采用分級(jí)字線結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器將整個(gè)存儲(chǔ)陣列劃分為若干個(gè)相同的子陣列。與非分級(jí)字線結(jié)構(gòu)相比，它需要采用多級(jí)的字線譯碼才能完成對(duì)存儲(chǔ)單元的尋址。如圖1所示，整個(gè)電路采用層次化字線的多分割陣列結(jié)構(gòu)。

   
采用層次化字線分割結(jié)構(gòu)不僅能提高工作速度，而且能大大降低功耗。這是因?yàn)樽志€分割結(jié)構(gòu)使原本同時(shí)被激活的存儲(chǔ)單元變?yōu)橹挥斜贿x中的塊內(nèi)的存儲(chǔ)單元被激活。

具體工作為：假設(shè)將一條字線分為n段，若原來每條字線帶Nc個(gè)單元，則分割后每段字線只帶Nc/n個(gè)單元，字線長度也減小為原來的1/n。對(duì)于很大容量的存儲(chǔ)器，并不是簡單地把字線分段，而是采用如圖1 所示的分級(jí)字線結(jié)構(gòu)，即把單元陣列在字線方向分成很多小塊，使每個(gè)小塊中的局部字線縮短，所帶單元數(shù)目減少。一定數(shù)目的局部字線（WL）通過塊選擇控制連接到次全局字線（SWL）上，幾條次全局字線再通過選擇控制門連接到全局字線(GWL)。其中全局字線由行地址的高幾位經(jīng)全局字線譯碼器譯碼產(chǎn)生，它將貫穿整個(gè)存儲(chǔ)陣列來驅(qū)動(dòng)各個(gè)子模塊的塊內(nèi)字線譯碼器；而塊內(nèi)字線則由全局字線、塊選信號(hào)以及低幾位的行地址相與產(chǎn)生，塊內(nèi)字線直接與存儲(chǔ)單元的存取管相連，控制存儲(chǔ)單元是否選通。圖2通過SPICE模擬仿真給出了字模塊個(gè)數(shù)與功耗的關(guān)系。
   
對(duì)于4Kb SRAM，最簡單的二維陣列劃分為：256 行×16 列，假設(shè)Cbl為每個(gè)存儲(chǔ)單元相對(duì)于位線的寄生電容，Cwl為每個(gè)存儲(chǔ)單元相對(duì)于字線的寄生電容，則對(duì)于上述的二維陣列結(jié)構(gòu)來說，在忽略位線、字線自身寄生電容的情況下，每根位線上的總負(fù)載電容為256×Cbl，每根字線的總負(fù)載電容為16×Cwl。若將整個(gè)陣列分為2 個(gè)128×16b的子陣列，且各陣列都配有行、列譯碼單元及預(yù)充電路，使它們相互獨(dú)立的話，位線負(fù)載減少為128×Cbl，而塊內(nèi)字線上的負(fù)載也減小為16×Cwl，因此塊內(nèi)字線與位線上的延遲特性會(huì)得到很大的改善。由于存儲(chǔ)單元的位線上都配有預(yù)充電電路，預(yù)充電操作在整個(gè)芯片的功耗中占有相當(dāng)大的比重。采用分級(jí)字線結(jié)構(gòu)，則在讀寫操作時(shí)只需對(duì)其中的一個(gè)子陣列進(jìn)行充電操作,以本設(shè)計(jì)為例，每次讀寫操作進(jìn)行充/放電的電容負(fù)載僅為128×16×2×Cbl＋16×Cwl=4096×Cbl＋16×Cwl，而對(duì)于256 行×512 列的陣列來說，相應(yīng)的充/放電負(fù)載電容為：1024×64×2×Cbl＋64×Cwl=131072×Cbl＋64×Cwl。由靜態(tài)CMOS電路功耗的近似表達(dá)式：P = C × (VDD) × f
 
可以看出，采用分級(jí)字線結(jié)構(gòu)不僅提高了SRAM 的讀寫速度，而且降低了電路的動(dòng)態(tài)功耗。

關(guān)鍵詞：SRAM