專利名稱：使用位線區(qū)段的選擇性預(yù)充電來(lái)改進(jìn)存儲(chǔ)器讀取穩(wěn)定性的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及集成電路(IC)。更明確地說(shuō)，本發(fā)明涉及存儲(chǔ)器裝置。
背景技術(shù)：
存儲(chǔ)器裝置或存儲(chǔ)器可一般描述為可存儲(chǔ)數(shù)據(jù)以供稍后檢索的硬件。一些存儲(chǔ)器 裝置包含用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)(例如，由電荷表示)的一組晶體管和用于控制對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的存取 的一組晶體管。晶體管的大小已縮減到45nm且不久將達(dá)到32nm。因?yàn)榇笮∫褱p小，所以制 造期間可接受的錯(cuò)誤的容限已減小。因此，所制造的晶體管在操作期間展現(xiàn)出較大的可變 性。晶體管技術(shù)的可變性的較大增長(zhǎng)已消極地影響存儲(chǔ)器裝置及其讀取穩(wěn)定性。讀取 穩(wěn)定性是存儲(chǔ)器裝置當(dāng)在存在噪聲的情況下被存取時(shí)保持正確數(shù)據(jù)的能力。通常，使用靜 態(tài)噪聲容限(SNM)來(lái)測(cè)量讀取穩(wěn)定性。所制造的晶體管中的較大變化導(dǎo)致存儲(chǔ)器裝置的靜 態(tài)噪聲容限減小。靜態(tài)噪聲容限的此減小降低了位單元穩(wěn)健性和對(duì)噪聲的容許度，且因此 由于增加的故障而降低存儲(chǔ)器良率。與電源電壓相比稍許減小存儲(chǔ)器裝置的位線電壓顯著改進(jìn)存儲(chǔ)器裝置的靜態(tài)噪 聲容限。然而，在存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)中，通常在存取存儲(chǔ)器之前將位線預(yù)充電到電源電壓。已進(jìn)行 若干次嘗試以減小位線電壓，從而改進(jìn)讀取穩(wěn)定性。先前嘗試已展示對(duì)制造期間的可限制 其經(jīng)改進(jìn)讀取穩(wěn)定性的效力的工藝、溫度和電壓變化的較大敏感性。這些嘗試中的一些包 含脈動(dòng)位線方案、雙電源電壓和動(dòng)態(tài)單元加偏壓。在脈動(dòng)位線方案中，下拉裝置連接到位線。在將位線預(yù)充電到電源電壓之后，在下 拉裝置上施加窄脈沖，其降低位線電壓并改進(jìn)讀取穩(wěn)定性。此技術(shù)對(duì)此窄脈沖的產(chǎn)生非常 敏感，尤其因?yàn)槊}沖寬度將隨晶體管制造期間的工藝、電壓和溫度變化以及環(huán)境變化而變 化。另一嘗試使用兩個(gè)電源電壓，一個(gè)用于位單元，且另一個(gè)用于位線，其中位線電壓 低于位單元電壓。添加額外電源電壓是一項(xiàng)困難的任務(wù)，且使芯片的物理設(shè)計(jì)和檢驗(yàn)變復(fù)
ο減小位線電壓的又一嘗試包含使用NMOS裝置對(duì)位線預(yù)充電以使位線電壓減小 NMOS裝置的閾值電壓。在此情況下，使用低閾值電壓NMOS裝置，這增加了工藝復(fù)雜性和成 本，例如需要額外掩模。另外，閾值電壓對(duì)工藝、電壓和溫度變化具有較強(qiáng)依賴性。改進(jìn)存儲(chǔ)器讀取穩(wěn)定性的這三種嘗試均對(duì)制造變化敏感，且因此難以實(shí)施且實(shí)施 起來(lái)成本較大。當(dāng)在預(yù)充電電路中實(shí)施多個(gè)電源電壓或一 NMOS裝置時(shí)，此成本進(jìn)一步增 加。因此，需要在不引起額外成本的情況下減小對(duì)制造變化的敏感性的存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)中的經(jīng) 改進(jìn)的讀取穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，一種存儲(chǔ)器裝置包含具有第一區(qū)段和第二區(qū)段的位線。 所述存儲(chǔ)器裝置還包含選擇性地耦合到第一區(qū)段和第二區(qū)段的電荷共享電路，其中電荷共 享電路經(jīng)配置以將第一區(qū)段耦合到第二區(qū)段以及使第一區(qū)段從第二區(qū)段去耦。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種操作存儲(chǔ)器裝置的方法包含將位線的第一區(qū)段預(yù)充 電到第一電壓，以及將位線的第二區(qū)段預(yù)充電到第二電壓。第二電壓不同于第一電壓。所 述方法還包含在位線的第一區(qū)段與位線的第二區(qū)段之間共享電荷。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，一種存儲(chǔ)器裝置包含用于將位線的第一區(qū)段預(yù)充電到第 一電壓的裝置。所述存儲(chǔ)器裝置還包含用于將所述位線的第二區(qū)段預(yù)充電到第二電壓的裝 置。所述存儲(chǔ)器裝置進(jìn)一步包含用于在位線的第一區(qū)段與位線的第二區(qū)段之間共享電荷的
