用于調(diào)節(jié)存儲器陣列的工作電壓的系統(tǒng)和方法
【專利說明】用于調(diào)節(jié)存儲器陣列的工作電壓的系統(tǒng)和方法
[0001]相關(guān)串請的交叉引用
[0002]本申請要求共同擁有的于2013年3月15日提交的美國非臨時專利申請?zhí)?3/842.263的優(yōu)先權(quán)，該非臨時專利申請的內(nèi)容通過援引全部明確納入于此。
[0003]
[0004]本公開一般涉及存儲器陣列。
_5] 相關(guān)技術(shù)描述
[0006]技術(shù)進(jìn)步已產(chǎn)生越來越小且越來越強(qiáng)大的計算設(shè)備。例如，當(dāng)前存在各種各樣的便攜式個人計算設(shè)備，包括較小、輕量且易于由用戶攜帶的無線計算設(shè)備，諸如便攜式無線電話、個人數(shù)字助理(PDA)以及尋呼設(shè)備。更具體地，便攜式無線電話(諸如蜂窩電話和網(wǎng)際協(xié)議(IP)電話)可通過無線網(wǎng)絡(luò)傳達(dá)語音和數(shù)據(jù)分組。此外，許多此類無線電話包括被納入于其中的其他類型的設(shè)備。例如，無線電話還可包括數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)、數(shù)字記錄器以及音頻文件播放器。同樣，此類無線電話可處理可執(zhí)行指令，包括可被用于訪問因特網(wǎng)的軟件應(yīng)用，諸如web瀏覽器應(yīng)用。如此，這些無線電話可包括顯著的計算能力。
[0007]電子設(shè)備(例如，無線設(shè)備或計算設(shè)備)可以使用金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)來實現(xiàn)。MOSFET的操作(例如，導(dǎo)通或關(guān)斷)取決于MOSFET的工作電壓。MOSFET的P溝道隨時間降級并且MOSFET的工作溫度增加，從而導(dǎo)致工作電壓的增加。由于P溝道降級而導(dǎo)致的工作電壓的增加被稱為負(fù)偏壓溫度不穩(wěn)定性(NBTI)。當(dāng)使用MOSFET來實現(xiàn)靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器(SRAM)陣列時，NBTI影響SRAM陣列的讀操作(例如，SRAM的工作電壓可能由于NBTI而不足以使MOSFET導(dǎo)通)。為了補(bǔ)償NBTI，電壓源可以增加的水平供應(yīng)工作電壓，該工作電壓被調(diào)整以補(bǔ)償NBTI的估計值。NBTI的估計值表示針對SRAM陣列的壽命對NBTI進(jìn)行的估計。然而，以增加的水平供應(yīng)工作電壓會限制工作電壓的縮放。此外，因為每個存儲器設(shè)備的NBTI的實際值通常是不同的，所以估計NBTI的要被用于增加每個存儲器設(shè)備的供電電壓的單個值可能不準(zhǔn)確地補(bǔ)償實際的NBTI (或者可能過度補(bǔ)償NBTI，從而導(dǎo)致功耗增加)。
[0008]概述
[0009]存儲器設(shè)備(例如，存儲器陣列)的工作電壓可能由于存儲器設(shè)備的負(fù)偏壓溫度不穩(wěn)定性(NBTI)效應(yīng)而增加。估計NBTI的要被用于調(diào)整每個存儲器設(shè)備的個體工作電壓的單個值可能不準(zhǔn)確地補(bǔ)償每個存儲器設(shè)備的實際NBTI ο例如，過度補(bǔ)償NBTI導(dǎo)致功耗增加。基于NBTI的最差情形場景來針對存儲器設(shè)備的壽命估計單個估計值。因此，該單個估計值通常高于所需。本文描述的系統(tǒng)和方法可以有利地使電壓調(diào)節(jié)設(shè)備能夠基于特定于存儲器陣列的NBTI值來調(diào)節(jié)存儲器陣列的工作電壓。與使用單個估計的NBTI值相比，將特定于存儲器陣列的NBTI值用作工作電壓調(diào)整的基礎(chǔ)可以降低功耗。
