AM-OLED顯示驅動(dòng)芯片中內置SRAM的設計

摘要：詳細描述了一種內置于AM-OLED顯示驅動(dòng)芯片中的單端口SRAM電路的設計方法，提出了一種解決SRAM訪(fǎng)問(wèn)時(shí)序沖突問(wèn)題的仲裁算法。同時(shí)給出了基于0．18μm標準CMOS工藝設計的一款大小為320x240x18位的SRAM電路。通過(guò)Hspice仿真結果表明，該結構的動(dòng)態(tài)功耗相對于傳統結構可減小22．8％。
關(guān)鍵詞：低功耗位線(xiàn)結構；單端口；靜態(tài)隨機存取器；仲裁器；顯示驅動(dòng)芯片

0 引言
近年來(lái)，OLED(有機發(fā)光二極管)的低功耗、主動(dòng)發(fā)光和超薄等優(yōu)勢已具有逐步取代LCD(發(fā)光二極管)的趨勢，被認為是未來(lái)20年成長(cháng)最快的新型顯示技術(shù)。將SRAM、電源電路、源驅動(dòng)電路、時(shí)序控制和接口邏輯等功能模塊集成在一塊的AM-OLED (有源驅動(dòng)有機發(fā)光二極管)顯示驅動(dòng)芯片是手機OLED屏和MCU(微控制器)之間的接口驅動(dòng)電路。而其內置SRAM是整個(gè)芯片中一個(gè)非常重要的模塊，可用于存儲一幀圖像的數據。但由于它占據整個(gè)芯片大部分的硅面積，因此，它對芯片整個(gè)的面積有著(zhù)決定性的影響。
SRAM功耗在整個(gè)芯片中占據很大比重。近年來(lái)，對低功耗SRAM的研究很多，其中降低動(dòng)態(tài)功耗主要依靠降低寄生電容和限制位線(xiàn)電壓擺幅。事實(shí)上，在驅動(dòng)芯片對SRAM速度要求不高的情況下，以犧牲讀取速度來(lái)?yè)Q取SRAM的功耗和面積是可行的。而另一方面，SRAM又存在訪(fǎng)問(wèn)時(shí)序沖突問(wèn)題，其傳統方法是采用雙端口SRAM結構來(lái)實(shí)現同時(shí)讀寫(xiě)功能，但這樣會(huì )大大增加內置SRAM的面積。為此，本文采用時(shí)分技術(shù)來(lái)使單端口SRAM具有雙端口結構的功能，并采用仲裁電路來(lái)劃分兩種請求信號的優(yōu)先權，以將外部?jì)蓚€(gè)并行操作信號轉化為內部單端口SRAM的順序執行，從而使兩種請求信號完全處于獨立的時(shí)間操作域內。

1 SRAM電路的傳統結構
圖1所示是傳統六管SRAM的電路結構，它主要包括存儲單元、預充電路、寫(xiě)入驅動(dòng)和輸出電路。由于是單邊輸出，因而無(wú)需靈敏放大器和平衡管。

當圖1電路在讀出數據時(shí)，預充信號Prech變低，以把兩邊位線(xiàn)電位拉到高電平，字線(xiàn)WL變高，其中一條位線(xiàn)通過(guò)存儲單元放電到低電平，使讀出電路導通，將位線(xiàn)信號讀出鎖存。而在寫(xiě)入數據時(shí)，預充電路也會(huì )先對兩條位線(xiàn)充電到高電平，以便讀信號Wen開(kāi)啟兩個(gè)NMOS管，寫(xiě)驅動(dòng)電路將其中一條位線(xiàn)電位拉到低電平，然后字線(xiàn)打開(kāi)，將數據寫(xiě)入存儲單元。由于在讀寫(xiě)過(guò)程中，預充電路每次都要對兩條位線(xiàn)進(jìn)行預充電，故會(huì )造成功耗的浪費。經(jīng)過(guò)對該電路的具體分析，本文研究并提出了一種低功耗的位線(xiàn)結構。