8T комірка пам’яті регістрового файлу для технологій 180 нм із низькою напругою живлення

Автор(и)

  • Олександр Груданов Національний авіаційний університет, Київ, Україна

DOI:

https://doi.org/10.20535/S0021347023100059

Ключові слова:

SRAM, RFSRAM, пам'ять зі зменшеною споживаною потужністю, батерфляй криві, static-noise margin, SNM

Анотація

В роботі запропоновано метод визначення розмірів транзисторів 8-транзисторної (8T) комірки регістрового файлу статичної пам’яті RFRAM (register file static random access memory) для створення дво-портових регістрових файлів і дво-портових SRAM (static random access memory) із зниженою напругою живлення для зменшення споживаної потужності. Цей метод може бути застосовано і для 6-транзисторних (6Т) комірок одно-портових статичних SRAM. Метод заснований на аналізі так званих батерфляй кривих (БК) та пошуку таких величин розмірів транзисторів та їх розкиду порогових напруг, при яких для заданої критичної мінімальної напруги живлення досягається умова для БК існування одного перетину та одного дотику її кривих. Проведено порівняння отриманих зразків пам’яті у кремнії та її критичної напруги з результатами моделювання схеми в режимі запису та читання залежно від напруги живлення. Експериментальні зразки пам’яті, що виготовлені на фабриці TSMC за проектними нормами 180 нм, успішно пройшли тестування за напруги 0,75–1,8 В.

Посилання

C. Huang, L. Chiou, “Single bit‐line 8T SRAM cell with asynchronous dual word‐line control for bit‐interleaved ultra‐low voltage operation,” IET Circuits, Devices Syst., vol. 12, no. 6, pp. 713–719, 2018, doi: https://doi.org/10.1049/iet-cds.2018.5150.

P. L. Achankunju, K. S. Sreekala, M. K. James, “Design and read stability analysis of 8T Schmitt trigger based SRAM,” ICTACT J. Microelectron., vol. 02, no. 04, pp. 323–328, 2017, doi: https://doi.org/10.21917/ijme.2017.0056.

R. Saeidi, M. Sharifkhani, K. Hajsadeghi, “A subthreshold symmetric SRAM cell with high read stability,” IEEE Trans. Circuits Syst. II Express Briefs, vol. 61, no. 1, pp. 26–30, 2014, doi: https://doi.org/10.1109/TCSII.2013.2291064.

E. Seevinck, F. J. List, J. Lohstroh, “Static-noise margin analysis of MOS SRAM cells,” IEEE J. Solid-State Circuits, vol. 22, no. 5, pp. 748–754, 1987, doi: https://doi.org/10.1109/JSSC.1987.1052809.

A. J. Bhavnagarwala, X. Tang, J. D. Meindl, “The impact of intrinsic device fluctuations on CMOS SRAM cell stability,” IEEE J. Solid-State Circuits, vol. 36, no. 4, pp. 658–665, 2001, doi: https://doi.org/10.1109/4.913744.

M. J. M. Pelgrom, A. C. J. Duinmaijer, A. P. G. Welbers, “Matching properties of MOS transistors,” IEEE J. Solid-State Circuits, vol. 24, no. 5, pp. 1433–1439, 1989, doi: https://doi.org/10.1109/JSSC.1989.572629.

J. Wang, S. Nalam, B. H. Calhoun, “Analyzing static and dynamic write margin for nanometer SRAMs,” in Proceeding of the thirteenth international symposium on Low power electronics and design - ISLPED ’08, 2008, p. 129, doi: https://doi.org/10.1145/1393921.1393954.

A. Gupta, R. Sindal, P. Sharma, A. Panchal, V. Neema, “Methods for noise margin analysis of conventional 6 T and 8 T SRAM cell,” Mater. Today Proc., 2023, doi: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2023.03.800.

