日立和瑞萨嵌入式SRAM技术可工作于0.8V电压

日立公司(Hitachi)与瑞萨科技公司(Renesas Technology)日前宣布,两家公司针对用90nm工艺和更小工艺尺寸制造的系统级芯片(SoC)技术,研制成功出低压嵌入式SRAM技术。

利用这项新的电路技术进行写入操作时,SRAM单元的电源可以处于“浮动”(脱离供电电源)状态,并且可以工作在0.8V电压。这一进展将有利于克服低电压运作(由于工艺尺寸的缩小,低电压运行变得更难)所遇到的障碍。两家公司预计,这种技术将成为实现信息设备中系统级芯片高性能、低功率运作的基本技术。

在蜂窝电话这类信息设备中,系统级芯片用于处理多媒体文件,“高速度”和“低功耗”,是对系统级芯片的重要要求。通常,高速度的性能是通过缩小晶体管、降低供电电压来做到的。但是,在工艺尺寸比90nm还小时,晶体管性能的变化不再可以忽视,用常规的方法来提高性能变得很难。对于SRAM电路,尤其是这样。随着系统级芯片需要处理的数据增多,SRAM的容量也必须增加,结果晶体管之间性能的小小变化都会对性能产生很大影响,所以很难进一步降低供电电压。所以可以预计,系统级芯片所能达到的低电压,将受到SRAM电路供电电压的制约,因此,人们认为,对于使用90nm工艺和尺寸更小的工艺研制的SRAM,实现低功率的系统级芯片,发展用于 SRAM的新型低电压技术是一件重要的课题。

针对这个挑战,日立公司和瑞萨科技已经研制成功用90nm工艺及尺寸更小的工艺制造的、用于系统级芯片的嵌入式SRAM的低压低功率技术。这项技术的特点如下:

1)用于低电压运作的供电电压浮动写入技术: 在进行写入操作时,用于存放数据的SRAM的供电电源是处于浮动状态(脱离供电电源),形成一种可以很容易地重新把数据写到存储器单元的状态。用这个办法,写入操作可以在低电压的情况下进行,同时可以降低整个SRAM的工作电压。

2)用于低功率写入操作的写入复制电路:通常,在分配给写入操作的整段时间里,所有的写入电路都是处于工作状态,这是为了得到优良的写入性能。这项新技术用一个复制电路来监测写入性能,写入电路的工作时间是按照写入性能来改变的。这样可以减少没有必要的功耗,同时又不会降低性能。

日立公司和瑞萨科技已经制造成功用作高速缓冲存储器的SRAM组件样片,存储容量为32kb,以及用作工作存储器的SRAM组件样片,存储容量为512kb,并且对它们的性能进行了评定。与常规的SRAM组件相比,供电电压降低了100μV,新的SRAM模组可以工作在0.8V的供电电压。写入复制电路把它的功耗减少了18%,耗电方面的性能达到0.76微瓦/兆赫位。