(19)
(11)EP 3 518 241 A1

(12)DEMANDE DE BREVET EUROPEEN

(43)Date de publication:
31.07.2019  Bulletin  2019/31

(21)Numéro de dépôt: 19152988.2

(22)Date de dépôt:  22.01.2019
(51)Int. Cl.: 
G11C 11/419  (2006.01)
G11C 7/08  (2006.01)
(84)Etats contractants désignés:
AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR
Etats d'extension désignés:
BA ME
Etats de validation désignés:
KH MA MD TN

(30)Priorité: 24.01.2018 FR 1850542

(71)Demandeur: Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives
75015 Paris (FR)

(72)Inventeurs:
  • MAKOSIEJ, Adam
    38000 GRENOBLE (FR)
  • ROYER, Pablo
    38000 GRENOBLE (FR)

(74)Mandataire: Brevalex 
95, rue d'Amsterdam
75378 Paris Cedex 8
75378 Paris Cedex 8 (FR)

  


(54)MEMOIRE SRAM A DECLENCHEMENT DE FIN DE LECTURE AMELIORE


(57) Circuit (10) déclencheur de fin d'opération de lecture, pour dispositif mémoire SRAM, comprenant :
- une pluralité de paires de transistors (14a, 14b) connectées à une ligne de bit (BLTi) et une ligne de bit complémentaire (BLFi), les transistors ayant chacun une source connectée à un noeud (12), le noeud (12) et les lignes de bits étant, préalablement à l'activation de ladite ligne de mot donnée, respectivement pré-chargés par le biais de moyens de pré-charge, puis, lorsque ladite ligne de mot est activée, au moins les lignes de bits sont déconnectées des moyens de précharge, de sorte à modifier l'état de conduction de certains transistors et entraîner en conséquence une variation de potentiel dudit noeud jusqu'à atteindre un potentiel seuil déterminé déclenchant l'émission du signal de fin de phase (Seor).




Description

DOMAINE TECHNIQUE ET ART ANTÉRIEUR



[0001] La présente invention se rapporte au domaine des mémoires de type SRAM (SRAM pour « Static Random Access Memory » ou mémoire vive statique à accès aléatoire), et concerne en particulier celui de la gestion des opérations de lecture.

[0002] La présente invention met en oeuvre un circuit permettant de générer un signal indicateur de fin d'une phase particulière d'une opération de lecture et s'adapte tout particulièrement aux dispositifs fonctionnant à basse tension ou dans lesquels une modulation de tension d'alimentation (en anglais « supply voltage scaling ») est mise en oeuvre au cours des différentes phases de fonctionnement de la mémoire.

[0003] Dans les mémoires SRAM, une synchronisation optimale des différentes phases d'une opération de lecture est particulièrement importante à la fois pour assurer une vitesse élevée et un temps d'accès réduit tout en évitant des erreurs de lecture, en particulier en présence de variations temporelles ou spatiales d'un endroit à l'autre de la mémoire.

[0004] La figure 1 représente, par le biais d'un exemple de chronogramme, une séquence de différentes phases d'une opération de lecture dans une mémoire SRAM conventionnelle. On suppose ici que les signaux sont actifs à l'état haut.

[0005] Les lignes de bits sont typiquement pré-chargées à un même potentiel, par exemple un potentiel d'alimentation de VDD par le biais de circuits de pré-charge.

[0006] Dans un premier temps t0, on désactive la pré-charge (changement d'état de la courbe C0) des lignes de bit, puis, on active une ligne de mot donnée (changement d'état de la courbe C1), ce qui permet de sélectionner une ligne de cellules et d'accéder aux noeuds de stockage d'informations.

[0007] En fonction de l'information logique stockée, une des lignes parmi une ligne de bit et une ligne de bit complémentaire se décharge (courbe C22 décroissante) et on attend ensuite une durée T donnée pour qu'une différence de tension suffisante ΔV s'établisse entre la ligne de bit et la ligne de bit complémentaire, afin que cette différence de tension puisse être transformée par un amplificateur de lecture (« sense amplifier » selon la terminologie anglo-saxonne) en un signal représentatif d'une information logique stockée dans la cellule. Après cette phase particulière de durée T l'amplificateur de lecture est activé (changement d'état courbe C3). La fin de l'opération de lecture (changement d'état courbe C1) étant marquée par une désactivation de la ligne de mot donnée.

[0008] La durée T de la phase entre l'instant d'activation de la ligne de mot et l'instant d'activation de l'amplificateur de lecture peut varier, en fonction de la température, de l'emplacement de la cellule que l'on accède en lecture du fait de variations de procédé de fabrication se traduisant par des capacités différentes par exemple d'une ligne de bit à l'autre, ainsi qu'au cours de la durée de vie de la mémoire. Par ailleurs, elle varie en fonction des potentiels mis en oeuvre notamment de pré-charge.

[0009] Une optimisation de cette durée T est nécessaire. Si l'amplificateur de lecture est déclenché trop tôt, on risque une lecture erronée de l'information stockée mais un déclenchement trop tardif conduit à augmenter le temps d'accès et à générer une consommation inutile.

[0010] Cette optimisation s'avère difficile à mettre en oeuvre d'autant que pour les dispositifs mémoire SRAM standard, on vise généralement un haut rendement qui peut être de 6σ (σ étant un écart type) et correspondre approximativement à 2 cellules défectueuses sur un milliard.

[0011] Le document « Low Power and Reliable SRAM Memory Cell and Array Design », de Ishibashi et al, Springer Series in Advanced Micro-electronics, 2011 présente un exemple de dispositif SRAM dans lequel la fin d'une opération de lecture dépend d'un temps nécessaire à la décharge d'une ligne de bit factice reliée à une colonne de cellules factices ajoutées en périphérie du plan matriciel contenant l'ensemble des cellules de mémorisation.

[0012] Cette solution est efficace dans la mesure notamment où elle tient compte des caractéristiques de cellules factices qui ont une configuration et donc un comportement semblable à celui de cellules de mémorisation du plan mémoire. Cette solution a toutefois tendance à accroitre l'encombrement global du dispositif mémoire.

