用于存儲器的低功率字線邏輯的系統(tǒng)和方法
【專利說明】
[0001] 本申請是申請日為2007年1月4日、申請?zhí)枮?00780001892. 5、發(fā)明名稱為"用 于存儲器的低功率字線邏輯的系統(tǒng)和方法"的專利申請的分案申請。
[0002] 本申請案主張2006年1月4日申請的題為"用于利用功率選通的低功率設(shè)計的 方法和設(shè)備（METHODANDAPPARATUSFORLOWPOWERDESIGNUTILIZINGPOWERGATING)，， 的第60/756, 100號美國臨時申請案，和2006年1月6日申請的題為"低功率字線邏輯 (LOW-POWERW0畑-LI肥LOGIC)"的第60/756, 856號美國臨時申請案的權(quán)益，所述臨時申 請案每一者均轉(zhuǎn)讓給本申請案的受讓人，且其全文W引用的方式并入本文中W用于所有目 的。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明大體上設(shè)及減少存儲器中的功率消耗的系統(tǒng)和方法，且更特定來說，本發(fā) 明設(shè)及限制存儲器庫中的字線的功率消耗的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0004] 技術(shù)的進(jìn)步已導(dǎo)致更小且更強大的個人計算裝置。舉例來說，多種便攜式個人計 算裝置（包括無線計算裝置，例如便攜式無線電話、個人數(shù)字助理（PDA)和尋呼裝置）的體 積小、重量輕且易于由用戶攜帶。更明確地說，例如蜂窩式（模擬和數(shù)字）電話和因特網(wǎng)協(xié) 議（I巧電話的便攜式無線電話可經(jīng)由無線網(wǎng)絡(luò)傳送語音和數(shù)據(jù)包。另外，許多此種無線電 話包括并入在其中的其它類型裝置。舉例來說，無線電話也可包括數(shù)碼相機、數(shù)字?jǐn)z影機、 數(shù)字記錄器和音頻文件播放器。而且，此類無線電話可包括可用W接入因特網(wǎng)的網(wǎng)頁界面。 同樣，該些無線電話包括顯著的計算能力。
[0005] 通常，便攜式計算裝置是由電池供電。因此，經(jīng)常要求便攜式裝置的電子電路滿足 嚴(yán)格的能量要求。由于巧片上的晶體管的數(shù)目不斷增加而該些晶體管的闊值電壓不斷減 小，所W經(jīng)由晶體管的漏泄能量變得越來越重要。
[0006] 當(dāng)前的微處理器一般包括密集高速緩沖存儲器，所述高速緩沖存儲器包括許多晶 體管。據(jù)估計，漏泄能量占由65nm部件在活動操作模式下消耗的1級（L1)高速緩沖存儲 器能量的30%且占使用0. 13微米工藝所制造的半導(dǎo)體裝置的2級（L2)高速緩沖存儲器能 量的80%。
[0007] 隨著處理頻率與動態(tài)隨機存取存儲器值RAM)存取時間之間的間隙不斷變寬，半 導(dǎo)體裝置制造商已越來越多地利用電路小片上靜態(tài)隨機存取存儲器（SRAM)來滿足性能要 求。因此，在許多巧片中，SRAM陣列可占據(jù)多達(dá)60%的電路小片面積。由于大部分SRAM電 路元件在任意給定時間是閑置的，所WSRAM陣列為電流漏泄的重要來源。
[0008] 已提議：當(dāng)處理器處于特殊功率節(jié)省模式（例如睡眠模式（其中在喚醒時恢復(fù) SRAM狀態(tài)）或停止模式（其中使SRAM內(nèi)容無效））時，沿存儲器可尋址單元來選通到字線 邏輯的電源。該些模式通常受軟件控制且增加裝置的復(fù)雜性和額外開銷。
