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存储电路、存储装置、电子设备

申请号 CN202211440011.2 申请日 2022-11-17 公开(公告)号 CN118053470A 公开(公告)日 2024-05-17
申请人 华为技术有限公司; 发明人 蔡江铮; 布明恩; 欧阳晟; 程宽;
摘要 本 申请 提供一种存储 电路 、存储装置、 电子 设备,涉及存储技术领域。该存储电路包括多个存储 块 、主要输入输出电路、全局位线。每一存储块中包括存储阵列以及与存储阵列连接的本地输入输出电路;其中,主要输入输出电路中包括全局预充电单元,该全局预充电单元用于对全局位线进行全局预充电。本地输入输出电路中包括本地控制电路;该本地控制电路被配置为:在全局预充电单元停止对全局位线进行全局预充电之前,对全局位线进行预充电;并且,在完成预充电之后,将来自存储阵列中的读取 信号 输出至全局位线。
权利要求

1.一种存储电路,其特征在于,包括多个存储、主要输入输出电路、全局位线;
每一所述存储块中包括存储阵列以及与所述存储阵列连接的本地输入输出电路;其中,所述本地输入输出电路中包括本地控制电路;
所述主要输入输出电路中包括全局预充电单元;所述全局预充电单元用于对所述全局位线进行全局预充电;
所述本地控制电路被配置为:在所述全局预充电单元停止对所述全局位线进行全局预充电之前,对所述全局位线进行预充电;并且,在完成预充电之后,将来自所述存储阵列中的读取信号输出至所述全局位线。
2.根据权利要求1所述的存储电路,其特征在于,
所述存储电路包括第一电压端、第二电压端;
所述本地输入输出电路中还包括:灵敏放大电路;所述灵敏放大电路包括第一输入端、第一输出端、灵敏放大使能端、预充电压端;
所述主要输入输出电路中还包括存器;
所述全局预充电单元、所述锁存器、所述本地控制电路均与所述全局位线连接;
所述本地控制电路包括第二输入端、第二输出端、本地预充信号端,且所述本地控制电路与所述第一电压端、所述第二电压端连接;
所述第一输入端连接到所述存储阵列,所述第一输出端连接到所述第二输入端;所述第二输出端连接到所述全局位线;
所述灵敏放大电路被配置为:在所述灵敏放大使能端和所述预充电压端的信号控制下,对所述第一输入端接收的来自所述存储单元的读取信号进行放大后,通过所述第一输出端输出至所述本地控制电路;
所述本地控制电路还被配置为:在所述全局预充电单元停止对所述全局位线进行全局预充电之前,在所述本地预充信号端和所述第二输入端的信号控制下,将所述第一电压端的电位输出所述第二输出端对所述全局位线进行预充电;并且,在完成预充电之后,根据所述第二输入端输入的读取信号,将所述第一电压端或所述第二电压端的电位通过所述第二输出端输出至所述全局位线。
3.根据权利要求2所述的存储电路,其特征在于,
所述本地控制电路包括第一反相器、第一N型晶体管、第一P型晶体管、第二P型晶体管;
所述第一反相器的输入端与所述第一输出端连接,所述第一反相器的输出端连接到所述第一N型晶体管的栅极和所述第二P型晶体管的栅极;
所述第一P型晶体管的栅极连接到所述本地预充信号端,所述第一P型晶体管的源极与所述第一电压端连接,所述第一P型晶体管的漏极与所述第二P型晶体管的源极连接,所述第二P型晶体管的漏极连接到所述全局位线;所述第一N型晶体管的源极与所述第二电压端连接,所述第一N型晶体管的漏极连接到所述全局位线。
4.根据权利要求3所述的存储电路,其特征在于,
所述本地控制电路还包括第二反相器;所述第二反相器的输入端与所述本地预充信号端连接,所述第二反相器的输出端与所述预充电压端连接。
5.根据权利要求1‑4任一项所述的存储电路,其特征在于,
所述全局预充电单元包括第三P型晶体管、全局预充信号端;
所述第三P型晶体管的栅极与所述全局预充信号端连接,所述第三P型晶体管的源极连接到所述第一电压端,所述第三P型晶体管的漏极连接到所述全局位线。
6.根据权利要求1‑5任一项所述的存储电路,其特征在于,
所述主要输入输出电路还包括延迟模块;
所述延迟模块与所述全局位线、所述灵敏放大使能端、所述锁存器连接;
所述延迟模块被配置为通过对所述全局位线上的信号进行延迟,并在所述灵敏放大使能端的信号控制下,向所述锁存器输出控制信号,以使得所述锁存器对所述全局位线上的信号锁存后提前关闭。
7.根据权利要求6所述的存储电路,其特征在于,
所述延迟模块包括延迟链、与非、第三反相器;
所述延迟链的输入端与所述全局位线连接,所述延迟链的输出端与所述与非门的第一输入端连接,所述与非门的第二输入端与所述灵敏放大使能端连接;
所述与非门的输出端连接到所述锁存器的反相控制端和所述第三反相器的输入端;
所述第三反相器的输出端连接到所述锁存器的正相控制端。
8.根据权利要求2‑7任一项所述的存储电路,其特征在于,
所述灵敏放大电路中包括:第四P型晶体管、第五P型晶体管、第六P型晶体管、第七P型晶体管、第二N型晶体管、第三N型晶体管、第四N型晶体管、第五N型晶体管、第六N型晶体管、第一节点、第二节点;
所述第一输入端包括:第一放大输入端和第二放大输入端;
所述第四P型晶体管的栅极和所述第六P型晶体管的栅极均连接到所述预充电压端;所述第四P型晶体管、所述第五P型晶体管、所述第六P型晶体管、所述第七P型晶体管的源极均连接到所述第一电压端;所述第四P型晶体管和所述第五P型晶体管的漏极均连接所述第一节点,所述第六P型晶体管、所述第七P型晶体管的漏极连接所述第二节点;所述第五P型晶体管的栅极连接到所述第二节点;所述第七P型晶体管的栅极连接到所述第一节点,且所述第一节点连接到所述第一输出端;
所述第二N型晶体管和所述第三N型晶体管的栅极均连接到隔离信号控制端,所述第二N型晶体管的源极连接到所述第一放大输入端,所述第二N型晶体管的漏极连接到所述第二节点;所述第三N型晶体管的源极连接到所述第二放大输入端,所述第三N型晶体管的漏极连接到所述第一节点;
