用于可編程集成電路器件的配置位架構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于可編程集成電路器件(例如，現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列或者FPGA)的配置位架構(gòu)，并且尤其涉及具有降低的漏電的這樣的架構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]早期的可編程器件是一次性可配置的。例如，可以通過“燒斷”(即，打開)熔絲連接來實(shí)現(xiàn)配置。備選地，配置可以被存儲(chǔ)在可編程只讀存儲(chǔ)器中。那些器件通常向用戶提供配置器件用于“乘積和”(或者“乘積項(xiàng)(P-TERM) ”)邏輯運(yùn)算的能力。后來，并入可擦可編程只讀存儲(chǔ)器(EPROM)以用于配置的這樣的可編程邏輯器件變得可用，從而允許器件被重新配置。
[0003]再后來，并入靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(SRAM)元件以用于配置的可編程器件變得可用。也可以被重新配置的這些器件將它們的配置存儲(chǔ)在諸如EPROM之類的非易失性存儲(chǔ)器中，當(dāng)器件被加電時(shí)，配置從非易失性存儲(chǔ)器中被加載到配置元件。這些器件一般向用戶提供對(duì)器件進(jìn)行配置以用于查找表類型的邏輯操作的能力。
[0004]配置元件的一個(gè)特性是漏電，這增加可編程器件的功率消耗?？梢酝ㄟ^在配置存儲(chǔ)器中使用堆疊的上拉(pull-up)或者下拉(pull-down)晶體管來降低漏電。然而，隨著晶體管特征尺寸降低，由于在隔離堆疊晶體管之間的節(jié)點(diǎn)方面的困難，在沒有大的器件面積懲罰的情況下實(shí)現(xiàn)堆疊晶體管變得越來越困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]通過以在下文中詳細(xì)描述的交替模式有意地互連鄰近的配置存儲(chǔ)器單元(memorycell)的共享節(jié)點(diǎn)，無能力隔離在兩個(gè)上拉或者下拉晶體管之間的共享節(jié)點(diǎn)被轉(zhuǎn)變成優(yōu)點(diǎn)。依賴于在每個(gè)單元中存儲(chǔ)的特定配置位，互連節(jié)點(diǎn)將要么漏電要么不漏電。在節(jié)點(diǎn)不漏電的情況下，相比不包括互連節(jié)點(diǎn)的架構(gòu)，情況被改善。在節(jié)點(diǎn)確實(shí)漏電的情況下，情況不比不包括互連節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)差。如下所見，因?yàn)榇蟛糠挚删幊唐骷渲梦涣髦饕?，所以不漏電的共享?jié)點(diǎn)通常將占主導(dǎo)，并且在大部分情況下漏電被降低。
[0006]根據(jù)本發(fā)明，提供了在集成電路器件上的存儲(chǔ)器單元陣列，包括布置成至少一列的多個(gè)存儲(chǔ)器單元。每個(gè)存儲(chǔ)器單元包括形成兩個(gè)互補(bǔ)存儲(chǔ)器節(jié)點(diǎn)的多個(gè)晶體管，其中互補(bǔ)存儲(chǔ)器節(jié)點(diǎn)中的一個(gè)互補(bǔ)存儲(chǔ)器節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)值，并且互補(bǔ)存儲(chǔ)器節(jié)點(diǎn)中的另一互補(bǔ)存儲(chǔ)器節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)該值的補(bǔ)碼?；パa(bǔ)存儲(chǔ)器節(jié)點(diǎn)中的每個(gè)相應(yīng)的互補(bǔ)存儲(chǔ)器節(jié)點(diǎn)被連接到相應(yīng)的上拉或者下拉晶體管對(duì)。相應(yīng)的上拉或者下拉晶體管對(duì)被串聯(lián)連接，并且在它們之間具有相應(yīng)的共享節(jié)點(diǎn)。