一种在存储器刷新过程中节省能耗的装置及方法与流程

本技术涉及半导体集成电路领域，特别涉及一种在存储器刷新过程中节省能耗的装置及方法。

背景技术：

1、动态随机存储器（dynamic random access memory，dram）是一种常见的计算机内存类型，用于临时存储数据和指令。与静态随机存储器（sram）相比，dram具有更高的存储密度和较低的成本，但读写速度较慢并需要定期刷新以保持数据。

2、dram存储数据的方式是通过电容来存储电荷。每个存储单元由一个电容和一个访问晶体管组成，当电容中有电荷时表示存储的是1，没有电荷时表示存储的是0。由于电容会自然漏电，因此需要定期刷新电容以防止数据丢失。

3、由于dram是易失性存储器，断电后数据会丢失，因此通常用作主存储器（内存），用于临时存储运行中的程序和数据。在现代计算机系统中，dram通常以模块的形式插入到主板上，并通过内存控制器与处理器进行通信。

4、在动态随机存储器中，感测放大器对存储单元的数据进行感应、放大操作，感测放大器使用两个电源电位，分别记作驱动电压和过驱动电压，过驱动电压电位高于驱动电压电位；在字线开启后，位线与存储单元的电容共享电荷，感测放大器可以将位线上微小的电压变化与原电压（平衡电压）进行比较，并将其放大到逻辑1或者0的电压极值，然后将放大后的电压值通过位线恢复到存储单元中，以维持数据的完整性。

5、感测放大器进入开启状态，为了能够更快地放大位线上的数据从而减少字线开启到列选信号开启的时间（trcd，ras to cas time），一般会先用较高的过驱动电压电位给感测放大器进行供电，然后再使用驱动电压电位进行持续供电。由于动态随机存储器中数据隔一段时间就要刷新，从而保持数据的正确性，否则会由于电容中的电荷流失而使得数据损坏。刷新过程的时间会影响对应的动态随机存储器的性能和功耗。在进行刷新操作的时候，动态随机存储器无法进行读写操作。激活命令用来激活一个存储模块的其中一行，从而使该行的数据可以通过感测放大器放大位线的数据而进行数据的读取或写入；在激活命令执行后，才可以对动态随机存储器进行读写操作。

6、在常见的动态随机存储器中，刷新命令与激活命令是使用了相同的过驱动电压电位控制信号，所以会使得刷新过程中功耗较大。在进行激活操作时，有必要在开启字线时使用过驱动电压，来满足在较小的trcd时保证数据被准确地放大。但在刷新操作时，由于并不会进行读写操作，因此没有必要对数据进行快速放大，在此时使用与和激活操作时过驱动电压给感测放大器进行供电反而会导致更大的功耗。

7、为了减少数据从存储阵列读取的时间，在设计中，感测放大器在开启后会先使用电位较高的过驱动电压作为供电电源，过驱动电压以及接地电压为感测放大器供电，由于过驱动电压的电位较高，速率也较快，使它可以更快地放大位线上的电压变化；当电位接近驱动电压时，过驱动电压停止供电，转为驱动电压开始供电，由于驱动电压的电位较低，因此功耗较低，而后使用电压略低的驱动电压作为供电电源以节约功耗。

8、在实际使用中，过驱动电压给感测放大器供电时长受到动态随机存储器内部的延迟电路控制，而延迟电路的延迟时间受制造工艺、工作电压和工作温度影响较大。在延迟电路的延迟时间变大时，感测放大器使用过驱动电压的时间会被大幅拉长，造成感测放大器在使用时的功耗增加。

技术实现思路

1、本技术提供一种在存储器刷新过程中节省能耗的装置及方法，字线控制信号经由直接信号生成电路处理后生成直接信号，直接信号输入至选择信号输入通路生成选择信号，选择信号对比直接信号其保持高电位的时间将会缩短，从而达到能够缩短过驱动电压开启时间，降低刷新过程中能耗。

2、本技术通过过驱动电压控制信号对电压比较器的开启时机进行控制，在过驱动电压给感测放大器开始供电时，过驱动电压充电信号即关闭，过驱动电压缓慢下降，当过驱动电压给感测放大器供电完成后，此时换成电位较低的驱动电压给感测放大器供电，可以避免过驱动电压长时间保持高电位工作，进而达到有效降低功耗的目的。

3、为达上述之一或部分或全部目的或其他目的，本发明提供一种在存储器刷新过程中节省能耗的装置及方法。

4、一种在存储器刷新过程中节省能耗的装置，包括：

5、字线控制信号输入端、直接信号生成电路、控制信号输入端以及选择器；所述控制信号输入端包括直接信号输入通路、选择信号输入通路以及锁存器信号输入通路；

6、所述字线控制信号输入端与直接信号生成电路输入端连接，字线控制信号经由所述直接信号生成电路处理后生成直接信号，所述直接信号输入至所述直接信号输入通路和所述选择信号输入通路；

7、所述直接信号输入通路输出直接信号；

8、所述选择器依据所述锁存器信号输入通路的输出信号，控制所述选择信号输入通路输出直接信号或选择信号作为过驱动电压控制信号。

9、所述选择信号输入通路包括选择电路，所述选择电路包括与门电路，所述与门电路一输入端连接直接信号输入通路，所述与门电路输出端输出选择信号。

10、所述选择电路为按序依次连接的延迟装置、非门电路以及与门电路，所述与门电路输入端分别连接所述直接信号输入通路和所述非门电路输出端。

11、所述选择信号的生成方式为，所述直接信号经过所述延迟装置处理后生成延迟信号，所述非门电路对所述延迟信号进行反转，进行信号反转后的延迟信号与所述直接信号经由所述与门电路处理后生成所述选择信号。

