SRAM的工作原理——6个MOS来讲述原理,醍醐灌顶.pptx

SRAM的工作原理_超简单 2015/6/27 /wiki/SRAM 2015/6/272 SRAM六管结构的工作原理 6T：指的是由六个晶体管组成，如图中的M1、M2、 M3、M4、M5、M6. SRAM中的每一bit存储在由4个场效应管（M1, M2, M3, M4）构成两个交叉耦合的反相器中。另外两个场效应 管（M5, M6）是存储基本单元到用于读写的位线(Bit Line)的控制开关。 2015/6/273 SRAM六管结构的工作原理 CMOS静态反相器 SRAM cell 6T SR 锁存器 2015/6/274 简单的阐释 其实CMOS静态反相器等价于一个非门！ SRAM cell 6T等价于SR锁存器（也就是RS触发器） SR锁锁存器真值值表 SRQQnext解释释 0000维持 0011维持 0100重设 0110重设 1001设定 1011设定 110-不允许 111-不允许 writing 2015/6/275 是不是突然茅塞顿开， 醍醐灌顶？ 请继续后面的学习 相信你会更了解 2015/6/276 反相器 反相器，是一种电路器件，其输出是输入的逻辑非。 如图所示的CMOS静态反相器，由两个互补的金属氧化 物半导体场效应管(MOSFET)组成，源极连接在高电平 的是P沟道场效应管，源极连接在低电平的是N沟道场 效应管。输入电路接在两个场效应管的栅极上，输出 电路从两个场效应管的连接处接出。当输入低电平， 则P沟道场效应管开通，N沟道场效应管关闭，输出高 电平。当输入高电平，则N沟道场效应管开通，P沟道 场效应管关闭，输出低电平。这就实现了“反相”输 出。 2015/6/27 SRAM的设计 一个SRAM基本单元有0 and 1两个电平稳定状态。 SRAM基本单元由两个CMOS反相器组成。两个反相器的输入、输出 交叉连接，即第一个反相器的输出连接第二个反相器的输入，第二个 反相器的输出连接第一个反相器的输入。这实现了两个反相器的输出 状态的锁定、保存，即存储了1个位元的状态。 除了6管的SRAM，其他SRAM还有8管、10管甚至每个位元使用更多 的晶体管的实现。 这可用于实现多端口（port）的读写访问，如显存 或者寄存器堆的多口SRAM电路的实现。 2015/6/27 SRAM的设计 一般说来，每个基本单元用的晶体管数量越少，其占用面积 就越小。由于硅芯片（silicon wafer）的生产成本是相对固定 的，因此SRAM基本单元的面积越小，在硅芯片上就可以制 造更多的位元存储，每位元存储的成本就越低。 内存基本单元使用少于6个晶体管是可能的 如3管56 甚至 单管，但单管存储单元是DRAM，不是SRAM。 2015/6/27 SRAM的设计 访问SRAM时，字线（Word Line）加高电平，使得每个基本 单元的两个控制开关用的晶体管M5与M6开通，把基本单元与 位线（Bit Line）连通。位线用于读或写基本单元的保存的状 态。虽然不是必须两条取反的位线，但是这种取反的位线有 助于改善噪声容限. 2015/6/2710 SRAM的操作 SRAM的基本单元有3种状态：standby (电路处于空闲), reading (读)与writing (修 改内容). SRAM的读或写模式必须分别具有“readability“（可读）与“write stability“（写稳 定）. Standby 如果字线（Word Line）没有被选为高电平, 那么作为控制用的M5与M6 两个晶体管处于断路，把基本单元与位线隔离。由M1 M4组成的两个 反相器继续保持其状态，只要保持与高、低电平的连接。 2015/6/2711 SRAM的操作 Reading 假定存储的内容为1, 即在Q处的电平为高. 读周期之初，两根位线预充值为逻 辑1, 随后字线WL充高电平，使得两个访问控制晶体管M5与M6通路。第二步 是保存在Q的值传递给位线BL在它预充的电位，而泻掉（BL非）预充的值， 这是通过M1与M5的通路直接连到低电平使其值为逻辑0 (即Q的高电平使得晶 体管M1通路). 在位线BL一侧，晶体管M4与M6通路，把位线连接到VDD所代表 的逻辑1 (M4作为P沟道场效应管，由于栅极加了（Q非）的低电平而M4通路). 如果存储的内容为0, 相反的电路状态将会使（BL非）为1而BL为0. 只需要（ BL非）与BL有一个很小的电位差，读取的放大电路将会辨识出哪根位线是1 哪根是0. 敏感度越高，读取速度越快。 2015/6/2712 SRAM的操作 Writing 写周期之初，把要写入的状态加载到位线。如果要写入0，则设置（ BL非）为1且B