RAM寫入動態(tài)功率增大不利地影響總的SOC設(shè)計復(fù)雜性和成本。例如，在基于相同軌的子陣列設(shè)計解決方案上顯著增大了對于SRAM陣列的功率傳送的要求，因為現(xiàn)在將SramVcc和VccSram提供給SRAM陣列中的SRAM單元。對于SRAM電壓調(diào)節(jié)器的電流傳送要求隨著為了性能增強(qiáng)而將更多SRAM添加到SRAM陣列301a和301b而增大。電流傳送要求的增大不利地影響平臺成本。提供兩個單獨的電源還增大了 SRAM電壓軌SramVcc 308a和308b的峰值電流的大小。
[0035]例如，SRAM電壓軌SramVcc 308a和308b的峰值電流在基于單一電源的SRAM架構(gòu)上可以增大3X-4X(其中，“X”指代倍數(shù)的數(shù)量)。峰值電流大小的增大導(dǎo)致對于SRAM軌的昂貴的封裝解決方案(例如，多管芯側(cè)電容器)和管芯上電容器的放置。提供兩個單獨的電源還增大了 VccSram和SramVcc節(jié)點上的電壓跌落(droop)的大小。以上問題及其它問題由圖4的實施例來解決。
[0036]圖4是根據(jù)本公開內(nèi)容的一個實施例的使用了用于降低動態(tài)功率和峰值電流的分段的SRAM陣列的布局400。應(yīng)指出，圖4中的具有與任何其它附圖的元件相同的附圖標(biāo)記(或名稱)的那些元件可以以與所述方式類似的任何方式來操作或運行，但不限于此。
[0037]布局400包括被分段為401a、401b、401c和401d子陣列的SRAM陣列單元。例如，將256x4陣列301a分段為包括陣列401a和401b的四個64x4子陣列，其中，四個64x4子陣列中的每一個(例如，401a和401b)在尺寸(即，面積)上小于256x4陣列301a。類似地，在此例子中，將256x4陣列301b分段為包括401c和401d的四個64x4子陣列，其中，四個64x4子陣列中的每一個(例如，401c和40Id)在尺寸(即，面積)上小于256x4陣列301b。盡管實施例示出了將256x4陣列分段為四個子陣列，但可以以設(shè)計任意數(shù)量的子分段來實現(xiàn)所述的技術(shù)結(jié)果。例如，64x4、32x4、16x4等的陣列粒度可以用于對較大的陣列(例如，256x4的陣列)進(jìn)行分段。
[0038]布局400還包括寫入輔助電路402a、402b、402c和402d，它們是寫入輔助電路302a和302b的分段版本。例如，將寫入輔助電路302a分段為兩個寫入輔助電路402a、402b，其中，每一個寫入輔助電路402a和402b在尺寸(面積)上小于寫入輔助電路302a。在另一個例子中，將寫入輔助電路302b分段為兩個寫入輔助電路402c和402d，其中，每一個寫入輔助電路402c和402d在尺寸(面積)上小于寫入輔助電路302b。在其它實施例中，可以將寫入輔助電路302a和302b分段為多于兩個寫入輔助電路。
[0039]由于寫入輔助電路402a、402b、402c和402d(也被稱為本地寫入輔助電路，因為它們對于SRAM的分段陣列是本地的)相對于寫入輔助電路302a和302b尺寸減小，在將RD/WR列復(fù)用器303a和303b分段時，布局400的RD/WR本地列復(fù)用器403a、403b、403c和403d相對于RD/WR列復(fù)用器303a和303b尺寸減小。根據(jù)一個實施例，通過對陣列301a和寫入輔助電路302a進(jìn)行分段，每一個SramVcc 408a和408b的線路長度比SramVcc308a的線路長度更短。根據(jù)一個實施例，通過對陣列301b和寫入輔助電路302b進(jìn)行分段，每一個SramVcc 408c和408d的線路長度比SramVcc 308b的線路長度更短。
[0040]在一個實施例中，分別往來于RD/WR本地列復(fù)用器403a、403b、403c、403d (也被稱為RD/WR本地列復(fù)用器，因為它們對于SRAM的分段陣列是本地的)的讀取數(shù)據(jù)和寫入數(shù)據(jù)(及其反相信號)406a、406b和407a、407b按路線發(fā)送(ixnite)到感測放大器與鎖存器404。在這種實施例中，傳輸門耦合到406a、406b和407a、407b的布線，以將讀取數(shù)據(jù)和寫入數(shù)據(jù)(及其反相信號)耦合到各自的RD/WR本地列復(fù)用器403a、403b、403c和403d。在一個實施例中，感測放大器與鎖存器404的尺寸和感測放大器與鎖存器304的尺度基本上相同。在其它實施例中，感測放大器與鎖存器404的尺寸相對于感測放大器與鎖存器304較小。在一個實施例中，寫入驅(qū)動器405的尺寸與寫入驅(qū)動器305基本上相同。在其它實施例中，寫入驅(qū)動器405的尺寸相對于寫入驅(qū)動器305較小。
