국립 고급 산업 과학 기술 연구소 (Yoshikawa Hiroyuki 회장) (이하 "온라인 바카라"라고 불림) Electronics Research Division [Wada Toshimi 회장] Advanced Silicon 장치 그룹 [Suzuki Eiichi 회장 Suzuki Eiichi] Ouchi Shinichi, Masahara Akiue 및 기타 A시스템 LSI지역의 50% 이상 점유SRAM
이번에 고안된 SRAM 회로는요소 간 특성의 변화small,FIN 타입 다중 게이트 필드 효과 트랜지스터 (FIN 유형 FET)라는 3D 온라인 바카라 구조화 된 트랜지스터와 현재 구동력을 조정하기위한 기능을 추가하는 4 개의 말단 핀 유형 FET로 구성됩니다 쓰기/읽기 회로 및 메모리 홀딩 섹션을 연결하는 부분으로서 4- 말단 지느러미 유형 FET를 사용함으로써,이 부분의 현재 구동력은 쓰기/읽기 작동에 따라 동적으로 전환되며, 각각의 작동 안정성을 향상시킬 수있다 시뮬레이션 연구의 결과, 기존플랫 트랜지스터가있는 SRAM 회로를 구현할 때와 비교하여 쓰기 및 읽기 작업에서 15 배의 작동 안정성이 달성되는 것으로 밝혀졌습니다22nm 세대 트랜지스터 기술, 이전과 동일한 구성이있는 SRAM이 사용되었을 때수율문제가 발생하지만이 SRAM 회로를 사용하여 해결할 수 있습니다
9045_9110맞춤형 통합 회로 컨퍼런스)에 대한 주목할만한 종이로 출판 될 것입니다
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| 그림 1 : 기존 방법에 대한 온라인 바카라 SRAM의 회로 구조 및 요소의 개략도 |
통합 회로는 가장 작은 구조 단위 인 요소의 치수를 줄이고 요소의 통합 정도를 증가시켜 성능을 향상시킬 수 있습니다 통합 회로 기술의 발전은 하드웨어 관점에서 IT 사회 개발의 원동력이되었습니다 장치 소형화로 인해 통합 회로 제품의 비용 감소가 발생함에 따라 고급 장치 개발을위한 치열한 경쟁이 계속됩니다 기술 개발의 어려움은 해마다 증가하고 있으며, 장치 차원이 현재 수준의 절반으로 줄어들면서 2013 년 이후에 시장에 출시 될 것으로 예상되는 22Nm 세대 트랜지스터 기술에서는 장치 성능의 변화가 심각한 문제가 될 것이라는 우려가 있습니다 특히, 시스템 LSI 및 마이크로 프로세서 영역의 50% 이상을 차지하는 SRAM은 칩에서 가장 작은 치수를 가진 많은 트랜지스터를 사용하기 때문에이 문제에 취약합니다 회로의 독창성을 가정하지 않는 간단한 추정에 따르면, 22nm 생성에서 이전과 동일한 구성을 사용하는 SRAM이 사용되는 경우, 대량 생산 시스템 LSI 및 마이크로 프로세서 SRAM의 수율이 휴대용 장치에 설치되며 그와 같은 것은 0 일 수 있습니다 따라서 장치 기술 측면에서 장치 크기 감소에 저항력이있는 온라인 바카라 구조적 요소와 장치 성능의 결과 변동이 발생하는 반면, 회로 기술 측면에서 SRAM의 온라인 바카라 회로 방법은 고도로 요구되어 장치 성능 변화 및 노이즈에 대한 작동 안정성을 향상시킬 수 있습니다
온라인 바카라의 전임자 인 전자 기술 연구소는 장치 치수가 줄어든 경우에도 장치 치수를 저하시키지 않으면 서 성능을 이상적으로 향상시킬 수 있습니다이중 게이트 필드 효과 트랜지스터 (XMOSFET)|를 제안했다 이것은 3 차원 3 차원의 게이트를 갖는 핀 형 FET라고 불리는 온라인 바카라 3 차원 구조 트랜지스터로 발전했으며, 트랜지스터의 미니어처 화 한계를 깨뜨릴 수있는 궁극적 인 초산 구조 트랜지스터로서 전 세계의 관심을 끌고 있습니다
온라인 바카라는이 지느러미 FET를 4- 말단 요소로 사용하여 4 개의 말단 지느러미 유형 FET를 제안하여 장치가 현재의 구동력에 전기적으로 조정될 수있게했으며 2003 년에는 미세한 장치에 대한 세계에서의 작동을 성공적으로 확인했습니다 4- 말단 지느러미 FET는 3 개의 말단 지느러미 FET와 동일한 통합 회로 보드에 통합 될 수 있으며 시연이 이미 완료되었습니다
