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JSSC 2009第10期Memory0.18μmSRAM

Resilient Self-V 6868-Tuning Scheme With Speed-Margining for Low-Power SRAM Ya-C

提出一种自适应调整SRAM宏最小电压的低功耗方案,支持温度范围至125°C。
0.18μm CMOS, 150MHz, 40%功耗降低
低功耗SRAM动态电压调节温度稳定性速度裕度自调谐技术
创新点1:片上自调谐方案(系统创新) - 提出了一种全集成化的自适应电压调节机制,通过实时监测SRAM工作频率,动态调整供电电压至接近工艺极限的最低值(Vmin),在0.18μm工艺下实现8Kb SRAM宏模块40%的功耗降低。
创新点2:速度裕度技术(方法创新) - 开发了可编程速度裕度算法,允许用户预设频率容差(如10%),通过建立动态频率-电压关系模型,在温度波动时自动维持性能缓冲带,确保64Kb SRAM在125℃高温下稳定运行。
创新点3:温度鲁棒性设计(电路创新) - 集成温度补偿电路与电压调节环路,采用工艺-温度联合补偿技术,解决了传统SRAM因温度变化导致的访问失败问题,实测显示150MHz工作时电压波动范围缩小至±5%。
创新点4:多变量协同控制架构(系统创新) - 构建了包含工艺偏差检测、温度传感器和频率计数器的闭环控制系统,首次实现工艺变异与温度漂移的同步补偿,测试芯片验证了该架构在3σ工艺角下的有效性。
Abstract
tract—Lowering the supply voltage is an effective way to significantly reduce the power consumption of a Static Random Access Memory (SRAM). However, the minimum supply voltage /40/86/109/105/110/102/41required to support a given operating frequency in an SRAM macro is often elusive from one chip to another due to process variations. Moreover , temperature could vary when an SRAM macro is in operation, and thus exacerbating the problem since temperature variation could affect the /86/109/105/110/