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摘要
随着半导体集成技术的飞速发展,芯片集成度已跨入SoC时代。AM-OLED显示驱动芯片是一个数字模拟混合的SoC系统,在芯片中内嵌静态存储器(SRAM)用于存储图像信息,以此提高整个芯片的系统性能。存储器的功耗与面积在整个芯片中所占比例很大,且其速度也制约着芯片的数据传输速度。因此,设计出一种高速低功耗小面积的SRAM对提高芯片性能至关重要。 本文首先分析SRAM存储电路的结构及功能,详细分析了SRAM各个子电路的工作原理。使用高速低功耗设计方法,并结合AM-OLED显示驱动芯片的具体要求,设计优化了SRAM存储电路的总体结构。接着从SRAM存储部分和外围控制部分两个方面分别进行设计。 在SRAM存储电路设计中,本论文结合单边写驱动电路结构,设计出一种SRAM低功耗位线结构电路。在写操作时,预充电路不对位线充电,先平衡位线电位,写驱动电路直接驱动位线,将数据写入单元,从而降低了电路的动态功耗。在读操作时,预充电路继续给位线充电,以保证电路正确地读出数据。此外,在写操作时,通过减小字线信号的脉宽,缩短对位线的放电时间,降低位线上的电压摆幅。使用预译码技术设计了多级译码器电路结构,并通过逻辑强度原理,优化了译码器的关键逻辑路径,以使译码电路的速度尽可能快而面积和功耗最小化。本论文采用时分技术实现单端口SRAM电路具有同时读写的功能。先判断MCU读写请求信号和时序控制电路的行扫描请求信号的优先权,再将这两个外部并行操作信号转化为内部单端口SRAM的顺序执行信号,从而解决读写时序的冲突问题。 基于0.18μm标准CMOS工艺,完成了320×240×18位的SRAM电路设计,通过Hsim仿真结果表明,当MCU访问频率为30MHz时,其动态功耗为18.4mW,相比于传统结构,低功耗位线结构的写功耗减少了59.9%。
- 出版日期2011