[0013] Par ailleurs, l'optimisation de la durée T précitée s'avère plus ardue pour les dispositifs fonctionnant à basse tension, ou dans lesquels un ajustement de la tension d'alimentation est mis en oeuvre.

[0014] En effet, pour de tels dispositifs, cette durée peut varier de manière importante suivant que l'on se place dans un cas de temps de décharge moyen de ligne de bit ou dans le pire cas correspondant au critère 6σ.

[0015] On cherche donc à réaliser un nouveau dispositif de mémoire SRAM amélioré vis-à-vis d'inconvénients mentionnés ci-dessus.

EXPOSÉ DE L'INVENTION



[0016] Selon un mode de réalisation, la présente invention concerne un dispositif de mémoire statique à accès aléatoire comprenant :
un plan matriciel doté d'au moins une matrice de cellules mémoires SRAM, ladite matrice étant associée à une pluralité de paires de lignes de bits et à une pluralité de lignes de mot, le dispositif étant doté en outre d'un circuit de déclenchement de fin d'opération de lecture, configuré pour émettre un signal Seor de déclenchement de fin d'opération de lecture indiquant la fin d'une phase donnée d'une opération de lecture effectuée sur la mémoire, cette phase donnée étant elle-même déclenchée par une activation, lors d'une opération de lecture, d'une ligne de mot donnée parmi lesdites lignes de mot, ledit circuit de déclenchement de fin d'opération de lecture comprenant :
  • une pluralité de paires de transistors, chaque paire de transistors comportant un premier transistor dont la grille est connectée à une première ligne de bit et un deuxième transistor dont la grille est connectée à une deuxième ligne de bit, complémentaire de la première ligne de bit, les transistors desdites paires ayant chacun une source connectée à un noeud, ledit noeud d'une part et lesdites première et deuxième lignes de bits d'autre part étant, préalablement à l'activation de ladite ligne de mot donnée, respectivement pré-chargés de sorte que le premier transistor et le deuxième transistors sont dans un état de conduction donné, puis, lorsque ladite ligne de mot est activée, lesdites première et deuxième lignes de bits sont déconnectées des moyens de pré-charge, de sorte à modifier l'état de conduction de certains transistors desdites paires de transistors et entrainer en conséquence une variation de potentiel dudit noeud jusqu'à atteindre un potentiel seuil déterminé déclenchant l'émission dudit signal de fin d'opération de lecture.


[0017] L'émission de ce signal de fin d'opération est apte à déclencher une activation d'au moins un amplificateur de lecture (SA) qui prélève alors une différence de potentiel entre la première ligne de bit et la deuxième ligne de bit.

[0018] Par état de conduction, on entend un état passant ou bloqué. Un exemple de réalisation prévoit que les paires de transistors sont pré-chargées de sorte que les transistors sont tous bloqués avant l'activation de la ligne de mot, puis, après cette ligne de mot progressivement, certains transistors, du circuit de déclenchement deviennent passants.

[0019] Le déclenchement de fin lecture mis en oeuvre par le biais d'un tel circuit tient compte d'une moyenne statistique des états de toutes les lignes de bits et permet de couvrir les pires cas de temps de décharge correspondant au critère 6σ.

[0020] Le premier transistor et le deuxième transistor sont de préférence de même type et de conception identique. Par transistors « de même type », on entend ici le type de conductivité, le premier transistor et le deuxième transistor pouvant être par exemple tous les deux de type PMOS.

[0021] Par transistors « de conception identique », on entend que les transistors sont réalisés de manière identique avec une même composition, un même procédé de fabrication et une même géométrie.

[0022] Selon une possibilité de mise en oeuvre, en particulier lorsque préalablement à l'activation de ladite ligne de mot donnée les lignes de bits sont mis à un potentiel d'alimentation VDD, autrement dit « pré-chargés » au potentiel d'alimentation VDD, le premier transistor et le deuxième transistor peuvent être de type PMOS. Dans ce cas, préalablement à l'activation de ladite ligne de mot donnée, ledit noeud du circuit de détection est typiquement mis (autrement dit « pré-chargé ») à un potentiel de référence (autrement dit de masse) GND.

[0023] Le noeud peut être également connecté à une portion de circuit adaptée pour ralentir la variation de potentiel dudit noeud.

[0024] Cette portion de circuit peut comprendre une ligne métallique et/ou au moins un condensateur. De la capacité de cette ligne métallique ou du condensateur dépendent le temps de charge ou de décharge du noeud et par conséquent la vitesse à laquelle le potentiel de ce noeud varie avant d'atteindre la valeur de potentiel seuil.

[0025] Cette portion de circuit peut également être dotée d'un ou plusieurs transistors de type de conductivité opposée à celle du premier transistor et du deuxième transistor, les autres transistors étant en particulier de type NMOS lorsque le premier et le deuxième transistors sont de type PMOS. De la manière dont ces autres transistors sont configurés, et en particulier de leurs dimensions, dépendent le temps de charge ou de décharge du noeud.

[0026] Cette portion de circuit peut être dotée d'un élément de pré-charge supplémentaire comprenant au moins un transistor, l'élément de précharge étant configuré pour appliquer au noeud un potentiel de précharge afin de pré-charger le noeud préalablement à ladite activation de ladite ligne de mot donnée.

[0027] Selon une possibilité de mise en oeuvre du dispositif, le noeud peut être également connecté à un élément de circuit configuré pour émettre le signal de déclenchement lorsque le potentiel donné dépasse le potentiel seuil. Cet élément de circuit peut être par exemple sous forme d'un inverseur ou d'un comparateur configuré pour comparer ledit potentiel donné à un potentiel de référence.

[0028] Selon une possibilité de mise en oeuvre du dispositif, une sortie du circuit de déclenchement peut être avantageusement connectée à un circuit de commande adapté pour émettre un signal d'activation dudit amplificateur de lecture consécutivement à la réception dudit signal de déclenchement de fin de lecture.

