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JSSC 2012第6期MemorySRAM

Low Store Energy Low VDDmin 8T2R Nonvolatile Latch and SRAM With V ertical-Stack

提出一种基于电阻存储器的非易失性SRAM单元,实现快速存储/恢复操作和低能耗。
16 Kb宏单元,最低存储能量,0.45V工作电压
非易失性SRAM电阻存储器低电压操作快速存储垂直堆叠
创新点1:垂直堆叠的8T2R结构(方法创新) - 该研究首次提出将两个快速写入的忆阻器(RRAM)垂直堆叠在8T SRAM单元之上,实现了紧凑的单元面积和高效的并行存储/恢复操作,显著提升了存储密度和操作速度。
创新点2:新型2T电阻开关(电路创新) - 通过引入一种新型的2T忆阻器开关,该设计不仅实现了对忆阻器的精确控制,还提供了SRAM写入辅助功能,从而在低电压(VDDmin 0.45 V)下有效防止了读写失败,提升了系统的可靠性。
创新点3:低电压操作能力(性能创新) - 该研究通过优化的晶体管尺寸设计和写入辅助技术,实现了目前最低的操作电压(0.45 V)和存储能量,显著降低了功耗,适用于移动SoC芯片的低功耗需求。
创新点4:宏级忆阻器非易失性SRAM(系统创新) - 该研究首次成功制造了基于忆阻器的16 Kb非易失性SRAM宏,展示了其在快速存储/恢复操作和低功耗方面的卓越性能,为未来非易失性存储技术提供了可行的解决方案。
Abstract
Many mobile SoC chips employ a “two-macro” approach including volatile and nonvolatile memory macros (i.e. SRAM and Flash), to achieve high-performance or low-voltage power-on operation with the capability of power-off nonvolatile data storage. However, the two-macro approach suffers from slow store/restore speeds due to word-by-word serial transfer of data between the volatile and nonvolatile memories. Slow store/re- store speeds require long power-on/off time and leave the device vulnerable to