所述第四N型晶体管的栅极与所述第一节点连接,所述第四N型晶体管的漏极连接到所述第二节点,所述第四N型晶体管的源极连接到所述第六N型晶体管的漏极;
所述第五N型晶体管的栅极与所述第二节点连接,所述第五N型晶体管的漏极连接到所述第一节点,所述第五N型晶体管的源极连接到所述第六N型晶体管的漏极;
所述第六N型晶体管的栅极连接到所述灵敏放大使能端,所述第六N型晶体管的源极连接到所述第二电压端。
9.根据权利要求1‑8任一项所述的存储电路,其特征在于,
所述锁存器包括第八P型晶体管、第九P型晶体管、第十P型晶体管、第十一P型晶体管、第七N型晶体管、第八N型晶体管、第九N型晶体管、第十N型晶体管、第四反相器、正相控制端、反相控制端;
所述第八P型晶体管的栅极连接到所述反相控制端,所述第八P型晶体管的源极连接到所述第一电压端,所述第八P型晶体管的漏极连接到所述第九P型晶体管的源极;
所述第九P型晶体管的栅极连接到所述全局位线,所述第九P型晶体管的漏极连接到所述第四反相器的输入端;所述第四反相器的输出端连接到所述锁存器的输出端;
所述第十P型晶体管的栅极连接到所述正相控制端,所述第十P型晶体管的源极连接到所述第一电压端,所述第十P型晶体管的漏极连接到所述第十一P型晶体管的源极;
所述第十一P型晶体管的栅极连接到所述第四反相器的输出端,所述第十一P型晶体管的漏极连接到所述第四反相器的输入端;
所述第七N型晶体管的栅极连接到所述全局位线,所述第七N型晶体管的漏极连接到所述第四反相器的输入端,所述第七N型晶体管的源极连接到所述第八N型晶体管的漏极;
所述第八N型晶体管的栅极连接到所述正相控制端,所述第八N型晶体管的源极连接到所述第二电压端;
所述第九N型晶体管的栅极连接到所述第四反相器的输出端,所述第九N型晶体管的漏极连接到所述第四反相器的输入端,所述第九N型晶体管的源极连接到所述第十N型晶体管的漏极;
所述第十N型晶体管的栅极连接到所述反相控制端,所述第十N型晶体管的源极连接到所述第二电压端。
10.一种如权利要求1‑9任一项所述的存储电路的控制方法,其特征在于,包括:
预充电阶段:
控制所述全局预充电单元开启,向所述全局位线进行全局预充电;并在所述全局预充电单元关闭之前,控制所述本地控制电路向所述全局位线进行预充电;
数据读取阶段:
控制所述本地控制电路将来自所述存储阵列的读取信号输出至所述全局位线。
11.一种存储装置,其特征在于,包括控制器以及如权利要求1‑9任一项所述的存储电路,所述存储电路与所述控制器电连接。
12.一种电子设备,其特征在于,包括印刷线路板以及如权利要求11所述的存储装置;
所述存储装置与所述印刷线路板电连接。

说明书全文

存储电路、存储装置、电子设备

技术领域

[0001] 本申请涉及存储技术领域,尤其涉及一种存储电路、存储装置、电子设备。

背景技术

[0002] 大容量SRAM(静态随机存取存储器,static random access memory)的存储电路中通常采用多存储(multi bank)形式,参考图1所示,多个bank中的LIO(本地输入输出,local input output)电路通过全局位线GBL(global bitline)连接到MIO(主要输入输出,main input output)电路,从而通过LIO电路将bank中的读取数据传输至MIO电路。其中,MIO电路也可以称为全局输入输出(global input output)电路,即GIO电路。
[0003] 结合图1和图2(图1的局部示意图)所示,现有的LIO电路将bank中的读取数据传输至MIO电路的过程中,MIO电路需要通过晶体管M1对全局位线GBL进行全局预充电(global precharge,GPRE),但是全局位线GBL存在漏电路径。因此,为了抵御数据传输中的漏电问题,现有技术中需要在MIO电路中设置保持电路(keeper),通过保持电路(keeper)来保持全局位线GBL上的数据。但是在数据传输中,保持电路(keeper)中的晶体管和LIO电路中的晶体管M0会同时打开,使得保持电路(keeper)中的晶体管所在路径上的充放电能与晶体管M0所在路径上的充放电能力之间存在一定的竞争关系;例如,在全局位线GBL进行读0操作时,晶体管M0路径上的放电能力需要大于keeper中所在路径上的充电能力,才能保证将全局位线GBL上的电位进行翻转(1转为0);也就是说,keeper中的晶体管的设计需要进行匹配读0和读1的操作。并且在实际的电路设计时,在不同的PVT(process,voltage,temperature;工艺,电压温度)的情况下,均需要保证保持电路(keeper)的电流强度匹配满足要求,从而导致保持电路(keeper)的设计复杂度高,导致流片测试功能失败等一系列问题。发明内容
[0004] 本申请提供一种存储电路、存储装置、电子设备,避免了采用保持电路(keeper),通过LIO电路进行“接力”预充电来维持全局位线(global bitline)的电位。
[0005] 本申请提供一种存储电路,包括多个存储块、主要输入输出电路、全局位线。每一存储块中包括存储阵列以及与存储阵列连接的本地输入输出电路(MIO电路或GIO电路);其中,本地输入输出电路(LIO电路)中包括本地控制电路。主要输入输出电路中包括全局预充电单元,该全局预充电单元用于对全局位线进行全局预充电。本地控制电路被配置为:在全局预充电单元停止对全局位线进行全局预充电之前,对全局位线进行预充电(或者说接力预充电);并且,并在完成预充电之后,将来自存储阵列中的读取信号输出至全局位线。
