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JSSC 2011第9期Other130nm

A Scalable Shield-Bitline-Overdrive Technique for Sub-15 V Chain FeRAMs Daisabur

提出一种用于亚15V链式FeRAM的可扩展屏蔽位线过驱动技术,通过130nm测试芯片验证,显著提升信号窗口。
130nm工艺, 0.7191μm单元, 576Kb容量, 1.3V操作电压, 信号窗口提升100mV
铁电存储器位线过驱动信号增强耦合噪声消除低电压操作
创新点1:屏蔽位线过驱动技术(电路创新),通过在读取操作期间利用位线间耦合施加0.24V额外偏压,显著提升铁电电容信号强度,使1.3V阵列操作的尾部信号提升100mV,实现信号窗口翻倍。
创新点2:动态噪声消除机制(系统创新),该技术通过屏蔽位线驱动主动抵消位线间耦合噪声,解决了低电压缩放FeRAM中因宽信号分布导致的噪声恶化问题,实测噪声抑制效果显著。
创新点3:电压-面积协同优化设计(方法创新),在仅增加0.9%阵列面积和5ns访问时间代价下,同时实现信号增强和噪声抑制,为高密度存储器(256Mb/512Mb)提供可扩展方案,预计信号窗口可达200mV以上。
创新点4:工艺缩放增益特性(方法创新),利用位线耦合比例随工艺微缩而增大的物理特性,使技术效益随存储密度提升自然增强,形成正向技术迭代循环。
Abstract
A ferroelectric capacitor overdrive technique with shield-bitline drive has been demonstrated and veri fied by a 130 nm 576 Kb test chip with a 0.7191 m cell. First, cell signal degra- dation and bitline-to-bitline cou pling noise worsened by wide cell signal distribution in low voltage scaled FeRAMs are discussed. Next, the shield-bitline-overdri ve technique is presented. This technique applies a 0.24 V higher b ias to the ferroelectric capac- itor through bitline-to-bitline coupling during the