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ISSCC 2010:Intel 8T SRAM晶体管技术

  8T SRAM单元已经被广泛应用在Intel的单Vcc微处理器中,不仅仅是为了它可以适应更低的电压,还因为它具有的性能,以及多端口特征,因此它通常应用在重要的低级缓存以及寄存器文件阵列上。

 

  和6T单元相比,8T单元具有更快的读写性能,双端口特性,以及更低的Vcc(或者说Vmin)。通过两个分离的单端读取端口结合类domino(可以看这里深入Nehalem微架构:制造工艺)的层次结构,8T单元可以提供极快的读取操作并避免6T中导致Vmin无法降低的互相干扰。使用自由半选择(half-select-free)架构的8T单元还可以消除在部分写中引起的虚拟读取,因此可以允许更低的独立写入Vmin:


右上角是8T单元包括相关电路的细节架构

  然而,传统的8T SRAM单元技术在面对越来越小的工艺时很容易受到干扰,因而让工作电压降低的难度有所提升,因此现在需要一种能很好地降低Vmin的8T SRAM技术。《PVT-and-Aging Adaptive Wordline Boosting for 8T SRAM Power Reduction》介绍了工艺、电压、温度和老化下自适应的片内增强读写字线(PVT & aging adaptive on-die boosting of RD word-line(RWL) and WR word-line(WWL))技术用来应对这种情况。 增强的读字线在不需要更强的PMOS keeper的情况下使用更强的读"ON"电流,增强的写字线则在两个方面帮助写Vmin:不需要更高的Vth电压以及另一端口写入1时更好地完成。就通常而言,使用这个技术可以获得使用更大的单元尺寸两倍的效果。


2SLS:2-step level-shifter

  这个技术就是在字线中使用一个高电压Vboost,现在的版本是通过电荷泵(charge-pump,CP)来获得一个高电压(前一个版本则是使用独立的输入电压),来增强字线信号。通常,没有负载的增强系数(BR = Vboost/Vcc)是2,实际的增强系数会低一些。电荷泵开关根据BCLK信号以及Vcc等来决定。它可以适应现在常见的DVFS系统(dynamic Vcc and frequency scaling,动态电压和频率缩放)——也就是CPU工作电压和频率根据负载不停变化的系统。

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