包括采用列读取电路控制列读取位线的浮动的存储器阵列的存储器系统和相关方法与流程

本公开的技术总体上涉及存储器阵列，并且具体地涉及用于控制存储器阵列中的存储器位单元电路的列中的读取线的电路。

背景技术：

1、集成电路(ic)使得电子设备能够高速且准确地执行各种应用。ic可以包括一个或多个处理电路，用于执行应用指令并快速处理信息。指令和其他信息可以存储在存储器系统的存储器阵列中。存储在存储器阵列中的信息还包括由指令使用并且可以由指令生成的数据。这种数据的示例包括照片、视频游戏、数据库和应用用户数据。

2、为了容纳存储在ic中的大量数据，存储器阵列可能占据ic面积的显著部分。存储器阵列也可能消耗ic功耗的显著部分。ic中的功耗会产生热量，并会降低移动设备中的电池寿命。当在指令处理期间访问寻址的存储器位单元电路以读取或写入信息时，存储器阵列可能会以更高的速率消耗功率。当不为了数据保留而访问存储器阵列时，存储器阵列也可能在不以非激活模式被访问时被供电。可能存在的漏电流使存储器阵列在非激活模式下消耗功率。因此，ic制造商寻求通过降低在激活和非激活模式期间存储器阵列中的漏电流来降低功耗的方法。

技术实现思路

1、本文公开的示例性方面包括存储器系统，存储器系统包括采用列读取电路控制列读取位线的浮动的存储器阵列。还公开了在采用列读取电路控制列读取位线的浮动的存储器阵列中执行读取操作的相关方法。存储器系统包括一个或多个位单元列，每个位单元列包括多个存储器位单元(例如，静态随机访问存储器(sram)位单元)，每个存储器位单元存储逻辑状态。存储在存储器位单元中所选择的一个存储器位单元中的逻辑状态可以控制存储器位单元中的读取端口电路以确定在读取位线上生成的逻辑状态。读取端口电路包括读取端口输出，并且同一列中的多个存储器位单元的读取端口输出耦合到读取位线。存储器系统包括列读取电路，用于评估所选择的存储器位单元的读取端口输出上的逻辑状态。列读取电路包括在动态读取电路结构中由读取位线耦合到读取端口电路的评估输出线。列读取电路还包括预充电电路，预充电电路被激活以在空闲阶段和读取操作的预充电阶段对评估输出线预充电。列读取电路包括内联耦合在评估输出线和读取位线之间的浮动控制电路。存储器系统包括读取控制电路，用于控制浮动控制电路的激活和停用。在评估输出线在读取操作之间的空闲阶段由预充电电路预充电的同时，浮动控制电路被停用，以将评估输出线与读取位线和读取端口电路隔离。换句话说，读取位线和读取端口电路的读取端口输出在空闲阶段保持浮动，因此预充电电路仅对评估输出线预充电，这减少了通过读取端口电路的漏电流引起的功耗。因为列中有多个存储器位单元，每个存储器位单元都包括读取端口电路，所以如果评估输出线在空闲阶段耦合到读取位线，由于泄漏而导致的功率损耗将高得多。在读取操作的预充电阶段，在读取操作的评估阶段之前，浮动控制电路被激活以将评估输出线耦合到读取位线和读取端口电路以短暂地对动态读取电路预充电以进行评估。由于浮动控制电路两端的电压降，读取位线和读取端口输出被拉到低于供电电压的电压，这节省功率并减少充电时间。预充电电路在读取操作的评估阶段被停用，并且所选择的存储器位单元的读取端口电路被激活，以向评估输出线提供存储逻辑状态的评估。耦合到所选择的存储器位单元的读取字线(rwl)在评估阶段激活读取端口电路，并且存储逻辑状态控制读取端口电路以指示评估输出线上的存储逻辑状态。读取端口电路可以是由rwl和存储逻辑状态分别控制的两个堆叠晶体管，以基于存储在存储器位单元中的逻辑状态对读取位线预充电或放电。在读取操作之后，浮动控制电路在空闲阶段被停用。

2、通过减少列中读取位线耦合到的存储器位单元的数目，可以提高存储器系统在存储器读取操作中的性能。以此方式，可以减少读取位线的长度和电容负载的数目两者。为此，可以将每列中的存储器位单元划分在多个(例如，两个或更多个)读取位线之间，并且每个读取位线通过相应的浮动控制电路耦合到评估输出线。由于在读取操作中只能读取列中的一个存储器位单元，因此只有耦合到所选择的存储器位单元的读取位线的浮动控制电路被激活，而所有其他浮动控制电路保持停用以减少功率损耗。

