SRAM的工作原理——6个MOS来讲述原理,醍醐灌顶!ppt课件

SRAM的工作原理 超简单 2020 4 25 http zh wikipedia org wiki SRAM 2020 4 25 2 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 BitLine 的控制开关 2020 4 25 3 SRAM六管结构的工作原理 2020 4 25 4 简单的阐释 其实CMOS静态反相器等价于一个非门 SRAMcell6T等价于SR锁存器 也就是RS触发器 writing 2020 4 25 5 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 2020 4 25 6 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 2020 4 25 SRAM的设计 一个SRAM基本单元有0and1两个电平稳定状态 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 7 2020 4 25 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 siliconwafer 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 5 6 甚至单管 但单管存储单元是DRAM 不是SRAM 8 2020 4 25 SRAM的设计 访问SRAM时 字线 WordLine 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 BitLine 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 9 2020 4 25 10 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 writestability 写稳定 Standby如果字线 WordLine 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 2020 4 25 11 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 2020 4 25 12 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BL为0 随