具有減小的感測(cè)延遲和改善的感測(cè)余量的sram讀取緩沖器的制造方法
【專利說明】具有減小的感測(cè)延遲和改善的感測(cè)余量的SRAM讀取緩沖器
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求共同擁有的于2013年8月2日提交的美國非臨時(shí)專利申請(qǐng)N0.13/957，485的優(yōu)先權(quán)，該非臨時(shí)專利申請(qǐng)的內(nèi)容通過援引全部明確納入于此。
[0003]題堡
[0004]本公開一般涉及存儲(chǔ)器設(shè)備，尤其涉及存儲(chǔ)器設(shè)備的讀取緩沖器。
[0005]相關(guān)技術(shù)描述
[0006]技術(shù)進(jìn)步已產(chǎn)生越來越小且越來越強(qiáng)大的電子設(shè)備。例如，當(dāng)前存在各種移動(dòng)設(shè)備，諸如無線電話、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)和尋呼設(shè)備。移動(dòng)設(shè)備可以是小型、輕量且易于由用戶攜帶的。無線電話(諸如蜂窩電話和網(wǎng)際協(xié)議(IP)電話)可通過無線網(wǎng)絡(luò)傳達(dá)語音和數(shù)據(jù)分組。此外，許多無線電話包括被納入于其中的其他類型的設(shè)備。例如，無線電話還可包括數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)、數(shù)字記錄器以及音頻文件播放器。同樣，無線電話可處理可執(zhí)行指令，包括軟件應(yīng)用，諸如可被用于訪問因特網(wǎng)的web瀏覽器應(yīng)用。無線電話通常使用易失性存儲(chǔ)器(諸如靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(SRAM))來存儲(chǔ)和訪問數(shù)據(jù)和指令。無線電話和其他移動(dòng)設(shè)備可包括顯著的計(jì)算能力。
[0007]用戶越來越期望移動(dòng)設(shè)備包括高(例如，“快”)性能而同時(shí)還消耗低功率(例如，具有長電池壽命)?？山档碗娮釉O(shè)備的供電電壓以節(jié)省功率(例如，延長移動(dòng)設(shè)備的電池壽命)。隨著供電電壓下降，SRAM可能展現(xiàn)出降低的性能。例如，降低的供電電壓可能與降低的SRAM單元讀取穩(wěn)定性相關(guān)聯(lián)(例如，由SRAM單元存儲(chǔ)的值更容易被噪聲破壞)。為了進(jìn)一步解說，以降低的供電電壓工作的SRAM單元的讀取靜態(tài)噪聲余量(RSMN)可能小于SRAM單元的保持靜態(tài)噪聲余量(HSMN)。即，存儲(chǔ)在SRAM單元處的數(shù)據(jù)值在讀取操作期間比在非讀取操作狀態(tài)期間保持該數(shù)據(jù)值時(shí)更易受到噪聲影響，因此潛在地導(dǎo)致包括SRAM單元的電子設(shè)備的較差性能(例如，數(shù)據(jù)丟失)。
[0008]挺述
[0009]具有降低的供電電壓的某些SRAM配置利用讀取緩沖器。讀取緩沖器可耦合在SRAM單元與位線之間。讀取緩沖器可在讀操作期間“緩沖” SRAM單元，諸如通過在位線與SRAM單元中保持將讀取的數(shù)據(jù)值的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)之間提供隔離。然而，讀取緩沖器可能降級(jí)與讀取邏輯高電壓(例如，T位值)相關(guān)聯(lián)的感測(cè)余量、可能增大與讀取邏輯低電壓(例如，“O”位值)相關(guān)聯(lián)的感測(cè)延遲、或其組合。例如，讀取緩沖器可與減小與SRAM單元相關(guān)聯(lián)的導(dǎo)通電流-截止電流比IcinAclff的較大泄漏電流相關(guān)聯(lián)(例如，通過增大Iciff)，從而由于導(dǎo)通與截止?fàn)顟B(tài)之間增大的相似度而降級(jí)與感測(cè)邏輯高電壓相關(guān)聯(lián)的感測(cè)余量。一些SRAM配置通過結(jié)合讀取緩沖器使用特定配置(例如，“緩沖腳”)來嘗試改善感測(cè)余量。然而，這些配置可能增大與感測(cè)邏輯低電壓相關(guān)聯(lián)的延遲，諸如通過增大SRAM單元與位線之間的電容。
[0010]根據(jù)本公開的靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(SRAM)單元包括具有反相器和開關(guān)(例如，晶體管)的讀取緩沖器。讀取緩沖器被配置成實(shí)現(xiàn)與感測(cè)存儲(chǔ)在SRAM單元處的I位值相關(guān)聯(lián)的高感測(cè)余量，并且被進(jìn)一步配置成實(shí)現(xiàn)與感測(cè)存儲(chǔ)在SRAM單元處的O位值相關(guān)聯(lián)的低感測(cè)延遲。例如，在至少一個(gè)實(shí)施例中，SRAM器件被配置成在讀O操作期間使位線經(jīng)由單個(gè)開關(guān)快速地放電，并且被進(jìn)一步配置成在特定方向上路由(例如，泄漏)電流以改善與讀I操作相關(guān)聯(lián)的感測(cè)余量，如下文進(jìn)一步解釋的。