[0041]圖4的實施例通過將位單元陣列元件分段為較小的子陣列的組(例如64x4(每“4”列64個位單元))解決了圖3的寫入輔助高功率問題。為了解釋實施例，描述了被分段為64x4子陣列的256x4陣列的例子。然而，在不改變實施例的本質(zhì)的情況下，可以使用針對分段的其它尺寸。
[0042]在這個例子中，圖3的布局300的分段導(dǎo)致SramVcc、bl和bl_b(圖1、圖2)信號也每隔64個位單元被分段。將圖3的寫入輔助電路的大小劃分(size)支持256x4位單元陣列。在一個實施例中，通過將陣列分段減小到64x4，可以減小寫入輔助電路的尺寸(即，可以減小有效面積和/或覆蓋區(qū)(footprint))。例如，寫入輔助電路的尺寸減小可以高達(dá)70%,以實現(xiàn)與以前寫入輔助電路的性能相同的性能。圖3使用連接到大的256x4陣列的大(按照有效面積)寫入輔助電路(與圖4的寫入輔助電路相比)。因此，SramVcc 301a、bl和bl_b跨256個位單元是連續(xù)的。圖4的實施例示出了陣列讀取和寫入方案的框級圖示。圖4的實施例使用耦合到較小的64x4陣列的較小寫入輔助電路(與圖3的寫入輔助電路相比)。因此，SramVcc (408a-d)、bl和bl_b是本地的，并且僅跨64個位單元是連續(xù)的。
[0043]布局400通過將圖3的布局300分段為具有較小寫入輔助電路(圖2的較小版本)和讀取/寫入列選擇電路的較小部分而減小了峰值電流和平均電流(例如，在寫入處理期間所需的)。用于將圖3的布局300分段為圖4的布局400的一個技術(shù)效果是實現(xiàn)了動態(tài)寫入功率節(jié)省，例如大于50%的功率節(jié)省。還可以通過圖4的實施例減小其它成本(諸如大電壓調(diào)節(jié)器的成本),SramVcc上的封裝電容器的數(shù)量與尺寸。圖4的實施例還容許將較小的位單元集成到存儲器單元中。在存在器件變化的情況下，與傳統(tǒng)多個存儲器陣列相比，實施例以較小的面積影響、在較低功率下實現(xiàn)了對多個存儲器陣列的讀取與寫入操作。
[0044]圖4的實施例將新的分段布局拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(topology)與修改的寫入輔助和讀取/寫入列選擇電路相結(jié)合。圖4的實施例展現(xiàn)了許多技術(shù)效果。一些非限制性技術(shù)效果是:圖4的實施例與圖3的實施例相比，通過減小寫入輔助電路的選擇部件(例如，部件201)的尺寸減小了動態(tài)寫入功率。在一個實施例中，由于位單元陣列的分段，使寫入輔助電路的選擇部件的尺寸減小是可能的。
[0045]圖4的實施例的另一個技術(shù)效果是:與圖3的實施例相比，其減小了動態(tài)讀取和寫入功率。這通過對來自耦合到感測放大器與鎖存器404的全局讀取和寫入線路的本地位線進(jìn)行分段來完成。這繼而降低了在讀取和寫入操作期間進(jìn)行開關(guān)的全局讀取和寫入線路上的總電容。實施例的另一個技術(shù)效果是:布局400通過減小位線預(yù)充電和寫入輔助部件(例如，部件201及其相對應(yīng)的驅(qū)動器)的尺寸而減小了峰值電流。布局400的實施例還通過獲得每條位線的位單元的最小固定數(shù)量(例如，64)而使位線失配最小化。布局400的實施例還實現(xiàn)了高達(dá)例如每組1024x4個位單元。以前的設(shè)計僅支持高達(dá)例如每組512x4個位單元。
[0046]圖5是根據(jù)本公開內(nèi)容的一個實施例的用于圖4的分段SRAM陣列的讀取/寫入列選擇和位線預(yù)充電電路500。應(yīng)指出，圖5的具有與任何其它附圖的元件相同的附圖標(biāo)記(或名稱)的那些元件可以以與所述方式類似的任何方式來操作或運行，但不限于此。
[0047]讀取/寫入列選擇和位線預(yù)充電電路500(例如，403a_d)包括分別對應(yīng)于407a_b與406a_b的本地位線501bl和bl_b (bl的反相)與全局讀取/寫入數(shù)據(jù)線502 — wrdata、wrdata_b、rddata和rddata_b。在一個實施例中，本地位線501由包括晶體管Mblpa、Mblpb、Mblpc、Mcpl、Mcplb 的電路和包括 Mnwrb、Mprdb、Mprd 和 Mnwr 的傳輸門 503 生成。blpch_b是本地bl (本地位線)預(yù)充電信號，其在任何讀取/寫入操作前將本地bl線(本地位線)501預(yù)充電到VccSram。在讀取操作期間，rdysel信號充當(dāng)讀取列復(fù)用器選擇信號，其容許本地bl線501的值傳播到全局讀取數(shù)據(jù)線(rddata&rddata_b)。在寫入操作期間，wrysel信號充當(dāng)寫入列復(fù)用器選擇信號，其容許全局寫入數(shù)據(jù)線(wrdata&wrdata_b)上的寫入數(shù)據(jù)傳送到本地bl線501。