對(duì)于存儲(chǔ)器單元中的一個(gè)特定存儲(chǔ)器單元，相應(yīng)的共享節(jié)點(diǎn)中的與互補(bǔ)存儲(chǔ)器節(jié)點(diǎn)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的一個(gè)相應(yīng)的共享節(jié)點(diǎn)，被直接連接到與在存儲(chǔ)器單元中的第二存儲(chǔ)器單元中的對(duì)應(yīng)的互補(bǔ)存儲(chǔ)器節(jié)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的對(duì)應(yīng)的相應(yīng)的共享節(jié)點(diǎn)，并且相應(yīng)的共享節(jié)點(diǎn)中的與互補(bǔ)存儲(chǔ)器節(jié)點(diǎn)中的另一互補(bǔ)存儲(chǔ)器節(jié)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的另一相應(yīng)的共享節(jié)點(diǎn)被直接連接到與在存儲(chǔ)器單元中的第三存儲(chǔ)器單元中的對(duì)應(yīng)的互補(bǔ)存儲(chǔ)器節(jié)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的對(duì)應(yīng)的相應(yīng)的共享節(jié)點(diǎn)。
[0007]還提供了并入這樣的存儲(chǔ)器陣列的可編程集成電路器件，以及形成這樣的存儲(chǔ)器陣列的方法。
【附圖說明】
[0008]考慮到下面的詳細(xì)描述，與附圖相結(jié)合進(jìn)行理解，本發(fā)明的進(jìn)一步的特征、其本質(zhì)及各種優(yōu)點(diǎn)將顯而易見，在附圖中，相同的附圖標(biāo)記通篇指相同的部分，并且在附圖中:
[0009]圖1示出了已知的存儲(chǔ)器單元配置；
[0010]圖2示出了具有堆疊上拉晶體管的已知的存儲(chǔ)器單元配置；
[0011]圖3示出了具有堆疊上拉晶體管的根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的存儲(chǔ)器單元的布置；
[0012]圖4示出了具有堆疊下拉晶體管的根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的存儲(chǔ)器單元的布置；
[0013]圖5示出了針對(duì)第一組數(shù)據(jù)值的漏電對(duì)圖4的布置的影響；
[0014]圖6示出了針對(duì)第二組數(shù)據(jù)值的漏電對(duì)圖4的布置的影響；
[0015]圖7是用于形成存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)的根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的方法的流程圖；以及
[0016]圖8是采用并入本發(fā)明的可編程邏輯器件的示例性系統(tǒng)的簡化框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]眾所周知，F(xiàn)PGA或者類似的可編程器件可以包括邏輯元件，邏輯元件中的每個(gè)元件包含查找表，該查找表可以被編程或者配置為通過加載具有特定位值集合的查找表，對(duì)每個(gè)可能輸入集合提供期望的輸出集合。類似地，邏輯元件可以由可配置互連導(dǎo)體互連，可配置互連導(dǎo)體允許邏輯元件的輸入和輸出按照期望被路由。在這樣的器件中，一般來說，查找表的加載，以及互連導(dǎo)體的配置，由配置位集合(有時(shí)稱為“配置位流”)實(shí)現(xiàn)，在查找表的情況下，其表示在查找表中的值，以及在互連導(dǎo)體的情況下，其選擇性地關(guān)斷在連接一個(gè)導(dǎo)體到另一個(gè)導(dǎo)體的開關(guān)(例如，晶體管)以實(shí)現(xiàn)期望的路由。
[0018]配置位可以被存儲(chǔ)于在為該目的提供的存儲(chǔ)器單元中的可編程器件上。雖然配置存儲(chǔ)器單元可以位于靠近它們編程的邏輯或者互連部件，但是配置存儲(chǔ)器單元傾向于靠近彼此聚合于在可編程器件上的一個(gè)或者多個(gè)陣列中。
[0019]用于已知的配置存儲(chǔ)器單元100的典型的配置在圖1中示出。在存儲(chǔ)器單元100中，位被存儲(chǔ)于在相應(yīng)的上拉和下拉晶體管111、121和112、122之間的兩個(gè)互補(bǔ)節(jié)點(diǎn)memO 101和meml 102上。使用寫入晶體管131、132通過將信號(hào)應(yīng)用到寫入字線wwl 103、寫入位線wbl 104和反寫入位線wblb 114來實(shí)現(xiàn)寫入。使用讀取晶體管106和由讀取字線rwl 108門控制的讀取晶體管107在讀取位線rbll05處來實(shí)現(xiàn)讀取。雖然存儲(chǔ)器單元100使用八個(gè)晶體管，但是，其他配置是可能的，諸如六晶體管存儲(chǔ)器單元(未示出)。
