本发明涉及存储器技术领域，具体而言涉及一种用于存储器的写辅助方法和装置。
背景技术
为了降低存储器(例如静态随机存取存储器sram)的最小工作电压(vccmin)，在设计中经常引入写辅助的电路来增大写裕度(writemargin)，使得静态随机存取存储器在更低的电压下，能够不出现写失效。
当前最常见的写辅助电路之一是负电压产生电路。负电压产生电路在静态随机存取存储器的写周期通过电容充放电，拉低位线电压，将写驱动的接地电压(vss)拉低到负值，使得存储单元(bitcell)更容易被写入，从而实现写辅助操作。
然而，这种写辅助的方法和结构带来的问题就是，每个写周期，负电压产生电路都会工作，而由于负电压产生电路的电容比较大，充电时会带来额外的动态功耗，因此会导致总体上增加较大的动态功耗，对于静态随机存取存储器在低功耗领域应用带来限制。
技术实现要素：
针对上述问题，一方面，本发明提供一种用于存储器的写辅助方法，所述方法包括：检测所述存储器中的弱存储单元；以及在对所述存储器实施写操作时，确定所述写操作是否是针对所述弱存储单元的写操作，如果是，则对所述写操作实施写辅助，反之则不对所述写操作实施写辅助。
在本发明的一个实施例中，所述检测所述存储器中的弱存储单元包括：确定所述存储器中的弱存储单元的地址和数据位；并且所述确定所述写操作是否是针对所述弱存储单元的写操作包括：确定所述写操作的地址和数据位是否分别与所述弱存储单元的地址和数据位相同，如果是，则确定所述写操作是针对所述弱存储单元的写操作，反之则确定所述写操作不是针对所述弱存储单元的写操作。
另一方面，本发明提供一种用于存储器的写辅助装置，所述装置包括检测单元和确定单元，其中，所述检测单元用于检测所述存储器中的弱存储单元；所述确定单元用于确定将对所述存储器实施的写操作是否是针对所述弱存储单元的写操作，如果是，则使能所述存储器中相应的写辅助电路，反之则不使能所述写辅助电路。
在本发明的一个实施例中，所述检测单元进一步用于确定所述存储器中的弱存储单元的地址和数据位；并且所述确定单元进一步用于确定所述写操作的地址和数据位是否分别与所述弱存储单元的地址和数据位相同，如果是，则确定所述写操作是针对所述弱存储单元的写操作，反之则确定所述写操作不是针对所述弱存储单元的写操作。
在本发明的一个实施例中，所述确定单元为比较器，所述比较器用于将写操作的地址和数据位与所述弱存储单元的地址和数据位分别进行比较。
在本发明的一个实施例中，所述装置还包括用于存储所述弱存储单元的地址和数据位的存储模块，并且所述比较器用于基于所述存储模块所存储的所述弱存储单元的地址和数据位实施所述比较操作。
在本发明的一个实施例中，所述存储模块和所述比较器位于所述存储器的外部。
在本发明的一个实施例中，所述检测单元位于所述存储器内部。
在本发明的一个实施例中，对所述写辅助电路的使能与否通过控制对所述存储器增加的写辅助使能引脚来实现。
在本发明的一个实施例中，所述存储器为静态随机存取存储器。
本发明所提供的用于存储器的写辅助方法和装置在对存储器实施写操作时仅针对存储器中的弱存储单元通过写辅助的方式实施写操作，不仅达到了通过写辅助实现更低的最小工作电压的目的，又避免了全面使用写辅助操作带来更多的动态功耗开销，有效减小了写辅助动态功耗的开销。
附图说明
本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。
附图中：
图1示出根据本发明实施例的用于存储器的写辅助方法的示意性流程图；
图2示出根据本发明实施例的用于存储器的写辅助装置的结构示意图；以及
图3示出常规写辅助方法、不使用写辅助、以及使用根据本发明实施例的写辅助方法和装置的写功耗对比图。
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
应当理解的是，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。