[0006] 本申请实施例的存储电路中,无需设置保持电路(keeper),而是通过在LIO电路中设置新型结构的本地控制电路,在全局预充电单元停止对全局位线进行全局预充电之前,基于该本地控制电路的设置可以对全局位线进行预充电,也即通过本地控制电路能够“接力”全局预充电单元对全局位线进行预充电,以保证全局位线上的电位不被漏电拉翻。该存储电路中避免了因采用保持电路(keeper)来维持全局位线的电位,从而也就避免了对保持电路(keeper)中晶体管进行电流强度匹配设计,进而降低了存储电路的设计难度。
[0007] 在一些可能实现的方式中,存储电路包括第一电压端、第二电压端。本地输入输出电路中还包括:灵敏放大电路;灵敏放大电路包括第一输入端、第一输出端、灵敏放大使能端、预充电压端。主要输入输出电路中还包括存器;全局预充电单元、锁存器、本地控制电路均与全局位线连接。本地控制电路包括第二输入端、第二输出端、本地预充信号端,且本地控制电路与第一电压端、第二电压端连接。第一输入端连接到存储阵列,第一输出端连接到第二输入端。第二输出端连接到全局位线。灵敏放大电路被配置为:在灵敏放大使能端和预充电压端的信号控制下,对第一输入端接收的来自存储单元的读取信号进行放大后,通过第一输出端输出至本地控制电路。本地控制电路还被配置为:在全局预充电单元停止对全局位线进行全局预充电之前,在本地预充信号端和第二输入端的信号控制下,将第一电压端的电位输出第二输出端对全局位线进行预充电;并且,在完成预充电之后,根据第二输入端输入的读取信号,将第一电压端或第二电压端的电位通过第二输出端输出至全局位线,以锁存至锁存器中。
[0008] 在一些可能实现的方式中,本地控制电路包括第一反相器、第一N型晶体管、第一P型晶体管、第二P型晶体管。第一反相器的输入端与第一输出端连接,第一反相器的输出端连接到第一N型晶体管的栅极和第二P型晶体管的栅极。第一P型晶体管的栅极连接到本地预充信号端,第一P型晶体管的源极与第一电压端连接,第一P型晶体管的漏极与第二P型晶体管的源极连接,第二P型晶体管的漏极连接到全局位线;第一N型晶体管的源极与第二电压端连接,第一N型晶体管的漏极连接到全局位线。
[0009] 在一些可能实现的方式中,本地控制电路还包括第二反相器;第二反相器的输入端与本地预充信号端连接,第二反相器的输出端与预充电压端连接,以通过本地预充信号端对灵敏放大电路进行预充电。
[0010] 在一些可能实现的方式中,全局预充电单元包括第三P型晶体管、全局预充信号端。第三P型晶体管的栅极与全局预充信号端连接,第三P型晶体管的源极连接到第一电压端,第三P型晶体管的漏极连接到全局位线。
[0011] 在一些可能实现的方式中,主要输入输出电路还包括延迟模块。延迟模块与全局位线、灵敏放大使能端、锁存器连接。延迟模块被配置为通过对全局位线上的信号进行延迟,并在灵敏放大使能端的信号控制下,向锁存器输出控制信号,以使得锁存器对全局位线上的信号锁存后提前关闭。
[0012] 在一些可能实现的方式中,延迟模块包括延迟链、与非、第三反相器。延迟链的输入端与全局位线连接,延迟链的输出端和与非门的第一输入端连接,与非门的第二输入端与灵敏放大使能端连接。与非门的输出端连接到锁存器的反相控制端和第三反相器的输入端;第三反相器的输出端连接到锁存器的正相控制端。
[0013] 在一些可能实现的方式中,灵敏放大电路中包括:第四P型晶体管、第五P型晶体管、第六P型晶体管、第七P型晶体管、第二N型晶体管、第三N型晶体管、第四N型晶体管、第五N型晶体管、第六N型晶体管、第一节点、第二节点。第一输入端包括第一放大输入端和第二放大输入端。第四P型晶体管的栅极和第六P型晶体管的栅极均连接到预充电压端;第四P型晶体管、第五P型晶体管、第六P型晶体管、第七P型晶体管的源极均连接到第一电压端;第四P型晶体管和第五P型晶体管的漏极均连接第一节点,第六P型晶体管、第七P型晶体管的漏极连接第二节点;第五P型晶体管的栅极连接到第二节点;第七P型晶体管的栅极连接到第一节点,且第一节点连接到所述第一输出端。第二N型晶体管和第三N型晶体管的栅极均连接到隔离信号控制端,第二N型晶体管的源极连接到第一放大输入端,第二N型晶体管的漏极连接到第二节点。第三N型晶体管的源极连接到第二放大输入端,第三N型晶体管的漏极连接到第一节点。第四N型晶体管的栅极与第一节点连接,第四N型晶体管的漏极连接到第二节点,第四N型晶体管的源极连接到第六N型晶体管的漏极。第五N型晶体管的栅极与第二节点连接,第五N型晶体管的漏极连接到第一节点,第五N型晶体管的源极连接到第六N型晶体管的漏极。第六N型晶体管的栅极连接到灵敏放大使能端,第六N型晶体管的源极连接到第二电压端。
[0014] 在一些可能实现的方式中,锁存器包括第八P型晶体管、第九P型晶体管、第十P型晶体管、第十一P型晶体管、第七N型晶体管、第八N型晶体管、第九N型晶体管、第十N型晶体管、第四反相器、正相控制端、反相控制端。第八P型晶体管的栅极连接到反相控制端,第八P型晶体管的源极连接到第一电压端,第八P型晶体管的漏极连接到第九P型晶体管的源极。第九P型晶体管的栅极连接到全局位线,第九P型晶体管的漏极连接到第四反相器的输入端;第四反相器的输出端连接到锁存器的输出端。第十P型晶体管的栅极连接到正相控制端,第十P型晶体管的源极连接到第一电压端,第十P型晶体管的漏极连接到第十一P型晶体管的源极。第十一P型晶体管的栅极连接到第四反相器的输出端,第十一P型晶体管的漏极连接到第四反相器的输入端。第七N型晶体管的栅极连接到全局位线,第七N型晶体管的漏极连接到第四反相器的输入端,第七N型晶体管的源极连接到第八N型晶体管的漏极。第八N型晶体管的栅极连接到正相控制端,第八N型晶体管的源极连接到第二电压端。第九N型晶体管的栅极连接到第四反相器的输出端,第九N型晶体管的漏极连接到第四反相器的输入端,第九N型晶体管的源极连接到第十N型晶体管的漏极。第十N型晶体管的栅极连接到反相控制端,第十N型晶体管的源极连接到第二电压端。
