[发明专利]一种适用于大容量静态随机存储器写操作的电路及方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及静态随机存储器设计领域，特别涉及一种静态随机存储器写操作的电路及方法。

【背景技术】

静态随机存储器是一种常见的随机存取存储器，广泛应用于集成电路领域，相对于动态随机存储器随其优点是存储数据不需要刷新；缺点是集成度较低。因此一方面静态随机存储器因其性能上的优势被广泛使用，另一方面其较低的集成度导致大容量静态随机存储器设计成为一个难题。

常见的静态随机存储器的存储单元为六个晶体管组成的所谓6T结构。每个存储单元由两个首位相连的反相器和两个开关晶体管组成，其中反相器的输出节点构成了一对互补的存储节点，该存储节点分别通过开关晶体管与两个互补的位线相连。开关晶体管由一个字线控制。在读写操作时，字线控制开关晶体管导通，数据通过位线进行传输。一个静态随机存储器包含了大量的存储单元。

随着静态随机存储器容量的增加，其存储单元阵列中的字线和位线越来越长，最终导致存储器读写操作变慢，甚至出错。目前常使用一种分级位线的技术来改善大容量静态随机存储器的读写操作，这种技术通过将一个较长的位线切割为多个较小的位线以减小位线寄生参数造成的影响，通常的这种技术需要两级灵敏放大器，并加入了全局位线。这种技术能够有效的提高读操作的速度。但在写操作时由于写驱动器需要同时克服的负载较多，包括全局位线、灵敏放大器、位线和存储单元，造成驱动器尺寸和功耗普遍较大。

【发明内容】

本发明的目的在于提出一种适用于大容量静态随机存储器写操作的电路及方法，在兼顾分级位线带来的读操作速度改善的同时，以较小的写驱动器实现写操作，节省面积并降低写功耗。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种适用于大容量静态随机存储器写操作的电路，包括存储单元阵列、字线译码器、位选译码器、位线选择器阵列、写驱动器和灵敏放大器；字线译码器通过多个字线WL连接存储单元阵列中对应行的存储单元，位选译码器通过多个位线连接对应的位线选择器；位线选择器阵列包括多列，每列包括一个位线选择器，该位线选择器连接存储单元阵列中对应的一列；写驱动器的全局位线LDQ通过第一开关管M1连接灵敏放大器，写驱动器的全局位线LDQN通过第二开关管M2连接灵敏放大器；灵敏放大器的输出线SA通过位线选择器阵列连接存储单元阵列的所有本地位线BL，灵敏放大器的输出线SAN通过位线选择器阵列连接存储单元阵列的所有本地位线BLN。

本发明进一步的改进在于：全局位线LDQ和全局位线LDQN为一对双向互补信号，写操作时将数据由写驱动器传至灵敏放大器。

本发明进一步的改进在于：灵敏放大器与全局位线LDQ、全局位线LDQN之间的第一开关管M1、第二开关管M2由选择信号线的选择信号CSL控制，当CSL为高有效时，第一开关管M1、第二开关管M2导通，数据在灵敏放大器和全局位线LDQ、全局位线LDQN之间传输。

本发明进一步的改进在于：灵敏放大器的输出线SA和输出线SAN为一对差分信号；当位线选择信号MUX为高有效时，被选中的本地位线与灵敏放大器之间的开关管导通，数据在灵敏放大器和被选中的本地位线之间传输。

一种适用于大容量静态随机存储器写操作的方法，写操作分为两步完成：第一步将数据由写驱动器经全局位线传至灵敏放大器；第二步由灵敏放大器驱动本地位线，将数据传至存储单元。

本发明进一步的改进在于：写操作中所述第一步将数据由写驱动器传至灵敏放大器具体是指：首先写驱动器和灵敏放大器开始工作，但是连接灵敏放大器和本地位线的位线选择器阵列仍然关闭，写驱动器经全局位线将数据传至灵敏放大器，然后灵敏放大器保持工作但与写驱动器断开；此时数据保存在灵敏放大器。

本发明进一步的改进在于：写操作中所述第二步由灵敏放大器将数据驱动至存储单元具体是指：首先位线选择器阵列将选中的本地位线与灵敏放大器连接起来，灵敏放大器开始驱动选中的本地位线，然后字线打开数据开始写入被选中的存储单元，最后字线关闭，灵敏放大器停止工作；此时数据已经写入存储单元完成了整个写操作。