用于调节存储器阵列的工作电压的系统和方法
【专利说明】用于调节存储器阵列的工作电压的系统和方法
[0001]相关串请的交叉引用
[0002]本申请要求共同拥有的于2013年3月15日提交的美国非临时专利申请号13/842.263的优先权，该非临时专利申请的内容通过援引全部明确纳入于此。
[0003]
[0004]本公开一般涉及存储器阵列。
_5] 相关技术描述
[0006]技术进步已产生越来越小且越来越强大的计算设备。例如，当前存在各种各样的便携式个人计算设备，包括较小、轻量且易于由用户携带的无线计算设备，诸如便携式无线电话、个人数字助理(PDA)以及寻呼设备。更具体地，便携式无线电话(诸如蜂窝电话和网际协议(IP)电话)可通过无线网络传达语音和数据分组。此外，许多此类无线电话包括被纳入于其中的其他类型的设备。例如，无线电话还可包括数码相机、数码摄像机、数字记录器以及音频文件播放器。同样，此类无线电话可处理可执行指令，包括可被用于访问因特网的软件应用，诸如web浏览器应用。如此，这些无线电话可包括显著的计算能力。
[0007]电子设备(例如，无线设备或计算设备)可以使用金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)来实现。MOSFET的操作(例如，导通或关断)取决于MOSFET的工作电压。MOSFET的P沟道随时间降级并且MOSFET的工作温度增加，从而导致工作电压的增加。由于P沟道降级而导致的工作电压的增加被称为负偏压温度不稳定性(NBTI)。当使用MOSFET来实现静态随机存取存储器(SRAM)阵列时，NBTI影响SRAM阵列的读操作(例如，SRAM的工作电压可能由于NBTI而不足以使MOSFET导通)。为了补偿NBTI，电压源可以增加的水平供应工作电压，该工作电压被调整以补偿NBTI的估计值。NBTI的估计值表示针对SRAM阵列的寿命对NBTI进行的估计。然而，以增加的水平供应工作电压会限制工作电压的缩放。此外，因为每个存储器设备的NBTI的实际值通常是不同的，所以估计NBTI的要被用于增加每个存储器设备的供电电压的单个值可能不准确地补偿实际的NBTI (或者可能过度补偿NBTI，从而导致功耗增加)。
[0008]概述
[0009]存储器设备(例如，存储器阵列)的工作电压可能由于存储器设备的负偏压温度不稳定性(NBTI)效应而增加。估计NBTI的要被用于调整每个存储器设备的个体工作电压的单个值可能不准确地补偿每个存储器设备的实际NBTI ο例如，过度补偿NBTI导致功耗增加。基于NBTI的最差情形场景来针对存储器设备的寿命估计单个估计值。因此，该单个估计值通常高于所需。本文描述的系统和方法可以有利地使电压调节设备能够基于特定于存储器阵列的NBTI值来调节存储器阵列的工作电压。与使用单个估计的NBTI值相比，将特定于存储器阵列的NBTI值用作工作电压调整的基础可以降低功耗。
[0010]例如，电压调节设备可以基于存储器设备的测得温度并且基于与存储器设备相关联的制造数据来确定存储器阵列的目标工作电压。基于目标工作电压，电压调节设备可以调节被提供给存储器阵列的电压。在一具体实施例中，电压调节设备可以至少部分地基于存储器阵列的经更新的测得温度来周期性地(例如，一年一次地)调整电压。在另一具体实施例中，电压调节设备可以单次(例如，在设备初始化过程期间)调节供电电压。
[0011]测得温度可以由位于与存储器阵列相同的半导体器件(例如，相同半导体管芯)上的温度传感器来提供。制造数据可以表征存储器阵列的元件的开关能力(例如，晶体管的阈值电压参数)。例如，制造数据可以包括或者表示与NBTI模型有关的信息。NBTI模型可被用于计算存储器阵列的目标工作电压和/或待机电压。另外，NBTI模型可被用于基于存储器阵列的测得温度来计算寿命结束(EOL)工作电压漂移。电压调节设备可以在工作电压被设置时至少部分地基于EOL工作电压漂移来确定目标工作电压。因此，电压调节设备可以基于测得温度并且基于NBTI模型来准确地确定工作电压以更多地补偿NBTI。
[0012]在一具体实施例中，一种方法包括测量与存储器阵列相关联的传感器的温度。该方法还包括在电压调节设备处基于所述温度并且基于与所述存储器阵列相关联的制造数据来计算工作电压。该方法进一步包括在所述电压调节设备处基于所述工作电压来调节被提供给所述存储器阵列的电压。
