[发明专利]一种SRAM存储单元、SRAM存储器以及数据存储方法

说明书

本发明公开一种SRAM存储单元、SRAM存储器以及数据存储方法，属于半导体领域。使SRAM存储单元中的存储数据在存储节点之间不断交换，消除阈值失配。包括主电路和从属电路。主电路包括交叉耦合的第一反相器和第二反相器，第一反相器和第二反相器相互交叉耦合后，形成有第一存储节点和第二存储节点；从属电路包括串接在第二反相器的输出端和第一反相器的输入端之间的第一开关电路；从属电路还包括依次串接在第一存储节点和第二存储节点之间的第二开关电路、反相器电路以及第三开关电路；在一个存储周期内，当对第一开关电路、第二开关电路以及第三开关电路依次按照第一控制方式和第二控制方式进行控制后，第一存储节点和第二存储节点中的存储电位发生翻转。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种SRAM存储单元、SRAM存储器以及数据存储方法。

背景技术

SRAM(Random-Access Memory，静态随机存取存储器)是一种具有静止存取功能的内存，不需要刷新电路就能保存它内部存储的数据。当SRAM用于芯片中时，在芯片系统检测到未授权的非法访问时，芯片系统可以切断SRAM的电源以避免攻击者窃取数据。但是，SRAM存在信息残留问题，可以通过老化压印提取的方法部分恢复掉电前存储的信息。其中，老化压印提取是指当某一存储单元长期存储固定数据时，对称的两个晶体管将发生不同程度的BTI(Bias Temperature Instability，偏压温度不稳定性)老化效应，产生永久性阈值电压失配，导致SRAM存储单元上电后有一定概率(约10％～20％)读出与原存储数值相反的上电初值。

发明内容

基于此，本发明的目的在于提供一种SRAM存储单元、SRAM存储器以及数据存储方法，以使SRAM存储单元中的存储数据在第一存储节点和第二存储节点之间不断交换，均衡老化问题，消除阈值失配。

第一方面，本发明提供了一种SRAM存储单元，SRAM存储单元包括主电路和从属电路。主电路包括交叉耦合的第一反相器和第二反相器，第一反相器和第二反相器相互交叉耦合后，形成有第一存储节点和第二存储节点。从属电路包括串接在第二反相器的输出端和第一反相器的输入端的第一开关电路；从属电路还包括依次串接在第一存储节点和第二存储节点之间的第二开关电路、反相器电路以及第三开关电路。在一个存储周期内，当对第一开关电路、第二开关电路以及第三开关电路依次按照第一控制方式和第二控制方式进行控制后，第一存储节点和第二存储节点中的存储电位发生翻转。

与现有技术相比，本发明提供的SRAM存储单元在一个周期内，在一个存储周期内，当对第一开关电路、第二开关电路以及第三开关电路依次按照第一控制方式和第二控制方式进行控制后，第一存储节点和第二存储节点中的存储电位发生翻转。在现有技术中，假设第一反相器中的存储节点存储的数据为高电平，第二反相器中的存储节点存储的数据为低电平。此时，第一反相器中的第一晶体管和第二晶体管分别处于负偏压与正偏压状态，若长时间的处于该状态，则第一晶体管和第二晶体管就容易发生BTI效应。此后，SRAM存储单元若进行重启操作，由于第一反相器中的第一晶体管和第二晶体管相较于第二反相器中的第三晶体管和第四晶体管更难开启，则电源电压率先对第二反相器中的存储节点进行充电，第一反相器中的存储节点则通过第二晶体管放电，形成稳态时，第一反相器中的存储节点与第二反相器中的存储节点所存储的数据大概率为“0”和“1”。因此，SRAM存储单元因为BTI老化效应的存在具有了非易失性，上电的数据与先前存储的数据具有一定的关联，安全性大大降低。而在本发明中，通过第一控制方式和第二控制方式，对第一开关电路、第二开关电路以及第三开关电路进行控制后，使第一存储节点存储的数据和第二存储节点存储的数据进行来回翻转，让第一晶体管和第四晶体管与第二晶体管和第三晶体管交替进行BTI老化效应，从而均衡第一反相器和第二反相器中的四个晶体管的老化，缓解或者消除老化带来的阈值失配，强化SRAM存储单元的数据安全性。

第二方面，本发明还公开了一种SRAM存储器，包括上述SRAM存储单元。

第三方面，本发明还公开了一种数据存储方法，包括：