[0029] Selon une possibilité de mise en oeuvre du dispositif, une sortie du circuit de déclenchement peut être connectée à un décodeur de lignes configuré pour émettre un signal de désactivation de ligne de mot consécutivement à la réception dudit signal de déclenchement de fin de lecture.

[0030] Selon un mode de réalisation particulier dans lequel lesdites première et deuxième lignes de bits sont des lignes de bits locales partagées par des cellules de ladite matrice, le plan mémoire comprend au moins une autre matrice de cellules SRAM, le dispositif peut être doté en outre d'un autre circuit de déclencheur de fin d'opération de lecture, configuré pour émettre un autre signal de déclenchement de fin d'opération de lecture, ledit autre circuit déclencheur étant connecté à d'autres paires de lignes de bits locales partagées par des cellules SRAM de ladite autre matrice. Dans ce cas, un multiplexeur peut être agencé en sortie dudit circuit de déclenchement de fin d'opération de lecture et dudit autre circuit déclencheur de fin d'opération de fin de lecture.

[0031] Avantageusement, un circuit de déclenchement tel que mis en oeuvre suivant l'invention s'applique particulièrement bien à un dispositif dans lequel les cellules mémoires SRAM sont alimentées par un potentiel d'alimentation VDD bas.

[0032] Par « potentiel d'alimentation bas» ou par « basse tension » on entend ici et dans tout la description, une tension qui est inférieure à la moitié d'une tension nominale de fonctionnement qui est généralement établie pour une technologie donnée et dépend donc de la technologie, et en particulier du noeud technologique ITRS de conception de la mémoire. Par exemple pour un dispositif mémoire SRAM mis en oeuvre dans un noeud technologique ITRS (pour « International Technology Roadmap for Semiconductors ») inférieur à 32nm on considère par exemple qu'une basse tension est inférieure à 0.6V.

[0033] Avantageusement, le circuit de déclenchement s'applique également particulièrement bien à un dispositif dans lequel le potentiel d'alimentation VDD est modulable en fonction du type de mode de fonctionnement (en particulier de lecture, d'écriture ou de rétention) dans laquelle se trouve la mémoire.

[0034] Selon un aspect, la présente invention prévoit un procédé de paramétrage d'un dispositif tel que défini précédemment et dans lequel les transistors desdites paires transistors ont une région de canal prévue dans un substrat polarisé selon une polarisation de substrat donnée, le procédé comprenant, après réalisation dudit circuit de déclenchement des étapes consistant à :
  • effectuer une opération de lecture sur ladite matrice mémoire puis,
  • mesurer la durée de ladite phase donnée lors de cette opération de lecture,
  • moduler la polarisation donnée de substrat en fonction de ladite durée mesurée.

BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS



[0035] La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'exemples de réalisation donnés, à titre purement indicatif et nullement limitatif, en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels :
  • la figure 1 illustre, par le biais d'un chronogramme, différentes phases lors d'une opération de lecture effectuée dans une mémoire SRAM ;
  • la figure 2, illustre un exemple d'agencement conventionnel d'une matrice de cellules mémoires SRAM avec des circuits de pré-charge associés ;
  • la figure 3 illustre un exemple de cellule mémoire vive statique conventionnelle, susceptible d'être intégrée à un dispositif de SRAM suivant l'invention ;
  • la figure 4, illustre un exemple de circuit de déclenchement de fin de lecture pour mettre fin à une phase donnée d'opération de lecture correspondant au temps nécessaire pour que la différence de potentiel entre une ligne de bit et une ligne de bit complémentaires, toutes les deux pré-chargées à un même potentiel, atteigne un seuil déterminé suffisant pour permettre de pouvoir activer un amplificateur de lecture chargé de convertir cette différence de tension en un niveau logique représentatif d'une information logique contenue dans une cellule et à laquelle on accède lors d'une opération de lecture ;
  • la figure 5A illustre un exemple d'implémentation d'un circuit de déclenchement de fin de lecture tel que mis en oeuvre suivant l'invention, connecté à des lignes de bits dites « locales » dans plan matriciel doté de lignes de bits dites « globales », le plan étant partagé en plusieurs groupes ou matrices chacune comportant ses propres lignes de bits « locales » ;
  • la figure 5B illustre un autre exemple d'implémentation d'un circuit de déclenchement de fin de lecture tel que mis en oeuvre suivant l'invention, connecté à des lignes de bits globales d'un plan matriciel SRAM ;


[0036] Des parties identiques, similaires ou équivalentes des différentes figures portent les mêmes références numériques de façon à faciliter le passage d'une figure à l'autre.

[0037] Les différentes parties représentées sur les figures ne le sont pas nécessairement selon une échelle uniforme, pour rendre les figures plus lisibles.

EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS



[0038] Un circuit de déclenchement de fin d'opération de lecture tel que mis en oeuvre suivant l'invention est intégré à un dispositif de mémoire SRAM doté d'un plan matriciel comprenant au moins une matrice mémoire, par exemple telle qu'illustrée sur la figure 2, formée d'une pluralité de lignes et de colonnes de cellules mémoires SRAM.

[0039] Le circuit de déclenchement peut être implémenté sans modification de la structure interne des cellules C10,...Cik,..., Cnk SRAM et ne requiert la mise en oeuvre que d'un nombre restreint d'éléments additionnels périphériques au plan mémoire.

[0040] Les cellules du dispositif mémoire peuvent avoir un agencement conventionnel tel qu'illustré sur la figure 3.

[0041] La cellule Cik représentée est dotée de deux noeuds de stockage T et F, prévus pour conserver une première information logique, et une information logique complémentaire de la première information. Le maintien des informations logiques dans les noeuds T, F est assuré par des transistors formant des inverseurs INV1, INV2 bouclés sur eux-mêmes. Par exemple, lorsque la cellule SRAM est de type communément appelé « 6T » et formée ainsi de 6 transistors, les deux inverseurs INV1, INV2, sont typiquement réalisés par deux transistors de charge, par exemple de type PMOS et deux transistors de conduction par exemple de type NMOS. Les inverseurs INV1, INV2 sont dans cet exemple alimentés par un potentiel d'alimentation VDD, qui peut être éventuellement modulé au cours de différentes phases de fonctionnement, en particulier les opérations de lecture, écriture, et phase de rétention du dispositif mémoire.

