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JSSC 2008第10期Memory0.13μmSRAM

A V ariation-Tolerant Sub-200 mV 6-T Subthreshold SRAM Bo Zhai Scott Hanson Stu

提出一种深亚阈值6-T SRAM设计,采用门控反馈写入辅助技术,在0.13微米CMOS工艺下实现193mV至1.2V工作电压范围,能耗降低36%。
0.13μm CMOS, 193mV-1.2V, 36%能耗降低
深亚阈值SRAM低电压变异性容忍能耗优化
门控反馈写入辅助技术:通过引入门控反馈机制,显著提高了SRAM在亚阈值电压下的写入稳定性,解决了传统6-T SRAM在超低电压下写入失败率高的问题,实测最低工作电压可降至193mV。
可调节的脚部和头部结构:采用动态可调的脚部(footer)和头部(header)结构,优化了SRAM单元的电流路径,在保持低功耗的同时提升了读写速度,相比传统设计能耗降低36%。
体偏置技术扩展电压缩放极限:通过动态体偏置技术,有效抑制了工艺波动对亚阈值SRAM性能的影响,扩展了电压缩放范围,使芯片在0.13μm工艺下实现稳定的超低电压工作。
单端6-T SRAM架构:创新性地采用单端设计替代传统差分结构,在保证功能完整性的同时将面积缩减50%,为高密度亚阈值存储器设计提供了新思路。
Abstract
IEEE, and Dennis Sylvester, Senior Member , IEEE Abstract—In this paper, we present a deep subthreshold 6-T SRAM, which was fabricated in an industrial 0.13 m CMOS technology. We first use detailed simulations to explore the chal- lenges of ultra-low-voltage memory design with a specific emphasis on the implications of variability. We then propose a single-ended 6-T SRAM design with a gated-feedback write-assist that remains robust deep in the subthreshold regime. Measurements of a test chip sho