在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本发明提出的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
传统的用于存储器的写辅助方法是写辅助电路(例如负电压产生电路)在整个写周期都会工作，而由于写辅助电路的电容比较大，充电时会带来额外的动态功耗，因此整个写周期都工作将会大大增加动态功耗开销。
为了克服上述问题，本发明提供了一种用于存储器的写辅助方法和装置。下面首先描述本发明所提供的用于存储器的写辅助方法，该方法仅针对存储器中的弱存储单元(weakbitcell)通过写辅助的方式实施写操作，可以大大降低写辅助的动态功耗开销。下面结合附图参考具体实施例描述本发明所提供的用于存储器的写辅助方法。
图1示出根据本发明实施例的用于存储器的写辅助方法100的示意性流程图。如图1所示，用于存储器的写辅助方法100包括如下步骤：
在步骤s110，检测存储器中的弱存储单元。
在本发明的实施例中，存储器(例如静态随机存取存储器)中的弱存储单元可以是在同等条件下存储器所包括的所有存储单元中最先失效的存储单元。例如，通常良率达到6σ时，存储单元的失效率大约是3‰。也就是说，以良率达到6σ为条件，那么存储器的所有存储单元中最先失效的3‰的那些存储单元为弱存储单元。可以检测存储器中的弱存储单元，以仅对针对弱存储单元的写操作实施写辅助，从而降低动态功耗。例如，仅对达到6σ良率时的弱存储单元通过写辅助的方式进行写操作，则存储器的写操作时6σ良率的最小工作电压vccmin就可以降低50mv以上，这种设计方法即达到了通过写辅助实现更低的vccmin的目的，又避免了全面使用写辅助操作带来更多的动态功耗开销。
在本发明的实施例中，步骤s110可以进一步包括确定存储器中的弱存储单元所在的地址和数据位。进一步地，可以将所确定的弱存储单元的地址和数据位进行存储，以便于后续操作中使用。
在步骤s120，确定待进行的写操作是否是针对所述弱存储单元的写操作。
基于在步骤s110所检测到的弱存储单元，在存储器的写操作期间，可以确定待进行的写操作是否是针对弱存储单元的写操作。如果确定待进行的写操作是针对弱存储单元的写操作，则继续进行步骤s130。反之，如果确定待进行的写操作不是针对弱存储单元的写操作，则进行步骤s140。
在本发明的实施例中，步骤s120可以进一步包括确定待进行的写操作的地址和数据位是否分别与所述弱存储单元的地址和数据位相同。例如，可以通过比较器来将待进行的写操作的地址和数据位与所述弱存储单元的地址和数据位分别进行比较。如果待进行的写操作的地址和数据位分别与所述弱存储单元的地址和数据位相同，即待进行的写操作的地址与所述弱存储单元的地址相同，且待进行的写操作的数据位与所述弱存储单元的数据位相同(或者待进行的写操作的数据位中包括所述弱存储单元的数据位)，则继续进行步骤s130。否则，方法100行进到步骤s140。
在步骤s130，对所述写操作实施写辅助。
例如，可以使能存储器中相应的写辅助电路(例如负电压产生电路)来对所述写操作实施写辅助，即对所述写操作的数据位中对应于弱存储单元的数据位通过写辅助的方式进行写操作。
在步骤s140，不对所述写操作实施写辅助。
例如，可以不使能或者禁用存储器中相应的写辅助电路(例如负电压产生电路)以不对所述写操作实施写辅助，即对所述写操作所对应的数据位直接进行写操作而不采用写辅助的方式。
在一个示例中，可以对存储器增加一个写辅助使能引脚waen，并通过控制该引脚来对存储器中的写辅助电路使能或不使能。在其他示例中，也可以通过任何其他合适的方式来使能或不使能存储器中的写辅助电路。
基于根据本发明实施例的用于存储器的写辅助方法，在对存储器实施写操作时仅针对存储器中的弱存储单元通过写辅助的方式实施写操作，不仅达到了通过写辅助实现更低的最小工作电压的目的，又避免了全面使用写辅助操作带来更多的动态功耗开销，有效减小了写辅助动态功耗的开销。