[0042] Le circuit de déclenchement mis en oeuvre suivant l'invention s'applique particulièrement bien aux dispositifs mémoires à tension d'alimentation modulable (« supply voltage scaling» selon la terminologie anglo-saxonne) et aux dispositifs mémoires à tension d'alimentation VDD basse, autrement dit inférieure à la moitié d'une tension nominale de fonctionnement.

[0043] L'accès aux noeuds de stockage T et F est réalisé par le biais de deux transistors d'accès TAT et TAF connectés respectivement à une première ligne de bit BLTi et une deuxième ligne de bit BLFi, complémentaire, partagées par des ou les cellules d'une même colonne COLi de cellules.

[0044] Des circuits PC0, PCn de précharge ayant pour rôle de pré-charger les lignes de bits BLTi et BLFi à une même valeur donnée de potentiel, par exemple le potentiel d'alimentation VDD sont associés à chaque colonne. Les circuits PC0, PCn de précharge sont typiquement agencés à une extrémité d'une colonne opposée à celle où se trouve un amplificateur de lecture SA (« sense amplifier» selon la terminologie anglo-saxonne) qui reçoit une différence de potentiels entre la ligne de bit et la ligne de bit complémentaire de la cellule à laquelle on accède en lecture et convertit cette différence de potentiels en un signal correspondant à un niveau logique.

[0045] L'accès aux noeuds de stockage T et F est permis lorsqu'une ligne de mot WLk reliée aux transistors d'accès TAT et TAF et partagée par des ou les cellules SRAM d'une même ligne de cellules de la matrice est activée.

[0046] Les transistors d'accès TAT et TAF sont ainsi prévus pour permettre l'accès ou bloquer l'accès respectivement au premier noeud T et au deuxième noeud F. Une opération de lecture sur la cellule Cik est déclenchée lorsque la ligne de mot WLk est activée, autrement dit qu'un signal émis sur cette dernière permet d'accéder aux noeuds de stockage d'informations des cellules associées à cette ligne de mot WLk. La pré-charge des lignes de bits est quant à elle désactivée préalablement à l'activation de la ligne de mot donnée WLk.

[0047] Ensuite, une fois la ligne de mot WLk activée, une phase de l'opération de lecture consiste à attendre qu'une ligne parmi la ligne de bit BLTi et la ligne de bit complémentaire BLFi se décharge.

[0048] La durée de cette décharge avant qu'un amplificateur de lecture SA ne soit activé est réglée par l'intermédiaire du circuit de déclenchement d'opération de fin de lecture évoqué précédemment et tel que mis en oeuvre suivant l'invention.

[0049] Un exemple de réalisation d'un tel circuit 10 est illustré sur la figure 4.

[0050] Le circuit 10 de déclenchement est configuré pour générer un signal Seor indicateur de fin de la phase donnée précitée encore appelé « signal de déclenchement de fin de lecture ». Le circuit 10 de déclenchement est configuré pour permettre de générer ce signal Seor de déclenchement de fin de lecture en fonction d'une sorte de moyenne statistique de la différence de tension des paires de lignes de bits BLTi, BLFi de la matrice.

[0051] Ce circuit 10 de déclenchement est doté d'une première portion 14 de circuit connectée à un noeud 12 dont le potentiel électrique est susceptible, lorsqu'il atteint une valeur seuil prédéterminée, de déclencher l'émission du signal Seor de déclenchement de fin de lecture.

[0052] La première portion 14 de circuit comprend une pluralité de paires de transistors 14a, 14b chaque paire étant reliée à une paire de lignes de bits parmi l'ensemble de lignes de bits et de lignes de bits complémentaires de la matrice.

[0053] Les transistors 14a, 14b, sont de même type et de préférence de conception identique. Dans l'exemple de réalisation particulier illustré, les transistors 14a, 14b sont de type PMOS. Chaque paire de transistors comporte un premier transistor 14a dont la grille est connectée à une ligne de bit BLTi parmi les lignes de bits BLTO, BLTn de la matrice de cellules et susceptibles d'être reliées au premier noeud T respectif de cellules de cette matrice.

[0054] Chaque paire de transistors comporte également un deuxième transistor 14b donné dont la grille est connectée à une ligne de bit complémentaire BLFi parmi les lignes de bits complémentaires BLFO, BLFn, de la matrice de cellules susceptibles d'être reliés au deuxième noeud F respectif de cellules de cette matrice.

[0055] Les transistors 14a, 14b ont une électrode de source connectée au noeud 12.

[0056] Dans l'exemple de réalisation illustré, les transistors 14a, 14b ont également un drain connecté à un potentiel de polarisation correspondant ici au potentiel d'alimentation VDD.

[0057] Le noeud 12 peut être également relié à une deuxième portion 16 de circuit qui, dans l'exemple de réalisation illustré, est dotée d'au moins un condensateur 18 ou d'une ligne conductrice 17 de capacité 18 prédéterminée.

[0058] Au départ de l'opération de lecture, les lignes de bits BLTO, BLTn, BLFO, BLFn sont toutes pré-chargées à un même premier potentiel donné par le biais des circuits de pré-charge PC0,..., PCn. Dans cet exemple de réalisation, on prévoit une pré-charge des lignes de bits BLTO, BLTn, BLFO, BLFn en leur appliquant par exemple toutes un potentiel d'alimentation VDD.

[0059] Dans le même temps, au départ de l'opération de lecture, le noeud 12 est également pré-chargé à un deuxième potentiel, dans cet exemple un potentiel de masse GND. Un élément de pré-charge supplémentaire connecté au noeud 12 peut être ainsi prévu pour appliquer ce deuxième potentiel. Dans l'exemple de réalisation illustré, l'élément de pré-charge appartient à la deuxième portion 16 de circuit connectée au noeud 12 et comporte au moins un transistor 19, par exemple de type NMOS.