直ο根據(jù)本發(fā)明的再一方面，一種操作具有包含第一區(qū)段和第二區(qū)段的位線的存儲(chǔ)器 裝置的方法包含將位線的第一區(qū)段預(yù)充電到第一電壓的步驟。所述方法進(jìn)一步包含將所述 位線的第二區(qū)段預(yù)充電到第二電壓的步驟，所述第二電壓不同于第一電壓。所述方法還包 含在位線的第一區(qū)段與位線的第二區(qū)段之間共享電荷以獲得第一電壓與第二電壓之間的 電壓電平的步驟。這已相當(dāng)概括地概述了本發(fā)明的特征和技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，以便可更好地理解以下詳細(xì)描 述。下文將描述本發(fā)明的額外特征和優(yōu)點(diǎn)。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)了解，本發(fā)明可容易用 作修改或設(shè)計(jì)用于實(shí)行本發(fā)明的相同目的的其它結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還應(yīng)認(rèn) 識(shí)到，此類等效構(gòu)造不脫離如所附權(quán)利要求書中所陳述的本發(fā)明的教示。當(dāng)結(jié)合附圖考慮 時(shí)，從以下描述中將更好地理解據(jù)信為本發(fā)明的特性的關(guān)于其組織和操作方法兩者的新穎 特征，以及進(jìn)一步目標(biāo)和優(yōu)點(diǎn)。然而，應(yīng)明確地理解，圖式中的每一者是僅出于說(shuō)明和描述 的目的而提供，且不希望作為對(duì)本發(fā)明的限制的界定。


為了更完整地理解本申請(qǐng)案中的揭示內(nèi)容，現(xiàn)參考結(jié)合附圖進(jìn)行的以下描述。圖1是其中可有利地使用本發(fā)明的實(shí)施例的示范性無(wú)線通信系統(tǒng)的說(shuō)明。圖2A是說(shuō)明用于經(jīng)改進(jìn)的SRAM穩(wěn)定性的常規(guī)脈動(dòng)位線方案的電路示意圖。圖2B是說(shuō)明用于經(jīng)改進(jìn)的SRAM穩(wěn)定性的常規(guī)脈動(dòng)位線方案的時(shí)序圖。圖3是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的示范性選擇性預(yù)充電技術(shù)中的初始預(yù)充電 操作的電路圖。圖4是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的示范性選擇性預(yù)充電技術(shù)中的電荷共享操 作的電路圖。圖5是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于讀取或?qū)懭氩僮鞯奈粏卧倪x擇的電 路圖。圖6是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的示范性選擇性預(yù)充電技術(shù)中將位線預(yù)充電 到不同電壓的電路圖。圖7是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的示范性選擇性預(yù)充電操作的時(shí)序圖。
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圖8是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于實(shí)施示范性選擇性預(yù)充電技術(shù)的電路的電 路示意圖。圖9是說(shuō)明用于所揭示的半導(dǎo)體集成電路的電路、布局和邏輯設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)工作站 的框圖。
