TR201910444A2 - Uyarlanabi̇li̇r alttaş kutuplama (body bias) geri̇li̇mli̇ bi̇r di̇nami̇k rastgele eri̇şi̇m belleği̇ (dram) yapisi - Google Patents

Uyarlanabi̇li̇r alttaş kutuplama (body bias) geri̇li̇mli̇ bi̇r di̇nami̇k rastgele eri̇şi̇m belleği̇ (dram) yapisi Download PDF

Info

Publication number
TR201910444A2
TR201910444A2 TR2019/10444A TR201910444A TR201910444A2 TR 201910444 A2 TR201910444 A2 TR 201910444A2 TR 2019/10444 A TR2019/10444 A TR 2019/10444A TR 201910444 A TR201910444 A TR 201910444A TR 201910444 A2 TR201910444 A2 TR 201910444A2
Authority
TR
Turkey
Prior art keywords
voltage
polarization
cells
dynamic random
random access
Prior art date
Application number
TR2019/10444A
Other languages
English (en)
Inventor
Ergi̇n Oğuz
Koç Fahretti̇n
Original Assignee
Tobb Ekonomi Ve Teknoloji Ueniversitesi
Tobb Ekonomi̇ Ve Teknoloji̇ Üni̇versi̇tesi̇
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tobb Ekonomi Ve Teknoloji Ueniversitesi, Tobb Ekonomi̇ Ve Teknoloji̇ Üni̇versi̇tesi̇ filed Critical Tobb Ekonomi Ve Teknoloji Ueniversitesi
Priority to TR2019/10444A priority Critical patent/TR201910444A2/tr
Publication of TR201910444A2 publication Critical patent/TR201910444A2/tr
Priority to PCT/TR2020/050600 priority patent/WO2021010923A1/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C11/00Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/21Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements
    • G11C11/34Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices
    • G11C11/40Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors
    • G11C11/401Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors forming cells needing refreshing or charge regeneration, i.e. dynamic cells
    • G11C11/4063Auxiliary circuits, e.g. for addressing, decoding, driving, writing, sensing or timing
    • G11C11/407Auxiliary circuits, e.g. for addressing, decoding, driving, writing, sensing or timing for memory cells of the field-effect type
    • G11C11/4074Power supply or voltage generation circuits, e.g. bias voltage generators, substrate voltage generators, back-up power, power control circuits
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C2211/00Indexing scheme relating to digital stores characterized by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C2211/401Indexing scheme relating to cells needing refreshing or charge regeneration, i.e. dynamic cells
    • G11C2211/406Refreshing of dynamic cells
    • G11C2211/4068Voltage or leakage in refresh operations
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C5/00Details of stores covered by group G11C11/00
    • G11C5/14Power supply arrangements, e.g. power down, chip selection or deselection, layout of wirings or power grids, or multiple supply levels
    • G11C5/145Applications of charge pumps; Boosted voltage circuits; Clamp circuits therefor
    • G11C5/146Substrate bias generators

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Dram (AREA)

Abstract

Bu buluş, dinamik rastgele erişim belleği yapılarındaki hücrelerin belirlenmiş saklama zamanı (retention time) verilerine bağlı olarak hücrelerdeki erişim transistörlerine (211) kutuplama (bias) gerilimlerinin uyarlamalı olarak uygulanması veya hiç uygulanmaması ile ilgilidir.

