黄海超

（同济大学，上海 201804）

一种解决半选择问题的亚阈值9T SRAM存储单元

黄海超

（同济大学，上海 201804）

超低电压SRAM（静态随机存储器）是SRAM设计的一个重要研究方向。传统SRAM一方面由于静态噪声容限的下降，难以在低电压下正常工作，另一方面存在着严重的半选择问题。文章提出了一种9T（9管）结构的SRAM存储单元结构，该结构可以适应亚阈值电压的工作条件，同时可以避免读操作过程中的半选择问题。仿真实验显示，与传统8T SRAM结构相比，文章的9T存储单元可以节省至少68%的来自阵列的功耗。

SRAM；亚阈值；存储单元；低功耗；半选择

1 引言

在可穿戴式设备，医疗电子以及移动设备蓬勃发展的背景下，超低功耗（Utral-low power）技术受到了极大的重视以及广泛的研究。在众多超低功耗技术中，超低电压技术可以显著降低系统功耗。亚阈值（Sub-threshold）技术是一种新兴的低功耗技术，其思想是将电路工作电压降低至晶体管的阈值电压以下，从而极大地降低系统功耗[1]。然而，当工作电压降低，片上存储器，例如 SRAM（静态随机存储器），往往是最先面临稳定性方面的挑战的电路模块。因此，解决超低电压下，存储器稳定性和功能性问题成为了实现超低电压芯片的前提。

亚阈值SRAM是目前SRAM研究的一个热点。传统6T结构的存储单元（bitcell）在亚阈值条件下难以正常工作，主要原因在于静态噪声容限（Static Noise Margin，SNM）的下降导致了在噪声影响下，存储单元无法在操作过程中保持正确状态[2]。因此，为了能让SRAM在亚阈值区域正常工作，需要重新设计存储单元结构。……