AM-OLED显示驱动芯片内置SRAM的研究与设计

摘要

随着半导体集成技术的飞速发展，芯片集成度已跨入SoC时代。AM-OLED显示驱动芯片是一个数字模拟混合的SoC系统，在芯片中内嵌静态存储器(SRAM)用于存储图像信息，以此提高整个芯片的系统性能。存储器的功耗与面积在整个芯片中所占比例很大，且其速度也制约着芯片的数据传输速度。因此，设计出一种高速低功耗小面积的SRAM对提高芯片性能至关重要。
　　本文首先分析SRAM存储电路的结构及功能，详细分析了SRAM各个子电路的工作原理。使用高速低功耗设计方法，并结合AM-OLED显示驱动芯片的具体要求，设计优化了SRAM存储电路的总体结构。接着从SRAM存储部分和外围控制部分两个方面分别进行设计。
　　在SRAM存储电路设计中，本论文结合单边写驱动电路结构，设计出一种SRAM低功耗位线结构电路。在写操作时，预充电路不对位线充电，先平衡位线电位，写驱动电路直接驱动位线，将数据写入单元，从而降低了电路的动态功耗。在读操作时，预充电路继续给位线充电，以保证电路正确地读出数据。此外，在写操作时，通过减小字线信号的脉宽，缩短对位线的放电时间，降低位线上的电压摆幅。使用预译码技术设计了多级译码器电路结构，并通过逻辑强度原理，优化了译码器的关键逻辑路径，以使译码电路的速度尽可能快而面积和功耗最小化。
　　本论文采用时分技术实现单端口SRAM电路具有同时读写的功能。先判断MCU读写请求信号和时序控制电路的行扫描请求信号的优先权，再将这两个外部并行操作信号转化为内部单端口SRAM的顺序执行信号，从而解决读写时序的冲突问题。
　　基于0.18μm标准CMOS工艺，完成了320×240×18位的SRAM电路设计，通过Hsim仿真结果表明，当MCU访问频率为30MHz时，其动态功耗为18.4mW，相比于传统结构，低功耗位线结构的写功耗减少了59.9％。

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第一章 引言

1.1 课题的来源与意义

1.2 SRAM的发展现状及趋势

1.3 论文的主要内容

1.4 论文的结构安排

第二章 SRAM存储电路结构及功能

2.1 SRAM存储电路的基本结构

2.2 SRAM存储电路的主要组成部分

2.3 SRAM存储电路的高速低功耗设计方法

第三章 SRAM总体结构的分析确定

3.1 AM-OLED显示驱动芯片系统概述

3.2 SRAM总体结构设计

第四章 SRAM存储电路的设计

4.1 SRAM基本单元设计

4.2 SRAM读写电路的功耗优化

4.3 高速低功耗译码器的设计

第五章 SRAM外围控制电路的设计

5.1 SRAM的读写时序

5.2 仲裁器的设计

第六章 总体电路仿真

6.1 SRAM总体电路

6.2 总体电路仿真

第七章 结论

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果