[0060] Les conditions de pré-charge et potentiels appliqués aux transistors 14a, 14b et au noeud 12 auquel ces transistors 14a, 14b sont connectés sont telles que dans cet exemple de configuration, avant activation d'une ligne de mot WLk, permettant de sélectionner une ligne de cellules, les transistors 14a, 14b sont tous dans un état de fonctionnement bloqué. Les lignes de bits BLTO, BLTn, BLFO, BLFn étant toutes placées au même potentiel, l'état de conduction des transistors 14a, 14b est identique et dans cet exemple tel qu'il n'y a pas de circulation de courant entre la première portion 14 de circuit formée par les transistors 14a, 14b et la deuxième portion 16 également connectée au noeud 12.

[0061] Puis, lorsque ladite ligne de mot WLk est activée, les lignes de bits BLTO, BLTn, BLFO, BLFn sont déconnectées des circuits de pré-charge. Le noeud 12 peut être également déconnecté de son élément de pré-charge associé et laissé flottant. On utilise avantageusement un même signal de pré-charge pour réaliser la pré-charge du noeud 12 et celle des lignes de bits BLTO, BLTn, BLFO, BLFn.

[0062] La déconnexion des pré-charges et l'activation de la ligne de mot WLk permet ainsi de rendre la tension grille source des transistors 14a, 14b, dépendante notamment des niveaux logiques stockés dans les noeuds des cellules sélectionnées par cette activation et d'entrainer une modification de l'état de conduction de certains transistors de la première portion 14 de circuit. Cette modification peut se produire successivement d'un transistor à l'autre, en fonction des différences de capacités des lignes de bit auxquelles les transistors 14a, 14b sont respectivement associées et des différences liées aux procédés de fabrication entre les cellules qui sont lues dans la matrice.

[0063] La modification de l'état de conduction de certains transistors, parmi ladite pluralité de paires de transistors entraine en conséquence une variation du potentiel du noeud 12.

[0064] La vitesse à laquelle varie ce potentiel dépend notamment de paramètres de la deuxième portion 16 de circuit, et en particulier de la capacité de la ligne conductrice 17. La deuxième portion 16 de circuit permet ainsi de ralentir une décharge du noeud 12 selon un retard qui peut être réglé, en particulier en fonction de la capacité de la ligne conductrice 17 elle-même dépendante des dimensions que l'on prévoit pour cette la ligne conductrice 17 typiquement formée de métal.

[0065] La deuxième portion 16 de circuit peut être également dotée d'un ou plusieurs transistors de type opposé à celui des transistors 14a, 14b, et dont le dimensionnement permet également d'adapter la vitesse à laquelle varie le potentiel du noeud 12. Ainsi, lorsque les transistors 14a, 14b reliés aux lignes de bits, sont de type PMOS, on prévoit de préférence une deuxième portion 16 de circuit avec un ou plusieurs transistors de type NMOS.

[0066] Dans l'exemple de réalisation particulier illustré avec le type de pré-charge qui vient d'être décrit, la deuxième portion 16 de circuit a donc tendance à tirer vers le bas le potentiel au noeud 12 tandis que ce potentiel a tendance à être tiré vers le haut par la mise en conduction de transistors 14a, 14b de la première portion 14 de circuit.

[0067] Lorsque le potentiel du noeud 12 atteint un potentiel seuil prédéterminé, l'émission du signal de fin de phase Seor est déclenchée, par exemple à l'aide d'un inverseur ou comme dans l'exemple illustré, d'un comparateur 20 ayant une entrée connectée au noeud 12 qui est comparée à une autre entrée mise par exemple à un potentiel de référence Vref.

[0068] L'émission du signal Seor de déclenchement de fin d'opération de lecture permet d'activer un amplificateur de lecture SA, lequel reçoit une différence de tension entre les deux lignes de bits de la cellule à laquelle on accède en lecture et convertit cette différence de tension en un signal correspondant à une information logique stockée en mémoire de la cellule qui est lue.

[0069] L'activation de l'amplificateur de lecture SA peut être réalisée par exemple par l'intermédiaire d'un signal SA_EN d'activation d'amplificateur de lecture émis par un circuit de commande 50 lorsqu'il reçoit le signal Seor de déclenchement de fin de lecture.

[0070] L'émission du signal Seor de fin de lecture permet également de déclencher une désactivation, par l'intermédiaire d'un décodeur de ligne RDEC, de la ligne mot WLk qui venait d'être activée pour effectuer la lecture. Ainsi, le signal Seor de déclenchement de fin de lecture peut être émis vers un décodeur de ligne RDEC typiquement formé d'un étage de pré-décodage Pdec et d'un étage pilote de ligne de mot DW. La durée totale de l'opération de lecture dépend également d'une boucle 52 de circuit reliant la sortie du circuit 10 de déclenchement aux moyens d'activation de l'amplificateur de lecture et aux moyens de désactivation de la ligne de mot. Le retard introduit par cette boucle 52 peut être réglé, mais ce réglage n'est pas l'objet de la présente demande.

[0071] Comme indiqué précédemment, la durée T_eor de la phase décrite précédemment aboutissant à l'émission du signal Seor de déclenchement de fin de lecture dépend de la vitesse à laquelle le potentiel du noeud 12 varie à partir du moment où l'on active la ligne de mot.

[0072] Une manière d'ajuster cette durée T_eor est d'adapter la taille des transistors 14a, 14b de la première portion 14 de circuit 10. Ces transistors 14a, 14b sont prévus, lors de la conception du dispositif mémoire, avec des dimensions, en particulier un rapport W/L de leur largeur de canal sur leur longueur de canal suffisamment important pour permettre de minimiser les effets dus aux variations aléatoires au sein de la matrice mémoire et suffisamment faible pour pouvoir limiter l'encombrement du circuit 10 de déclenchement.