具體實(shí)施例方式圖1展示其中可有利地使用本發(fā)明的實(shí)施例的示范性無(wú)線通信系統(tǒng)100。出于說(shuō) 明的目的，圖1展示三個(gè)遠(yuǎn)程單元120、130和150，以及兩個(gè)基站140。將認(rèn)識(shí)到，典型的無(wú) 線通信系統(tǒng)可具有更多遠(yuǎn)程單元和基站。遠(yuǎn)程單元120、130和150包含根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施 例而創(chuàng)造的存儲(chǔ)器裝置125A、125B和125C。圖1展示來(lái)自基站140以及遠(yuǎn)程單元120、130 和150的前向鏈路信號(hào)180，以及從遠(yuǎn)程單元120、130和150到基站140的反向鏈路信號(hào) 190。在圖1中，將遠(yuǎn)程單元120展示為移動(dòng)電話，將遠(yuǎn)程單元130展示為便攜式計(jì)算 機(jī)，且將遠(yuǎn)程單元150展示為無(wú)線本地回路系統(tǒng)中的固定位置遠(yuǎn)程單元。舉例來(lái)說(shuō)，遠(yuǎn)程單 元可為手機(jī)、手持式個(gè)人通信系統(tǒng)(PCS)單元、例如個(gè)人數(shù)據(jù)助理等便攜式數(shù)據(jù)單元，或例 如儀表讀數(shù)設(shè)備等固定位置數(shù)據(jù)單元。盡管圖1說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的教示的遠(yuǎn)程單元，但本 發(fā)明不限于這些示范性所說(shuō)明單元。本發(fā)明可適宜地用于包含根據(jù)本發(fā)明的教示而制造的 存儲(chǔ)器裝置的任何裝置中。圖2A是說(shuō)明用于經(jīng)改進(jìn)的存儲(chǔ)器穩(wěn)定性的常規(guī)脈動(dòng)位線方案的電路示意圖。電 路20包含位單元21，其經(jīng)配置以存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，且耦合到額外電路以控制電路20的讀取和寫入 行為。位單元21可以是六晶體管存儲(chǔ)單元。預(yù)充電信號(hào)PCH耦合到預(yù)充電電路22。預(yù)充 電電路22包含耦合到位線BL的晶體管221、耦合到反位線BLB的晶體管222以及耦合到 位線BL和反位線BLB兩者的晶體管223。脈沖信號(hào)PULSE耦合到下拉電路23。下拉電路 23包含耦合到位線BL的晶體管231、耦合到反位線BLB的晶體管232以及耦合到位線BL 和反位線BLB兩者的晶體管233。出于說(shuō)明性目的，現(xiàn)將描述常規(guī)脈動(dòng)位線方案的操作。圖2B是說(shuō)明用于經(jīng)改進(jìn)的 存儲(chǔ)器穩(wěn)定性的常規(guī)脈動(dòng)位線方案的時(shí)序圖。電路20在時(shí)間251處開(kāi)始，此時(shí)預(yù)充電信號(hào) PCH為低，且晶體管221將位線BL上拉到電源電壓VDD，且晶體管222將反位線BLB上拉到 電源電壓VDD。在時(shí)間252處，預(yù)充電信號(hào)PCH為高，從而關(guān)斷晶體管221、晶體管222和晶 體管223，以使位線BL和反位線BLB與電源電壓Vdd斷開(kāi)連接。在時(shí)間252處，在脈沖信號(hào) PULSE上產(chǎn)生窄正脈沖。脈沖信號(hào)PULSE接通晶體管231和晶體管232，以將位線BL和反 位線BLB耦合到接地206。晶體管233斷開(kāi)以使位線BL與反位線BLB斷開(kāi)連接。位線BL 和反位線BLB上發(fā)生電壓減小。在時(shí)間253處，脈沖信號(hào)PULSE返回到低，因此位線BL和 反位線BLB停止減小電壓。盡管此技術(shù)減小位線電壓以改進(jìn)讀取穩(wěn)定性，但此技術(shù)對(duì)窄脈 沖的產(chǎn)生非常敏感，尤其因?yàn)槊}沖寬度將隨晶體管制造期間的工藝、電壓和溫度變化而劇 烈變化?，F(xiàn)在參看圖3、圖4和圖5，現(xiàn)在將描述示范性經(jīng)改進(jìn)的選擇性預(yù)充電技術(shù)。所述 選擇性預(yù)充電技術(shù)減小位線電壓以在不對(duì)工藝、電壓和溫度變化敏感的情況下改進(jìn)讀取穩(wěn) 定性。通過(guò)在位線的選擇性地耦合的區(qū)段之間共享電荷而減小位線電壓，以實(shí)現(xiàn)讀取和寫入操作期間的共享。盡管將描述SRAM存儲(chǔ)器裝置，但選擇性預(yù)充電技術(shù)可應(yīng)用于任何存儲(chǔ) 器設(shè)計(jì)，包含(但不限于)SRAM、DRAM或MRAM。將位線的不同部分預(yù)充電到不同電壓(例如，Vdd和GND)，且通過(guò)使用電荷共享，實(shí) 現(xiàn)位線電壓的所需最終值。在一個(gè)實(shí)施例中，電荷共享操作被劃分為三個(gè)部分。首先，如圖 3中所說(shuō)明，將位線的上部部分預(yù)充電到VDD，而將位線的下部部分預(yù)充電到GND。接下來(lái)，如 圖4中所說(shuō)明，電荷共享開(kāi)關(guān)接通，以實(shí)現(xiàn)位線的下部部分的上部之間的電荷共享。因此， 最終位線電壓將由與C2之間的電容的比率決定。