CN104658595B - 一种存储器及保持存储器电源功耗恒定的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种存储器及保持存储器电源功耗恒定的方法，其中存储器包括数据通路、输出驱动器和电源，还包括复制的数据通路、复制的输出驱动器以及逻辑电路；逻辑电路用于产生冗余数据，并将冗余数据进行处理，使得冗余数据的变化与真实数据相反；复制的数据通路用于将处理后的冗余数据传输给复制的输出驱动器；复制的输出驱动器用于将冗余数据输出；电源用于给数据通路、输出驱动器、复制的数据通路和复制的输出驱动器供电。本发明解决了现有的存储器输出数据眼图变化的技术问题，本发明电路及方法可以让存储器在输出数据时电源耗电恒定，从而消除由于电源变化导致的数据眼图变化。

Description

一种存储器及保持存储器电源功耗恒定的方法
技术领域
本发明涉及半导体DRAM存储器设计领域，具体涉及一种提高存储器输出眼图的方法。
背景技术
计算机以及各种电子设备广泛的应用于现代生活的各个方面，对内存产品(DRAM存储器)需求越来越大。人们对速度要求越来越快，存储器的时钟就越来越小。存储器输出数据的眼图就会越来越小。
随着半导体制造工艺的提高，最小特征尺寸越来越小。随之而来的是半导体存储器芯片面积也越来越小，从而导致芯片上去耦合电容也在减小。但是存储器的系统速度越来越快并且其数据吞吐率越来越大，存储器的功耗就会极大地提高。特别是当存储器执行读操作的时候。如图1所示，由于数据的翻转导致存储器数据通路和输出驱动器上会有很大的电流耗电比较大；尤其是在读指令刚开始的时候，在很短的时间内(几百ps)电流会从几个毫安mA变大到几百毫安mA。
数据翻转导致的电流会来自不同的电源网络，例如部电源Vint和外部电源Vext。
电流的瞬态巨变需要电源具有很快的响应速度。但是这种电源的实现，首先在技术上非常困难，会有过冲(overshoot)和反向过冲(undershoot)；其次电源会发生震荡，并且需要电源响应速度很快即使没有耗电的时候)。如图2，电流瞬变，受限于电容C和内部电源Vint性能产生电压过冲(overshoot)、反向过冲(undershoot)和震荡。
如图3所示，电流瞬变，外部电源Vext由于较大电感I和较小去耦电容Ci引起电压过冲(overshoot)、反向过冲(undershoot)和震荡。当耗电来自外部电源的时候需要在封装时减小电感并且加大去耦合电容。即使外部电源Vext很强，但减小电感和加大去耦合电容这两点都会加大封装的成本。
不论是内部电源还是外部电源，当过冲(overshoot)或反向过冲(undershoot)和震荡发生时，都会导致存储器输出的数据在时域上发生变化，如图4所示。电源的变化导致输出数据眼图的变化，在高频应用下其眼图甚至可以消失，从而导致系统错误。
发明内容
为了解决现有的存储器输出数据眼图变化的技术问题，本发明提供一种存储器及保持存储器电源功耗恒定的方法，该电路及方法可以让存储器在输出数据时电源耗电恒定，从而消除由于电源变化导致的数据眼图变化。
本发明的技术解决方案：
一种存储器，包括数据通路、输出驱动器和电源，其特殊之处在于：还包括复制的数据通路、复制的输出驱动器以及逻辑电路；
所述逻辑电路用于产生冗余数据，并将冗余数据进行处理，使得冗余数据的变化与真实数据相反；
所述复制的数据通路用于将处理后的冗余数据传输给复制的输出驱动器；
所述复制的输出驱动器用于将冗余数据输出；
所述电源用于给数据通路、输出驱动器、复制的数据通路和复制的输出驱动器供电。
上述逻辑电路用于产生冗余数据，并在真实数据通过数据通路没有翻转时，使得冗余数据发生翻转，或在真实数据通过数据通路发生翻转时，保持冗余数据不变。
上述冗余数据发生翻转是指发生0到1的翻转或者1到0的翻转。
上述复制的数据通路为复制的数据通路的负载；所述复制的输出驱动器为复制的输出驱动器的负载。
一种保持存储器电源功耗恒定的方法，其特殊之处在于：包括以下步骤：
1】将输入的真实数据进行复制，产生冗余数据；
2】将冗余数据进行处理，使得冗余数据的变化与真实数据相反；
3】数据输出：
真实数据通过输出驱动器输出，处理后的冗余数据经过复制的数据通路最后通过复的制输出驱动器输出。
上述步骤2】具体为：
当真实数据在通过数据通路没有翻转时，冗余数据进行翻转处理；
当真实数据在通过数据通路发生翻转时，冗余数据保持不变；
上述步骤2】中冗余数据进行翻转处理为：发生0到1的翻转或者1到0的翻转。
在真实数据经过数据通路之前，冗余数据先发生翻转。
在真实数据传输结束之后，冗余数据继续发生数据翻转。
本发明所具有的优点：
本发明通过产生冗余数据，并将冗余数据进行与真实数据的相反的处理，通过复制的数据通道以及复制的输出驱动器输出，实现在每个数据周期内都有数据翻转，保持的电源耗电恒定，从而消除由于电源变化导致的数据眼图变化。
附图说明
图1为现有的存储在读操作时，产生数据翻转示意图；
图2为电流瞬变，理想状态下和真实情况下内部电源Vint变化对比图；
图3为电流瞬变，理想状态下和真实情况下外部电源Vext变化对比图；
图4为电源变化导致输出数据眼图发生时域变化示意图；
图5为本发明存储器的结构示意图；
图6为本发明的一种实施例示意图；
其中附图标记为：1-数据通路，2-输出驱动器，3-逻辑电路，4-复制的数据通路，5-复制的输出驱动器，Cdp-复制的数据通路的负载，Cio-复制的输出驱动器的负载。
具体实施方式
如图5所示，一种存储器，包括数据通路、输出驱动器、电源、复制的数据通路、复制的输出驱动器以及逻辑电路；逻辑电路用于产生冗余数据，并将冗余数据进行处理，使得冗余数据的变化与真实数据相反；复制的数据通路用于将处理后的冗余数据传输给复制的输出驱动器；复制的输出驱动器用于将冗余数据输出；电源用于给数据通路、输出驱动器、复制的数据通路和复制的输出驱动器供电。逻辑电路用于产生冗余数据，并在真实数据通过数据通路没有翻转时，使得冗余数据发生翻转，或在真实数据通过数据通路发生翻转时，保持冗余数据不变。冗余数据发生翻转是指发生0到1的翻转或者1到0的翻转。复制的数据通路为复制的数据通路的负载；复制的输出驱动器为复制的输出驱动器的负载。
在一个周期或者半个周期甚至某段时间内数据0翻转成1或者1翻转成0可以由设计者决定，如果存储器数据通路没有数据翻转，电路中增加逻辑电路，产生冗余数据并且人为制造一个0到1的翻转或者1到0的翻转，如图5所示真实数据X_I没有变化时(0->0/1->1)，通过逻辑电路产生冗余数据Y_i或者Y_i*制造数据翻转。
真实数据X_I发生变化时(0->1/1->0)，通过逻辑电路产生冗余数据Y_i或者Y_i*保持不变。
通过上述方法可以实现在每个数据周期内都有数据翻转，从而实现耗电不会发生变化保持电源恒定。
如果由于增加复制的数据通路和复制的输出驱动器导致芯片面积过大，可以只用复制数据通路的负载和复制的输出驱动器的负载而不需要完全复制电路，具体结构如图6所示。
为了减小第一个数据翻转导致的电流变化，还可以让冗余数据在真实数据传输之前一定时间发生翻转，从而让真实数据传输时电源已经稳定。同样还可以让冗余数据在在真实数据传输结束之后继续发生数据翻转，从而保护真实数据。

