隨著可穿戴設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)、云計算及大數(shù)據(jù)應用的快速發(fā)展,常關(guān)斷計算技術(shù)逐漸成為解決智能終端續(xù)航瓶頸的主要方向,而靜態(tài)隨機存儲器(Static Random Access Memory,SRAM)作為 SoC(System on Chip,SoC)芯片的核心部件在掉電后存在數(shù)據(jù)丟失的缺陷,為了滿足常關(guān)斷計算需求,非易失性SRAM(Non-Volatile Static Random Access Memory,NVSRAM)成為研究的熱點。RRAM(Resistance Random Access Memory,RRAM)因其具有良好的電學特性、面積小且與 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor,CMOS)工藝良好兼容性等特點,在非易失性SRAM中表現(xiàn)出很強的競爭優(yōu)勢。本文將在先進工藝下對基于RRAM的非揮發(fā)性SRAM存儲單元進行研究。在考慮工藝波動的基礎(chǔ)上,分析了多種結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。1)多閾值電壓結(jié)構(gòu):交叉耦合反相器具有不對稱的閾值電壓,系統(tǒng)上電時存儲節(jié)點的數(shù)據(jù)不再是隨機狀態(tài),接著通過恢復路徑對節(jié)點充放電來實現(xiàn)斷電前數(shù)據(jù)的恢復。2)差分數(shù)據(jù)感知結(jié)構(gòu):交叉耦合反相器由位線供電,系統(tǒng)上電時通過對BL/BLB位線采用特殊的控制時序,使存儲節(jié)點數(shù)據(jù)達到預知狀態(tài),接著開啟恢復路徑,從而實現(xiàn)系統(tǒng)斷電前數(shù)據(jù)的恢復。這兩種結(jié)構(gòu)均采用了單邊節(jié)點接入RRAM的方式。分析對比了這兩種結(jié)構(gòu)性能,并進行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化,最終實現(xiàn)了一種新型非揮發(fā)性SRAM高可靠性存儲單元結(jié)構(gòu)。另外采用數(shù)據(jù)可預知恢復狀態(tài)的實現(xiàn)方法,構(gòu)建了一種適用于非揮發(fā)性SRAM系統(tǒng)的高可靠性控制機制,確保系統(tǒng)的可靠性操作。為系統(tǒng)優(yōu)化提供理論指導,對我國物聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展具有深遠的意義�；赟MIC 65nm工藝節(jié)點大量仿真數(shù)據(jù)表明,本文提出的結(jié)構(gòu)能夠顯著提高數(shù)據(jù)的恢復率和恢復速度,更優(yōu)的讀寫靜態(tài)噪聲容限(Static Noise Margin,SNM),以及很大程度上降低了結(jié)構(gòu)的靜態(tài)和動態(tài)功耗。
【學位單位】：安徽大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TP333
【部分圖文】：

，器的不斷出現(xiàn)，給我國在半導體產(chǎn)業(yè)提供了變道超車的歷史發(fā)展機遇。因此，對??于非易失性ＳＲＡＭ的研究具有深遠的意義［７１。??１．１．２存儲器的分類與比較??存儲器一般可以分成兩大類：易失性和非易失性，如圖１－１所示。其中ＳＲＡＭ??和ＤＲＡＭ覓最常見的兩類易失性存儲器。非易失性存儲器的種類則有很多，其??中閃存（ＦＬＡＳＨ）波各領(lǐng)域廣泛的應用，另外其他新型的非易失性存儲器包括??磁存儲器（Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ?Ｒａｎｄｏｍ?Ａｃｃｅｓｓ?Ｍｅｍｏｒｙ，?ＭＲＡＭ）、鐵電存儲器??（ＦｅｉＴｏｄｅｃｔｉ．ｉｃ?ｒａｎｄｏｍ?ａｃｃｅｓｓ?ｍｅｍｏ丨．ｙ，ＦＲＡＭ）、相變存儲器（Ｐｈａｓｅ?Ｒａｎｄｏｍ??Ａｃｃｅｓｓ?Ｍｅｍｏ丨？＞？，ＰＲＡＭ）、阻變存儲器（ＲＲＡＭ）和非易失性靜態(tài)隨機存取存??儲器（ＮＶＳＲＡＭ）等［８｜。其中，ＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ、ＦＬＡＳＨ和ＦＲＡＭ是通過電容??的充放電來對數(shù)據(jù)進行存儲。而ＰＲＡＭ、ＭＲＡＭ和ＲＲＡＭ則是基于電阻的切換??來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲。表丨－丨和表１－２是各類存儲器的優(yōu)缺點比較和參數(shù)比較。??ＭｅｍｏｒＩ）??

平均7T1RNVSRAM結(jié)構(gòu)

Gsr-aR結(jié)構(gòu)
【參考文獻】

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本文編號：2850488