H. Kumar, V. K. Tomar, “Design of low power with expanded noise margin subthreshold 12T SRAM cell for ultra-low power devices,” J. Circuits, Syst. Comput., vol. 30, no. 06, p. 2150106, 2021, doi: https://doi.org/10.1142/S0218126621501061.

R. M. Rawat, V. Kumar, “A comparative study of 6T and 8T SRAM cell with improved read and write margins in 130 nm CMOS technology,” WSEAS Trans. Circuits Syst., vol. 19, pp. 13–18, 2020, doi: https://doi.org/10.37394/23201.2020.19.2.

R. Pateliya, “Static noise margin of 6T and 8T SRAM cell in 28-nm CMOS,” SSRN Electron. J., 2019, doi: https://doi.org/10.2139/ssrn.3462932.

М. Б. Груданов, О. М. Дудник, М. М. Рубанець, О. М. Груданов, “Генератор топології статичних оперативних пристроїв,” Електроніка та зв’язок, no. 1, pp. 21–25, 2008.

A. Maxim, M. Gheorghe, “A novel physical based model of deep-submicron CMOS transistors mismatch for Monte Carlo SPICE simulation,” in ISCAS 2001. The 2001 IEEE International Symposium on Circuits and Systems (Cat. No.01CH37196), 2001, vol. 5, pp. 511–514, doi: https://doi.org/10.1109/ISCAS.2001.922097.

A. Maxim, “Physically-based matching model for deep-submicron MOS transistor.” uri: http://www.essderc2002.deis.unibo.it/data/pdf/Maxim.pdf.

Батерфляй криві для nMОS транзистора комірки при V_dd = 0,6 В, W = 0,47 мкм

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-12-25 — Оновлено 2023-12-25

Як цитувати

Груданов, О. (2023). 8T комірка пам’яті регістрового файлу для технологій 180 нм із низькою напругою живлення. Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка, 66(12), 736–745. https://doi.org/10.20535/S0021347023100059

Номер

Том 66 № 12 (2023)

Розділ

Оригінальні статті

Ліцензія

Авторське право (c) 2023 Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка

Издатель журнала Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника (сокр. "Известия вузов. Радиоэлектроника"), Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт", учитывает, что доступ автора к его статье является важным как для самого автора, так и для спонсоров его исследований. Мы представлены в базе издателей SHERPA/RoMEO как зеленый издатель (green publisher), что позволяет автору выполнять самоархивирование своей статьи. Однако важно, чтобы каждая из сторон четко понимала свои права. Просьба более детально ознакомиться с Политикой самоархивирования нашего журнала.

Политика оплаченного открытого доступа POA (paid open access), принятая в журнале, позволяет автору выполнить все необходимые требования по открытому доступу к своей статье, которые выдвигаются институтом, правительством или фондом при выделении финансирования. Просьба более детально ознакомиться с политикой оплаченного открытого доступа нашего журнала (см. отдельно).

Варианты доступа к статье:

1. Статья в открытом доступе POA (paid open access)

В этом случае права автора определяются лицензией CC BY (Creative Commons Attribution).

2. Статья с последующим доступом по подписке

В этом случае права автора определяются авторским договором, приведенным далее.

