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SRAM存储器是片上系统(SOC)中非常重要的一部分,主要用来实现cache结构,它占据了芯片绝大部分的面积,直接影响着系统的性能,对SRAM及其外围电路的研究具有重要的意义。 灵敏放大器是SRAM最重要的外围电路之一,它通过放大位线上的微小差分信号来读出存储阵列中存储的数据。它的性能将直接SRAM的延迟和功耗。目前,限制SRAM灵敏放大器性能的一个关键因素就是位线上日益增大的负载电容。日益增大的位线电容使得位线上建立足够电压差的延迟增大,将极大的限制电压式SRAM灵敏放大器的速度。电流式SRAM灵敏放大器通过采样位线上的差分电流信号来读出存储数据,并不依赖于对位线电容的放电速度,因此比电压式SRAM灵敏放大器有明显的速度优势。 本文主要针对高速、低功耗SRAM灵敏放大器的设计问题进行研究,主要成果有: 提出了一种电流镜型WTA SRAM灵敏放大器,该结构通过增加电流镜电路,引入了额外的电流反馈机制,增大了位线电流,从而提高了电路速度。相较于原有的WTA SRAM灵敏放大器,电流镜型WTA SRAM灵敏放大器在速度上提高了16-35%,仿真结果显示,位线上的负载电容越大,这种速度上的改进越明显。电流镜型WTA SRAM灵敏放大器的功耗延迟积也改进了18-33%。 虽然电流镜型WTA SRAM灵敏放大器在速度上有了较大的提高,但是它的功耗较大。本文中还提出了一种自补偿电流式SRAM灵敏放大器,它的工作速度快,同时具有低功耗的优点,与电流镜型WTA SRAM灵敏放大器相比,功耗降低了85.4%。自补偿电流式SRAM灵敏放大器在原有全电流式SRAM灵敏放大器的基础上,通过增加自补偿电路,提高数据线上的电压摆幅,提高了电路的性能。同全电流式SRAM灵敏放大器相比,自补偿电流式SRAM灵敏放大器速度提高了33%,功耗降低了7%,功耗延迟积降低了37%,而且电路的可靠性也有了明显的提高。