[发明专利]一种流水线SRAM及其运算方法

说明书

一种流水线SRAM及其运算方法，属于专用集成电路设计技术领域。流水线SRAM包括：双字线存储单元、字线控制电路、时钟电路、电容共享型复制位线电路；采用双字线存储单元，解决了SRAM连续读操作时字线重叠引起的时序问题，有效地降低了SRAM读写操作延时。同时，通过电容共享型复制位线电路降低灵敏放大器使能延时变化，提高了电路的抗工艺偏差能力，从而提升了SRAM的性能和能效。流水线SRAM将一次SRAM操作划分为三个步骤进行，因此解决了低电压下SRAM性能恶化的问题。

技术领域

本发明涉及专用集成电路设计技术领域，具体涉及一种流水线SRAM及其运算方法。

背景技术

随着智能手机等消费类电子的快速普及，对高性能低功耗片上系统(System onchip，SoC)的需求持续上升，为了实现高性能和低功耗两大设计目标，低至近阈值区的宽电压SRAM设计逐渐成为业界的研究热点。

作为SoC的重要组成模块，宽电压静态随机存储器(Static Random AccessMemory，SRAM)成为业界的研究热点。SRAM在低电压下的性能严重恶化，无法满足逻辑电路的需求。现有技术中，低电压下SRAM设计的难点包括：(1)局部工艺偏差造成SAE延时变化急剧增加，恶化了SRAM的读性能；(2)位线放电速度缓慢，增加了SRAM的读延时和读功耗。

发明内容

为解决现有技术中存在的不足，本发明的目的在于，提出一种流水线SRAM及其运算方法，改善低电压下SRAM的性能。

本发明采用如下技术方案：

一种流水线SRAM，采用左右对称电路结构，包括两个寄存器、两个地址译码器、两个灵敏放大器、多个数据选择器、多个选择开关电路、一个位线预充电电路；SRAM以外部时钟信号、读写使能信号、片选控制信号、地址输入信号、数据输入信号、中断信号为输入信号，最终输出数据输出信号；其中，寄存器用于寄存地址输入信号和外部时钟信号。

SRAM包括：双字线存储单元阵列模块、第一字线控制模块、第二字线控制模块、第一时序控制模块、第二时序控制模块、电容共享型复制位线模块；

双字线存储单元阵列模块中，每个双字线存储单元以两条分离的字线信号为输入，即第一字线信号和第二字线信号；对于连续的两次读操作，在第一次读操作时，通过第一字线信号控制第一位线信号进行放电；在第二次读操作时，通过第二字线信号控制第二位线信号进行放电；写操作时，第一字线信号和第二字线信号同时开启，输入数据通过第一位线信号和第二位线信号写入到双字线存储单元中；

第一字线控制模块，以正读写信号、第一字线控制信号为输入，以第一字线信号为输出；所述第二字线控制模块，以正读写信号、第二字线控制信号为输入，以第二字线信号为输出；其中，正读写信号是读写使能信号通过寄存器处理后的信号；正读写信号为高电平时流水线SRAM内部正在进行写操作，正读写信号为低电平时流水线SRAM内部正在进行读操作；对于连续的两次读操作，在第一次读操作时，两个地址译码器输出的地址译码结果作为第一字线控制信号，在第二次读操作时，两个地址译码器输出的地址译码结果作为第二字线控制信号；

第一时序控制模块，以片选信号、中断信号、第一写跟踪信号、第一读跟踪信号为输入，以第一复制字线信号、第一字线使能信号、第一字线选择信号为输出；所述第二时序控制模块，以片选信号、中断信号、第二写跟踪信号、第二读跟踪信号为输入，以第二复制字线信号、第二字线使能信号、第二字线选择信号为输出；其中，片选信号是片选控制信号通过寄存器处理后的信号；

电容共享型复制位线模块，以第一复制字线信号、第二复制字线信号、第一字线选择信号、第二字线选择信号、片选信号为输入，以第一读跟踪信号、第二读跟踪信号、第一写跟踪信号、第二写跟踪信号为输出；电容共享型复制位线模块包括写跟踪电路和读跟踪电路，并且两个电路结构完全相同且独立工作；对于连续的两次读操作，第一次读操作时输出第一读跟踪信号，第二次读操作时输出第二读跟踪信号。