在靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器重置操作期間用于對靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器位單元加電壓或電流偏 ...的制作方法
【專利說明】在靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器重置操作期間用于對靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器位單元加電壓或電流偏壓的電路及相關(guān)系統(tǒng)及方法
[0001]優(yōu)先權(quán)主張
[0002]本申請案主張2013年7月30日申請且題為“在靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器重置操作期間用于對靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器位單元加偏壓的電路以及相關(guān)系統(tǒng)和方法(CIRCUITSFOR BIASING STATIC RANDOM ACCESS MEMORY(SRAM)BITCELLS DURING SRAM RESETOPERAT1NS, AND RELATED SYSTEMS AND METHODS) ” 的第 61/859，998 號美國臨時專利申請案的優(yōu)先權(quán)，所述美國臨時專利申請案的全部內(nèi)容以引用的方式并入本文中。
[0003]本申請案還主張2013年10月28日申請且題為“在靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器重置操作期間用于對靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器位單元加電壓或電流偏壓的電路以及相關(guān)系統(tǒng)和方法(CIRCUITS FOR VOLTAGE OR CURRENT BIASING STATIC RANDOM ACCESS MEMORY(SRAM)BI TCELLS DURING SRAM RESET OPERAT1NS, AND RELATED SYSTEMS AND METHODS) ” 的第14/064，297號美國專利申請案的優(yōu)先權(quán)，所述美國專利申請案的全部內(nèi)容以引用的方式并入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0004]本發(fā)明的技術(shù)涉及靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器(SRAM)位單元及SRAM位單元的重置。
【背景技術(shù)】
[0005]存儲器單元為計算機(jī)數(shù)據(jù)存儲的基礎(chǔ)建置塊，也稱為“存儲器”。計算機(jī)系統(tǒng)可從存儲器讀取數(shù)據(jù)或?qū)?shù)據(jù)寫入到存儲器。存在不同類型的存儲器。舉例來說，一種類型的存儲器為靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器(SRAM)。作為實例，SRAM可在中央處理單元(CPU)系統(tǒng)中用作高速緩沖存儲器。SRAM高速緩沖存儲器可包括標(biāo)簽陣列及數(shù)據(jù)陣列。作為來自CPU的存儲器存取請求的部分，標(biāo)簽陣列接收存儲器地址。存儲器地址的部分作為標(biāo)簽存儲于標(biāo)簽陣列中，且存儲器地址的剩余部分用以對位置編索引。每一標(biāo)簽輸入項在數(shù)據(jù)陣列中具有一或多個相應(yīng)的輸入項。標(biāo)簽陣列中的輸入項可為有效的或無效的。