[0010]例如，電壓調(diào)節(jié)設(shè)備可以基于存儲器設(shè)備的測得溫度并且基于與存儲器設(shè)備相關(guān)聯(lián)的制造數(shù)據(jù)來確定存儲器陣列的目標(biāo)工作電壓?；谀繕?biāo)工作電壓，電壓調(diào)節(jié)設(shè)備可以調(diào)節(jié)被提供給存儲器陣列的電壓。在一具體實施例中，電壓調(diào)節(jié)設(shè)備可以至少部分地基于存儲器陣列的經(jīng)更新的測得溫度來周期性地(例如，一年一次地)調(diào)整電壓。在另一具體實施例中，電壓調(diào)節(jié)設(shè)備可以單次(例如，在設(shè)備初始化過程期間)調(diào)節(jié)供電電壓。
[0011]測得溫度可以由位于與存儲器陣列相同的半導(dǎo)體器件(例如，相同半導(dǎo)體管芯)上的溫度傳感器來提供。制造數(shù)據(jù)可以表征存儲器陣列的元件的開關(guān)能力(例如，晶體管的閾值電壓參數(shù))。例如，制造數(shù)據(jù)可以包括或者表示與NBTI模型有關(guān)的信息。NBTI模型可被用于計算存儲器陣列的目標(biāo)工作電壓和/或待機(jī)電壓。另外，NBTI模型可被用于基于存儲器陣列的測得溫度來計算壽命結(jié)束(EOL)工作電壓漂移。電壓調(diào)節(jié)設(shè)備可以在工作電壓被設(shè)置時至少部分地基于EOL工作電壓漂移來確定目標(biāo)工作電壓。因此，電壓調(diào)節(jié)設(shè)備可以基于測得溫度并且基于NBTI模型來準(zhǔn)確地確定工作電壓以更多地補(bǔ)償NBTI。
[0012]在一具體實施例中，一種方法包括測量與存儲器陣列相關(guān)聯(lián)的傳感器的溫度。該方法還包括在電壓調(diào)節(jié)設(shè)備處基于所述溫度并且基于與所述存儲器陣列相關(guān)聯(lián)的制造數(shù)據(jù)來計算工作電壓。該方法進(jìn)一步包括在所述電壓調(diào)節(jié)設(shè)備處基于所述工作電壓來調(diào)節(jié)被提供給所述存儲器陣列的電壓。
[0013]在一具體實施例中，一種半導(dǎo)體器件包括存儲器陣列。該半導(dǎo)體器件還包括被配置成測量所述存儲器陣列的溫度的傳感器。該半導(dǎo)體器件進(jìn)一步包括被配置成基于所述溫度并且基于與所述存儲器陣列相關(guān)聯(lián)的制造數(shù)據(jù)來設(shè)置要被提供給所述存儲器陣列的工作電壓的邏輯。
[0014]由所公開的實施例中的至少一個實施例提供的一個具體優(yōu)點(diǎn)在于更準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)存儲器陣列的工作電壓以補(bǔ)償存儲器陣列的NBTI的能力。本公開的其他方面、優(yōu)點(diǎn)和特征將在閱讀了整個申請后變得明了，整個申請包括下述章節(jié):附圖簡述、詳細(xì)描述以及權(quán)利要求。
[0015]附圖簡沐
[0016]圖1解說了系統(tǒng)的一具體實施例，該系統(tǒng)可用于使電壓調(diào)節(jié)設(shè)備能夠基于存儲器陣列的測得溫度并且基于存儲器陣列的制造數(shù)據(jù)來調(diào)節(jié)存儲器陣列的工作電壓；
[0017]圖2是解說用于基于存儲器陣列的測得溫度并且基于存儲器陣列的制造數(shù)據(jù)來調(diào)節(jié)存儲器陣列的工作電壓的方法的一具體實施例的流程圖；
[0018]圖3是解說用于基于存儲器陣列的測得溫度并且基于存儲器陣列的制造數(shù)據(jù)來調(diào)節(jié)存儲器陣列的工作電壓的方法的另一具體實施例的流程圖；
[0019]圖4是解說通信設(shè)備的示圖，該通信設(shè)備包括基于存儲器陣列的測得溫度并且基于存儲器陣列的制造數(shù)據(jù)來調(diào)節(jié)存儲器陣列的工作電壓的電壓調(diào)節(jié)設(shè)備；以及
[0020]圖5是解說制造電子設(shè)備的過程的一具體實施例的示圖，該電子設(shè)備包括可用于基于存儲器陣列的測得溫度并且基于存儲器陣列的制造數(shù)據(jù)來調(diào)節(jié)存儲器陣列的工作電壓的電壓調(diào)節(jié)設(shè)備。