根据本发明另一方面，还提供了一种用于存储器的写辅助装置，其可以实施上面描述的根据本发明实施例的用于存储器的写辅助方法。下面参考附图根据具体实施例详细描述本发明提供的用于存储器的写辅助装置。
图2示出了根据本发明实施例的用于存储器的写辅助装置200的结构示意图。在图2中，将该写辅助装置200所用于的存储器示出为静态随机存取存储器sram(在图2中示意性地画出了其时钟信号引脚clk，时钟使能引脚cen以及写使能引脚wen以及其输出q)，但其仅是示例性的，根据本发明实施例的用于存储器的写辅助装置以及上文描述的根据本发明实施例的用于存储器的写辅助方法还可以用于任何其他合适的存储器。
如图2所示，用于存储器的写辅助装置200包括检测单元210和确定单元220。检测单元210用于检测存储器sram中的弱存储单元。确定单元220用于确定将对存储器sram实施的写操作是否是针对检测单元210所确定的弱存储单元的写操作，如果是，则使能存储器sram中相应的写辅助电路，反之则不使能所述写辅助电路。
在本发明的实施例中，检测单元210可以为能够检测存储器中的弱存储单元的检测电路或任何其他合适的结构，本发明不限定检测单元210的内部结构。其中，弱存储单元可以是在同等条件下存储器sram所包括的所有存储单元中最先失效的存储单元，如上文所描述的。例如，如果要检测6σ良率时的弱存储单元，则检测单元210可以称为6σ弱存储单元检测器，其能够检测6σ良率时存储器中的弱存储单元。此外，检测单元210可以位于写辅助装置200所用于的存储器的内部，也可以位于写辅助装置200所用于的存储器的外部。在图2中，将检测单元210示出为包括在写辅助装置200所用于的存储器sram的内部，但其仅是示例性的，检测单元210还可以位于存储器sram的外部。
在本发明的实施例中，确定单元220可以进一步用于确定待进行的写操作的地址ain数据位d[n-1,0]是否分别与所述弱存储单元的地址aw和数据位d[m]相同，其中，d[n-1,0]代表写入的数据为n位宽的数据，d[m]表示弱存储单元所在的数据位。例如，确定单元220可以实现为比较器，该比较器可以将待进行的写操作的地址ain和数据位d[n-1,0]是否分别与所述弱存储单元的地址aw和数据位d[m]分别进行比较，以确定待进行的写操作的地址ain和数据位d[n-1,0]是否分别与所述弱存储单元的地址aw和数据位d[m]相同。
如果待进行的写操作的地址ain和数据位d[n-1,0]分别与所述弱存储单元的地址aw和数据位d[m]相同，即待进行的写操作的地址ain与所述弱存储单元的地址aw相同，且待进行的写操作的数据位d[n-1,0]与所述弱存储单元的数据位d[m]相同(或者待进行的写操作的数据位d[n-1,0]包括所述弱存储单元的数据位d[m])，则确定单元220确定待进行的写操作是针对所述弱存储单元的写操作(或者确定待进行的写操作包括针对所述弱存储单元的写操作)。否则，确定单元220确定待进行的写操作不是针对所述弱存储单元的写操作(或者确定待进行的写操作不包括针对所述弱存储单元的写操作)。
在本发明的实施例中，可以对写辅助装置200所用于的存储器增加写辅助使能引脚waen，这样，当确定单元220确定待进行的写操作是针对所述弱存储单元的写操作时，可以通过控制对存储器sram增加的写辅助使能引脚waen，例如启动如图2所示的引脚waen来使能存储器sram中相应的写辅助电路(例如启动该写操作的数据位中对应于弱存储单元的数据位的写辅助电路)，以通过写辅助的方式进行写操作。反之，当确定单元220确定待进行的写操作不是针对所述弱存储单元的写操作时，可以通过不启动对存储器sram增加的写辅助使能引脚waen，以不使能存储器sram中相应的写辅助电路，从而实施不包括写辅助的写操作。在其他实施例中，也可以通过其他方式来使能或不使能写辅助操作。例如，写辅助装置200可以包括写辅助使能单元(未在图2中示出)，该写辅助使能单元可以用于基于确定单元220的确定结果来使能或不使能写辅助操作。
