SRAM中的功耗来源

电路

在CMOS电路中，功耗的来源主要有两个方面
（1）静态功耗，即反向漏电流造成的功耗；
（2）动态功耗，由电路作开关转换时进入过渡区由峰值电流引起的暂态功耗，以及负载电容和芯片内寄生电容的充放电电流引起的功耗。

SRAM的功耗包括动态功耗（数据读写时的功耗）和静态功耗（数据保持时的功耗）。图1 给出了一个用来分析SRAM功耗来源的结构模型，在这个模型中，将SRAM的功耗来源分成三部分：存储阵列、行(列)译码器、以及外围电路。

图1 SRAM中的功耗来源

假设存储阵列的规模为n 行m 列，那么当行译码有效后某一行上的m 个存储单元会同时处于活动状态。这样，SRAM 的动态功耗可以表示为：

其中，VDD是外部供电电压，IDD是总电流，iact是选中单元的有效电流，ihld是未选中单元的漏电流，CDE是译码器每个输出节点的电容，VINT是内部工作电压，CPT是CMOS控制逻辑和外围驱动电路的总电容，IDCP是外围电路的静态电流，f是工作频率(f＝1/tRC：tRC是操作周期时间)，IDCP表示外围电路的总电流，它主要来源于列操作电路和I/O灵敏放大电路。在Vth不太小时，SRAM中的静态漏电流ihld很小，但是，随着器件尺寸和工作电压的降低，漏电流成变得非常严重。对于现在的SRAM设计，其行译码器通常采用CMOS NAND结构[21] ( )C V f DE INT ，因此充电电流n + m 可以忽略，因为每次操作只是选中阵列中的一行和一列(即n + m = 2 )。

假设字线的活动时间为，位线上的电流为，由于读出操作时位线上的电压变化很小(一般只有0.1~0.3V)，所以位线上的充电电流可以忽略不计，但必须注意的是，写入操作时位线上的电流是不能够忽略的,这样，读操作时的电流可以表示为：

SRAM中的静态功耗主要来自于存储单元的漏电流，与相比，可以忽略，因此，其静态功耗可以表示为：

王栋春 · 2020-5-18 22:04:18

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