온라인 바카라는 이러한 지느러미 유형의 FET의 효과를 극대화하는 통합 회로 제품에 대한 연구를 계속했습니다 이번에 고안된 SRAM 회로는 3- 및 4- 터미널 핀 유형 FET를 효과적으로 사용하여 SRAM의 작동 안정성을 크게 증가시킵니다 이번에는 프로토 타입을 사용한 원리를 시연하기 전에 시뮬레이션을 통해 효과를 확인했습니다
그림 1은 온라인 바카라 SRAM 회로의 하나의 구성 요소 (셀)와 기존 모델과 비교하여 사용 된 요소의 개략도를 보여줍니다 기존의 주류 CMOS 형 트랜지스터 SRAM에서, 셀은 6 개의 평면 트랜지스터를 사용하여 구성되었다 대조적으로, 온라인 바카라 방법에는 4 개의 트랜지스터로 구성된 메모리 저장 장치 (플립 플롭 회로)는 3 개의 말단 핀 유형 FET로 구성되며 스토리지 저장 장치와 비트 라인 사이의 2 개의 데이터 입력/출력 연결이 사용됩니다트랜지스터 선택4 개의 말단 지느러미 FET로 구성됩니다
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그림 2 온라인 바카라 SRAM 회로의 작동 원리에 대한 설명
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일반적으로, SRAM 셀에서, 선택 트랜지스터는 메모리 보유 작동 동안 OFF 상태에 있으며 메모리는 안정적으로 유지된다 반면에, 쓰기 또는 읽기가 수행 될 때 선택 트랜지스터가 선택 신호에 따라 켜집니다 안정적인 글쓰기를 수행하기 위해 플립 플롭 회로가 비트 라인에 강하게 결합되는 것이 바람직하지만 반면 에이 커플 링이 너무 강한 경우 판독 중에 메모리 손상이 있습니다 이러한 방식으로, 일반적으로, 쓰기 작동과 읽기 작동 안정성 사이에는 설계 불일치 (트레이드 오프)가 있었다 (도 2 참조) 요소 간의 특성 변화가 증가하면이 트레이드 오프는 쓰기 및 읽기 작업에서 안정성을 제공 할 수있는 SRAM의 설계를 방지합니다
온라인 바카라 방법에서, 가변 전류 구동력을 갖는 4- 터미널 핀 유형 FET를 사용함으로써, 쓰기 중 현재 구동력을 증가시켜 비트 라인과 플립 플롭 회로 사이의 커플 링을 증가시킬 수 있으며, 반대로 읽을 때 현재 구동력이 줄어들어 커플 링 힘이 줄어들 수 있습니다 결과적으로 글쓰기와 읽기 중에 안정성을 최대화 할 수 있습니다 이는 노이즈에 대한 회로의 탄력성이 개선되었으며 동시에 노이즈와 동등한 효과를 갖는 요소 특성의 변화에 대한 회로의 탄력성이 증가 함을 의미합니다
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| 그림 3 : 22Nm 세대 트랜지스터 기술의 기존 SRAM과 온라인 바카라 SRAM 회로 간의 소음 마진 비교 (상용 시뮬레이션 소프트웨어 사용) 랜덤 숫자를 사용하여 변형이 생성되었고 100 개의 시도가 이루어졌습니다 노이즈 마진이 증가하고 분포가 작게 유지되어 수율이 향상됩니다 |
운영 안정성의 지표는정적 노이즈 이유종종 사용됩니다 무화과 3은 작문 및 읽기 작업을위한이 노이즈 마진의 시뮬레이션을 보여줍니다 시뮬레이션에서는 22nm 세대 트랜지스터 기술이 가정되었습니다 계산은 이번에 고안된 SRAM 회로가 22nm 생성에 해당하는 기존 평면 트랜지스터로 구성된 SRAM 회로보다 평균 작동 안정성을 15 배 더 많이 달성 할 것임을 보여 주었다 또한, 장치 특성의 변화로 인한 작동 안정성의 분포도 작게 유지 될 수 있음이 밝혀졌다 이는 대규모 회로에서 통계적으로 발생하는 불가피한 SRAM 세포에서도 충분한 작동 안정성이 유지되고, 설계 목표가 아닌 SRAM 셀의 특성이 개선 된 수율을 초래한다는 것을 의미합니다 이번에 얻은 계산 결과를 간단하게 변환하면 대량 생산 시스템 LSI에 설치된 SRAM으로 충분한 수율을 얻을 수 있으며 2013 년에 시장에 출시 될 것으로 예상됩니다
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