[0006]標(biāo)簽在以下情況下將為有效的:存儲于SRAM高速緩沖存儲器的數(shù)據(jù)陣列中的對應(yīng)于所述標(biāo)簽的數(shù)據(jù)輸入項中的數(shù)據(jù)為有效的。在有效標(biāo)簽的狀況下，與從較高層級存儲器存取相對比，針對存儲器存取請求的數(shù)據(jù)可從SRAM高速緩沖存儲器中的數(shù)據(jù)陣列直接存取。如果作為存儲器存取請求的部分所存取的標(biāo)簽為無效的，則存儲于SRAM高速緩沖存儲器的數(shù)據(jù)陣列的對應(yīng)于所述標(biāo)簽的數(shù)據(jù)輸入項中的數(shù)據(jù)被認(rèn)為無效。舉例來說，數(shù)據(jù)陣列中對應(yīng)于無效標(biāo)簽的數(shù)據(jù)可能不會更新為與存儲于較高存儲器中的存儲器存取請求的存儲器地址處的數(shù)據(jù)相干。為了指示SRAM高速緩沖存儲器中的標(biāo)簽為有效的或無效的，可在SRAM高速緩沖存儲器中設(shè)置有效位。有效位可包括單個SRAM位單元?？稍赟RAM高速緩沖存儲器的列上設(shè)置多個有效位，其中每一有效位對應(yīng)于SRAM高速緩沖存儲器中的行。有效位的值或狀態(tài)可設(shè)定為邏輯高(“1”)以指示標(biāo)簽為有效的，且設(shè)定為邏輯低(“0”)以指示標(biāo)簽為無效的，或反之亦然。當(dāng)對應(yīng)于存儲器存取請求的存儲器地址的有效位在標(biāo)簽陣列中無效時通過SRAM高速緩沖存儲器產(chǎn)生緩存未命中，以防止數(shù)據(jù)陣列中的無效數(shù)據(jù)用以滿足存儲器存取請求。
[0007]在含有SRAM高速緩沖存儲器的裝置的操作期間，SRAM高速緩沖存儲器中的有效位將在邏輯一(“1”)或邏輯零(“0”)的隨機(jī)未知狀態(tài)(即，未知的電荷電平)下加電。由于有效位將在隨機(jī)未知狀態(tài)下加電，因此可能需要執(zhí)行失效操作以將SRAM高速緩沖存儲器的標(biāo)簽陣列中的所有有效位設(shè)定或重置為無效狀態(tài)。以此方式，如果SRAM高速緩沖存儲器在用有效數(shù)據(jù)填充之前經(jīng)存取，則設(shè)定為無效狀態(tài)的有效位將使得緩存未命中發(fā)生。
[0008]使SRAM高速緩沖存儲器的有效位失效的一個方法涉及將每一有效位的狀態(tài)個別地重置為無效狀態(tài)。然而，個別地重置有效位中的每一者的有效性狀態(tài)的此方法為耗時的。在單個重置操作中重置SRAM高速緩沖存儲器中的整列有效位的有效狀態(tài)的另一方法涉及提供有效位作為專用SRAM位單元。專用SRAM位單元包含一或多個額外晶體管。專用SRAM位單元中的額外晶體管中的每一者耦合到電壓軌節(jié)點及/或接地軌節(jié)點。因此，一整列專用SRAM位單元可通過啟動用于專用SRAM位單元中的每一者的待耦合到電壓軌節(jié)點及/或接地軌節(jié)點的所有額外晶體管以迫使專用SRAM位單元的值進(jìn)入無效狀態(tài)而在單個重置操作中重置。然而，針對有效位提供額外晶體管增大SRAM高速緩沖存儲器密度。具有用于失效操作的額外晶體管的專用SRAM位單元由于較小的SRAM幾何形狀而需要更復(fù)雜的制造過程。
[0009]在維持針對SRAM高速緩沖存儲器中的有效位提供單個重置操作的能力的同時避免對提供專用SRAM位單元的需要的一個方式在于提供具有增大的驅(qū)動強度的重置電路。重置電路可為將位線驅(qū)動到多個SRAM位單元(例如，一列SRAM位單元)的有效性位線驅(qū)動器。增大的驅(qū)動強度針對有效性位線驅(qū)動器提供額外電流容量，以能夠在單個重置操作中迫使SRAM高速緩沖存儲器中的整列有效位加載到無效狀態(tài)。然而，在有效性位線驅(qū)動器中提供額外驅(qū)動強度可增大SRAM高速緩沖存儲器中的有效性位線驅(qū)動器的大小，由此增大存儲器的大小。
[0010]需要提供單個重置操作的以下能力:在無需提供專用SRAM位單元或增大驅(qū)動強度有效性位線驅(qū)動器(其中每一者增大SRAM高速緩沖存儲器密度)的情況下重置SRAM高速緩沖存儲器中的多個有效位。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]在【具體實施方式】中所揭示的實施例包含在靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器(SRAM)重置操作期間用于對SRAM位單元加電壓或電流偏壓的電路。還揭示相關(guān)系統(tǒng)及方法。作為一個非限制性實例，SRAM位單元包含于設(shè)置于中央處理單元(CPU)系統(tǒng)中的SRAM高速緩沖存儲器中。與個別地重置每一 SRAM位單元的狀態(tài)的較耗時的方法相對比，可能需要在單個重置操作中將多個SRAM位單元重置為所要狀態(tài)。舉例來說，可能需要在單個重置操作中有效地執(zhí)行用于使用作高速緩沖存儲器中的有效位的多個SRAM位單元無效的重置失效操作。