在本发明的实施例中，写辅助装置200还可以包括存储模块230，用于存储检测单元210所检测到的弱存储单元的地址aw和数据位d[m]，以便于实现确定单元220的比较器实施上述比较操作。
在本发明的实施例中，实现确定单元220的比较器可以位于存储器sram的外部，如图2所示的。此外，存储模块230也可以位于存储器sram的外部，如图2所示的。
基于上面的描述，根据本发明实施例的用于存储器的写辅助装置200在存储器sram上电后，先由检测单元210进行对sram的弱存储单元的检测，在检测单元210确定弱存储单元的地址aw和数据位d[m]后，将地址aw和数据位d[m]存储在存储模块230中。然后在sram写操作时，将待进行的写操作的地址ain和数据位d[n-1,0]与检测单元210所确定的存储在存储模块230中的弱存储单元的地址aw和数据位d[m]进行比较，若是待进行的写操作的地址ain与弱存储单元的地址aw相同，且待进行的写操作的数据位与弱存储单元的数据位d[m]相同(或者待进行的写操作的数据位d[n-1,0]中包括弱存储单元的数据位d[m]，例如m是[n-1,0]中的一位)，则启动该写操作的数据位中对应于弱存储单元的数据位的写辅助使能引脚waen，反之则不启动对应于该写操作的数据位的写辅助使能引脚waen。这样，在写周期，只针对弱存储单元所在的地址和数据位进行写辅助操作，有效地减小了写辅助动态功耗的开销。
图3示出了常规写辅助方法、不使用写辅助、以及使用根据本发明实施例的写辅助方法和装置的写功耗(单位为10-15焦耳)对比图。如图3所示，在同样的工作电压下(示例性地，该工作电压为0.8伏特)，常规写辅助方法的写功耗p1比不使用写辅助情况下的写功耗p2高出许多，而使用根据本发明实施例的写辅助方法和装置的写功耗p3略微高于不使用写辅助情况下的写功耗p2。由于根据本发明实施例的写辅助方法和装置会根据弱存储单元的检测结果进行有选择性的写辅助操作，因此可以比写辅助始终开启的电路在写周期节省27％左右的功耗，正如图3所示的。
基于上面的描述，本发明所提供的用于存储器的写辅助方法和装置在对存储器实施写操作时仅针对存储器中的弱存储单元通过写辅助的方式实施写操作，不仅达到了通过写辅助实现更低的最小工作电压的目的，又避免了全面使用写辅助操作带来更多的动态功耗开销，有效减小了写辅助动态功耗的开销。
尽管已经参考附图描述了上述示例实施例，但应理解上述示例实施例仅仅是示例性的，并且不意图将本发明的范围限制于此。本领域普通技术人员可以在其中进行各种改变和修改，而不偏离本发明的范围和精神。所有这些改变和修改意在被包括在所附权利要求所要求的本发明的范围之内。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
类似地，应当理解，为了精简本发明并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该本发明的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如相应的权利要求书所反映的那样，其发明点在于可以用少于某个公开的单个实施例的所有特征的特征来解决相应的技术问题。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。
本领域的技术人员可以理解，除了特征之间相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。
此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式或对具体实施方式的说明，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。