[0015] 本申请实施例还提供一种如前述任一种可能实现的方式中提供的存储电路的控制方法,该控制方法包括:预充电阶段和数据读取阶段。其中,在预充电阶段包括:控制全局预充电单元开启,向全局位线进行全局预充电;并在全局预充电单元关闭之前,控制本地控制电路向全局位线进行预充电。在数据读取阶段包括:控制本地控制电路将来自存储阵列的读取信号输出至全局位线。
[0016] 本申请实施例还提供一种存储装置,该存储装置中包括控制器以及如前述任一种可能实现的方式中提供的存储电路,该存储电路与控制器电连接。
[0017] 本申请实施例还提供一种电子设备,该电子设备包括印刷线路板以及如前述任一种可能实现的方式中提供的存储装置;该存储装置与印刷线路板电连接。附图说明
[0018] 图1为现有技术中提供的一种存储电路的示意图;
[0019] 图2为图1的存储电路的局部示意图;
[0020] 图3为本申请实施例提供的一种存储器的示意图;
[0021] 图4为本申请实施例提供的一种存储电路的示意图;
[0022] 图5为本申请实施例提供的一种存储单元的电路示意图;
[0023] 图6为本申请实施例提供的一种存储电路的时序信号示意图;
[0024] 图7为本申请实施例提供的一种存储电路的示意图。

具体实施方式

[0025] 为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本申请中的附图,对本申请中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
[0026] 本申请的说明书实施例和权利要求书及附图中的术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述的目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性,也不能理解为指示或暗示顺序。“和/或”,用于描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,“A和/或B”可以表示:只存在A,只存在B以及同时存在A和B三种情况,其中A,B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“至少一个(项)”是指一个或者多个,“多个”是指两个或两个以上。“连接”、“相连”等应做广义理解,例如可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接连接,也可以是通过中间媒介间接,也可以是两个元件内部的连通。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元。方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于相对于附图中的部件的方位而言的,这些方向性术语是相对的概念,它们用于相对于的描述和澄清,其可以根据附图中的部件所放置的方位的变化而相应地发生变化。
[0027] 本申请实施例提供一种电子设备,该电子设备中包括印刷线路板(printed circuit board,PCB;也可以称为电路板)以及设置在印刷线路板上的存储装置,该存储装置与电路板电连接。其中,在上述存储装置中设置有存储电路以及与存储电路连接的控制器,以通过控制器实现对存储电路的控制。
[0028] 本申请对于上述电子设备的设置形式不做限制。示意的,该电子设备可以为手机、平板电脑、笔记本、车载电脑、智能手表、智能手环等电子产品。
[0029] 本申请对于上述存储装置的设置形式不作限制。示意的,该存储装置可以包括SRAM、非易失存储器等存储器件。
[0030] 相比于现有的存储装置中的存储电路需要设置保持电路(keeper)来抵御数据传输中的漏电问题。本申请的存储装置采用了一种新型的存储电路,该存储电路中无需设置保持电路(keeper)来维持全局位线(global bitline)上的电位,从而也就避免了对保持电路(keeper)中晶体管进行电流强度匹配设计,进而降低了存储电路的设计难度。
[0031] 以存储装置为SRAM为例,以下结合现有技术,对本申请实施例提供的存储电路的具体设置进行说明。
[0032] 参考图3所示,在本申请实施例提供的存储电路中包括多个存储块(bank),并不限制于图3中示意的4个存储块bank0、bank1、bank2、bank3。其中,单个bank中包括由多个存储单元C(cell)形成的存储阵列,以及与存储阵列连接的行解码器、列解码器、LIO电路等。多个bank中的LIO电路通过全局位线GBL连接到MIO电路。
[0033] 其中,参考图4所示,在本申请的存储电路中,MIO电路100中包括全局预充电单元101和锁存器102。LIO电路200中包括灵敏放大电路201和本地控制电路202。本地控制电路
202、全局预充电单元101、锁存器102均与全局位线GBL连接。
[0034] 上述灵敏放大电路201的输入端(In1a、In1b)连接到存储阵列中的存储单元C,输出端(Out1)通过本地控制电路202连接到全局位线GBL。灵敏放大电路201能够对存储单元C中的数据(0或1)进行读取并放大。在对存储阵列中的某个存储单元C中的数据进行读取时,行解码器和列解码器根据接收到的地址进行译码,来确定需要读取的存储单元C。
[0035] 存储电路在进行存储数据的读取和存储时,需要先通过MIO电路100中的全局预充电单元101对全局位线GBL进行全局预充电;然后,通过LIO电路200中的灵敏放大电路201对选中的存储单元C中的数据进行读取并放大,在本地控制电路202的控制下,将对应的读取数据通过全局位线GBL输出锁存器102进行锁存。