最后，如圖5所說(shuō)明，針對(duì)所有列停用 電荷共享，同時(shí)所述開(kāi)關(guān)針對(duì)經(jīng)選定用于讀取或?qū)懭氩僮鞯牧斜３纸油āD3是說(shuō)明示范性選擇性預(yù)充電技術(shù)中的初始預(yù)充電操作的框圖?？驁D30包含 上部位線31連同由電容器311說(shuō)明的相關(guān)聯(lián)電容(具有值CbJ。下部位線33具有由電容 器331說(shuō)明的相關(guān)聯(lián)電容(具有值C2)。上部位線31和下部位線33耦合到多路復(fù)用開(kāi)關(guān) 32。在框圖30中，多路復(fù)用開(kāi)關(guān)32在初始預(yù)充電期間斷開(kāi)，以允許上部位線31預(yù)充電到 電源電壓VDD，且下部位線33預(yù)充電到接地GND。另外，位單元34耦合到上部位線31。在 另一實(shí)施例中，位單元34可耦合到下部位線33。圖4是說(shuō)明示范性選擇性預(yù)充電技術(shù)中的電荷共享操作的框圖。框圖40包含上 部位線31、由電容器311表示的電容、下部位線33、由電容器331表示的電容以及多路復(fù)用 開(kāi)關(guān)32。通過(guò)閉合多路復(fù)用開(kāi)關(guān)32以將上部位線31耦合到下部位線33而發(fā)生電荷共享 操作。上部位線31與下部位線33的組合上的最終電壓是上部位線31上的初始電壓、 下部位線33上的初始電壓、電容器311和電容器331的函數(shù)，如給定為 其中N是連接到多路復(fù)用開(kāi)關(guān)32的位線對(duì)的數(shù)目。圖5是說(shuō)明示范性選擇性預(yù)充電技術(shù)中的電荷共享停用的框圖?？驁D50包含上部 位線31、由電容器311表示的電容、下部位線33、由電容器331表示的電容以及多路復(fù)用開(kāi) 關(guān)32。在電荷共享已完成之后，多路復(fù)用開(kāi)關(guān)32斷開(kāi)以使上部位線31與下部位線33斷開(kāi) 連接。此斷開(kāi)停用電荷共享操作，因此可從位單元34讀取數(shù)據(jù)或?qū)?shù)據(jù)寫入到位單元34。 多路復(fù)用開(kāi)關(guān)52保持閉合，因?yàn)槲粏卧?4已被選定用于讀取或?qū)懭氩僮鳌D6是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的示范性選擇性預(yù)充電技術(shù)中將位線預(yù)充電 到不同電壓的框圖。在此實(shí)施例中，并非所有上部位線均充電到電源電壓VDD?？驁D60包含 上部位線31、由電容器311表示的電容、下部位線33、由電容器331表示的電容以及多路復(fù) 用開(kāi)關(guān)32。將上部位線31預(yù)充電到電源電壓VDD，且將下部位線33預(yù)充電到接地GND。在 此實(shí)施例中，可將每一上部位線預(yù)充電到不同電壓。舉例來(lái)說(shuō)，將上部位線61預(yù)充電到接 地GND。因此，當(dāng)發(fā)生電荷共享時(shí)，與所有上部位線均預(yù)充電到電源電壓Vdd時(shí)相比，上部位 線和反上部位線將具有較低的最終電壓?？蓪㈩~外位線充電到接地GND、電源電壓Vdd或其 它電源電壓(未圖示)，以獲得適當(dāng)?shù)淖罱K電壓。圖7是說(shuō)明選擇性預(yù)充電操作的時(shí)序圖。對(duì)上部位線BLu、反上部位線BLBu、下部 位線B、和反下部位線BLB^的選擇性預(yù)充電操作由預(yù)充電信號(hào)PRECHG、多路復(fù)用信號(hào)MUX_ STATE和電荷共享信號(hào)CH_SH控制。字線信號(hào)WL啟用對(duì)上部位線BLu、反上部位線ΒΙΛ、
7下部位線B、和反下部位線BLB^的存取。電路的初始狀態(tài)在時(shí)間711處，此時(shí)預(yù)充電信號(hào) PRECHG、多路復(fù)用信號(hào)MUX_STATE、電荷共享信號(hào)CH_SH和字線WL為低。使下部位線BU和 反下部位線BLB^預(yù)放電到接地，且將上部位線BLu和反上部位線BLBu預(yù)充電到電源電壓 VDD。電源電壓電平由點(diǎn)劃線指示。在預(yù)充電信號(hào)PRECHG變高(使預(yù)充電電路減活)之后，當(dāng)多路復(fù)用信號(hào)MUX_ STATE為低時(shí)，啟用電荷共享。因此，在時(shí)間712處，電荷共享信號(hào)CH_SH變高。上部位線 BLu和反上部位線BLBu的電壓響應(yīng)于電荷共享而朝接地GND減小。另外，下部位線B、和反 下部位線BIA的電壓朝電源電壓Vdd增力卩。在指示電荷共享操作結(jié)束的時(shí)間713之前不久， 多路復(fù)用信號(hào)MUX_STATE變高。因此，電荷共享信號(hào)CH_SH在時(shí)間713處變低，從而完成電 荷共享操作。