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Replica Bit-Line Technique for Internal Refresh in Logic-Compatible Gain-Cell Embedded DRAM

Résumé

Embedded memories, mostly implemented with static random access memory (SRAM), dominate the area and power of integrated circuits. Gain-cell embedded DRAM (GC-eDRAM) is an alternative to SRAM due to its high density, low power consumption, and two-ported functionality. However, GC-eDRAM requires periodic refresh cycles to maintain its data due to its dynamic storage mechanism. The refresh operation is typically handled at a memory controller level, resulting in an energy overhead and limited memory availability. In this paper, we propose a new approach for the realization of the refresh operation using an internal refresh mechanism, which supports an efficient row-wise refresh operation within a single clock cycle, providing 100% write access availability at a reduced refresh latency and power. An 8 kbit GC-eDRAM array with integrated internal refresh and replica bit-line was implemented, demonstrating up-to 30% reduced refresh latency and 65% reduced read energy at a low cost of 2.4% array area overhead, compared to a conventional GC-eDRAM array without internal refresh capabilities.

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Concepts associés (33)
Mémoire vive dynamique
La mémoire vive dynamique (en anglais DRAM pour Dynamic Random Access Memory) est un type de mémoire vive compacte et peu dispendieuse. La simplicité structurelle de la DRAM — un pico-condensateur et un transistor pour un bit — permet d'obtenir une densité élevée. Son inconvénient réside dans les courants de fuite des pico-condensateurs : l'information disparaît à moins que la charge des condensateurs ne soit rafraîchie avec une période de quelques millisecondes. D'où le terme de dynamique.
Mémoire vive
La mémoire vive, parfois abrégée avec l'acronyme anglais RAM (Random Access Memory), est la mémoire informatique dans laquelle peuvent être enregistrées les informations traitées par un appareil informatique. On écrit mémoire vive par opposition à la mémoire morte. L'acronyme RAM date de 1965. Les caractéristiques actuelles de cette mémoire sont : Sa fabrication à base de circuits intégrés ; L'accès direct à l'information par opposition à un accès séquentiel ; Sa rapidité d'accès, essentielle pour fournir rapidement les données au processeur ; Sa volatilité, qui entraîne une perte de toutes les données en mémoire dès qu'elle cesse d'être alimentée en électricité.
Static Random Access Memory
thumb|Une SRAM de 1999. La mémoire vive statique (ou SRAM de l'anglais Static Random Access Memory) est un type de mémoire vive utilisant des bascules pour mémoriser les données. Mais contrairement à la mémoire dynamique, elle n'a pas besoin de rafraîchir périodiquement son contenu. Comme la mémoire dynamique, elle est volatile : elle ne peut se passer d'alimentation sous peine de voir les informations effacées irrémédiablement.
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