[0036] 现有技术中,为了在预充电阶段维持全局位线GBL上的高电位,参考图1和图2所示,需要在MIO电路中加入保持电路(keeper),从而会引起一系列的负面影响:1、在进行读0操作时,晶体管M0所在路径上的放电能力需要大于保持电路(keeper)中的晶体管所在路径上的充电能力(也即晶体管M0需要竞争过keeper中的晶体管),才能保证全局位线GBL上的电位能翻转(即从1翻转至0),否则的话,就会影响存储电路的读0性能;2、保持电路(keeper)中晶体管的电流强度设计需要去匹配读0和读1操作,在各种PVT很难满足匹配条件。因此在进行保持电路(keeper)设计时,必须满足以下条件:读0场景下的电流条件:Icell0+(n‑1)*Ileak1;读1场景的电流条件:Icell1+(n‑1)*Ileak0。3、保持电路(keeper)的电流:Icell0+(n‑1)*Ileak1>Ikeeper>Icell1+(n‑1)*Ileak0。但是在不同PVT下匹配这3个条件比较困难,导致存储电路设计有难度,甚至因为工艺的一些偏差会导致上述3个条件不满足,从而出现流片回来测试功能失败。其中,n表示存储电路中存储块(bank)的数量;
Icell0表示读0场景下的选中bank的读取电流,Ileak1表示读0场景下其余bank中的漏电流;Icell1表示读1场景下选中bank的读取电流;Ileak0表示读1场景下其余bank中的漏电流。
[0037] 相比之下,参考图4所示,本申请实施例的存储电路中,无需设置保持电路(keeper),而是通过在LIO电路200中设置新型结构的本地控制电路202,在全局预充电单元101停止对全局位线GBL进行全局预充电之前,可以通过该本地控制电路202对全局位线GBL进行预充电(或者说本地预充电),也即通过本地控制电路202能够“接力”全局预充电单元
101对全局位线GBL进行预充电,以保证全局位线GBL上的电位不被漏电拉翻。该本地控制电路所在路径进行充放电能力,并不会与其他路径之间产生充放电的竞争关系,因此无需进行电流强度匹配设计,从而降低了存储电路的设计复杂度。
[0038] 当然,该本地控制电路202完成对全局位线GBL的接力预充电之后,本地控制电路202根据来自灵敏放大电路201放大后的读取数据,将对应的高电位或低电位输出至全局位线GBL,以通过全局位线GBL输出锁存器102进行锁存。
[0039] 本申请所涉及的“本地”,如本地预充电、本地控制电路等,均是针对的单个bank内部的连接设置、控制等,而本申请所涉及的“全局”,如全局预充电、全局预充电单元等,均是针对多个bank整体的连接设置、控制等。
[0040] 示意的,以下结合存储电路的具体电路设置,对于通过本地控制电路202对全局位线GBL在全局预充电之后进行本地预充电的过程进行说明。
[0041] 参考图4所示,在本申请的存储电路中设置有第一电压端和第二电压端,且MIO电路100和LIO电路200均与第一电压端和第二电压端连接,以通过第一电压端和第二电压端作为电源端提供电源。示意的,第一电压端可以为高电平电压端Vdd,第二电压端可以为接地端GND,下文简写为:第一电压端Vdd,第二电压端GND;但本申请并不限制于此。
[0042] 示意的,参考图4所示,灵敏放大电路201包括输入端In1a、In1b(也可以称为第一输入端)、输出端Out1(也可以称为第一输出端)、灵敏放大使能端SAE、预充电压端LPREB。本地控制电路202包括输入端In2(也可以称为第二输入端)、输出端Out2、本地预充信号端LPRE(local precharge)。
[0043] 灵敏放大电路201的输入端(In1a、In1b)连接到存储阵列中的存储单元C的位线(bit line,BL)和反位线(bit line bar,BLB),具体可以参考下文的相关描述。灵敏放大电路201的输出端Out1与本地控制电路202的输入端In2连接,本地控制电路202的输出端Out2连接到全局位线GBL。该灵敏放大电路201在灵敏放大使能端SAE和预充电压端LPREB的信号控制下,能够对第一输入端(In1a、In1b)接收的来自存储单元C的读取信号进行放大后通过第一输出端Out1输出本地控制电路202。
[0044] 对于上述本地控制电路202而言:
[0045] 在全局预充电单元101停止对全局位线GBL进行全局预充电之前(即全局预充电单元关闭之前),在本地预充信号端LPRE和第二输入端In2的信号控制下,将第一电压端Vdd的电位输出第二输出端Out2对全局位线GBL进行预充电。
[0046] 在全局预充电单元101停止对全局位线GBL进行全局预充电之后(即全局预充电单元关闭之后),根据第二输入端In2输入的读取信号,将第一电压端Vdd或第二电压端GND的电位通过第二输出端Out2输出至全局位线GBL。
[0047] 也就是说,在全局预充电单元101停止对全局位线GBL进行预充电之前,本地控制电路202会提前对全局位线GBL进行预充电,以保证全局位线GBL维持高电位,避免全局位线GBL被漏电拉翻。而在全局预充电单元101停止对全局位线GBL进行预充电之后,根据灵敏放大电路201输入的读取信号,来选择控制第一电压端Vdd与全局位线GBL之间的通断,以保证将与读取信号(0或1)对应的第一电压端Vdd或第二电压端GND的电位的输出至锁存器102进行锁存,也即通过本地控制电路202的设置,能够直接根据读取信号(0或1)直接将第一电压端Vdd或第二电压端GND的电位的输出至锁存器102进行锁存。
[0048] 另外,对于整个存储电路中的多个bank而言,通过对操作的bank(即进行数据读取的bank)中本地控制电路202的控制来实现接力预充电,而在不操作的bank中,可以通过本地预充信号端LPRE来切断第一电压端Vdd与全局位线GBL之间的漏电补偿路径,从而避免其他bank对操作的bank中全局位线GBL上的数据造成影响。