12、所述直接信号生成电路包括：

13、与所述字线控制信号输入端按序依次连接的延迟装置、非门电路以及与门电路，所述与门电路输入端分别连接所述字线控制信号输入端和所述非门电路输出端；

14、所述直接信号的生成方式为，所述字线控制信号经过延迟装置处理后产生信号延迟，产生信号延迟后进入非门电路进行信号反转，进行信号反转后的信号与所述字线控制信号经由与门电路处理后生成所述直接信号。

15、所述延迟装置设置为延时器或延时电路。

16、在进行激活命令时，激活使能信号产生高电位信号，刷新使能信号保持低电位状态，锁存器生成高电位输出信号，所述选择器依据所述锁存器信号输入通路的高电位输出信号选择所述直接信号作为过驱动电压控制信号。

17、在进行刷新命令时，刷新使能信号产生高电位信号，激活使能信号保持低电位状态，锁存器生成低电位输出信号，所述选择器依据所述锁存器信号输入通路的低电位输出信号选择所述选择信号作为过驱动电压控制信号。

18、还包括按序依次连接的电压模块、感测放大器以及存储单元；

19、所述电压模块包括过驱动电压供电电路，所述过驱动电压供电电路包括：电压比较器、过驱动电压控制器以及与所述感测放大器连接的过驱动电压电路和驱动电压电路；

20、所述电压比较器输入端分别输入过驱动电压参考电压和过驱动电压，所述电压比较器输出端连接至所述过驱动电压控制器输入端，所述过驱动电压控制器输出端与所述过驱动电压电路连接；

21、所述电压比较器通过所述过驱动电压充电信号控制所述过驱动电压控制器对所述感测放大器进行供电。

22、所述过驱动电压控制器包括输出高于所述过驱动电压的电源电压，所述电压比较器输出端连接至开关器件，进而控制电源电压为所述驱动电压进行供电；

23、所述开关器件为mos晶体管，所述电压比较器的输出端连接至所述mos晶体管的栅极，所述开关器件设置在所述电源电压与所述过驱动电压连接的电路上。

24、还包括信号控制电路，所述信号控制电路包括字线控制信号输入；

25、所述字线控制信号与所述过驱动电压充电信号经由与门电路处理后生成所述驱动电压控制信号；

26、所述字线控制信号输入端与接地电压供电信号相连接，所述接地电压供电信号与所述字线控制信号输入至行地址解码器输入端，所述行地址解码器输出端连接至所述存储单元的各个字线。

27、一种在存储器刷新过程中节省能耗的方法，使用上述装置，包括如下步骤：

28、所述字线控制信号输入端输入至所述直接信号生成电路，字线控制信号经由所述直接信号生成电路处理后生成直接信号；

29、所述直接信号输入通路、选择信号输入通路以及锁存器信号输入通路输入至选择器；

30、所述字线控制信号经过延迟装置处理后产生信号延迟，产生信号延迟后进入非门电路进行信号反转，进行信号反转后的信号与所述字线控制信号经由与门电路处理后生成所述直接信号；所述直接信号输入至所述直接信号输入通路和所述选择信号输入通路；

31、所述选择信号输入通路包括选择电路，所述直接信号进入所述选择电路，经过延时器产生信号延迟后经过非门进行信号反转，反转后的信号与所述直接信号经由所述与门电路处理后生成选择信号；

32、在进行激活命令时，锁存器生成高电位输出信号，所述选择器选择直接信号作为过驱动电压控制信号；在进行刷新命令时，锁存器生成低电位输出信号，所述选择器选择选择信号作为过驱动电压控制信号；

33、所述过驱动电压控制信号经由所述非门电路处理后生成所述过驱动电压充电信号。

34、激活命令输入之后，感测放大器开启时，过驱动电压充电信号控制电压比较器开启工作，输出信号至开关器件，控制电源电压将过驱动电压充电至参考电压电位；

35、当驱动电压为感测放大器工作时，过驱动电压充电信号关闭输出，过驱动电压电位缓慢下降；

36、所述字线控制信号与接地电压供电信号连接输入至行地址解码器，所述行地址解码器输出至存储单元的各个字线。

37、与现有技术相比，本发明的有益效果主要包括：

38、本发明提供一种在存储器刷新过程中节省能耗的装置及方法，字线控制信号经由直接信号生成电路处理后生成直接信号，直接信号输入至选择信号输入通路生成选择信号，选择信号对比直接信号，其保持高电位的时间将会缩短，从而达到能够缩短过驱动电压开启时间，降低刷新过程中能耗。

39、本技术通过过驱动电压控制信号对电压比较器的开启时机进行控制，在过驱动电压给感测放大器开始供电时，过驱动电压充电信号即关闭，过驱动电压缓慢下降，当过驱动电压给感测放大器供电完成后，此时换成电位较低的驱动电压给感测放大器供电，可以避免过驱动电压长时间保持高电位工作，进而达到有效降低功耗的目的。

40、为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合附图，作详细说明如下。