[0073] Afin de pouvoir moduler la durée T_eor de la phase entre l'activation de la ligne de mot et l'activation de l'amplificateur de lecture, une adaptation de la tension de seuil des transistors 14a, 14b peut être également mise en oeuvre lors de la conception du dispositif mémoire. On choisit de préférence des transistors 14a, 14b avec des tensions de seuil faibles, par exemple inférieur à 300 mV lorsque la tension d'alimentation est par exemple de l'ordre de 1V.

[0074] Comme suggéré précédemment, la durée T_eor peut dépendre également de la deuxième portion 16 de circuit, et en particulier de la capacité de la ligne conductrice 17, elle-même dépendante des dimensions de cette ligne 17, ou bien de la capacité d'au moins un condensateur connecté à cette ligne 17.

[0075] Comme suggéré précédemment, dans un cas où la deuxième portion 16 de circuit connectée au noeud 12 comporte un ou plusieurs transistors, par exemple de type NMOS lorsque les transistors 14a, 14b sont de type PMOS, un ajustement de la taille de transistors NMOS de la deuxième portion 16 de circuit permet également de moduler la durée T_eor de la phase précédent le déclenchement de la fin de lecture. Selon un exemple de réalisation particulier, lorsque la première portion 14 est réalisée avec des transistors PMOS et une précharge telle que décrite précédemment, la deuxième portion 16 peut être réalisée avec un ou plusieurs transistors NMOS résistifs c'est à dire avec un rapport W/L faible.

[0076] Dans un circuit 10 de déclenchement tel que décrit précédemment on peut également prévoir d'ajuster la polarisation de la couche de substrat (en anglais « body bias ») dans lequel la région de canal des transistors 14a, 14b se trouve en fonction du niveau de tension de polarisation VDD utilisé pour polariser les cellules de la matrice mémoire SRAM.

[0077] Cet ajustement ayant pour conséquence d'adapter la tension de seuil des transistors 14a, 14b, il permet également de moduler la durée T_eor de la phase de l'opération de lecture décrite précédemment et conduisant à l'émission du signal Seor de déclenchement de fin de lecture.

[0078] Un tel ajustement de la polarisation du substrat et d'adaptation de la tension de seuil des transistors 14a, 14b peut être réalisé une fois que ces transistors 14a, 14b ont été fabriqués. Ainsi, après la fabrication du dispositif mémoire SRAM et du circuit 10 de déclenchement, on peut effectuer un test d'opération de lecture puis, en fonction de la durée de la phase précitée lors de ce test, paramétrer ensuite la polarisation du substrat de manière à réduire la durée de cette phase ou bien augmenter la durée de cette phase.

[0079] Dans l'exemple de réalisation particulier de la figure 4, une augmentation de la polarisation de la couche de substrat (body-bias) conduit à une augmentation de la tension de seuil des transistors 14a, 14b ce qui augmente la durée de la phase précédent l'émission du signal Seor, tandis qu'une diminution du body-bias conduit à une baisse de la tension de seuil des transistors 14a, 14b ce qui diminue la durée de la phase précédent l'émission du signal Seor.

[0080] Selon une variante de réalisation de celle illustrée pour laquelle les transistors 14a, 14b sont remplacés par des transistors de type NMOS préchargés au potentiel de masse, une augmentation du body-bias conduit à une baisse de la tension de seuil des transistors 14a, 14b ce qui diminue la durée de la phase précédent l'émission du signal Seor.

[0081] La mise en oeuvre d'une détection de fin de lecture présentée précédemment en lien avec la figure 4 est réalisée avantageusement avec une première portion 14 de circuit dotée de transistors 14a, 14b de type PMOS connectés aux lignes de bits dans la mesure où elle s'adapte particulièrement à une pré-charge des lignes de bits réalisée à une tension d'alimentation VDD et telle que prévue typiquement dans les dispositifs SRAM.

[0082] La mise en oeuvre d'un circuit de détection du type de celui décrit précédemment avec des transistors 14a, 14b PMOS n'est toutefois pas réservée uniquement à une pré-charge des lignes de bits au potentiel d'alimentation VDD.

[0083] Une autre variante de réalisation peut prévoir des lignes de bits BLTO, BLTn,..., BLFO, BLFn initialement mises à un potentiel de masse ou de référence GND avant qu'une ligne de mot ne soit activée. Dans ce cas, le noeud 12 est quant à lui placé initialement à un potentiel, par exemple d'alimentation égal à VDD, de sorte qu'avant activation de ligne de mot, tous les transistors 14a, 14b soient dans un état conducteur. Puis lorsqu'une ligne de mot est activée, certains transistors parmi les paires de transistors 14a, 14b deviennent progressivement bloqués. Dans ce cas de figure, on peut détecter lorsque le noeud 12 passe au-dessous d'une valeur seuil déclenchant l'émission du signal Seor permettant d'activer un amplificateur de lecture et une désactivation de la ligne de mot.

[0084] On peut prévoir en variante un circuit 10 comportant une première portion 14 dotée de transistors 14a, 14b de type NMOS, notamment si l'on souhaite mettre en oeuvre une précharge des lignes de bits BLTO, BLTn BLFO, BLFn à un potentiel de masse ou de référence GND. Le noeud 12 peut être dans ce cas pré-chargé au potentiel d'alimentation VDD. La deuxième portion 16 de circuit peut être pourvue d'un ou plusieurs transistors de type opposé à celui des transistors 14a, 14b, en particulier un ou plusieurs transistors PMOS lorsque les transistors 14a, 14b, sont de type NMOS. Cela permet de contrebalancer la variation de potentiel au noeud 12 une fois que la ligne de mot est activée. Dans cet exemple de réalisation, la deuxième portion 16 de circuit a donc tendance à tirer vers le haut le potentiel au noeud 12 tandis que ce potentiel a tendance à être tiré vers le bas par la première portion 14 de circuit.

[0085] Ainsi, après activation de la ligne de mots, le potentiel du noeud 12 a tendance à baisser jusqu'à atteindre une valeur seuil déclenchant l'émission du signal Seor.

[0086] La détection du passage en dessous de la valeur seuil peut être réalisée par le biais d'un circuit de type inverseur ou comparateur ayant une tension de référence programmable.