Description

TARIFNAME UYARLANABILIR ALTTAS KUTUPLAMA (BODY BIAS) GERILIMLI BIR DINAMIK RASTGELE ERISIM BELLEGI (DRAM) YAPISI Teknik Alan Bu bulus, Dinamik rastgele erisim bellegi (dokümanin kalaninda DRAM olarak anilacaktir) yapilarindaki hücrelerin belirlenmis saklama zamani (retention time) verilerine bagli olarak hücrelerdeki erisim transistörlerine kutuplama (bias) gerilimlerinin uyarlamali olarak uygulanmasi veya hiç uygulanmamasi ile ilgilidir. Önceki Teknik Günümüzde DRAM üreticileri fabrika seviyesindeki üretim sirasinda DRAM,ler için önceden belirlenmis yenileme zamanlari (refresh time) belirlemekte ve DRAM karakteristigine göre saklama zamanlari (retention time) ortaya çikmaktadir. Yenileme zamani hücrelerde veri saklanmasina yarayan kapasitörün bosalmadan önce periyodik olarak tekrar sarj edildigi önceden belirlenmis bir zaman olarak, saklama zamani ise bir hücrenin yenilenme yapilmadan verileri saklayabildigi Bir DRAM üzerinde bulunan hücrelerden bazilari diger hücrelere göre daha zayiftir. Bir hücrenin zayif olmasi, 0 hücrenin sakladigi veriyi diger hücrelere göre daha kisa zamanda kaybetmesi yani saklama zamanin daha kisa olmasi anlamina gelmektedir. Bazi hücreler ise içindeki veriyi daha uzun süre saklayabilmektedir. Saklama zamanindaki bu degisikliklere üretim kaynakli farkliliklar sebep olmaktadir. Zayif hücrelerin orani az olsa bile tüm DRAM hücreleri için yenileme sikligi üreticiler tarafindan bu zayif hücrelerin saklama zamani degerine göre belirlenmektedir. Bu durumda birçok hücre için (hatta zayif olmayan hücreler için bile) en zayif hücreye göre yenileme yapildigindan dolayi gereksiz yere yenileme (refresh) yapilmis olmaktadir. Yenileme islemi için gereken güç tüketiminin yani sira yenileme sirasinda okuma ve yazma yapilamayacagi için bu hücreler için gelen istekler bekletilmek durumunda kalmaktadir. Dolayisiyla hem güç tüketimini azaltabilmek hem de basarimi artirmak için toplam yenileme sayisinda veya yenileme sikliginda düsüse ihtiyaç duyulmaktadir. Bulusun Kisa Açiklamasi ve Amaçlari Bu bulusun amaci, teknigin bilinen durumunda yer alan temel tasarimli DRAM'lere göre %70-80 arasinda (uygulanan bias gerilimine göre degismektedir) daha az yenileme sikligina ihtiyaç duyan böylece güç tüketiminin ve okuma/yazmalarin yenileme ile çakisma ihtimalinin azaldigi bir DRAM gerçeklestirmektir. Bu bulusun diger bir amaci hücreleri içindeki transistörlerin indirgenmis sizdirma akimlari sayesinde %60-70 daha düsük duragan enerji kayiplarina sahip bir DRAM gerçeklestirmektir. Bu bulusun diger bir amaci zayif olan hücrelerin esik degerlerinin arttirilmasi sayesinde elektromanyetik etkilesim gibi etkilere karsi daha dayanikli hücrelere sahip bir DRAM gerçeklestirmektir. Bulusun Ayrintili Açiklamasi Bu bulusun amacina ulasmak için gerçeklestirilen bir uyarlanabilir alttas kutuplama gerilimli DRAM yapisi, ekli sekillerde gösterilmis olup bu sekiller; Sekil 1. DRAM yapisinin sematik görünüsüdür. Sekil 2. Bir hücrenin sematik görünüsüdür. Sekillerdeki parçalar tek tek numaralandirilinis olup, bu numaralarin karsiligi asagida verilmistir. 