[科普中國(guó)]-字線

字線：子選擇線

在MOS管中，漏極所接線是位線而柵極所接線就是字線。

字線為高電平時(shí)T管導(dǎo)通，字線為低電平時(shí)則截止。

字線負(fù)偏壓技術(shù)的低功耗SRAM設(shè)計(jì)隨著工藝節(jié)點(diǎn)的進(jìn)步，SRAM中靜態(tài)功耗占整個(gè)功耗的比例越來越大，納米尺度的IC設(shè)計(jì)中，漏電流是一個(gè)關(guān)鍵問題。為了降低SRAM靜態(tài)功耗，提出一種字線負(fù)偏壓技術(shù)，并根據(jù)不同的工藝角，給出最合適的負(fù)偏壓大小，使得SRAM漏電流得到最大程度的降低。仿真結(jié)果表明，SMIC40nm工藝下，和未采用字線負(fù)偏壓技術(shù)的6管SRAM存儲(chǔ)單元相比，該技術(shù)在典型工藝角下漏電流降低11.8%，在慢速工藝角下漏電流降低能到達(dá)29.1%。1

字線負(fù)偏壓的原理一個(gè)MOSFET存在多種漏電流：亞閾值漏電流，柵漏電流，PN 結(jié)漏電流，柵致漏極泄漏 GIDL電流，耗盡層結(jié)穿通電流。MOS管在不同狀態(tài)時(shí)的主要構(gòu)成電流是不同的，當(dāng)管子處于關(guān)態(tài)或等待狀態(tài)時(shí)，GIDL電流占主導(dǎo)地位。

所謂GIDL電流即是柵致漏極泄漏電流，是由于工藝限制產(chǎn)生的電流，MOSEFET柵極和漏極之間會(huì)不可避免的存在相互交疊的區(qū)域，GIDL電流就發(fā)生在柵漏交疊區(qū)這一重要區(qū)域。當(dāng)漏極柵極之間電壓很大時(shí)，交疊區(qū)界面附近硅中電子在價(jià)帶和導(dǎo)帶之間發(fā)生帶帶隧穿，從而形成GIDL電流。隨著器件尺寸縮小，器件源極漏極以及襯底的濃度越來越大，柵氧化層越來越薄，導(dǎo)致GIDL電流急劇增加，使得GIDL電流成為器件靜態(tài)功耗中不可忽略的一部分。1

對(duì)于NMOSFET來說，可以通過在柵極加負(fù)壓的方式增加閾值電壓，而對(duì)于PMOSFET可以采用在柵極加高于VDD的電壓來降低漏電流，但是這一方法同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致GIDL電流增加。說明了字線負(fù)偏壓技術(shù)的可行性，為提出的字線負(fù)偏壓技術(shù)提供了理論支持。1

仿真結(jié)果原來的WL低電平不再是傳統(tǒng)意義上的“0”電平，而是更低的負(fù)電壓Vbias。為了實(shí)現(xiàn)該技術(shù)，設(shè)計(jì)了新的字線產(chǎn)生電路 ，在原來電路的基礎(chǔ)上增添了新的開關(guān)電路，使得新產(chǎn)生的字線電壓能夠運(yùn)用提出的字線負(fù)偏壓技術(shù)。電路原理如下：當(dāng)WL_OLD 為高電平“VDD”時(shí)，WL_NEW與WL_OLD的值相同，都為VDD，即存儲(chǔ)單元的讀寫操作與之前一致；當(dāng)WL_OLD 為低電平“0”時(shí)，WL_NEW與Vbias的值一致，保證當(dāng)存儲(chǔ)單元處于數(shù)據(jù)保持狀態(tài)時(shí)，運(yùn)用提出的字線負(fù)偏壓技術(shù)，達(dá)到降低功耗的目的。該電路使得SRAM在數(shù)據(jù)保持狀態(tài)時(shí)的字線電壓為Vbias，而在讀寫操作時(shí)的電壓為VDD。1