  • Автор (каждый соавтор) уступает Издателю журнала «Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника» НТУУ «КПИ» на срок действия авторского права эксклюзивные права на материалы статьи, в том числе право на публикацию данной статьи издательством Аллертон Пресс, США (Allerton Press) на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems». Передача авторского права охватывает исключительное право на воспроизведение и распространение статьи, включая оттиски, переводы, фото воспроизведения, микроформы, электронные формы (он- и оффлайн), или любые иные подобные формы воспроизведения, а также право издателя на сублицензирование третьим лицам по своему усмотрению без дополнительных консультаций с автором. При этом журнал придерживается Политики конфиденциальности.
  • Передача прав включает право на обработку формы представления материалов с помощью компьютерных программам и систем (баз данных) для их использования и воспроизводства, публикации и распространения в электронном формате и внедрения в системы поиска (базы данных).
  • Воспроизведение, размещение, передача или иное распространение или использование материалов, содержащихся в статье должно сопровождаться ссылкой на Журнал и упоминанием Издателя, а именно: название статьи, имя автора (соавторов), название журнала, номер тома, номер выпуска, копирайт авторов и издателя "© Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт"; © автор(ы)".
  • Автор (каждый соавтор) материалов сохраняет все права собственника материалов, включая патентные права на любые процессы, способы или методы и др., а также права на товарные знаки.
  • Издатель разрешает автору (каждому соавтору) материалов следующее:
  1. Право пользоваться печатными или электронными вариантами материалов статьи в форме и содержании, принятыми Издателем для публикации в Журнале. Подробнее см. политики Оплаченного открытого доступа, подписки и самоархивирования.
  2. Право бесплатно копировать или передавать коллегам копию напечатанной статьи целиком или частично для их личного или профессионального использования, для продвижения академических или научных исследований или для учебного процесса или других информационных целей, не связанных с коммерческими целями.
  3. Право использовать материалы из опубликованной статьи в написанной автором (соавторами) книге, монографии, учебнике, учебном пособии и других научных и научно-популярных изданиях.
  4. Право использовать отдельные рисунки или таблицы и отрывки текста из материалов в собственных целях обучения или для включения их в другую работу, которая печатается (в печатном или электронном формате) третьей стороной, или для представления в электронном формате во внутренние компьютерные сети или на внешние сайты автора (соавторов).
  • Автор (соавторы) соглашаются, что каждая копия материалов или любая ее часть, распространенная или размещенная ими в печатном или электронном формате, будет содержать указание на авторское право, предусмотренное в Журнале и полную ссылку на Журнал Издателя.
  • Автор (соавторы) гарантирует, что материалы являются оригинальной работой и представлены впервые на рассмотрение только в этом Журнале и ранее не публиковались. Если материалы написаны совместно с соавторами, автор гарантирует, что проинформировал их относительно условий публикации материалов и получил их подписи или письменное разрешение подписываться от их имени.
  • Если в материалы включаются отрывки из работ или имеются указания на работы, которые охраняются авторским правом и принадлежат третьей стороне, то автору необходимо получить разрешение владельца авторских прав на использование таких материалов в первом случае и сделать ссылку на первоисточник во втором.
  • Автор гарантирует, что материалы не содержат клеветнических высказываний и не посягают на права (включая без ограничений авторское право, права на патент или торговую марку) других лиц и не содержат материалы или инструкции, которые могут причинить вред или ущерб третьим лицам. Автор (каждый соавтор) гарантирует, что их публикация не приведет к разглашению секретных или конфиденциальных сведений (включая государственную тайну). Подтверждением этого является Экспертное заключение (см. перечень документов в Правила для авторов).
  • Издатель обязуется опубликовать материалы в случае получения статьей положительного решения редколлегии о публикации на основании внешнего рецензирования (см. Политика рецензирования).
  • В случае публикации статьи на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems» (Издатель: Аллертон Пресс, США, распространитель Springer) автору (соавторам) выплачивается гонорар после выхода последнего номера журнала года, в котором опубликована данная статья.
  • Документ Согласие на публикацию, который подают русскоязычные авторы при подаче статьи в редакцию, является краткой формой данного договора, в котором изложены все ключевые моменты настоящего договора и наличие которого подтверждает согласие автора (соавторов) с ним. Аналогичным документом для англоязычных авторов является Copyright Transfer Agreement (CTA), предоставляемый издательством Allerton Press.
  • Настоящий Договор вступает в силу в момент принятия статьи к публикации. Если материалы не принимаются к публикации или до публикации в журнале автор (авторы) отозвал работу, настоящий Договор не приобретает (теряет) силу.