1. Uyarlanabilir alttas gerilimli DRAM yapisi 2. Temel DRAM 21 . Hücre 211. Erisim Transistörü 212. Kutuplama hatti 3. Kontrol ünitesi 4. Çoklayici . Kutuplama sürücüsü G. Toprak B. Kutuplama gerilimi Bulus konusu uyarlanabilir alttas gerilimli DRAM (1) en temel halinde asagidaki unsurlari içerrnektedir; birden fazla sayida hücreden (21) olusan en az bir satir içeren en az bir temel bir kapasitörle birlikte her bir hücreyi (21) olusturan bir erisim transistörü (21 1), bir satiri olusturan hücrelerdeki (21) erisim transistörlerinin (211) her birinin alttas terminallerinin bagli oldugu bir kutuplama hatti (212), kutuplama hattina (212) önceden belirlenmis bir degerde kutuplama gerilimi (B) verilip verilmeyecegini kontrol etmek için en az bir çoklayici (4), çoklayicinin (4) seçim girisine (selection input) bagli en az bir kontrol ünitesi kontrol ünitesinden (3) çoklayiciya gelen veriye göre çoklayicinin (4) veri girislerinden (data input) en az birinden alinarak kutuplama hattina (212) iletilecek kutuplama geriliminin (B) geçtigi en az bir kutuplaina sürücüsü (5) içermektedir. Bulus konusu uyarlanabilir alttas gerilimli DRAM yapisinda (1), kullanildigi elektronik cihazdaki islemcinin fonksiyonlarini yerine getirebilmesi için gerekli veri, program kodu ve benzeri gibi bilgileri saklamak için bir temel DRAM (2) bulunmaktadir. Temel DRAM'in (2) içinde hücreler (21) bulunmaktadir. Her bir hücre (21) bir kapasitörden ve bir erisim transistöründen (211) olusmaktadir. Bir kapasitör ve erisim transistöründen (211) olusan hücreler (21) yan yana gelerek satirlari, satirlar da alt alta gelerek temel DRAM'in (2) yapisini meydana getirmektedir. Bir hücrenin (21) içinde yer alan erisim transistörünün (211) kaynak (source) gerilimi ile (body) alttas gerilimi arasindaki fark degistirilerek o erisim transistörünün (211) esik deger gerilimi ayarlanabilmektedir. Bir transistörün (211) esik deger geriliminin artmasiyla o transistor (211) daha az sizdirmaya baslamakta ve dolayisiyla 0 transistörün (211) yer aldigi hücre (21) içinde sakladigi veriyi daha uzun süre tutabilmekte yani saklama zamani artmaktadir. Transistöre (211) farkli esik degeri gerilimi uygulanmasi ile transistorün (211) saklama zamani arttirilarak sizdirmazligi azaltilabilmektedir. Bulus konusu DRAM yapisinda (1) bir satira ve dolayisi ile satiri olusturan hücrelerdeki (21) her bir erisim transistöiüne (211) kutuplama gerilimi (B) verilip verilmeyecegine kontrol ünitesi (3) tarafindan karar verilmekte ve bu karar çoklayici (4) vasitasiyla uygulanmaktadir. Bulusun tercih edilen uygulamasinda bahsedilen karar verilirken bir satir için belirlenmis saklama zamani verisi kullanilmaktadir. Bir satir için saklama zamani, 0 satirdaki en zayif hücreye (21) göre belirlenmektedir. Satira ait saklama zamani, önceden belirlenmis tercih edilen sayida saklama zamani araliklarindan hangisine denk geliyorsa satir 0 aralik ile etiketlenmektedir. Siniflandirma olarak adlandirilan bu isleme örnek bir uygulama olarak; 128 milisaniyelik bir zaman iki araliga bölüninek istediginde 0-64 ms ve 64-128 ms olarak iki aralik belirlenmektedir. Bu, hücrelerin (21) üretim kaynakli olarak farklilik gösteren saklama zamanlari göz önünde bulundurularak 64 ms'de bir ya da 128 ms'de bir yenilenebilecegi anlamina gelmektedir. Örnegin saklama zamani 64 ms ve 128 ms arasinda olan (örn: 