[0087] La mise en oeuvre de la première portion 14 de circuit 10 de détection avec des transistors NMOS n'est pas réservée uniquement à une pré-charge des lignes de bits au potentiel de référence GND.

[0088] Une autre variante de réalisation peut prévoir des lignes de bits BLTO, BLTn,..., BLFO, BLF initialement préchargées à un potentiel d'alimentation VDD tandis que le noeud 12 peut être placé à la masse. Les transistors 14a, 14b de la première portion 14 de circuit sont dans ce cas initialement tous conducteurs puis lorsqu'une ligne de mot est activée, certains transistors changent d'état de conduction et deviennent bloqués.

[0089] Un mode de réalisation particulier lorsque la première portion 14 de circuit est formée de transistors 14a, 14b, de type NMOS, prévoit de mettre en série ces transistors chacun avec un transistor de même type monté en diode, autrement dit avec son électrode de grille et son drain connectés afin de pouvoir délivrer un courant plus important.

[0090] Une autre manière d'ajuster la durée de la phase précitée et en particulier de retarder est de laisser l'élément de précharge et en particulier le transistor 19 actif, une fois la ligne de mot rendue active. Dans ce cas, on prévoit de préférence une boucle de rétroaction afin d'utiliser le signal de déclenchement pour désactiver ce transistor lorsque le potentiel au noeud 12 atteint la valeur seuil désirée.

[0091] Une autre manière d'ajuster la durée de la phase précitée conduisant à l'émission du signal Seor est d'adapter le nombre de lignes de bits auxquelles le circuit 10 de déclenchement est connecté.

[0092] Un circuit 10 de déclenchement suivant l'invention peut être intégré à dispositif mémoire doté d'un plan matriciel divisé en plusieurs matrices ou groupe de cellules mémoires SRAM, chaque matrice ou groupe de cellules mémoires SRAM comprenant des lignes de bit locales LBL connectées à chacune des cellules de mémoire dans le groupe de cellules de mémoire. Chaque matrice ou groupe est également associé à une ou plusieurs lignes de bits globales GBL.

[0093] Dans l'exemple de réalisation illustré sur la figure 5A, on prévoit un circuit de déclenchement 10 du type de celui décrit précédemment associé à une matrice de cellules et connecté à des lignes de bits locales LBL.

[0094] D'autres circuits de déclenchement du même type peuvent être également prévus en sortie respectivement d'autres matrices (non-représentées). Le signal de déclenchement de fin de lecture Seor en sortie d'un circuit 10 de déclenchement peut être dans ce cas transmis à un multiplexeur 60 dont des entrées sont connectées respectivement aux différentes sorties des différents circuits de déclenchement et aptes chacun à délivrer un signal de déclenchement de fin de lecture.

[0095] Un autre exemple de réalisation, illustré sur la figure 5B, prévoit un circuit de déclenchement 10 du type de celui décrit précédemment connecté à des lignes de bits globales GBL d'un plan matriciel divisé en plusieurs matrices et muni de lignes de bits locales et de lignes de bits globales.

[0096] Un test de simulation comparatif a été effectué entre un premier type d'implémentation correspondant à un dispositif du type de celui illustré sur la figure 5A et comportant 128 lignes de bits locales et 32 lignes de bits globales pour des mots 32 bits, et un deuxième type d'implémentation correspondant à un dispositif du type de celui illustré sur la figure 5B avec 32 lignes de bits globales pour des mots de 32 bits. Le circuit de déclenchement 10 est prévu avec des dimensions identiques d'une implémentation à l'autre de sorte que les capacités parasites de ce circuit sont comparables entre les deux types implémentations.

[0097] La variance σT_EOR de la durée T_EOR de phase aboutissant à l'émission du signal de fin de lecture, pour un même temps de décharge total T_BL des lignes de bits BL, est deux fois plus faible, par exemple de l'ordre de 0.6 ns, pour le premier type d'implémentation que pour le deuxième type d'implémentation. La durée T_EOR est également plus faible pour le premier type d'implémentation. En effet, pour le premier type d'implémentation, le circuit de déclenchement prend en compte un nombre de lignes de bits plus élevé.

[0098] Un dispositif de mémoire SRAM tel que décrit précédemment et pourvu d'un circuit de déclenchement permettant d'optimiser le déclenchement d'une fin d'opération de lecture peut être avantageusement pourvu d'un circuit interne de correction d'erreur de code ECC (pour « Error Correction Code »).

[0099] Selon un mode de réalisation particulier, un circuit de déclenchement de fin d'opération de lecture tel qu'évoqué précédemment peut être associé à une structure de circuit dotée de lignes de bits factices reliées à des colonnes de cellules factices (en anglais « dummy cells ») et permettant également de déclencher la fin d'opération de lecture.

[0100] On pourra prévoir de sélectionner, par exemple par l'intermédiaire d'une broche externe au dispositif mémoire ou par le biais d'un circuit de sélection interne au dispositif mémoire, le circuit de déclenchement de fin d'opération de lecture suivant l'invention ou celui utilisant une colonne factice. Un tel circuit utilisant une colonne factice est décrit par exemple dans le document « Low Power and Reliable SRAM Memory Cell and Array Design », de Ishibashi et al, Springer Series in Advanced Micro-electronics, 2011.

[0101] La sélection peut être opérée en fonction du niveau de tension d'alimentation utilisé. On peut par exemple prévoir de sélectionner le circuit de déclenchement de fin d'opération de lecture tel que mis en oeuvre suivant l'invention lorsque la tension d'alimentation appartient à une première gamme de tension d'alimentation et sélectionner le circuit de déclenchement à colonne factice lorsque la tension d'alimentation utilisée est plus élevée que celles de la première gamme.


