Funzionamento celle memoria e sense amplifier

Lettura di una cella

Supponiamo che ${𝑉}_{\text{DD}}=3𝑉$.

1. Mentre la wordline è ancora disattivata, la bitline è precaricata a $\frac{{𝑉}_{\text{DD}}}{2}$ per rendere più veloce la lettura.
2. Si attiva la wordline, che fa accendere i transistor (nMOS, per occupare meno spazio) e che di conseguenza fanno scendere o salire la bitline.
3. La variazione di valore sulla bitline è molto piccola. Il sense amplifier porta le bitline a valori logici 0 o 1.

I transistor devono essere dimensionati in modo tale da evitare che la precarica della bitline faccia invertire il valore memorizzato.

Scrittura di una cella

1. Si pilotano le bitline al valore da memorizzare.
2. Si attiva la wordline che fa aprire i transistor.

Le celle che pilotano le bitline devono essere dimensionate in modo da sovrascrivere sempre il valore già memorizzato nella cella.

Cella RAM dinamica

In una cella RAM dinamica, il dato viene memorizzato su un condensatore.

Il vantaggio principale è la minore area occupata dal circuito. Tuttavia le correnti di leakage sono tali da mantenerlo solo per pochi millisecondi e il valore 1 non arriva a ${𝑉}_{\text{DD}}$ a causa dell’effetto body.

Una lettura scarica la capacità, quindi dopo ogni operazione è necessario riscrivere il dato letto per non azzerare la memoria.

Sense amplifier

Il sense amplifier è un circuito molto simile al latch bistabile:

Una piccola variazione da $\frac{{𝑉}_{\text{DD}}}{2}$ (punto di lavoro instabile) fa sì che il circuito si porti verso lo 0 o 1 logico.

I transistor in basso sono quelli che impongono inizialmente la tensione $\frac{{𝑉}_{\text{DD}}}{2}$ e contemporaneamente caricano le bitline. I valori memorizzati generano poi una piccola variazione che porta il sense amplifier a 0 o 1.