東芝產(chǎn)出從深度休眠模式快速喚醒的極低泄漏SRAM

　　東芝公司(Toshiba Corporation,TOKYO:6502)今天宣布，該公司已經(jīng)開(kāi)發(fā)出適用于低功耗微控制器備用RAM的極低泄漏65納米靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(SRAM)，它可以實(shí)現(xiàn)從深度休眠模式快速喚醒。

　　東芝于2月11日在2014年美國(guó)電氣和電子工程師協(xié)會(huì)(IEEE)國(guó)際固態(tài)電路會(huì)議上公布了這一進(jìn)展，此次大會(huì)在加州舊金山舉行。

　　可穿戴式設(shè)備、醫(yī)療保健工具和智能電表等低功耗系統(tǒng)對(duì)較長(zhǎng)的電池放電時(shí)間存在強(qiáng)勁需求。降低這些系統(tǒng)所使用微控制器的功耗存在許多挑戰(zhàn)，隨著工藝的升級(jí)換代，泄漏電流的增加和有功功耗造成了問(wèn)題。減少RAM(待機(jī)期間可以保存數(shù)據(jù))中的泄漏電流尤為重要。

　　通常的微控制器可以通過(guò)深度休眠模式(待機(jī)電流小于1μA)降低功耗。但是，這使得通常的SRAM無(wú)法保存數(shù)據(jù)，因?yàn)?a class="contentlabel" href="http://www.ex-cimer.com/news/listbylabel/label/SRAM">SRAM需要遠(yuǎn)高于1μA的待機(jī)電流。因此，當(dāng)系統(tǒng)從深度休眠模式中喚醒時(shí)，重新載入數(shù)據(jù)需要花費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間。使用鐵電隨機(jī)存儲(chǔ)器(FRAM)作為備用RAM可以消除這一重新載入問(wèn)題，但是FRAM的速度慢很多，比SRAM消耗更多有功功率，并且需要更多工藝成本。

　　東芝已經(jīng)開(kāi)發(fā)了一種泄漏率低于傳統(tǒng)SRAM千分之一的極低泄漏SRAM;當(dāng)采用65納米工藝時(shí)每比特泄露電流為27fA。這一水平低于采用65納米以上技術(shù)制造的SRAM的已發(fā)布數(shù)據(jù)。這種新的SRAM充電一次便可以在備用存儲(chǔ)器(容量約為100Kbyte)中保留數(shù)據(jù)超過(guò)10年時(shí)間。

　　采用最近的工藝技術(shù)制造的MOSFET擁有更高的柵漏、柵極感應(yīng)漏極泄漏(GIDL)和溝道漏電。東芝已經(jīng)開(kāi)發(fā)了一種低泄漏晶體管(擁有厚柵氧化層、長(zhǎng)溝道和最佳源漏擴(kuò)散分布)來(lái)減少這些泄漏因素，并將其部署于SRAM存儲(chǔ)單元。該公司已經(jīng)開(kāi)發(fā)了幾種創(chuàng)新的減少泄漏電路。其中一種是將反向偏壓應(yīng)用至存儲(chǔ)單元的NMOS的源偏壓電路，另一種電路在數(shù)據(jù)保存期間切斷了外圍電路的供給電壓。

　　低泄漏晶體管比傳統(tǒng)晶體管大，從而使整體單元區(qū)有所增大。在1.2V供給電壓條件下，東芝使單元尺寸較采用該設(shè)備的原始設(shè)計(jì)規(guī)則設(shè)計(jì)的區(qū)域降低了20%。通常，大晶體管電路擁有更高的有功功耗。通過(guò)采用“四分之一陣列激活計(jì)劃”和“電荷分享分層位線”降功耗電路，東芝已經(jīng)抑制了這種有功功耗增加。

　　憑借極低的泄漏電流，讀取時(shí)間為7ns的SRAM擁有足夠快的速度，能夠用作低功耗微控制器的工作RAM和深度休眠模式時(shí)的備用RAM。由于系統(tǒng)無(wú)需重新載入數(shù)據(jù)，因此從深度睡眠喚醒的速度有所提高。

　　東芝計(jì)劃在2014年發(fā)布的產(chǎn)品中使用該RAM，并預(yù)計(jì)在未來(lái)的電池驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品中廣泛使用它。