[0048]參考圖4的示范性實施例，每64x4位單元的段(4019a_d)親合到本地讀取/寫入選擇電路500(例如，403a-d)。在一個實施例中，在讀取和寫入操作期間，通過傳輸門503—Mnwr、Mnwrb、Mprd和Mprdb—讀取或?qū)懭氡镜剡x擇的bl和bl_b。在一個實施例中，交叉親合的器件Mcpl和Mcplb消除了對互補(bǔ)傳輸門的需要，因為在寫入操作期間，機(jī)構(gòu)會以“I”上拉位線。在此實施例中，全局讀取/寫入數(shù)據(jù)線502上較低的電容(代替256x4個存儲器單元的64x4個存儲器單元)導(dǎo)致在讀取和寫入操作期間平均電流和峰值電流的減小。
[0049]圖6是根據(jù)本公開內(nèi)容的一個實施例的用于降低動態(tài)功率和峰值電流的SRAM陣列的布局分段的方法600。應(yīng)指出，圖6的具有與任何其它附圖的元件相同的附圖標(biāo)記(或名稱)的那些元件可以以與所述方式類似的任何方式來操作或運行，但不限于此。盡管以特定順序示出了參考圖6的流程圖中的塊，但是動作的順序可以修改。因而，可以按照不同的順序執(zhí)行所示的實施例，并且一些動作/塊可以并行執(zhí)行。參考圖4-5的實施例示出了圖6的流程圖。根據(jù)某些實施例，圖6中列出的塊和/或動作中的一些是可選的。呈現(xiàn)的塊的編號是為了清楚，而并非旨在規(guī)定其中必須出現(xiàn)多個塊的操作的順序。另外，可以以各種組合來利用來自不同流程的操作。
[0050]在塊601，存儲器單元的陣列(例如，301a_b)分段為多個存儲器單元的分段陣列(例如，401a-d)。在塊602，減小用于存儲器單元的分段陣列的全局寫入輔助邏輯單元(例如，302a-b)的面積，以生成多個本地寫入輔助邏輯單元(例如，402a-d)，其中，多個本地寫入輔助邏輯單元(例如，402a-d)中的本地寫入輔助邏輯單元中的每一個耦合到多個存儲器單元的分段陣列(例如，401a_d)中的存儲器單元的分段陣列的每一個。
[0051]在塊603，減小用于存儲器單元的分段陣列(例如，401a_d)的全局讀取/寫入列復(fù)用器(例如，303a-b)的面積，以生成多個讀取/寫入本地列復(fù)用器(例如，403a-d)。在一個實施例中，讀取/寫入本地列復(fù)用器中的每一個讀取/寫入本地列復(fù)用器耦合到多個存儲器單元的分段陣列中的存儲器單元的分段陣列中的每一個。在一個實施例中，減小全局寫入輔助邏輯單元(例如，302a-b)的面積包括減小全局寫入輔助邏輯單元的上拉P型晶體管(例如，MpbiasO、Mpbias I和Mpbias2)的尺寸，以生成用于本地寫入輔助邏輯單元(例如，402a-d)的本地上拉P型晶體管。
[0052]圖7是根據(jù)本公開內(nèi)容的一個實施例的具有示出了與圖3的傳統(tǒng)SRAM陣列相比由于對SRAM陣列進(jìn)行分段引起的功率節(jié)省的波形的曲線圖700。X軸是時間(以納秒為單位)，而y軸是電流(以mA為單位)。在此示范性曲線圖中，波形701 (實曲線)是圖3的實施例的峰值電流，而波形702 (虛曲線)是圖4的實施例的峰值電流。對于相同的工藝技術(shù)，由于在圖3實施例與圖4的實施例之間的峰值電流減小，實施例中所述的分段導(dǎo)致相當(dāng)大的功率節(jié)省。
[0053]實施例降低了 SRAM陣列的動態(tài)功率，這對于具有存儲器陣列的處理器和SOC是有價值的。隨著器件幾何尺寸收縮(或按比例縮放)，晶體管中的Le和Vt變化預(yù)計會變差，并且使用爭用(content1n)電路的傳統(tǒng)設(shè)計在寫入功率方面會令人無法滿意的高，并且相對于以前的技術(shù)節(jié)點會耗費更多的面積。實施例對SramVcc和BL(位線或bl)進(jìn)行分段，其提供了動態(tài)功率節(jié)省。相比傳統(tǒng)SRAM設(shè)計，實施例將峰值電流減小了一多半。
[0054]對于具有同時切換的許多SRAM的SOC應(yīng)用，高峰值電流在電源軌上的電壓跌落方面是成問題的。實施例減小了在SramVcc電源軌上的電壓跌落，其具有的電容比主SOC Vnn軌的電容小得多。實施例相當(dāng)大地改進(jìn)了 BL失配，因為在BL上總是存在固定數(shù)量的(例如，64)位單元，而與例如從