[0049] 本申请对于灵敏放大电路201、本地控制电路202、全局预充电单元101、锁存器102的具体电路结构不作限制,只要能够满足前述的功能条件即可。
[0050] 示意的,在一些可能实现的方式中,如图4所示,本地控制电路202可以包括第一反相器a1、第一N型晶体管N1、第一P型晶体管P1、第二P型晶体管P2。其中,第一反相器a1的输入端连接到本地控制电路202的输入端In2,第一反相器a1的输入端与第一输出端Out1连接。第一反相器a1的输出端连接到第一N型晶体管N1的栅极和第二P型晶体管P2的栅极。第一P型晶体管P1的栅极连接到本地预充信号端LPRE,第一P型晶体管P1的源极与第一电压端Vdd连接,第一P型晶体管N1的漏极与第二P型晶体管P2的源极连接,第二P型晶体管P2的漏极连接到本地控制电路202的输出端Out2。第一N型晶体管N1的源极与第二电压端GND连接,第一N型晶体管N1的漏极连接到本地控制电路202的输出端Out2。本地控制电路202的输出端Out2与全局位线GBL连接。
[0051] 示意的,在一些可能实现的方式中,如图4所示,全局预充电单元101可以包括第三P型晶体管MP3、全局预充信号端GPREB。其中,第三P型晶体管MP3的栅极与全局预充信号端GPREB连接,第三P型晶体管MP3的源极连接到第一电压端Vdd,第三P型晶体管MP3的漏极连接到全局位线GBL。在此情况下,可参考图6所示,在预充电阶段,在第三P型晶体管MP3在全局预充信号端GPREB输入的低电平控制下开启,将第一电压端Vdd的高电平输出至全局位线GBL进行预充电。
[0052] 对于灵敏放大电路201的设置而言,实际中可以根据存储单元C的电路结构来选择设置灵敏放大电路201的具体电路结构,本申请对此不作限制。例如,在一些实施例中,参考图5所示,在存储单元C的电路结构包括位线(BL)以及反位线(BLB)的情况下,灵敏放大电路201的输入端可以是两个输入端:第一放大输入端In1a和第二放大输入端In1b,其中,第一放大输入端In1a可以连接到位线(BL),第二放大输入端In1b可以连接到反位线(BLB)。
[0053] 需要说明的是,本申请对于存储单元C的具体电路结构不作限制,实际中可以根据需要进行选择设置。图5中仅是示意的以存储单元C可以采用6个晶体管的电路结构,即6T结构,为例进行说明的。
[0054] 另外,如图4所示,为了简化电路,在一些可能实现的方式中,本地控制电路202中还可以设置第二反相器a2。该第二反相器a2的输入端与本地预充信号端LPRE连接,第二反相器a2的输出端与灵敏放大电路201的预充电压端LPREB连接,以使得该本地预充信号端LPRE同时实现对灵敏放大电路201进行预充电。当然,在一些可能实现的方式中,灵敏放大电路201可以单独设置预充电压端LPREB进行预充电。以下实施例均是以本地控制电路202中设置第二反相器a2为例进行说明的。
[0055] 示意的,在一些可能实现的方式中,如图4所示,灵敏放大电路201可以包括:第四P型晶体管MP4、第五P型晶体管MP5、第六P型晶体管MP6、第七P型晶体管MP7、第二N型晶体管MN2、第三N型晶体管MN3、第四N型晶体管MN4、第五N型晶体管MN5、第六N型晶体管MN6、第一节点DLB、第二节点DL。其中,第一节点DLB和第二节点DL的电位互为反相电位。灵敏放大电路201的输入端In1包括第一放大输入端In1a和第二放大输入端In1b。
[0056] 在上述灵敏放大电路201中,第四P型晶体管MP4的栅极和第六P型晶体管MP6的栅极均连接到放大预充信号端LPREB,该放大预充信号端LPREB连接到第二反相器a2的输出端。第四P型晶体管MP4、第五P型晶体管MP5、第六P型晶体管MP6、第七P型晶体管MP7的源极均连接到第一电压端Vdd。第四P型晶体管MP4和第五P型晶体管MP5的漏极均连接第一节点DLB。第六P型晶体管MP6、第七P型晶体管MP7的漏极连接到第二节点DL。第五P型晶体MP5管的栅极连接到第二节点DL。第七P型晶体管MP7的栅极连接到第一节点DLB,第一节点DLB与第一输出端Out1连接。
[0057] 在上述灵敏放大电路201中,第二N型晶体管MN2和第三N型晶体管MN3的栅极均连接到隔离信号控制端S1。第二N型晶体管MN2的源极连接到第一放大输入端In1a,第二N型晶体管MN2的漏极连接到第二节点DL。第三N型晶体管MN3的源极连接到第二放大输入端In1b,第三N型晶体管MN3的漏极连接到第一节点DLB。在进行读取信号时,通过控制隔离信号控制端S1输入的信号来开启第二N型晶体管MN2和第三N型晶体管MN3,以通过第一放大输入端In1a和第二放大输入端In1b,对存储单元C中的位线BL和反位线BLB上的信号进行读取。在读取信号结束后,通过控制隔离信号控制端S1输入的信号关闭第二N型晶体管MN2和第三N型晶体管MN3,以避免外部信号对灵敏放大电路201造成干扰。
[0058] 在上述灵敏放大电路201中,第四N型晶体管MN4的栅极与第一节点DLB连接,第四N型晶体管MN4的漏极连接到第二节点DL,第四N型晶体管MN4的源极连接到第六N型晶体管MN6的漏极。第五N型晶体管MN5的栅极与第二节点DL连接,第五N型晶体管MN5的漏极连接到第一节点DLB,第五N型晶体管MN5的源极连接到第六N型晶体管MN6的漏极。第六N型晶体管MN6的栅极连接到灵敏放大使能端SAE,第六N型晶体管MN6的源极连接到第二电压端GND。
[0059] 参考图4和图6所示,结合上述灵敏放大电路201和本地控制电路202中晶体管的通端,对存储电路在预充电阶段和数据读取阶段的控制过程进行说明。