[0011]在特定實(shí)施例中，一種器件包括靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(SRAM)單元和耦合至該SRAM單元的輸出的讀取緩沖器。該讀取緩沖器包括反相器和開關(guān)。該反相器的輸入響應(yīng)于該SRAM單元的輸出。該開關(guān)的控制端子響應(yīng)于該反相器的輸出。
[0012]在另一特定實(shí)施例中，公開了一種操作靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(SRAM)單元的方法。該方法包括將存儲(chǔ)在SRAM單元處的值反相以生成反相值。該值由與SRAM單元相關(guān)聯(lián)的讀取緩沖器的反相器來反相。該方法進(jìn)一步包括基于該反相值來控制讀取緩沖器的開關(guān)的控制端子。
[0013]在另一特定實(shí)施例中，公開了一種操作靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(SRAM)單元列的方法。該方法包括發(fā)起與SRAM單元列中的第一SRAM單元相關(guān)聯(lián)的讀操作。在讀操作期間，使第一泄漏電流從位線流到SRAM單元列中的第一未選中SRAM單元的第一讀取緩沖器。在讀操作期間，使第二泄漏電流從SRAM單元列中的第二未選中SRAM單元的第二讀取緩沖器流到位線。
[0014]在另一特定實(shí)施例中，一種裝備包括用于存儲(chǔ)值的裝置和用于在讀操作期間緩沖值的裝置。該用于緩沖值的裝置包括用于將值反相以生成反相值的裝置和用于基于該反相值來將位線選擇性地耦合至電壓端子的裝置。
[0015]在另一特定實(shí)施例中，一種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)存儲(chǔ)可由處理器執(zhí)行的指令以訪問靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(SRAM)單元。訪問SRAM單元包括將存儲(chǔ)在SRAM單元處的值反相以生成反相值。該值由與SRAM單元相關(guān)聯(lián)的讀取緩沖器的反相器來反相。訪問SRAM單元進(jìn)一步包括基于該反相值來控制讀取緩沖器的開關(guān)的控制端子。
[0016]由所公開的實(shí)施例中的至少一個(gè)實(shí)施例提供的一個(gè)特定優(yōu)點(diǎn)是與感測(cè)存儲(chǔ)在SRAM單元處的I位值相關(guān)聯(lián)的高感測(cè)余量。例如，通過利用來自未選中SRAM單元的泄漏電流來維持預(yù)充電的位線的電荷，可以增大感測(cè)余量。進(jìn)一步，本文中描述的技術(shù)可實(shí)現(xiàn)與感測(cè)存儲(chǔ)在SRAM單元處的O位值相關(guān)聯(lián)的低感測(cè)延遲。例如，通過在讀O操作期間經(jīng)由單個(gè)開關(guān)使預(yù)充電的位線快速地放電，與感測(cè)O位值相關(guān)聯(lián)的感測(cè)延遲與常規(guī)SRAM器件相比可以減小。本公開的其他方面、優(yōu)點(diǎn)和特征將在閱讀了整個(gè)申請(qǐng)后變得明了，整個(gè)申請(qǐng)包括下述章節(jié):附圖簡述、詳細(xì)描述以及權(quán)利要求書。
[0017]附圖簡述
[0018]圖1是包括耦合至具有反相器和開關(guān)的讀取緩沖器的靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(SRAM)單元的器件的特定解說性實(shí)施例的示圖；
[0019]圖2是包括圖1的讀取緩沖器的SRAM單元列的特定解說性實(shí)施例的示圖；
[0020]圖3是描繪圖1和2的某些方面的器件的布局的特定解說性實(shí)施例的示圖；
[0021 ]圖4是操作圖1的SRAM單元的方法的特定解說性實(shí)施例的流程圖；
[0022]圖5是操作圖2的SRAM單元列的方法的特定解說性實(shí)施例的流程圖；
[0023]圖6是包括圖1的器件的移動(dòng)設(shè)備的框圖；以及
[0024]圖7是用于制造包括耦合至具有反相器和開關(guān)的讀取緩沖器的SRAM單元的電子設(shè)備的制造過程的特定解說性實(shí)施例的數(shù)據(jù)流圖。
[0025]詳細(xì)描述
[0026]參照?qǐng)D1，描繪了器件的特定解說性實(shí)施例并將其一般地標(biāo)示為100。器件100包括靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(SRAM)單元102。器件100進(jìn)一步包括耦合至SRAM單元102的讀取緩沖器 104。