75 ms) bir hücre (21), bu zaman geçmeden önce yenilenmesi gerektiginden belirlenen saklama zamani araliklarindan 0-64 ms araliginda etiketlenmektedir. Saklama zamani 128 ms'den yüksek olan bir hücre (21) 64-128 ms araliginda etiketlenmektedir. Ancak bir satir da daha yüksek saklama zamani araliginda etiketlenmis hücre1er (2 1) barindirsa bile sahip 01dugu en kisa saklama zamani araliginda etketlenen hücre (21) ile ayni etiketi almaktadir. Kontrol ünitesi (3) satirlara ait etiket verilerine göre seçim girisinden gerekli gerilimi vermek için uyarlaninistir. Bir satira ait saklama zamani etiketi kontrol ünitesi (3) tarafindan zayif olarak degerlendirildiginde, kontrol ünitesi (3) çoklayicinin (4) çikisindan kutuplama hattina (212) kutuplama gerilimi (B) iletilmesi için gerekli seçim girisini üretmektedir. Bir satira ait saklama zamani etiketi kontrol ünitesi (3) tarafindan zayif olarak degerlendirilmediginde, kontrol ünitesi (3) çoklayicinin (4) çikisindan kutuplama hattina (212) kutuplama gerilimi (B) iletilmeyecek sekilde seçim girisini üretmektedir. Zayif olarak degerlendirilen bir satira kutuplama gerilimi (B), kontrol ünitesinin (3) seçim girisinden gelen gerilime göre çoklayicinin (4) veri girislerinden en az birinden alinarak kutup1ama hattina (212) kutuplama sürücüsü (5) vasitasiyla iletilmektedir. Bu satirdaki herbir hücrenin (21) erisim trasnsistörünün (211) alttas terminaline kutuplama hattindan (212) gelen kutuplama gerilimi (B) uygulanmaktadir. Erisim transistörüne (211) kutuplama gerilimi (B) uygulandiginda 0 transistörün (211) esik deger gerilimi artmaktadir. Esik deger geriliminin artmasiyla transistörün (211) sizdirmasi azalmakta dolayisi ile 0 transistörün (211) bulundugu hücrenin (21) saklama zamani artmaktadir. Eger o hücrenin (21) saklama zamani bir üst seviye araliga çikiyorsa bir sonraki sinitlandirma isleminde artik o hücre (21) ulastigi araliga göre etiketlenmektedir. Böylece bir satirdaki tüm zayif hücreler (21) bir üst seviye aralikta etiketlenmis olursa 0 satir için yenileme zamani daha uzun seçilebilmekte ve yenileme sikligi azalmis 01maktadir. Bulusun bir uygulamasinda, her bir satirdaki erisim transistörleri (21 l) tercihen tek bir kutuplama hattina (212) baglidir. Her bir satirdaki erisim transistörleri (211) ayni ve tek bir kutuplama hattina (212) baglidir. Her bir satirdaki erisim transistörlerine (211) tek ve ayni kutuplama hatti (212) üzerinden kutuplama gerilimi (B) uygulanmaktadir. Bu satirdaki herbir hücrenin (21) erisim transistörünün (211) alttas terminaline kutuplama hattindan (212) gelen kutuplama gerilimi (B) uygulanmaktadir. Erisim transistörüne (21 1)kutup1ama gerilimi (B) uygulandiginda 0 transistörün (21 1) esik deger gerilimi artmaktadir. Bulusun tercih edilen uygulamasinda hücrelerin (21) ve satirlarin etiketlenerek siniflandirma islemi temel DRAM'in önyükleme (boot) adiminda yapilmaktadir. Satirlara kutuplama gerilimi (B) uygulandiktan sonra tekrar siniflandirma islemi yine önyükleme adiminda yapilmaktadir. Bulusun tercih edilen bir uygulamasinda kontrol ünitesi (3) bir satira kutuplama gerilimi (B) uygulanip uygulanmayacagiiia karar vermek için hücrelere (21) ait erisim örüntüsünü kullanmak için uyarlanmistir. TR TR