[0013]在一具体实施例中，一种半导体器件包括存储器阵列。该半导体器件还包括被配置成测量所述存储器阵列的温度的传感器。该半导体器件进一步包括被配置成基于所述温度并且基于与所述存储器阵列相关联的制造数据来设置要被提供给所述存储器阵列的工作电压的逻辑。
[0014]由所公开的实施例中的至少一个实施例提供的一个具体优点在于更准确地调节存储器阵列的工作电压以补偿存储器阵列的NBTI的能力。本公开的其他方面、优点和特征将在阅读了整个申请后变得明了，整个申请包括下述章节:附图简述、详细描述以及权利要求。
[0015]附图简沐
[0016]图1解说了系统的一具体实施例，该系统可用于使电压调节设备能够基于存储器阵列的测得温度并且基于存储器阵列的制造数据来调节存储器阵列的工作电压；
[0017]图2是解说用于基于存储器阵列的测得温度并且基于存储器阵列的制造数据来调节存储器阵列的工作电压的方法的一具体实施例的流程图；
[0018]图3是解说用于基于存储器阵列的测得温度并且基于存储器阵列的制造数据来调节存储器阵列的工作电压的方法的另一具体实施例的流程图；
[0019]图4是解说通信设备的示图，该通信设备包括基于存储器阵列的测得温度并且基于存储器阵列的制造数据来调节存储器阵列的工作电压的电压调节设备；以及
[0020]图5是解说制造电子设备的过程的一具体实施例的示图，该电子设备包括可用于基于存储器阵列的测得温度并且基于存储器阵列的制造数据来调节存储器阵列的工作电压的电压调节设备。
[0021]详细描沐
[0022]图1解说了系统100的一具体实施例，该系统可用于使电压调节设备能够基于存储器阵列的测得温度并且基于存储器阵列的制造数据来调节存储器阵列的工作电压。系统100包括半导体器件102和电压调节设备104。半导体器件102可以包括核心逻辑106、温度传感器108、以及静态随机存取存储器(SRAM)阵列110。
[0023]核心逻辑106可以被配置成执行逻辑操作(例如，计算)。例如，核心逻辑106可以包括处理器。在一具体实施例中，核心逻辑106可以至少部分地使用晶体管来实现。SRAM阵列110可被配置成由核心逻辑106访问以存储和/或取回数据。在一具体实施例中，SRAM阵列110可以使用鳍式场效应晶体管(FinFET)来实现。电压调节设备104可被配置成调节供电电压并且向半导体器件102提供经调节的供电电压。例如，电压调节设备104可以包括或者可以是功率管理集成电路(PMIC)的组件。电压调节设备104可以包括处理器112、电压调节电路114、以及存储器116。存储器116可以包括可由处理器112执行的指令118并且可以包括与SRAM阵列110的制造相关联的制造数据120。电压调节设备104可以被嵌入在半导体器件102中，或者电压调节设备104可以被嵌入在与半导体器件102分开的一半导体器件(例如，PMIC)中。电压调节电路114可以包括被配置成设置要被提供给SRAM110的电压的电路系统或逻辑。
[0024]在操作期间，电压调节设备104可以提供分开的电压以向核心逻辑106和SRAM阵列I1供电。例如，当半导体器件102正在活跃模式中操作时，电压调节设备104可以向SRAM阵列110提供工作电压124并且向核心逻辑106提供核心逻辑工作电压126。在活跃模式期间，SRAM阵列110可以由工作电压124供电，并且核心逻辑106可以由核心逻辑工作电压126供电。当半导体器件102正在待机模式中操作时，电压调节设备104可以向SRAM阵列110提供待机电压128并且向核心逻辑106提供核心逻辑待机电压130。在待机模式期间，SRAM阵列110可以由待机电压128供电，并且核心逻辑106可以由核心逻辑待机电压130供电。工作电压124可以不同于核心逻辑工作电压126，并且待机电压128可以不同于核心逻辑待机电压130。因为SRAM阵列110的组件(例如，晶体管)可能比核心逻辑106的组件(例如，晶体管)在更大持续时间上处于压力之下，所以SRAM阵列110(例如，工作电压124或待机电压128)可能经历不同于核心逻辑116 (例如，核心逻辑工作电压126或者核心逻辑待机电压130)的NBTI。因此，通过向SRAM阵列110以及向核心逻辑106提供分开的电压，电压调节设备104可以为SRAM阵列110和核心逻辑106不同地补偿NBTI。
[0025]此外，电压调节设备104可以基于与核心逻辑106相关联的性能参数来计算核心逻辑工作电压126和/或核心逻辑待机电压130。例如，该性能参数可以是核心逻辑106的时钟速度。电压调