3、在本文公开的示例性方面中，公开了一种存储器系统。该存储器系统包括至少一个位单元列电路，每个位单元列电路包括多个存储器位单元电路、耦合到至少一个位单元列电路中的第一多个存储器位单元电路的读取位线和列读取电路。列读取电路包括评估输出线、预充电电路，被配置为在空闲阶段和读取操作的预充电阶段对评估输出线预充电，以及耦合在读取位线和评估输出线之间的浮动控制电路。浮动控制电路被配置为在预充电阶段和读取操作的评估阶段将读取位线耦合到评估输出线，以及在空闲阶段将读取位线与评估输出线解耦。列读取电路被配置为在评估阶段评估评估第一多个存储器位单元电路中所选择的一个存储器位单元电路在评估输出线上的存储逻辑状态。至少一位单元列电路还包括耦合到浮动控制电路的读取控制电路，读取控制电路被配置为使浮动控制电路响应于预充电阶段并且响应于读取操作的评估阶段将评估输出线耦合到读取位线，以及使浮动控制电路响应于空闲阶段将评估输出线与读取位线解耦。

4、在另一个示例性方面，存储器系统包括至少一个位单元列电路，每个位单元列电路包括多个存储器位单元电路，读取位线耦合到至少一个位单元列电路中的位单元列电路中的多个存储器位单元电路中的第一多个存储器位单元电路，以及列读取电路。列读取电路包括评估输出线。

5、列读取电路包括预充电电路，被配置为在空闲阶段和读取操作的预充电阶段对评估输出线预充电，以及耦合在读取位线和评估输出线之间的浮动控制电路。浮动控制电路被配置为在读取操作的预充电阶段和评估阶段将读取位线耦合到评估输出线，以及在空闲阶段将读取位线与评估输出线解耦。列读取电路还包括耦合到评估输出线的列输出电路，列输出电路被配置为基于评估输出信号生成列输出信号，列输出电路包括逆变器电路，逆变器电路被配置为生成列输出信号，列输出信号包括与评估输出线的逻辑状态互补的逻辑状态。列读取电路被配置为在评估阶段评估第一多个存储器位单元电路中所选择的一个存储器位单元电路在评估输出线上的存储逻辑状态。

6、在另一个示例性方面中，公开了一种存储器系统中读取操作的方法。该方法包括在存储器系统中的位单元列电路中的读取控制电路中接收指示空闲阶段、读取操作的预充电阶段或读取操作的评估阶段中的一个阶段的指示，以读取位单元列电路中的多个存储器位单元电路中的存储器位单元电路中的所存储的数据的逻辑状态，位单元列电路还包括评估输出线、浮动控制电路以及第一读取位线，第一读取线耦合到位单元列电路中的多个存储器位单元电路中的第一多个存储器位单元电路中的每个存储器位单元电路中的读取端口电路。该方法包括由读取控制电路控制预充电电路，响应于指示空闲阶段的指示将评估输出线耦合到供电电压轨，以将评估输出线充电至第一预充电状态，第一预充电状态对应于第一电压，响应于指示读取操作的预充电阶段的指示，将评估输出线耦合到供电电压轨以将评估输出线充电至第一预充电状态，并响应于指示读取操作的评估阶段的指示将评估输出线与供电电压轨解耦。该方法还包括由读取控制电路控制浮动控制电路，响应于指示读取操作的预充电阶段的指示，将第一读取位线耦合到评估输出线，响应于指示读取操作的评估阶段的指示，将第一读取位线耦合到评估输出线，并响应于指示空闲阶段的指示，将第一读取位线与评估输出线解耦。该方法还包括通过第一多个存储器位单元电路中所选择的一个存储器位单元电路中的读取端口电路，基于第一多个存储器位单元电路中所选择的一个存储器位单元电路中所存储的数据的第一逻辑状态，将第一读取位线耦合到接地电压轨以将评估输出线放电到放电状态；响应于指示读取操作的评估阶段的指示，通过第一多个存储器位单元电路中的一个存储器位单元电路中的读取端口电路，基于第一多个存储器位单元电路中的一个存储器位单元电路中所存储的数据的第二逻辑状态，将第一读取位线与接地电压轨解耦，以将评估输出线保持在第一预充电状态；以及响应于读取操作的评估状态的指示，在列输出电路中基于评估输出线包括第一预充电状态生成处于第一输出逻辑状态的列输出信号，并且基于评估输出线包括放电状态生成处于第二输出逻辑状态的列输出信号。