[发明专利]存储单元及其工作方法

说明书

本发明的实施例公开了一种单元结构及其工作方法。该单元结构包括：第一单元，包括第一组晶体管和第一数据锁存器；第二单元，包括第二组晶体管和第二数据锁存器；读端口单元，包括多个p型晶体管；搜索线和互补搜索线，搜索线和互补搜索线用作单元结构的输入端；以及主线，主线用作单元结构的输出端，第一单元连接至第二单元，第一单元和第二单元两者连接至读端口单元。根据一些实施例，第一数据锁存器包括第一p型晶体管和第二p型晶体管、第一n型晶体管和第二n型晶体管。

技术领域

本发明的实施例总体涉及集成电路领域，更具体地，涉及存储单元及其工作方法。

背景技术

随着CMOS技术接近其基本物理极限，集成电路(IC)设计业正面临前所未有的挑战。工艺可行性、泄漏功率和器件可靠性问题已成为严重的问题，使得传统器件缩小所带来的性能优势无效。

IC设计(例如，三维(3D)IC设计)中的主要关注点是确保可靠性和质量。老化和劣化引起的故障影响IC组件的可靠性和质量。已知故障机制的实例包括：(1)电迁移(EM)：互连线中的电子和金属原子的定向传输导致劣化和最终故障；(2)经时介电击穿(TDDB)：由于持续施加电场而导致的栅极氧化物的消耗可能导致栅极氧化物与衬底之间的电短路；(3)热载流子注入(HCI)：电子捕获足够的动能以克服对栅极氧化物层的阻挡并导致阈值电压偏移和性能劣化；(4)负偏置温度不稳定性(NBTI)：栅极氧化物层中捕获的空穴导致阈值电压偏移。负栅极电压和正栅极电压之间的切换导致性能劣化和从NBTI劣化中恢复；(5)应力迁移(SM)：由于各金属膨胀率之间的差异引起的机械应力导致故障；以及(6)热循环(TC)：在相对于环境温度的温度循环下，疲劳累积在氧化硅层中。

环形振荡器是包括奇数个逻辑门的器件，逻辑门的输出在表示真和假的两个电压电平之间振荡。逻辑门通常以链路附接，最后的逻辑门的输出被反馈回链路中的第一个逻辑门。高温是晶体管过早老化和劣化的一个原因。环形振荡器用作晶圆级温度传感器，通过利用振荡频率与温度之间的线性关系来监测晶体管老化。另外，可以使用环形振荡器来测试和测量由各种AC应力和DC应力(诸如PMOS HCI、PMOS BTI、NMOS HCI和NMOS BTI)导致的老化和劣化。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种用于降低负偏置温度不稳定性(NBTI)的单元结构，包括：第一单元，包括第一组晶体管和第一数据锁存器；第二单元，包括第二组晶体管和第二数据锁存器；读端口单元，包括多个p型晶体管；搜索线和互补搜索线，其中，所述搜索线和所述互补搜索线用作所述单元结构的输入端；以及主线，其中，所述主线用作所述单元结构的输出端；其中，所述第一单元可操作地连接至所述第二单元；其中，所述第一单元和所述第二单元两者可操作地连接至所述读端口单元。

根据本发明的另一个方面，提供了一种用于降低负偏置温度不稳定性(NBTI)的器件，包括：多个三态内容可寻址存储器(TCAM)单元，布置为N行和M列，其中，每个TCAM单元都包括主线和搜索线，其中，N至少为2，M至少为2，其中，每列中的TCAM单元的搜索线电连接在一起，其中，每行中的TCAM单元的主线电连接在一起；以及用于预放电使能的多个晶体管，其中，晶体管的数量等于行数，其中，所述多个晶体管的栅极电连接在一起，其中，所述晶体管的源极电连接至对应TCAM单元行的主线。

根据本发明的又一个方面，提供了一种用于降低三态内容可寻址存储器(TCAM)单元中的负偏置温度不稳定性(NBTI)的方法，所述方法包括：在所述单元中部署包括多个p型晶体管的读端口单元；将所述多个p型晶体管中的至少一个的栅极连接至搜索线，其中，所述搜索线用作所述单元的输入端；将所述p型晶体管中的至少一个的源极连接到主线，其中，所述主线用作所述单元的输出端；将所述搜索线的初始状态设定为逻辑高；以及将所述主线的初始状态设定为逻辑低。

附图说明