【摘 要】
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SRAM（Static Random-Access Memory）是集成电路的重要组成部分,在CPU、MCU、FPGA等芯片中都扮演重要的角色,SRAM的性能影响这些芯片的性能。但是SRAM的优化又困难重重,一方面受限于制造工艺,随着晶体管尺寸的减小,工艺生产过程中不可避免地引入了缺陷,导致SRAM良率降低;另一方面,受器件和电路的限制,按比例缩小很难前进,即使芯片的最小尺寸缩小,也会受到短沟道效
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SRAM（Static Random-Access Memory）是集成电路的重要组成部分,在CPU、MCU、FPGA等芯片中都扮演重要的角色,SRAM的性能影响这些芯片的性能。但是SRAM的优化又困难重重,一方面受限于制造工艺,随着晶体管尺寸的减小,工艺生产过程中不可避免地引入了缺陷,导致SRAM良率降低;另一方面,受器件和电路的限制,按比例缩小很难前进,即使芯片的最小尺寸缩小,也会受到短沟道效应、DIBL效应等对电路特性的影响。学界从器件、电路结构、算法、工艺等各个方面改进SRAM,因此研究SRAM是很有意义的。本论文在了解SRAM的发展现状和工作原理的基础上,通过TCAD仿真的方法,从电路和器件两方面研究了纳米级SRAM。电路方面,本文提出了一种新型全N管6管SRAM存储单元,并分析了它的读写操作流程和外围电路结构,并使用Cadence Virtuous,基于台积电65nm器件库,搭建了SRAM的仿真平台,仿真验证了新型全N管6管SRAM的可行性,分析了它的优势。器件方面,本文基于HVT（Heterojunction Vertical Trench）器件的研究,提出了一种基于HVT器件的全N型6管SRAM的结构,并给出了相应的工艺制造流程,并根据电路仿真的结构,合理优化SRAM的结构。基于HVT器件的全N管SRAM,具有器件和电路的两方面创新性。HVT器件是一种纵向立体器件,沟道长度可以小于7nm。全N管电路与传统CMOS SRAM结构不同,避免了PMOS管带来的限制。最终仿真得到的基于HVT器件的全N型6管SRAM。它的数据稳定性高;它的单元面积比CMOS SRAM的面积小,集成度高;维持数据的电流比传统全N管SRAM和CMOS SRAM的电流小,静态功耗低。
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