Claims (6)

1.一种存储器，包括数据通路、输出驱动器和电源，其特征在于：还包括复制的数据通路、复制的输出驱动器以及逻辑电路；
所述逻辑电路用于产生冗余数据，并将冗余数据进行处理，使得冗余数据的变化与真实数据相反；冗余数据在真实数据经过数据通路之前先发生翻转，然后在真实数据传输结束之后继续发生数据翻转；
所述复制的数据通路用于将处理后的冗余数据传输给复制的输出驱动器；所述复制的数据通路为复制的数据通路的负载；
所述复制的输出驱动器用于将冗余数据输出；所述复制的输出驱动器为复制的输出驱动器的负载；
所述电源用于给数据通路、输出驱动器、复制的数据通路和复制的输出驱动器供电。
2.根据权利要求1所述的存储器，其特征在于：
所述逻辑电路用于产生冗余数据，并在真实数据通过数据通路没有翻转时，使得冗余数据发生翻转，或在真实数据通过数据通路发生翻转时，保持冗余数据不变。
3.根据权利要求2所述的存储器，其特征在于：所述冗余数据发生翻转是指发生0到1的翻转或者1到0的翻转。
4.一种保持存储器电源功耗恒定的方法，其特征在于：包括以下步骤：
1】将输入的真实数据进行复制，产生冗余数据；
2】将冗余数据进行处理，使得冗余数据的变化与真实数据相反；
3】数据输出：
真实数据通过输出驱动器输出，处理后的冗余数据经过复制的数据通路最后通过复制的输出驱动器输出；所述复制的数据通路为复制的数据通路的负载；所述复制的输出驱动器为复制的输出驱动器的负载；
所述步骤2】中，冗余数据在真实数据经过数据通路之前先发生翻转，然后在真实数据传输结束之后，继续发生数据翻转。
5.根据权利要求4所述的保持存储器电源功耗恒定的方法，其特征在于：所述步骤2】具体为：
当真实数据在通过数据通路没有翻转时，冗余数据进行翻转处理；
当真实数据在通过数据通路发生翻转时，冗余数据保持不变。
6.根据权利要求5所述的保持存储器电源功耗恒定的方法，其特征在于：所述步骤2】中冗余数据进行翻转处理为：发生0到1的翻转或者1到0的翻转。
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