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)隨機存儲器(SRAM)，它可以實(shí)現從深度休眠模式快速喚醒。

　　東芝于2月11日在2014年美國電氣和電子工程師協(xié)會(huì )(IEEE)國際固態(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。

　　可穿戴式設備、醫療保健工具和智能電表等低功耗系統對較長(cháng)的電池放電時(shí)間存在強勁需求。降低這些系統所使用微控制器的功耗存在許多挑戰，隨著(zhù)工藝的升級換代，泄漏電流的增加和有功功耗造成了問(wèn)題。減少RAM(待機期間可以保存數據)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(待機電流小于1μA)降低功耗。但是，這使得通常的SRAM無(wú)法保存數據，因為SRAM需要遠高于1μA的待機電流。因此，當系統從深度休眠模式中喚醒時(shí)，重新載入數據需要花費較長(cháng)時(shí)間。使用鐵電隨機存儲器(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SRAM千分之一的極低泄漏SRAM;當采用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)布數據。這種新的SRAM充電一次便可以在備用存儲器(容量約為100Kbyte)中保留數據超過(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(cháng)溝道和最佳源漏擴散分布)來(lái)減少這些泄漏因素，并將其部署于SRAM存儲單元。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用至存儲單元的NMOS的源偏壓電路，另一種電路在數據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晶體管大，從而使整體單元區有所增大。在1.2V供給電壓條件下，東芝使單元尺寸較采用該設備的原始設計規則設計的區域降低了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劃”和“電荷分享分層位線(xiàn)”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。由于系統無(wú)需重新載入數據，因此從深度睡眠喚醒的速度有所提高。

　　東芝計劃在2014年發(fā)布的產(chǎn)品中使用該RAM，并預計在未來(lái)的電池驅動(dòng)產(chǎn)品中廣泛使用它。