[0021]詳細(xì)描沐
[0022]圖1解說了系統(tǒng)100的一具體實施例，該系統(tǒng)可用于使電壓調(diào)節(jié)設(shè)備能夠基于存儲器陣列的測得溫度并且基于存儲器陣列的制造數(shù)據(jù)來調(diào)節(jié)存儲器陣列的工作電壓。系統(tǒng)100包括半導(dǎo)體器件102和電壓調(diào)節(jié)設(shè)備104。半導(dǎo)體器件102可以包括核心邏輯106、溫度傳感器108、以及靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器(SRAM)陣列110。
[0023]核心邏輯106可以被配置成執(zhí)行邏輯操作(例如，計算)。例如，核心邏輯106可以包括處理器。在一具體實施例中，核心邏輯106可以至少部分地使用晶體管來實現(xiàn)。SRAM陣列110可被配置成由核心邏輯106訪問以存儲和/或取回數(shù)據(jù)。在一具體實施例中，SRAM陣列110可以使用鰭式場效應(yīng)晶體管(FinFET)來實現(xiàn)。電壓調(diào)節(jié)設(shè)備104可被配置成調(diào)節(jié)供電電壓并且向半導(dǎo)體器件102提供經(jīng)調(diào)節(jié)的供電電壓。例如，電壓調(diào)節(jié)設(shè)備104可以包括或者可以是功率管理集成電路(PMIC)的組件。電壓調(diào)節(jié)設(shè)備104可以包括處理器112、電壓調(diào)節(jié)電路114、以及存儲器116。存儲器116可以包括可由處理器112執(zhí)行的指令118并且可以包括與SRAM陣列110的制造相關(guān)聯(lián)的制造數(shù)據(jù)120。電壓調(diào)節(jié)設(shè)備104可以被嵌入在半導(dǎo)體器件102中，或者電壓調(diào)節(jié)設(shè)備104可以被嵌入在與半導(dǎo)體器件102分開的一半導(dǎo)體器件(例如，PMIC)中。電壓調(diào)節(jié)電路114可以包括被配置成設(shè)置要被提供給SRAM110的電壓的電路系統(tǒng)或邏輯。
[0024]在操作期間，電壓調(diào)節(jié)設(shè)備104可以提供分開的電壓以向核心邏輯106和SRAM陣列I1供電。例如，當(dāng)半導(dǎo)體器件102正在活躍模式中操作時，電壓調(diào)節(jié)設(shè)備104可以向SRAM陣列110提供工作電壓124并且向核心邏輯106提供核心邏輯工作電壓126。在活躍模式期間，SRAM陣列110可以由工作電壓124供電，并且核心邏輯106可以由核心邏輯工作電壓126供電。當(dāng)半導(dǎo)體器件102正在待機(jī)模式中操作時，電壓調(diào)節(jié)設(shè)備104可以向SRAM陣列110提供待機(jī)電壓128并且向核心邏輯106提供核心邏輯待機(jī)電壓130。在待機(jī)模式期間，SRAM陣列110可以由待機(jī)電壓128供電，并且核心邏輯106可以由核心邏輯待機(jī)電壓130供電。工作電壓124可以不同于核心邏輯工作電壓126，并且待機(jī)電壓128可以不同于核心邏輯待機(jī)電壓130。因為SRAM陣列110的組件(例如，晶體管)可能比核心邏輯106的組件(例如，晶體管)在更大持續(xù)時間上處于壓力之下，所以SRAM陣列110(例如，工作電壓124或待機(jī)電壓128)可能經(jīng)歷不同于核心邏輯116 (例如，核心邏輯工作電壓126或者核心邏輯待機(jī)電壓130)的NBTI。因此，通過向SRAM陣列110以及向核心邏輯106提供分開的電壓，電壓調(diào)節(jié)設(shè)備104可以為SRAM陣列110和核心邏輯106不同地補(bǔ)償NBTI。
[0025]此外，電壓調(diào)節(jié)設(shè)備104可以基于與核心邏輯106相關(guān)聯(lián)的性能參數(shù)來計算核心邏輯工作電壓126和/或核心邏輯待機(jī)電壓130。例如，該性能參數(shù)可以是核心邏輯106的時鐘速度。電壓調(diào)