[0012]就此而言，在本文所揭示的實施例中，為了在單個重置操作中重置多個SRAM位單元，偏壓電路經(jīng)設(shè)置且耦合到多個SRAM位單元。偏壓電路經(jīng)配置以在提供到SRAM位單元的功率驟降到在SRAM位單元的操作功率電平以下的驟降功率電平之后在單個重置操作期間將電壓或電流偏壓施加到所述多個SRAM位單元中的每一者。驟降SRAM位單元的功率導(dǎo)致驟降SRAM位單元中的電壓，從而允許寫入操作更容易地發(fā)生。在SRAM位單元的功率恢復(fù)到操作功率電平時通過偏壓電路將電壓或電流偏壓施加到SRAM位單元，由此迫使SRAM位單元進(jìn)入所要狀態(tài)。驟降提供到SRAM位單元的功率允許偏壓電路通過比原本在提供到SRAM位單元的功率未驟降且在將操作功率提供到SRAM位單元時偏壓電路必須克服存儲于SRAM位單元中的電壓的情況下所需的驅(qū)動強度小的驅(qū)動強度來在所述多個SRAM位單元中強加一的狀態(tài)。以此方式，在無需增大經(jīng)配置以重置SRAM位單元的狀態(tài)的重置電路的驅(qū)動強度的情況下，可在單個重置操作中重置多個SRAM位單元。即使具有增大的驅(qū)動強度，仍可能不會總是足以將SRAM位單元正確地重置為所要狀態(tài)。此外，本文所提供的偏壓電路還可避免需要提供專用SRAM位單元以允許在單個重置操作中重置多個SRAM位單元，其中每一專用SRAM位單元包含能夠迫使SRAM位單元進(jìn)入所要狀態(tài)的一或多個額外晶體管。
[0013]就此而言，在一個實施例中，提供一種用于對SRAM中的多個SRAM位單元執(zhí)行重置操作的數(shù)據(jù)輸入項有效電路。所述數(shù)據(jù)輸入項有效電路包括功率驟降電路。所述功率驟降電路經(jīng)配置以響應(yīng)于接收到重置輸入而將通過電力供應(yīng)器供應(yīng)到SRAM中的多個SRAM位單元的功率從操作功率電平驟降到低于所述操作功率電平的驟降功率電平。所述數(shù)據(jù)輸入項有效電路進(jìn)一步包括偏壓電路。所述偏壓電路經(jīng)配置以響應(yīng)于接收到所述重置輸入而將電壓或電流偏壓施加到所述多個SRAM位單元。所述功率驟降電路經(jīng)進(jìn)一步配置以在通過所述偏壓電路將所述電壓或電流偏壓施加到所述多個SRAM位單元以使得所述多個SRAM位單元重置為所要狀態(tài)時將通過所述電力供應(yīng)器供應(yīng)到所述多個SRAM位單元的所述功率從所述驟降功率電平恢復(fù)到所述操作功率電平。以此方式，在無需增大經(jīng)配置以重置SRAM位單元的狀態(tài)的重置電路的驅(qū)動強度的情況下，可在單個重置操作中重置多個SRAM位單元。此夕卜，本文所提供的偏壓電路還可避免需要提供專用SRAM位單元以允許多個SRAM位單元在單個重置操作中的重置，其中每一專用SRAM位單元包含能夠迫使SRAM位單元重置為所要狀態(tài)的一或多個額外晶體管。
[0014]在另一實施例中，提供一種用于對SRAM中的多個SRAM位單元執(zhí)行重置操作的數(shù)據(jù)輸入項有效電路。所述數(shù)據(jù)輸入項有效電路包括功率驟降電路裝置，所述功率驟降電路裝置包括用于響應(yīng)于接收到重置輸入而將通過電力供應(yīng)器裝置供應(yīng)到SRAM裝置中的多個SRAM位單元的功率從操作功率電平驟降到低于所述操作功率電平的驟降功率電平的驟降裝置。所述數(shù)據(jù)輸入項有效電路進(jìn)一步包括偏壓電路裝置，所述偏壓電路裝置用于響應(yīng)于接收到所述重置輸入而將電壓或電流偏壓施加到所述多個SRAM位單元。所述功率驟降電路裝置進(jìn)一步包括恢復(fù)裝置，所述恢復(fù)裝置用于在通過所述偏壓電路裝置將所述電壓或電流偏壓施加到所述多個SRAM位單元以使得所述多個SRAM位單元重置為所要狀態(tài)時將通過所述電力供應(yīng)器裝置供應(yīng)到所述多個SRAM位單元的所述功率從所述驟降功率電平恢復(fù)到所述操作功率電平。
[0015]在另一實施例中，提供一種將SRAM中的多個SRAM位單元重置為所要狀態(tài)的方法。所述方法包括接收用于重置多個SRAM位單元中的每一者的重置輸入。所述方法進(jìn)一步包括響應(yīng)于接收到所述重置輸入而將通過電力供應(yīng)器供應(yīng)到SRAM中的所述多個SRAM位單元的功率從操作功率電平驟降到低于所述操作功率電平的驟降功率電平。所述方法進(jìn)一步包括響應(yīng)于接收到所述重置輸入而將電壓或電流偏壓施加到所述多個SRAM位單元。所