上部位線BLu、反上部位線BLBu、下部位線BI^和反下部位線BLB^的電壓在電 荷共享操作結(jié)束時(shí)的時(shí)間713處穩(wěn)定。上部位線BLu和反上部位線BLBu的電壓的減小增加 了存儲(chǔ)器的讀取穩(wěn)定性。在時(shí)間714處，字線WL變高，從而指示讀取操作已開(kāi)始。上部位線BLu、上部反位 線BLBu、下部位線BI^和下部反位線BLB^上的電壓朝接地GND放電。在讀取操作已完成且 字線WL變低之后的時(shí)間715處，預(yù)充電信號(hào)PRECHG變低。因此，上部位線BLu和反上部位 線BLBu預(yù)充電到電源電壓VDD，且下部位線B、和反下部位線BLB^預(yù)放電到接地GND。在時(shí) 間716之前不久，多路復(fù)用信號(hào)MUX_STATE變低，從而在時(shí)間716處將所有信號(hào)重新置于其 初始狀態(tài)中。圖8是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于實(shí)施示范性選擇性預(yù)充電技術(shù)的電路的電 路示意圖。電路80包含上部位線85 (BLu)和反上部位線ST(BLBu),其經(jīng)配置以存取位單元 84。另外，電路80包含下部位線86 (BLl)和反下部位線88 (BLBl)。盡管將位單元84展示 為連接到上部位線85、87，但位單元84也可連接到下部位線86、88。經(jīng)配置以激活電荷共 享的電荷共享啟用電路81耦合到多路復(fù)用信號(hào)MUX_STATE和預(yù)充電信號(hào)PRECHRG，且輸出 電荷共享信號(hào)CH_SH。電荷共享啟用電路81包含耦合到多路復(fù)用信號(hào)MUX_STATE的反相 器812、耦合到反相器812的輸出和預(yù)充電信號(hào)PRECHRG的“與非”門814，以及耦合到“與 非”門814的輸出的反相器816。所說(shuō)明的電荷共享啟用電路81只是能夠激活電荷共享的 邏輯門的一個(gè)可能的組合。預(yù)充電電路891耦合到上部位線85、87，且下拉電路892耦合到 下部位線86、88。預(yù)充電電路891和下拉電路892可由預(yù)充電信號(hào)PRECHRG控制。電荷共享信號(hào)CH_SH和選擇信號(hào)SELn是到用于控制電荷共享電路83的“或非”門 82的輸入。電荷共享電路83在電荷共享信號(hào)CH_SH為高時(shí)活動(dòng)。當(dāng)電荷共享電路83活動(dòng) 時(shí)，上部位線85耦合到下部位線86，且上部位線87耦合到下部位線88。選擇信號(hào)SELn用 于為讀取或?qū)懭氩僮鬟x擇位單元。盡管僅展示一個(gè)選擇信號(hào)SELn、上部位線BLu、反上部位 線BLBu、下部位線BU和反下部位線BLBy但其更多的選擇信號(hào)SELru上部位線BLu、反上部 位線BLBu、下部位線BU和反下部位線BLB^可并入到電路80中。另外，更多的位單元可并 入到電路80中?，F(xiàn)將結(jié)合時(shí)序圖70描述電路80的操作。在時(shí)間711處，預(yù)充電信號(hào)PRECHG為低， 且多路復(fù)用信號(hào)MUX_STATE為低。電荷共享啟用電路81的輸出CH_SH將為低。將上部位 線85、87預(yù)充電到電源電壓VDD，且將下部位線86、88預(yù)充電到接地。在預(yù)充電信號(hào)PRECHG 變高(使預(yù)充電電路減活)之后的時(shí)間712處(此時(shí)多路復(fù)用信號(hào)MUX_STATE保持為低)，電荷共享啟用電路81的輸出CH_SH變高。這致使“或非”門82控制電荷共享電路83以將 上部位線85、87耦合到下部位線86、88，從而導(dǎo)致上部位線BLu和反上部位線BLBu上的電 壓減小。在時(shí)間713處，在多路復(fù)用信號(hào)MUX_STATE變高之后，電荷共享啟用電路81的輸 出CH_SH變低。此變化致使電荷共享電路83使上部位線85、87從下部位線86、88去耦，從 而結(jié)束電荷共享。在時(shí)間714處，(響應(yīng)于寫入線信號(hào)WL)存取位單元84，且發(fā)生讀取或?qū)?入操作。如本發(fā)明所描述的電荷共享技術(shù)通過(guò)使位線電壓從電源電壓減小來(lái)改進(jìn)存儲(chǔ)器 讀取穩(wěn)定性。通過(guò)將位線的一個(gè)區(qū)段預(yù)充電到第一電壓并將位線的第二區(qū)段預(yù)充電到第二 電壓來(lái)減小位線電壓。電荷共享電路它們選擇性地耦合兩個(gè)區(qū)段以達(dá)到第一與第二電壓之 間的位線電壓。最終電壓部分取決于位線的兩個(gè)區(qū)段的相對(duì)電容，因此裝置中的任何制造 變化均不影響電荷共享的操作。在一個(gè)實(shí)施例中，第一區(qū)段為上部位線，且第二區(qū)段為下部 位線。