最優(yōu)字線負(fù)偏壓的大小不僅與工藝有關(guān)，還會(huì)因工藝角（P）、供電電壓（V）、溫度（T）的不同而呈現(xiàn)不同的結(jié)果，因此對(duì)不同 PVT下的6管存儲(chǔ)單元在數(shù)據(jù)保持狀態(tài)時(shí)的漏電流做了仿真。給出了采用SMIC40nm工藝且不同PVT情況下的最優(yōu)字線負(fù)偏壓 ，并且給出了采用該技術(shù)前后6管SRAM存儲(chǔ)單元的靜態(tài)功耗對(duì)比。由結(jié)果可知，采用了字線負(fù)偏壓技術(shù)之后 ，在典型工藝角TNTP85℃下，存儲(chǔ)單元的靜態(tài)功耗降低了11.8%；在快速工藝角FNFP125℃下 ，存儲(chǔ)單元的靜態(tài)功耗降低了23.4%；在慢速工藝角SNSP125℃下，存儲(chǔ)單元的靜態(tài)功耗降低了29.1%。1

一字線結(jié)構(gòu)光三維測(cè)量模型的新型標(biāo)定方法建立了一字線結(jié)構(gòu)光的機(jī)器視覺測(cè)量模型，并提出了基于改進(jìn)的CCD相機(jī)標(biāo)定法的結(jié)構(gòu)光平面精確標(biāo)定方法。根據(jù)結(jié)構(gòu)光沿光平面法線方向的能量分布規(guī)律，采用高斯擬合法提取圖像中光條中心點(diǎn)的亞像素坐標(biāo)。標(biāo)定時(shí)，在自由移動(dòng)的平面靶標(biāo)上建立局部世界坐標(biāo)系，利用結(jié)構(gòu)光光條與標(biāo)靶的共面性，將通過相機(jī)標(biāo)定參量計(jì)算得到的光條中心點(diǎn)的局部世界坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到相機(jī)坐標(biāo)系中。利用光平面上求得的標(biāo)定點(diǎn)的三維坐標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了一字線結(jié)構(gòu)光平面在相機(jī)坐標(biāo)系下的優(yōu)化估計(jì)。該方法考慮了影響測(cè)量模型準(zhǔn)確度的因素，可以獲取大量的用于標(biāo)定光平面參量的標(biāo)定點(diǎn)坐標(biāo)。標(biāo)準(zhǔn)量塊和軸頸的測(cè)量結(jié)果表明，該方法在實(shí)際應(yīng)用中具有較高的準(zhǔn)確度。2

一字線結(jié)構(gòu)光測(cè)量模型一字線結(jié)構(gòu)光的數(shù)學(xué)模型中OiWXiWYiWZiW為局部世界坐標(biāo)系，OCXCYCZC為相機(jī)坐標(biāo)系，Oxy為圖像坐標(biāo)系，O0uv為像素為坐標(biāo)系。結(jié)構(gòu)光平面與靶標(biāo)平面交線上任意一點(diǎn)P在OiWXiWYiWZiW下的坐標(biāo)為PiW=（XiW，YiW，ZiW）T，在OCXCYCZC下的坐標(biāo)為PC=（XC，YC，ZC）T。點(diǎn)P在圖像平面上的理想投影點(diǎn)為P′，在Oxy下的坐標(biāo)為Pu=（xu，yu）T；該點(diǎn)在圖像平面上的實(shí)際投影點(diǎn)為P″，在Oxy下的坐標(biāo)為Pd=（xd，yd）T，在O0uv下的坐標(biāo)為Pf=（uf，vf）T。

采用平面靶標(biāo)進(jìn)行標(biāo)定時(shí)，通常將OiWXiWYiWZiW建立在靶平面Qi 上，此時(shí)P的ZiW=0。大多數(shù)的相機(jī)模型都是基于小孔成像模型和畸變模型而建立的。2

標(biāo)準(zhǔn)量塊尺寸測(cè)量提出的一字線結(jié)構(gòu)光測(cè)量模型的準(zhǔn)確度，應(yīng)用該模型對(duì)一級(jí)準(zhǔn)確度量塊的尺寸進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量裝置的擺放保持相機(jī)和量塊的位置不動(dòng)，在被測(cè)量塊上投射位置不同的兩條一字線光條圖案，應(yīng)用中的標(biāo)定結(jié)果分別計(jì)算兩條光條上被測(cè)點(diǎn)在相機(jī)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，用量塊A和B表面的被測(cè)點(diǎn)三維坐標(biāo)分別擬合兩平面在相機(jī)坐標(biāo)系下的方 程，兩平面間的距離即為量塊A的厚度。實(shí)驗(yàn)對(duì)5種尺寸的量塊進(jìn)行測(cè) 量，結(jié)果可以看出，方法測(cè)量結(jié)果的最大 誤差為0.0145mm。2

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

胡啟洲 - 副教授 - 南京理工大學(xué)