Claims (2)

ISTEMLER . Dinamik rastgele erisim bellegi yapilarindaki hücrelerin belirlenmis saklama zamani verilerine bagli olarak hücrelerdeki erisim transistörlerine (211) kutuplama gerilimlerinin uyarlamali olarak uygulanmasi saglayan, birden fazla sayida hücreden (21) olusan en az bir satir içeren en az bir temel bir kapasitörle birlikte her bir hücreyi (21) olusturan bir erisim transistörü (21 l) içeren, bir satiri olusturan hücrelerdeki (21) erisim transistörlerinin (211) her birinin alttas terrninallerinin bagli oldugu bir kutuplama hatti (212), kutuplaina hattina (212) önceden belirlenmis bir degerde kutuplama gerilimi (B) verilip verilmeyecegini kontrol etmek için en az bir çoklayici çoklayieinin (4) seçim girisine (selection input) bagli en az bir kontrol ünitesi (3), kontrol ünitesinden (3) çoklayiciya gelen veriye göre çoklayicinin (4) veri girislerinden (data input) en az birinden alinarak kutuplama hattina (212) iletilecek kutuplama geriliminin (B) geçtigi en az bir kutuplama sürücüsü (5) ile karakterize edilen bir dinamik rastgele erisim bellegi yapisi (1). . En az bir satir için önceden belirlenmis saklama zamani etiketi verilerine göre çoklayicinin (4) çikisini belirlemek için seçim girisine birden fazla sayida farkli gerilimden birini vermek için uyarlanmis kontrol ünitesi (3) içeren istem ildeki gibi bir dinamik rastgele erisim bellegi yapisi (1). . Hücrelere (21) ait erisim örüntüsü verilerine göre çoklayicinin (4) çikisini belirlemek için seçim girisine birden fazla sayida farkli gerilimden birini vermek için uyarlanmis kontrol ünitesi (3) içeren istem ?deki gibi bir dinamik rastgele erisim bellegi yapisi (1). . Zamanda erisilmis satirlar kaydedildikten sonra kayit disi kalan satirlara kutuplama gerilimi (B) uygulanmasina karar verecek sekilde uyarlanmis kontrol ünitesi (3) içeren istem 1'deki gibi bir dinamik rastgele erisim bellegi yapisi (1). . Her bir satirdaki erisim transistörlerinin (21 l) ayni ve tek bir kutuplama hattina (212) baglanmasi ile karakterize edilen istem 1” deki gibi bir dinamik rastgele erisim bellegi yapisi (1). . Her bir satirdaki erisim transistörleri (21 1) arasinda olan ve her bir satirdaki erisim transistörlerine (21
1) ayni anda ve ayni voltajda kutuplama gerilimi (B) verilmesini saglayan kutuplama hatti (21
2) ile karakterize edilen istein 1” deki gibi bir dinamik rastgele erisim bellegi yapisi (1).
TR2019/10444A 2019-07-12 2019-07-12 Uyarlanabi̇li̇r alttaş kutuplama (body bias) geri̇li̇mli̇ bi̇r di̇nami̇k rastgele eri̇şi̇m belleği̇ (dram) yapisi TR201910444A2 (tr)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TR2019/10444A TR201910444A2 (tr) 2019-07-12 2019-07-12 Uyarlanabi̇li̇r alttaş kutuplama (body bias) geri̇li̇mli̇ bi̇r di̇nami̇k rastgele eri̇şi̇m belleği̇ (dram) yapisi
PCT/TR2020/050600 WO2021010923A1 (en) 2019-07-12 2020-07-08 A dynamic random access memory (dram) structure with adaptive body bias voltage

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TR2019/10444A TR201910444A2 (tr) 2019-07-12 2019-07-12 Uyarlanabi̇li̇r alttaş kutuplama (body bias) geri̇li̇mli̇ bi̇r di̇nami̇k rastgele eri̇şi̇m belleği̇ (dram) yapisi