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)減小位線電壓而改進(jìn)的讀取穩(wěn)定性?？蔀槲痪€選擇精確 的電壓電平。如上文所提及，位線電壓的減小改進(jìn)了存儲(chǔ)器裝置的靜態(tài)噪聲容限(SNM)。所 存取的位單元和半選定的位單元兩者均得到改進(jìn)，因?yàn)樗形痪€均經(jīng)歷與位單元的電源電 壓相比較低的電壓。半選定的位單元是根據(jù)所斷言的字線選擇而不是根據(jù)其位線選擇的單兀。本發(fā)明的第二優(yōu)點(diǎn)是出眾的設(shè)計(jì)穩(wěn)健性。本發(fā)明不取決于晶體管的閾值電壓和臨 界信號(hào)的時(shí)序。本發(fā)明的第三優(yōu)點(diǎn)是工藝變化容許度。所提出的解決方案取決于不隨工藝、電壓 和溫度變化而改變的相對(duì)電容值。位線電壓將獨(dú)立于工藝條件。本發(fā)明的第四優(yōu)點(diǎn)是設(shè)計(jì)靈活性。可通過(guò)選擇哪些位線段預(yù)充電到Vdd以及哪些 位線段預(yù)充電到接地來(lái)改變位線的電壓值。舉例來(lái)說(shuō)，將一個(gè)位線或更多位線預(yù)充電到接 地可允許較大的增量值(位線從Vdd的變化)。舉例來(lái)說(shuō)，如果電源電壓為1.125伏，且上 部區(qū)段為1. 125伏且下部區(qū)段為1. 125伏，那么在所有位線均被預(yù)充電到Vdd的情況下，最 終電壓可為1.125伏。在此情況下，增量將為0毫伏。然而，在相同情況下，如果位線中的 一者被預(yù)放電到接地，那么最終電壓將為1.00伏。在此情況下，增量將為125毫伏。因此， 存在關(guān)于位線區(qū)段可預(yù)充電到的電壓的高度靈活性。本發(fā)明的第五優(yōu)點(diǎn)是僅使用一個(gè)電源電壓。這簡(jiǎn)化了頂層物理設(shè)計(jì)和存儲(chǔ)器的檢驗(yàn)。如所揭示的存儲(chǔ)器裝置可耦合到微處理器或其它微電子裝置。存儲(chǔ)器裝置可與微 處理器一起封裝，且進(jìn)一步并入到通信裝置中。舉例來(lái)說(shuō)，存儲(chǔ)器可內(nèi)嵌在移動(dòng)電話或通信
基站中。圖9是說(shuō)明用于所揭示的半導(dǎo)體集成電路的電路、布局和邏輯設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)工作站 的框圖。設(shè)計(jì)工作站900包含硬盤901，其含有操作系統(tǒng)軟件、支持文件和設(shè)計(jì)軟件(例如， 鏗騰(Cadence)或OrCAD)。設(shè)計(jì)工作站900還包含顯示器以促進(jìn)電路設(shè)計(jì)910的設(shè)計(jì)。電 路設(shè)計(jì)910可為如上文所揭示的存儲(chǔ)器電路。存儲(chǔ)媒體904被提供用于有形地存儲(chǔ)電路設(shè) 計(jì)910。電路設(shè)計(jì)910可以文件格式(例如，⑶S II和GERBER)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)媒體904上。 存儲(chǔ)媒體904可為⑶-ROM、DVD、硬盤、快閃存儲(chǔ)器或其它適當(dāng)裝置。此外，設(shè)計(jì)工作站900
9包含用于接受來(lái)自存儲(chǔ)媒體904的輸入或?qū)⑤敵鰧懭氲酱鎯?chǔ)媒體904的驅(qū)動(dòng)設(shè)備903。記錄在存儲(chǔ)媒體904上的數(shù)據(jù)可指定邏輯電路配置、用于光刻掩模的圖案數(shù)據(jù)， 或用于例如電子束光刻等串行寫入工具的掩模圖案數(shù)據(jù)。所述數(shù)據(jù)可進(jìn)一步包含例如與邏 輯模擬相關(guān)聯(lián)的時(shí)序圖或網(wǎng)絡(luò)電路等邏輯檢驗(yàn)數(shù)據(jù)。在存儲(chǔ)媒體904上提供數(shù)據(jù)通過(guò)減少 用于設(shè)計(jì)半導(dǎo)體集成電路的工藝的數(shù)目來(lái)促進(jìn)電路設(shè)計(jì)910的設(shè)計(jì)。盡管已詳細(xì)描述了本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，但應(yīng)理解，在不脫離如所附權(quán)利要求書所界 定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可在本文中作出各種改變、替代和更改。舉例來(lái)說(shuō)，盡 管已描述了 SRAM存儲(chǔ)器裝置，但選擇性預(yù)充電技術(shù)可應(yīng)用于任何存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)，包含(但不 限于)SRAM、DRAM或MRAM。