双端口SRAM中读干扰问题

嵌入式SRAM设计实战:从6T单元到低功耗优化的避坑指南 本文深入探讨嵌入式SRAM设计实战,从传统6T单元到8T/10T新型结构的演进路径,重点分析低功耗优化策略与EDA工具使用技巧。针对先进工艺下的稳定性挑战,提供了读破坏防护、半选择问题解决方案及工艺偏差应对措施,并对比不同存储单元在面积、延迟和功耗等关键指标上的表现,为嵌入式系统设计提供实用避坑指南。 阅读详情
AI摘要

双端口SRAM在CPU与周边控制器通信中常用,它在单端口基础上增加存取管和读写外围电路,增强读写能力却降低存储单元稳定性,存在读写干扰问题。当两个端口同行存取时会出现读干扰,使读取时间增加、RSNM降低甚至单元翻转,目前尚无完美解决方法。

普通的存储器器件为单端口,也就是数据的输入输出只利用一个端口,设计了两个输入输出端口的就是双端口sram。虽然还具有扩展系列的4端口sram,但双端口sram已经非常不错了。双端口sram经常应用于cpu与其周边控制器等类似需要直接访问存储器或者需要随机访问缓冲器之类的器件之间进行通信的情况。

从存储单元来看,双端口SRAM只是在单端口SRAM的基础上加上了两个存取管(见图1),但要实现两个端口对存储单元的独立读写,还要对新增的端口复制一套单端口SRAM的读写外围电路。然而这样虽然增强了存储器的读写能力,但却是以降低存储单元的稳定性为代价的,具体表现为双端口SRAM的两个端口进行同行存取时发生的读写干扰(Read/WriteDisturbance)问题;并且当两个端口进行异步存取时,读写干扰会表现出一定的规律性;对读写干扰问题目前尚未找到完美的解决方法,现有的各个方法都具有一定的侧重方向。
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图1双端口SRAM单元

读干扰的原理分析

如图2(a)所示,当双端口SRAM的两个端口对不同的行进行操作时,只有连接在WLAn-1和WLBn上的存取管才会被打开,即一个双端口SRAM存储单元只有两个存取管被打开,所以此时双端口SRAM单元可以像单端口SRAM单元一样工作。但是如果两个端口对同一行进行操作时,如图2(b),由于半选择问题该行所有存储单元的所有存取管都将被打开。当一个进行读操作的存储单元的所有存取管都被打开时,和单端口SRAM读操作时存取管降低RSNM同理,该单元的RSNM将有更大幅度的下降,这称为读干扰;此外,伪读取操作对执行写操作的存储单元的数据写入也会造成困难,这称为写干扰。现在假设A端口在进行读操作,B端口在进行写操作,下面分别分析读干扰。
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图2端口SRAM的两种

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