[0020]為了降低存儲(chǔ)器單元100中的漏電，可以在存儲(chǔ)器單元200(圖2)中使用已知的備選架構(gòu)，其中上拉晶體管111、112可以由堆疊上拉晶體管211、221和212、222取代。
[0021]堆疊上拉(或下拉)晶體管以降低存儲(chǔ)器單元200中的漏電的能力至少部分依賴于隔離節(jié)點(diǎn)231和232的能力。然而，隨著器件特征尺寸變得更小，在沒有大的面積懲罰的情況下實(shí)現(xiàn)這樣的隔離變得更加困難。例如，在非平面多柵極場(chǎng)效應(yīng)管(通常稱為finFET)中，隔離這些節(jié)點(diǎn)的面積懲罰可以接近100% (即，單元尺寸將接近翻倍)。
[0022]本發(fā)明的實(shí)施例通過有意地連接在鄰近晶體管對(duì)中的那些節(jié)點(diǎn)，允許上拉或者下拉晶體管的堆疊具有小的面積懲罰從而利用在隔離在堆疊晶體管之間的節(jié)點(diǎn)(在下文中稱為“堆疊上拉節(jié)點(diǎn)”或者“堆疊下拉節(jié)點(diǎn)”)方面的困難。節(jié)點(diǎn)以交替的方式連接，其中與在特定單元中的兩個(gè)互補(bǔ)存儲(chǔ)器節(jié)點(diǎn)之一相關(guān)聯(lián)的堆疊上拉或者下拉節(jié)點(diǎn)被連接到與在特定單元的一側(cè)(即，“上方”或“下方”)的相鄰單元中的相應(yīng)的互補(bǔ)存儲(chǔ)器節(jié)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的堆疊上拉或者下拉節(jié)點(diǎn)，而與在特定單元中的兩個(gè)互補(bǔ)存儲(chǔ)器節(jié)點(diǎn)中的另一節(jié)點(diǎn)被連接到與在特定單元的另一側(cè)(即，“下方”或“上方”)的相鄰單元中的相應(yīng)的另一互補(bǔ)存儲(chǔ)器節(jié)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的堆疊上拉或者下拉節(jié)點(diǎn)。換句話說，在特定單元中的兩個(gè)堆疊上拉或者下拉節(jié)點(diǎn)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)被連接到在相鄰單元中的相應(yīng)的堆疊上拉或者下拉節(jié)點(diǎn)，但是兩個(gè)堆疊上拉或者下拉節(jié)點(diǎn)被連接到在不同的相鄰單元中的堆疊上拉或者下拉節(jié)點(diǎn)。具體地，如果與在“當(dāng)前”單元中的互補(bǔ)存儲(chǔ)器節(jié)點(diǎn)之一相關(guān)聯(lián)的堆疊上拉或者下拉節(jié)點(diǎn)被連接到與在當(dāng)前單元“上方”的單元中的互補(bǔ)存儲(chǔ)器節(jié)點(diǎn)中的相應(yīng)的一個(gè)節(jié)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的堆疊上拉或者下拉節(jié)點(diǎn)，則與在“當(dāng)前”單元中互補(bǔ)存儲(chǔ)器節(jié)點(diǎn)中的另一個(gè)節(jié)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的堆疊上拉或者下拉節(jié)點(diǎn)被連接到與在當(dāng)前單元“下方”的單元中的互補(bǔ)存儲(chǔ)器節(jié)點(diǎn)中的相應(yīng)的另一個(gè)節(jié)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的堆疊上拉或者下拉節(jié)點(diǎn)。
[0023]該布置的互連在本說明書和后面的權(quán)利要求書中被稱為“交替互補(bǔ)模式”。具體地，在后面的權(quán)利要求書中使用的術(shù)語“交替互補(bǔ)模式”或其變體應(yīng)當(dāng)僅參考該描述，而不是參考任何詞典或者其他外部資源使用。
[0024]圖3示出了涉及到三個(gè)存儲(chǔ)器單元301、302、303的這樣的布置，它們每個(gè)都類似于存儲(chǔ)器單元200。在該布置中的中心單元302對(duì)應(yīng)于上面所指的“當(dāng)前”單元，而上單元303對(duì)應(yīng)于在當(dāng)前單元“上方”的單元，下單元301