[0009] 因此，提供一種減少存儲器裝置的電流漏泄的改進(jìn)的功率控制機制將是有利的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 在特定實施例中，一種減少存儲器的功率消耗的方法包括接收存取存儲器裝置的 請求。所述存儲器裝置包括解碼器、多個字線驅(qū)動器和多個字線，其中每一字線與所述多個 字線驅(qū)動器中的一字線驅(qū)動器相關(guān)聯(lián)。在所述解碼器中解碼所述請求W確定與所述請求相 關(guān)聯(lián)的地址。選擇性地為所述多個字線驅(qū)動器中的一字線驅(qū)動器供電W存取所述存儲器裝 置的所述地址，但不為所述多個字線中的其它字線供電。所述字線驅(qū)動器與特定字線相關(guān) 聯(lián)，所述字線與與所述請求相關(guān)聯(lián)的所述地址有關(guān)。
[0011] 在特定實施例中，選擇性地為所述字線驅(qū)動器供電包括選擇性地啟用所述特定字 線的頭開關(guān)和腳開關(guān)中的至少一者W將所述字線驅(qū)動器禪合到電源。所述頭開關(guān)可包括P 溝道晶體管且所述腳開關(guān)可包括n溝道晶體管。在又一特定實施例中，所述方法包括切斷 到所述存儲器裝置的所述多個字線驅(qū)動器的每一者的功率。在另一實施例中，通過選擇性 地啟用所述字線驅(qū)動器的反相器的P溝道晶體管而選擇性地為所述字線驅(qū)動器供電，W使 用與所述多個字線驅(qū)動器相關(guān)聯(lián)的擴散電容對局部電容充電。在另一實施例中，通過分別 從電源電容和局部虛擬接地對頭開關(guān)和腳開關(guān)充電來選擇性地為所述字線驅(qū)動器供電。在 一個特定說明性實施例中，所述存儲器裝置為靜態(tài)隨機存取存儲器（SRAM)。在另一特定實 施例中，所述存儲器裝置為例如一級或二級高速緩沖存儲器的高速緩沖存儲器。
[0012] 在又一特定實施例中，揭示一種電子裝置，其包括存儲器、多個字線驅(qū)動器和解碼 器。所述存儲器包括多個字線。所述多個字線驅(qū)動器禪合到所述存儲器，其中每一字線驅(qū) 動器與所述存儲器的所述多個字線中的一字線相關(guān)聯(lián)。在默認(rèn)狀態(tài)期間切斷到所述多個字 線驅(qū)動器的每一者的功率，且在字線存取周期期間選擇性地為所述多個字線驅(qū)動器的每一 者供電。所述解碼器禪合到所述多個字線驅(qū)動器W接收存儲器存取請求且解碼所述存儲器 存取請求W確定與所述存儲器存取請求相關(guān)聯(lián)的地址。所述解碼器經(jīng)調(diào)適W響應(yīng)于所述請 求為選定字線驅(qū)動器供電，但不為所述多個字線驅(qū)動器的其它字線驅(qū)動器供電。
[0013] 在特定實施例中，所述電子裝置包括功率管理器，其用W響應(yīng)于確定與存儲器存 取請求相關(guān)聯(lián)的地址而選擇性地啟用選定字線驅(qū)動器。在另一實施例中，所述存儲器包括 多個存儲器庫，其中所述多個存儲器庫的每一者包括一對子庫，所述對子庫共用預(yù)解碼數(shù) 據(jù)。在又一實施例中，每一字線驅(qū)動器包括高電壓闊值（VT)晶體管。
[0014] 在再一特定實施例中，提供一種處理器可讀媒體，其包含用W減少處理器的功率 消耗的處理器可讀指令。所述處理器可讀指令包括用W解碼存儲器存取請求W確定對應(yīng)于 存儲器的選定字線的存儲器地址的指令和用W響應(yīng)于確定所述存儲器地址而選擇性地為 與選定字線相關(guān)聯(lián)的字線驅(qū)動器供電而不將功率施加到其它字線的指令。