[0060] 在预充电阶段,本地预充信号端LPRE输入高电平经反相器a2反相后(即放大预充信号端LPREB为低电位),控制第四P型晶体管MP4和第六P型晶体管MP6开启,对灵敏放大电路201进行预充电,第一输出端Out1输出高电位。在本地预充信号端LPRE转为低电位后,第一P型晶体管MP1开启;第一输出端Out1维持高电位控制第二P型晶体管MP2保持开启,即第一P型晶体管MP1和第二P型晶体管MP2均导通,从而将第一电压端Vdd的高电平输出至全局位线GBL进行预充电,从而能够在全局预充电单元101对全局位线GBL停止全局预充电之前,实现接力预充电。
[0061] 在数据读取阶段(Read1、Read0),隔离信号控制端S1控制第二N型晶体管MN2和第三N型晶体管MN3开启,第一放大输入端In1a和第二放大输入端In1b接收存储单元C中的读取信号分别输入至第二节点DL和第一节点DLB,在灵敏放大使能端SAE的控制下,灵敏放大电路201对第二节点DL和第一节点DLB之间的电压差进行放大,并通过第一输出端Out1将对应的读取信号进行输出。
[0062] 示意的,在进行读0操作(Read0)时,隔离信号控制端S1控制第二N型晶体管MN2和第三N型晶体管MN3开启,位线BL上的高电平传输至第二节点DL,反位线BLB上的弱高电平传输至第一节点DLB。在灵敏放大使能端SAE的高电平信号控制下,第六N型晶体管MN6开启,并且由于第一节点DLB上的电位低于第二节点DL的电位,电路内部会进一步使得第一节点DLB的电位更低,第二节点DL的电位更高;最终使得第五P型晶体管MP5和第四N型晶体管MN4关闭,第七P型晶体管MP7开启将第一电压端Vdd的高电平输出至第二节点DL;第五N型晶体管MN5开启将第二电压端GND的低电平输出至第一节点DLB,第一输出端Out1输出低电平,即输出“0”。在此情况下,本地控制电路202的第二输入端In2接收来自第一输出端Out1的低电位,并经第一反相器a1反相为高电位,在该低电位的控制下,第二P型晶体管P2关闭,将第一电压端Vdd与全局位线GBL之间的通路切断(不存在任何竞争);第一N型晶体管N1开启,将第二电压端GND的低电位输出至全局位线GBL。
[0063] 示意的,在进行读1操作时(Read1),隔离信号控制端S1控制第二N型晶体管MN2和第三N型晶体管MN3开启,位线BL上的弱高电平传输至第二节点DL,反位线BLB上的高电平传输至第一节点DLB。在灵敏放大使能端SAE的高电平信号控制下,第六N型晶体管MN6开启,并且由于第一节点DLB上的电位高于第二节点DL的电位,电路内部会进一步使得第一节点DLB的电位更高,第二节点DL的电位更低,最终使得第五N型晶体管MN5和第七P型晶体管MP7关闭,第四N型晶体管MN4开启将第二电压端GND的低电平输出至第二节点DL,第五P型晶体管MP5开启将第一电压端Vdd的高电平输出至第一节点DLB,第一输出端Out1输出高电平,即输出“1”。在此情况下,本地控制电路202的输入端In2接收来自第一输出端Out1的高电位,并经第一反相器a1反相为低电位,在该低电位的控制下,第一N型晶体管N1关闭,第二P型晶体管P2开启,同时在本地预充信号端LPRE的低电位控制下,第一P型晶体管P1开启,从而将第一电压端Vdd的高电位输出至全局位线GBL。
[0064] 示意的,在一些可能实现的方式中,如图4所示,锁存器102可以包括第八P型晶体管MP8、第九P型晶体管MP9、第十P型晶体管MP10、第十一P型晶体管MP11、第七N型晶体管MN7、第八N型晶体管MN8、第九N型晶体管MN9、第十N型晶体管MN10、第四反相器a4、正相控制端LAT、反相控制端LATB。其中,正相控制端LAT和反相控制端LATB输入的信号为一组反相信号。
[0065] 在上述锁存器102中,第八P型晶体管MP8的栅极连接到反相控制端LATB,第八P型晶体管MP8的源极连接到第一电压端Vdd,第八P型晶体管MP8的漏极连接到第九P型晶体管MP9的源极。第九P型晶体管MP9的栅极连接到全局位线GBL(也即锁存器102的输入端),第九P型晶体管MP9的漏极连接到第四反相器a4的输入端,第四反相器a4的输出端连接到锁存器102的输出端。第十P型晶体管MP10的栅极连接到正相控制端LAT,第十P型晶体管MP10的源极连接到第一电压端Vdd,第十P型晶体管MP10的漏极连接到第十一P型晶体管MP11的源极。
第十一P型晶体管MP11的栅极连接到第四反相器a4的输出端,第十一P型晶体管MP11的漏极连接到第四反相器a4的输入端。第七N型晶体管MN7的栅极连接到全局位线GBL(也即锁存器
102的输入端)。第七N型晶体管MN7的漏极连接到第四反相器a4的输入端。第七N型晶体管MN7的源极连接到第八N型晶体管MN8的漏极。第八N型晶体管MN8的栅极连接到正相控制端LAT,第八N型晶体管MN8的源极连接到第二电压端GND。第九N型晶体管MN9的栅极连接到第四反相器a4的输出端,第九N型晶体管MN9的漏极连接到第四反相器a4的输入端,第九N型晶体管MN9的源极连接到第十N型晶体管MN10的漏极。第十N型晶体管MN10的栅极连接到反相控制端LATB,第十N型晶体管MN10的源极连接到第二电压端GND。
[0066] 对于上述锁存器102的控制而言,在进行读1操作时(Read1),全局位线GBL上保持高电平,并在正相控制端LAT输入的高电平控制下,第七N型晶体管MN7和第八N型晶体管MN8开启,将第二电压端GND的低电平输出至第四反相器a4的输入端,经第四反相器a4反相后的高电位),在读结束时刻,第八N型晶体管N8和第八P型晶体管P8关闭,第十P型晶体管P10和第十N型晶体管N10开启,从而实现高电平的锁存。在进行读0操作时(Read0),全局位线GBL上的电位由高电平翻转至低电平,并在反相控制端LATB输入的低电平控制下,第八P型晶体管MP8和第九P型晶体管MP9开启,将第一电压端Vdd的高电平输出至第四反相器a4的输入端,经第四反相器a4反相后的低电位,在读结束时刻,第八N型晶体管N8和第八P型晶体管P8关闭,第十P型晶体管P10和第十N型晶体管N10开启,从而实现低电平的锁存。