Revendications

1. Dispositif de mémoire statique à accès aléatoire comprenant :

un plan matriciel d'au moins une matrice de cellules (C11, CN1) mémoires SRAM, ladite matrice étant associée à une pluralité de paires de lignes de bits (BLT0, BLF0,..., BLTn, BLFn) et à une pluralité de lignes de mot (WL1..,WLk..),

le dispositif étant doté en outre d'un circuit (10) de déclenchement de fin d'opération de lecture, configuré pour émettre un signal (Seor) de déclenchement de fin d'opération de lecture indiquant la fin d'une phase donnée d'une opération de lecture effectuée sur la mémoire, cette phase donnée étant elle-même déclenchée par une activation, lors d'une opération de lecture, d'une ligne de mot (WLk) donnée parmi lesdites lignes de mot, ledit circuit (10) de déclenchement de fin d'opération de lecture comprenant :

- une pluralité de paires de transistors (14a, 14b) chaque paire de transistors ayant un premier transistor (14a) dont la grille est connectée à une première ligne de bit (BLTi) et un deuxième transistor (14b) dont la grille est connectée à une deuxième ligne de bit, complémentaire (BLFi) de la première ligne de bit, les transistors desdites paires ayant chacun une source connectée à un noeud (12), le premier transistor (14a) et le deuxième transistor (14b) étant des transistors de même type et de préférence de conception identique, ledit noeud (12) et lesdites première et deuxième lignes de bits étant, préalablement à l'activation de ladite ligne de mot donnée, respectivement pré-chargés de sorte que le premier et le deuxième transistors sont dans un état de conduction donné, puis, lorsque ladite ligne de mot est activée, lesdites première et deuxième lignes de bits sont déconnectés des moyens de pré-charge, de sorte à modifier l'état de conduction de certains transistors desdites paires de transistors et entrainer en conséquence une variation de potentiel dudit noeud jusqu'à atteindre un potentiel seuil déterminé déclenchant l'émission du signal de fin de phase (Seor), le signal de fin de phase (Seor) étant apte à déclencher une activation d'au moins un amplificateur de lecture (SA) connecté auxdites première et deuxième lignes de bits.


 
2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le premier transistor (14a) et le deuxième transistor (14b) sont des transistors de type PMOS, dans lequel les lignes de bits sont, préalablement à l'activation de ladite ligne de mot donnée, pré-chargées à un potentiel d'alimentation VDD, le noeud (12) du circuit de détection étant pré-chargé à un potentiel de masse GND.
 
3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel le noeud (12) est connecté à une portion (16) de circuit adaptée pour ralentir ladite variation de potentiel dudit noeud, ladite portion (16) de circuit comprenant un ligne métallique (17) et/ou au moins un condensateur (18).
 
4. Dispositif selon la revendication 3, dans lequel ladite portion (16) de circuit comprend un ou plusieurs autres transistors de type opposé au premier transistor (14a) et au deuxième transistor (14b), les autres transistors étant avantageusement de type NMOS lorsque le premier transistor (14a) et le deuxième transistor (14b) sont des transistors de type PMOS.
 
5. Dispositif selon l'une des revendications 3 ou 4, dans lequel ladite portion de circuit comprend un élément de pré-charge doté d'un ou plusieurs transistors (19), l'élément de précharge étant configuré pour appliquer au noeud un potentiel de précharge préalablement à ladite activation de ladite ligne de mot donnée.
 
6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel le noeud (12) est connecté à un élément de circuit, tel qu'un comparateur (20) ou un inverseur, configuré pour émettre ledit signal de déclenchement de fin de lecture (Seor) lorsque le potentiel seuil est atteint ou dépassé.
 
7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel une sortie du circuit (10) de déclenchement est connectée à un circuit de commande (50) adapté pour émettre un signal d'activation (SA_EN) dudit amplificateur de lecture consécutivement à la réception dudit signal de déclenchement de fin de lecture.
 
8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel une sortie du circuit de déclenchement est connectée à un décodeur de lignes (RDEC) configuré pour émettre un signal de désactivation de ligne de mot consécutivement à la réception dudit signal de déclenchement de fin de lecture.
 
9. Dispositif de mémoire selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel lesdites première et deuxième lignes de bits (BLT0, BLF0,..., BLTn, BLFn) sont des lignes de bits (BLT0, BLF0,..., BLTn, BLFn) locales partagées par des cellules de ladite matrice, le plan mémoire comprend au moins une autre matrice de cellules SRAM, le dispositif étant doté en outre :

- d'un autre circuit (10) déclencheur de fin d'opération de lecture, configuré pour émettre un autre signal (Seor) de déclenchement de fin d'opération de lecture, ledit autre circuit déclencheur étant connecté à d'autres paires de lignes de bits (BLT0, BLF0,..., BLTn, BLFn) locales partagées par des cellules SRAM de ladite autre matrice,

- d'un multiplexeur en sortie dudit circuit de déclenchement de fin d'opération de lecture et dudit autre circuit déclencheur de fin d'opération de fin de lecture.


 
10. Dispositif de mémoire statique selon l'une des revendications 1 à 9, dans lequel les cellules (C11, CN1) mémoires SRAM sont alimentées par une tension d'alimentation VDD basse ou qui est modulable en fonction du type de mode, de lecture, écriture ou rétention dans laquelle se trouve la mémoire.
 
11. Procédé de paramétrage d'un dispositif selon l'une des revendications 1 à 10, dans lequel les transistors desdites paires transistors (14a, 14b) ont une région de canal prévue dans un substrat polarisé selon une polarisation de substrat donnée, le procédé comprenant, après réalisation ou fabrication dudit circuit de déclenchement des étapes consistant à :

- effectuer une opération de lecture sur ladite matrice mémoire puis,

- mesurer la durée de ladite phase donnée lors de cette opération de lecture,

- moduler la polarisation donnée de substrat en fonction de ladite durée mesurée.


 




Dessins

















RÉFÉRENCES CITÉES DANS LA DESCRIPTION



Cette liste de références citées par le demandeur vise uniquement à aider le lecteur et ne fait pas partie du document de brevet européen. Même si le plus grand soin a été accordé à sa conception, des erreurs ou des omissions ne peuvent être exclues et l'OEB décline toute responsabilité à cet égard.

Littérature non-brevet citée dans la description