此外，本發(fā)明的范圍無(wú)意局限于說(shuō)明書中所描述的工藝、機(jī)器、制 造、物質(zhì)的組成、手段、方法和步驟的特定實(shí)施例。如所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員從本發(fā)明的 揭示內(nèi)容中將容易了解，可根據(jù)本發(fā)明利用當(dāng)前存在或以后將開(kāi)發(fā)的執(zhí)行與本文所描述的 對(duì)應(yīng)實(shí)施例大體相同的功能或?qū)崿F(xiàn)與其大體相同的結(jié)果的工藝、機(jī)器、制造、物質(zhì)的組成、 手段、方法或步驟。因此，所附權(quán)利要求書意在將此類工藝、機(jī)器、制造、物質(zhì)的組成、手段、 方法或步驟包含在其范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種存儲(chǔ)器裝置，其包括第一位線，其具有第一區(qū)段和第二區(qū)段；以及電荷共享電路，其選擇性地耦合到所述第一區(qū)段和所述第二區(qū)段，其中所述電荷共享電路經(jīng)配置以將所述第一區(qū)段耦合到所述第二區(qū)段以及使所述第一區(qū)段從所述第二區(qū)段去耦。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲(chǔ)器裝置，其中所述第一位線的所述第一區(qū)段預(yù)充電到第 一電壓，且所述第一位線的所述第二區(qū)段預(yù)充電到不同于所述第一電壓的第二電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的存儲(chǔ)器裝置，其中所述第一位線的所述第一區(qū)段預(yù)放電到接 地，且所述第一位線的所述第二區(qū)段預(yù)充電到電源電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的存儲(chǔ)器裝置，其進(jìn)一步包括具有第一區(qū)段和第二區(qū)段的第二 位線，其中所述第二位線的所述第一區(qū)段和所述第二位線的所述第二區(qū)段預(yù)充電到所述第 一電壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲(chǔ)器裝置，其進(jìn)一步包括電荷共享啟用電路，所述電荷共 享啟用電路經(jīng)配置以在預(yù)充電電路不活動(dòng)且多路復(fù)用信號(hào)指示電荷共享時(shí)激活所述電荷 共享電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲(chǔ)器裝置，其進(jìn)一步包括耦合到所述第一位線的所述第一 區(qū)段的位單元。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲(chǔ)器裝置，其進(jìn)一步包括具有第一區(qū)段和第二區(qū)段的反位 線，其中所述電荷共享電路選擇性地耦合到所述反位線的所述第一區(qū)段和所述反位線的所 述第二區(qū)段，且經(jīng)配置以將所述反位線的所述第一區(qū)段耦合到所述反位線的所述第二區(qū)段 以及使所述反位線的所述第一區(qū)段從所述反位線的所述第二區(qū)段去耦。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的存儲(chǔ)器裝置，其中所述存儲(chǔ)器裝置耦合到微處理器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的存儲(chǔ)器裝置，其中所述存儲(chǔ)器裝置和微處理器集成到通信裝 置中。
10.一種操作具有包含第一區(qū)段和第二區(qū)段的位線的存儲(chǔ)器裝置的方法，其包括將所述位線的所述第一區(qū)段預(yù)充電到第一電壓；將所述位線的所述第二區(qū)段預(yù)充電到第二電壓，所述第二電壓不同于所述第一電壓；以及在所述位線的所述第一區(qū)段與所述位線的所述第二區(qū)段之間共享電荷，以獲得所述第 一電壓與所述第二電壓之間的最終電壓。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中至少部分地由所述位線的所述第一區(qū)段的電容 和所述位線的所述第二區(qū)段的電容來(lái)決定所述最終電壓。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中預(yù)充電所述第一區(qū)段包括將所述位線的所述第 一區(qū)段預(yù)充電到電源電壓，且預(yù)充電所述第二區(qū)段包括將所述位線的所述第二區(qū)段預(yù)充電 到接地電壓。