[0067] 基于本申请中的锁存器102的设置,能够在正相控制端LAT、反相控制端LATB的控制下,根据读取信号(0或1)直接将第一电压端Vdd或第二电压端GND的电位的输出至MIO电路100进行锁存,无需对强行改写锁存器(latch)中的数据,也就是说,本地控制电路202中可以采用小尺寸的晶体管。
[0068] 另外,为了模拟真实的读操作路径,并通过和灵敏放大使能端SAE进行“与”操作,以使得在进行读0操作时可以提前关闭锁存器102,保证数据正常锁存,在一些可能实现的方式中,如图7所示,可以在MIO电路100中设置延迟模块103,该延迟模块103与全局位线GBL、灵敏放大使能端SAE、锁存器102连接。该延迟模块103配置为对全局位线GBL上的信号进行延迟,并在灵敏放大使能端SAE的信号控制下,向锁存器102输出控制信号,以使得锁存器102对全局位线GBL上的信号锁存后提前关闭。
[0069] 本申请对于延迟模块103的具体电路结构不作具体限制,只要能够满足前述的功能条件即可。
[0070] 示意的,在一些实施例中,如图7所示,上述延迟模块103可以包括延迟链30、与非门b1、第三反相器a3。其中,延迟链30的输入端与全局位线GBL连接,延迟链30的输出端和与非门b1的第一输入端连接,与非门b1的第二输入端与灵敏放大使能端SAE连接。与非门b1的输出端连接到锁存器102的反相控制端LATB以及第三反相器a3的输入端;第三反相器a3的输出端连接到锁存器102的正相控制端LAT。
[0071] 参考图6和图7所示,在进行读0操作时(即Read0),全局位线GBL上的电位会从高电位翻转为低电位,在此情况下,通过延迟链30对全局位线GBL上的低电位进行延时,并通过与非门b1将延时信号与灵敏放大使能端SAE的信号进行“与”操作后,生成反相控制端LATB的控制信号,并通过反相器a3反相生成正相控制端LAT的控制信号,由于延迟链30的延迟作用,能够使得全局位线GBL上的低电位翻转为高电位之前,正相控制端LAT的控制信号从高电位翻转为低电位,从而提前关闭锁存器102,保证数据“0”的正常锁存。
[0072] 以下结合图6和图7对本申请的存储电路的整个读取操作(Read1和Read0)过程进行示意的说明。
[0073] 预充电阶段:
[0074] 在读取操作(Read1和Read0)开始(即时钟信号CLK为高电平)后,全局预充信号端GPREB输入低电平,控制第三P型晶体管MP3开启(即全局预充电单元101开启),将第一电压端Vdd的高电平信号输出至全局位线GBL进行全局预充电。并在全局预充信号端GPREB的输入信号转为高电平之前(也即全局预充电单元101关闭之前),向操作的bank中的本地预充信号端LPRE输入高电平信号,放大预充信号端LPREB为低电平信号,灵敏放大电路201进行预充电,第二P型晶体管MP2保持开启,并在本地预充信号端LPRE转为低电平信号(即第一控制信号)后,第一P型晶体管MP1开启,从而将第一电压端Vdd的高电平信号输出至全局位线GBL进行接力预充电,保持全局位线GBL上的高电位,从而能够在全局预充电单元101停止预充电之前,实现本地接力预充电。
[0075] 另外,可参考图3,在未操作的bank(如bank1、bank2、bank3)中,可以控制本地预充信号端LPRE输入高电平信号,控制第一P型晶体管MP1关闭,从而避免未操作的bank(如bank1、bank2、bank3)对操作的bank(如bank0)中全局位线GBL上的数据造成影响。
[0076] 数据读取阶段:
[0077] 在进行读1操作时(Read1),灵敏放大电路201对来自存储单元C中的信号进行放大后,第一输出端Out1保持高电位输出,第一P型晶体管MP1和第二P型晶体管P2保持开启,第一电压端Vdd的高电平信号输出至全局位线GBL,并锁存至锁存器102中。
[0078] 在进行读0操作时(Read0),控制灵敏放大电路201对来自存储单元C中的信号进行放大后,第一输出端Out1的信号从高电位转为低电位,第二P型晶体管P2关闭,第一N型晶体管MN1开启,第二电压端GND的高电平信号输出至全局位线GBL,并锁存至锁存器102中。
[0079] 其中,在读取操作(Read1和Read0)过程中,灵敏放大电路201、锁存器102的具体控制过程可以参考前文的说明,此处不再赘述。
[0080] 需要说明的是,本申请中的N型晶体管和P型晶体管可以为增强型晶体管,也可以为耗尽型晶体管,本申请对此不作限制;并且晶体管的源极和漏极可以不作明确区分,也即晶体管中除栅极以外的两个电极(源极与漏极)之间可以互换,本发明对此不作限定。
[0081] 还需要说明的是,本申请实施例的另一些可能实现的方式中,可以将前述存储电路中N型晶体管和P型晶体管整体进行反型,也即将图4和图7中的N型晶体管整体进行反型为P型晶体管,P型晶体管整体进行反型为N型晶体管,当然,对应的控制信号也相应的进行翻转。
[0082] 以上所述,仅为本申请的具体实施方式,但本申请的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此,本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
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