[0015] 在又一特定實施例中，一種存儲器裝置包括；包括多個字線的存儲裝置、用于解碼 地址輸入W確定對應(yīng)于所述多個字線中的選定一者的存儲器地址的裝置，和用于響應(yīng)于確 定所述存儲器地址而為所述多個字線中的所述選定一者供電但不為所述多個字線中的其 它字線供電的裝置。在再一特定實施例中，所述存儲器裝置包括用W將所述用于解碼的裝 置選擇性地禪合到電源端子的開關(guān)裝置。
[0016] 在一個特定實施例中，一種便攜式裝置包括顯示器控制器、用W接收用戶輸入的 輸入界面、用W接收數(shù)字信號的收發(fā)器和數(shù)字信號處理器。所述數(shù)字信號處理器禪合到所 述收發(fā)器、所述輸入界面和所述顯示器控制器。所述數(shù)字信號處理器包括包括多個字線的 隨機存取存儲器和用W解碼存儲器存取請求W確定與所述存儲器存取請求相關(guān)聯(lián)的字線 的解碼器。所述數(shù)字信號處理器包括用W選擇性地為所述字線供電而不將功率施加到所述 多個字線中的其它字線的功率管理器。
[0017] 一特定說明性實施例的一個特定優(yōu)點為；頭開關(guān)和腳開關(guān)的引入可將活動操作模 式與非活動操作模式期間通過字線驅(qū)動器的漏電流減少為常規(guī)字線驅(qū)動器的約二十分之 〇
[0018] 另一特定優(yōu)點為；減少了存儲器的總功率消耗，而未增加性能額外開銷。功率消耗 的此減少提供額外的優(yōu)點；節(jié)約功率W用于其它過程中且/或延長電源（例如電池）的操 作壽命。
[0019] 在又一方面中，說明性實施例的特定優(yōu)點為；字線驅(qū)動器P溝道晶體管的擴散電 容大于字線電容，從而允許通過電荷共用來分布晶體管上的局部電容。此減少頭開關(guān)對字 線延遲的影響，從而使利用小型頭開關(guān)/腳開關(guān)成為可能。
[0020] 在查閱整個申請案（包括W下部分；圖式簡單說明、【具體實施方式】和權(quán)利要求書） 后，將明白本發(fā)明的其它方面、優(yōu)點和特征。
【附圖說明】
[0021] 通過參考結(jié)合附圖的W下詳細(xì)描述，將更容易明白本文所描述的實施例的方面和 附加優(yōu)點，附圖中：
[0022] 圖1為說明具有用W選擇性地為存儲器的字線供電但不為存儲器的其它字線供 電的功率管理器的結(jié)構(gòu)的特定實施例的方框圖；
[0023] 圖2為說明包括響應(yīng)于功率管理器（例如圖1的功率管理器）的頭開關(guān)和腳開關(guān) 的口級字線邏輯的特定實施例的邏輯圖；
[0024] 圖3為圖3的邏輯圖的一部分的展開圖；
[00巧]圖4為說明通過選擇性地為個別字線供電來減少漏電流消耗的方法的特定實施 例的流程圖；
[0026] 圖5為并入存儲器的便攜式通信裝置的總圖，所述存儲器中可使用圖1到圖4的 減少功率消耗的系統(tǒng)和方法；
[0027] 圖6為并入處理器和存儲器的示范性蜂窩式電話的總圖，所述存儲器中可使用圖 1到圖4的減少功率消耗的系統(tǒng)和方法；
[0028] 圖7為并入處理器和存儲器的示范性無線因特網(wǎng)協(xié)議電話的總圖，所述存儲器中 可使用圖1到圖4的減少功率消耗的系統(tǒng)和方法；
[0029] 圖8為并入處理器和存儲器的示范性便攜式數(shù)字助理的總圖，所述存儲器中可使 用圖1到圖4的減少功率消耗的系統(tǒng)和方法；和
[0030] 圖9為并入處理器和存儲器的音頻文件播放器的總圖，所述存儲器中可使用圖1 到圖4的減少功率消耗