STA：SRAM中min_period的由来

今天“IC设计讨论群010”里讨论了的关于为什么sram中有个min_period的check。在此总结如下，权当记录。

min_pulse_width

首先，min_pulse_width, 是检查时序逻辑中clock信号的高电平与低电平的宽度是否超过了规定的最窄宽度。

对于这个check，是不能够忽略的。理论上必须fix。但是由于在signoff是会加一些derating，uncertainty， 以及各种corner，因为存在一定的margin，所以，如果有违例，但是芯片回来却没有问题，也不必惊讶，那是因为这些违例尚在margin的覆盖范围之内。

强烈建议不要带着mpw违例进行signoff，而如果必须如此，需谨慎评估风险。

min_period

既然有了min_pulse_width, 为什么对于sram，还有个min_period的check？

这个要从sram的原理说起。

 

对于一个常见的六管sram为例。

那么，对于这个bitcell的读取过程如下：

假定存储的内容为1, 即在Q处的电平为高. 读周期之初，两根位线预充值为逻辑1, 随后字线WL充高电平，使得两个访问控制晶体管M5与M6通路。第二步是保存在Q的值传递给位线BL在它预充的电位，而泻掉（BL非）预充的值，这是通过M1与M5的通路直接连到低电平使其值为逻辑0 (即Q的高电平使得晶体管M1通路). 在位线BL一侧，晶体管M4与M6通路，把位线连接到VDD所代表的逻辑1 (M4作为P沟道场效应管，由于栅极加了（Q非）的低电平而M4通路). 如果存储的内容为0, 相反的电路状态将会使（BL非）为1而BL为0. 只需要（BL非）与BL有一个很小的电位差，读取的放大电路将会辨识出哪根位线是1哪根是0. 敏感度越高，读取速度越快。

简单来说，SRAM在读取之前需要对BL BLB进行预充电（precharge),    然后打开WL，然后BL，BLB才是被送入sense amp进行比较。

再来看时序图。

 

当sram读取之后，BL/BLB需要再次重新进行预充电，以便进行下一次读取。

那么这个min period，就是SRAM本身的delay（CLK->RD）再加上BL/BLB预充电的时间。

因此回到最初的问题。

为什么sram有个min_period的check。

答案是为了给sram的bitline进行预充电留足时间。

附件

SRAM的操作

SRAM的基本单元有3种状态：standby (电路处于空闲), reading (读)与writing (修改内容).SRAM的读或写模式必须分别具有"readability"（可读）与"write stability"（写稳定）.

Standby

如果字线（Word Line）没有被选为高电平, 那么作为控制用的M5与M6两个晶体管处于断路，把基本单元与位线隔离。

由M1 – M4组成的两个反相器继续保持其状态，只要保持与高、低电平的连接。

Reading

假定存储的内容为1, 即在Q处的电平为高. 读周期之初，两根位线预充值为逻辑1, 随后字线WL充高电平，使得两个访问控制晶体管M5与M6通路。

第二步是保存在Q的值传递给位线BL在它预充的电位，而泻掉（BL非）预充的值，这是通过M1与M5的通路直接连到低电平使其值为逻辑0 (即Q的高电平使得晶体管M1通路).

在位线BL一侧，晶体管M4与M6通路，把位线连接到VDD所代表的逻辑1 (M4作为P沟道场效应管，由于栅极加了（Q非）的低电平而M4通路).

如果存储的内容为0, 相反的电路状态将会使（BL非）为1而BL为0.

只需要（BL非）与BL有一个很小的电位差，读取的放大电路将会辨识出哪根位线是1哪根是0.

敏感度越高，读取速度越快。

Writing

写周期之初，把要写入的状态加载到位线。

如果要写入0，则设置（BL非）为1且BL为0。

随后字线WL加载为高电平，位线的状态被载入SRAM的基本单元。

这是通过位线输入驱动（的晶体管）被设计为比基本单元（的晶体管）更为强壮，使得位线状态可以覆盖基本单元交叉耦合的反相器的以前的状态！