12、低功耗内存应用中的先进隧道场效应晶体管

低功耗内存应用中的先进隧道场效应晶体管

在当今的消费市场中，移动设备的数据中心应用对内存提出了高容量、低能耗的严格要求。传统基于CMOS技术的内存，在缩小特征尺寸方面已遭遇瓶颈，难以满足这些需求。隧道场效应晶体管（TFET）作为一种极具潜力的解决方案，正逐渐成为研究热点。本文将深入探讨TFET在低功耗内存应用中的相关技术，特别是基于TFET的静态随机存取存储器（SRAM）的设计与性能优化。

1. 静态随机存取存储器（SRAM）概述

SRAM在高性能超大规模集成电路（VLSI）中扮演着不可或缺的角色。它具有高速访问的特性，处于处理器内存层次结构的顶端。同时，由于其与CMOS逻辑电路的工艺兼容性，使得SRAM内存单元能够在传统VLSI电路制造中顺利集成，无需额外的处理成本。

然而，SRAM也存在一些问题。它占据了芯片面积的90%以上，并且在处理器和片上系统（SoC）设计中会导致高功耗。因此，优化SRAM单元对于实现高效、高密度、低功耗的内存电路设计至关重要。为了实现高密度内存，需要尽可能减小SRAM单元的尺寸。

2. 6T - SRAM单元的工作原理

随机存取存储器（RAM）允许按需写入和读取内存阵列中的数据，是一种易失性存储器，断电后数据会丢失。根据内存单元的操作类型，RAM可分为静态RAM（SRAM）和动态RAM（DRAM）。

SRAM单元只要供电，就可以无限期保存数据，无需定期刷新。一个6T - SRAM单元通常由两个交叉耦合的反相器和两个访问晶体管组成。访问晶体管用于将存储单元的输入或输出节点连接到位线，并由字线控制。通过提供字线输入“1”，可以进行读写操作。