鐘上升沿trigger以后,SRAM內有dummy bitline+dummy driver來驅動計時器得到讀寫的時間。得到讀寫時間后,用該時間訪問實際sram cell保證讀寫時間ok。
 
 
 SRAM的結構
一個6T sram cell的經典結構如圖所示:

 
這些SRAM cell集合成如下圖的多個bank的memory block,每個bank有bank address使能;在一個bank內Row address選擇一個完整的wordline,Column address選擇某組IO bitlines。
舉個例子說明如下:
 
一個memory block是4096x32 cm16,該memory size = 4096*32= 128k bits, row address is 8bits (4096/16 = 256 wordlines), column address is 4 bits(0~15), Wordline bits = 32*16 = 512 bits.
 
 

 

本文關鍵詞:SRAM    


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