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TR201910444A2 true TR201910444A2 (tr) 2019-07-22

Family

ID=67900597

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TR2019/10444A TR201910444A2 (tr) 2019-07-12 2019-07-12 Uyarlanabi̇li̇r alttaş kutuplama (body bias) geri̇li̇mli̇ bi̇r di̇nami̇k rastgele eri̇şi̇m belleği̇ (dram) yapisi

Country Status (2)

Country Link
TR (1) TR201910444A2 (tr)
WO (1) WO2021010923A1 (tr)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021050020A1 (en) * 2019-09-10 2021-03-18 Tobb Ekonomi Ve Teknoloji Universitesi A dynamic random access memory (dram) structure with adaptive body bias voltage depending on temperature limit

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TR201917243A2 (tr) * 2019-11-07 2021-05-21 Tobb Ekonomi Ve Teknoloji Ueniversitesi Hücreleri̇n eri̇şi̇m örüntüsüne göre uyarlanabi̇li̇r alttaş kutuplama (body bias) geri̇li̇mli̇ bi̇r di̇nami̇k rastgele eri̇şi̇m belleği̇ (dram) yapisi

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6573548B2 (en) * 1998-08-14 2003-06-03 Monolithic System Technology, Inc. DRAM cell having a capacitor structure fabricated partially in a cavity and method for operating same
US7366046B2 (en) * 2005-08-16 2008-04-29 Novelics, Llc DRAM density enhancements
CN104854698A (zh) * 2012-10-31 2015-08-19 三重富士通半导体有限责任公司 具有低变化晶体管外围电路的dram型器件以及相关方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021050020A1 (en) * 2019-09-10 2021-03-18 Tobb Ekonomi Ve Teknoloji Universitesi A dynamic random access memory (dram) structure with adaptive body bias voltage depending on temperature limit

Also Published As

Publication number Publication date
WO2021010923A1 (en) 2021-01-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9484079B2 (en) Memory device and memory system including the same
KR100709533B1 (ko) 한 쌍의 셀에 데이터를 기억하는 동적램
US8971126B2 (en) Charge loss compensation methods and apparatus
US20060129756A1 (en) Computer arrangement using non-refreshed DRAM
CN113393890A (zh) 用于半导体存储器装置的错误检查和擦除
US8059445B2 (en) Ferroelectric memory
TR201910444A2 (tr) Uyarlanabi̇li̇r alttaş kutuplama (body bias) geri̇li̇mli̇ bi̇r di̇nami̇k rastgele eri̇şi̇m belleği̇ (dram) yapisi
CN114138175A (zh) 用于半导体存储器装置的行复制操作的保留行及相关联方法及系统
KR101326361B1 (ko) 메모리
CN115954026B (zh) 刷新次数确定方法及设备
US20060044912A1 (en) Method and apparatus for refreshing memory device
US10354713B2 (en) DRAM and method for determining binary logic using a test voltage level
US7092275B2 (en) Memory device of ferro-electric
US20240055040A1 (en) A dynamic random access memory (dram) structure with body bias voltage that can be adapted to the access pattern of cells
US6603693B2 (en) DRAM with bias sensing
KR20020002681A (ko) 비트라인 프리차지전압 제어회로
US11475936B2 (en) Memory and memory system
KR100275338B1 (ko) 강유전체 메모리의 기준전압발생기
US20170287542A1 (en) Methods and apparatus for memory programming
US10332579B2 (en) DRAM and method for operating the same
CN116994620A (zh) 一种存储单元及其驱动方法、动态随机存取存储器
US6839294B2 (en) Memory device with high charging voltage bit line
KR20040003899A (ko) 휘발성 메모리 소자의 리프래쉬 주기 제어 회로 및 이를이용한 리프래쉬 방법
KR19990025040A (ko) 메모리장치의 센스엠프 드라이버