AM-OLED顯示驅(qū)動(dòng)芯片中內(nèi)置SRAM的設(shè)計(jì)

摘要：詳細(xì)描述了一種內(nèi)置于AM-OLED顯示驅(qū)動(dòng)芯片中的單端口SRAM電路的設(shè)計(jì)方法，提出了一種解決SRAM訪問(wèn)時(shí)序沖突問(wèn)題的仲裁算法。同時(shí)給出了基于0．18μm標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝設(shè)計(jì)的一款大小為320x240x18位的SRAM電路。通過(guò)Hspice仿真結(jié)果表明，該結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)功耗相對(duì)于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)可減小22．8％。
關(guān)鍵詞：低功耗位線(xiàn)結(jié)構(gòu)；單端口；靜態(tài)隨機(jī)存取器；仲裁器；顯示驅(qū)動(dòng)芯片

0 引言
近年來(lái)，OLED(有機(jī)發(fā)光二極管)的低功耗、主動(dòng)發(fā)光和超薄等優(yōu)勢(shì)已具有逐步取代LCD(發(fā)光二極管)的趨勢(shì)，被認(rèn)為是未來(lái)20年成長(zhǎng)最快的新型顯示技術(shù)。將SRAM、電源電路、源驅(qū)動(dòng)電路、時(shí)序控制和接口邏輯等功能模塊集成在一塊的AM-OLED (有源驅(qū)動(dòng)有機(jī)發(fā)光二極管)顯示驅(qū)動(dòng)芯片是手機(jī)OLED屏和MCU(微控制器)之間的接口驅(qū)動(dòng)電路。而其內(nèi)置SRAM是整個(gè)芯片中一個(gè)非常重要的模塊，可用于存儲(chǔ)一幀圖像的數(shù)據(jù)。但由于它占據(jù)整個(gè)芯片大部分的硅面積，因此，它對(duì)芯片整個(gè)的面積有著決定性的影響。
SRAM功耗在整個(gè)芯片中占據(jù)很大比重。近年來(lái)，對(duì)低功耗SRAM的研究很多，其中降低動(dòng)態(tài)功耗主要依靠降低寄生電容和限制位線(xiàn)電壓擺幅。事實(shí)上，在驅(qū)動(dòng)芯片對(duì)SRAM速度要求不高的情況下，以犧牲讀取速度來(lái)?yè)Q取SRAM的功耗和面積是可行的。而另一方面，SRAM又存在訪問(wèn)時(shí)序沖突問(wèn)題，其傳統(tǒng)方法是采用雙端口SRAM結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)同時(shí)讀寫(xiě)功能，但這樣會(huì)大大增加內(nèi)置SRAM的面積。為此，本文采用時(shí)分技術(shù)來(lái)使單端口SRAM具有雙端口結(jié)構(gòu)的功能，并采用仲裁電路來(lái)劃分兩種請(qǐng)求信號(hào)的優(yōu)先權(quán)，以將外部?jī)蓚€(gè)并行操作信號(hào)轉(zhuǎn)化為內(nèi)部單端口SRAM的順序執(zhí)行，從而使兩種請(qǐng)求信號(hào)完全處于獨(dú)立的時(shí)間操作域內(nèi)。

1 SRAM電路的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)
圖1所示是傳統(tǒng)六管SRAM的電路結(jié)構(gòu)，它主要包括存儲(chǔ)單元、預(yù)充電路、寫(xiě)入驅(qū)動(dòng)和輸出電路。由于是單邊輸出，因而無(wú)需靈敏放大器和平衡管。

當(dāng)圖1電路在讀出數(shù)據(jù)時(shí)，預(yù)充信號(hào)Prech變低，以把兩邊位線(xiàn)電位拉到高電平，字線(xiàn)WL變高，其中一條位線(xiàn)通過(guò)存儲(chǔ)單元放電到低電平，使讀出電路導(dǎo)通，將位線(xiàn)信號(hào)讀出鎖存。而在寫(xiě)入數(shù)據(jù)時(shí)，預(yù)充電路也會(huì)先對(duì)兩條位線(xiàn)充電到高電平，以便讀信號(hào)Wen開(kāi)啟兩個(gè)NMOS管，寫(xiě)驅(qū)動(dòng)電路將其中一條位線(xiàn)電位拉到低電平，然后字線(xiàn)打開(kāi)，將數(shù)據(jù)寫(xiě)入存儲(chǔ)單元。由于在讀寫(xiě)過(guò)程中，預(yù)充電路每次都要對(duì)兩條位線(xiàn)進(jìn)行預(yù)充電，故會(huì)造成功耗的浪費(fèi)。經(jīng)過(guò)對(duì)該電路的具體分析，本文研究并提出了一種低功耗的位線(xiàn)結(jié)構(gòu)。