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其進(jìn)一步包括將第二位線的第一區(qū)段和第二位線的第二區(qū)段預(yù)充電到所述第一電壓。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中共享電荷在預(yù)充電電路不活動(dòng)時(shí)根據(jù)多路復(fù)用 狀態(tài)信號(hào)而發(fā)生。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其進(jìn)一步包括 將與通信有關(guān)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器裝置中。
16.一種存儲(chǔ)器裝置，其包括用于將位線的第一區(qū)段預(yù)充電到第一電壓的裝置；用于將所述位線的第二區(qū)段預(yù)充電到第二電壓的裝置；以及用于在所述位線的所述第一區(qū)段與所述位線的所述第二區(qū)段之間共享電荷的裝置。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的存儲(chǔ)器裝置，其中所述第一電壓為電源電壓。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的存儲(chǔ)器裝置，其中所述第二電壓為接地。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的存儲(chǔ)器裝置，其中所述存儲(chǔ)器裝置并入到蜂窩式電話中。
20.一種操作具有包含第一區(qū)段和第二區(qū)段的位線的存儲(chǔ)器裝置的方法，其包括以下 步驟將位線的第一區(qū)段預(yù)充電到第一電壓；將所述位線的所述第二區(qū)段預(yù)充電到第二電壓，所述第二電壓不同于所述第一電壓；以及在所述位線的所述第一區(qū)段與所述位線的所述第二區(qū)段之間共享電荷，以獲得所述第 一電壓與第二電壓之間的電壓電平。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其進(jìn)一步包括將第二位線的第一區(qū)段預(yù)充電到所述 第一電壓且將所述第二位線的第二區(qū)段預(yù)充電到所述第一電壓的步驟。
22.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其進(jìn)一步包括預(yù)充電反位線的第一區(qū)段和所述反位 線的第二區(qū)段并在所述反位線的所述第一區(qū)段與所述反位線的所述第二區(qū)段之間共享電 荷的步驟。
23.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其進(jìn)一步包括 將經(jīng)由通信鏈路接收到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器裝置中。
24.一種有形地體現(xiàn)在計(jì)算機(jī)可讀媒體上的存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，其包括 第一位線，其具有第一區(qū)段和第二區(qū)段；以及電荷共享電路，其選擇性地耦合到所述第一區(qū)段和所述第二區(qū)段，其中所述電荷共享 電路經(jīng)配置以將所述第一區(qū)段耦合到所述第二區(qū)段以及使所述第一區(qū)段從所述第二區(qū)段 去華禹ο
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，其進(jìn)一步包括耦合到所述第一位線和所 述電荷共享電路的微處理器。
全文摘要
一種存儲(chǔ)器裝置在存取位單元(34)之前利用選擇性預(yù)充電和電荷共享來(lái)減小位線電壓。通過(guò)將所述位線的不同區(qū)段(31、33)預(yù)充電到不同電壓(例如，電源電壓和接地)并使用這些區(qū)段之間的電荷共享來(lái)實(shí)現(xiàn)位線電壓的減小。讀取穩(wěn)定性因位線電壓的所述減小而改進(jìn)。位線區(qū)段之間的相對(duì)電容差(B2-C2)決定電荷共享之后的所述位線電壓。因此，所述存儲(chǔ)器裝置容許工藝或溫度變化?？赏ㄟ^(guò)選擇預(yù)充電到電源電壓或接地的所述區(qū)段而在設(shè)計(jì)上控制所述位線電壓。
文檔編號(hào)G11C7/12GK101919003SQ200880125030
公開(kāi)日2010年12月15日 申請(qǐng)日期2008年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月15日
發(fā)明者楊賽森, 穆罕默德·H·阿布-拉赫馬, 里圖·哈巴, 陳南 申請(qǐng)人:高通股份有限公司