[0027]SRAM單元102可包括交叉耦合的反相器對(duì)。例如，在圖1中，SRAM單元102包括由耦合至η型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(nMOSFET)llO的P型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(pM0SFET)106形成的第一反相器。第一反相器與由耦合至nMOSFET 112的pM0SFET 108形成的第二反相器交叉耦合。pMOSFET 106經(jīng)由節(jié)點(diǎn)114耦合至nMOSFET 110opM0SFET 108經(jīng)由節(jié)點(diǎn)116耦合至nMOSFET 112。
[0028]SRAM單元102可進(jìn)一步包括多個(gè)存取晶體管。例如，SRAM單元102包括存取晶體管118和存取晶體管120。存取晶體管118耦合至寫位線(WBL)134。存取晶體管118進(jìn)一步耦合至寫字線(WWL) 132。存取晶體管120耦合至寫字線132并耦合至補(bǔ)寫位線(WBLB) 136。在圖1的特定示例中，SRAM單元102具有六晶體管(6T)配置，如所解說的。根據(jù)進(jìn)一步的實(shí)施例，SRAM單元102可以具有不同于圖1的示例的配置。
[0029]讀取緩沖器104可耦合至SRAM單元102的輸出。例如，讀取緩沖器104可耦合至節(jié)點(diǎn)116。根據(jù)其他配置，讀取緩沖器104可耦合至節(jié)點(diǎn)114。讀取緩沖器104包括開關(guān)和反相器。例如，讀取緩沖器104可包括開關(guān)126，該開關(guān)126響應(yīng)于由耦合至nMOSFET 124的pMOSFET122形成的反相器。如圖1中所解說的，開關(guān)126可包括nMOSFET。本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到，可使用一個(gè)或多個(gè)其他結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)開關(guān)。如圖1中所指示的，讀取緩沖器104可被實(shí)現(xiàn)為包括三個(gè)晶體管的三晶體管(3T)配置。相應(yīng)地，器件100可被實(shí)現(xiàn)為九晶體管(9T)配置，如圖1的示例中所解說的。
[0030]開關(guān)126的控制端子可響應(yīng)于讀取緩沖器104的反相器的輸出。例如，開關(guān)126的控制端子128(例如，柵極端子)可耦合至pMOSFET 122的漏極端子并耦合至nMOSFET 124的漏極端子?？刂贫俗?28可通過直接耦合(例如，連接)至該反相器的輸出來響應(yīng)于該反相器的輸出，如圖1的示例中所解說的。作為另一示例，控制端子128可通過間接耦合至該反相器的輸出來響應(yīng)于該反相器的輸出，諸如在另一器件組件耦合在控制端子128與該反相器的輸出之間的情況下。該反相器的輸入(例如，pMOSFET 122和nMOSFET 124的柵極端子之間的連接)可響應(yīng)于SRAM單元的輸出(例如，節(jié)點(diǎn)116)。pMOSFET 122的源極端子可耦合至讀字線(RffL) 130onMOSFET 124的源極端子可耦合至接地節(jié)點(diǎn)(例如，Vss)。
[0031]開關(guān)126可耦合至位線，諸如讀位線(RBL)138。開關(guān)126可進(jìn)一步耦合至電壓端子，諸如補(bǔ)讀字線(RWLBH40。如圖1中所解說的，開關(guān)126可以是讀取緩沖器104的耦合在讀位線138與補(bǔ)讀字線140之間的唯一組件。另外，在圖1所描繪的示例中，開關(guān)126的漏極端子耦合至讀位線138，并且開關(guān)126的源極端子耦合至補(bǔ)讀字線140。
[0032]在操作中，可在器件100處發(fā)起讀操作以確定存儲(chǔ)在SRAM單元102的節(jié)點(diǎn)116處的值。為了發(fā)起讀操作，讀位線138可被預(yù)充電至邏輯高值(例如，Vdd)。進(jìn)一步，可根據(jù)邏輯高電壓來偏置讀字線130以激活讀取緩沖器104的反相器。如果存儲(chǔ)在節(jié)點(diǎn)116處的值對(duì)應(yīng)于邏輯低電壓(例如，O位)，則讀取緩沖器104的反相器將邏輯低電壓反相以生成邏輯高電壓。由反相器生成的邏輯高電壓可激活開關(guān)126的控制端子128。一旦激活控制端子128，開關(guān)126可將預(yù)充電的讀位線138耦合至補(bǔ)讀字線140以使預(yù)充電的讀位線138放電并導(dǎo)致讀取位具有邏輯低電壓(例如，O位)。相應(yīng)地，讀操作可指示節(jié)點(diǎn)116存儲(chǔ)邏輯低電壓(例如，O位)。
[0033]替換地，如果存