本實用新型涉及存儲器設計領域，特別涉及一種改善存儲器讀穩定性的抑制字線驅動器。

背景技術：

存儲器作為集成電路中的重要的存儲元件，由于其高性能，高穩定性，低功耗等優點被廣泛的應用于高性能計算器系統(CPU)，片上系統(SOC)，手持設備等計算領域。根據國際半導體技術藍圖ITRS的估計，到2018年，嵌入式的存儲器面積占到整個計算器系統(CPU)，片上系統(SOC)面積的90％以上。字線驅動器作為存儲器中的重要單元，其數量巨多，用于產生控制存儲器存儲單元的讀寫操作的字線信號。

存儲單元在寫操作時的寫穩定性，讀操作時的讀穩定性與讀性能都與字線電壓有著密切的聯系。存儲單元的寫穩定性與字線電壓的關系為：字線電壓越高，存儲單元的寫穩定性越高；存儲單元在讀操作時的讀穩定性與字線的關系為：字線電壓越低，存儲單元的讀穩定性越高；存儲單元在讀操作時的讀性能與字線的關系為：字線電壓越高，存儲單元的讀性能越高。

如圖1所示，圖1為傳統的字線驅動器。包括由N型場效應管N0和P型場效應管P0構成的字線譯碼器、由N型場效應管N1和P型場效應管P1構成的輸出驅動器，以及由P型場效應管P2構成的保持器。字線使能信號WL_EN連接N0、P0的柵端。字線譯碼反XDEC_N連接N0的源端。N00連接N0、P0、P2的漏端，連接N1、P1的柵端。字線WL連接N1、P1的漏端，連接P2的柵端。電源電壓VDD連接P0-P2的源端。地VSS連接N1的源端。

該字線驅動器的工作原理如下。

當字線使能WL_EN為低時，P0打開，N00為高，N1打開，P1關斷，字線WL為低，P2打開，將N00保持在高電平。

當字線使能WL_EN為高且字線譯碼反XDEC_N為低時，P0關斷，N0打開，N00為低，N1關斷，P1打開，字線WL為高，P2關斷。

對于傳統的字線驅動器，在寫操作，讀操作時，使用相同的字線電壓，即電源電壓VDD。因此無法單獨優化存儲單元在寫操作時的寫穩定性，讀操作時的讀穩定性和讀性能。

技術實現要素：

為了解決現有的字線驅動器存在寫操作和讀操作時，使用相同的字線電壓，無法單獨優化存儲單元在寫操作時的寫穩定性，讀操作時的讀穩定性和讀性能的技術問題，本實用新型的目的之一提供一種抑制字線驅動器，本實用新型另一個目的為提供一種采用抑制字線驅動器的存儲器。

本實用新型的技術解決方案：

一種抑制字線驅動器，包括字線驅動器，字線使能信號WL_EN連接字線驅動器，其特殊之處在于：還包括控制電路以及下拉電路，所述控制電路輸出抑制使能S_EN，通過抑制使能S_EN控制下拉電路的打開或關斷，所述下拉電路的輸出端與字線WL連接，

在讀使能信號RE為高時，字線使能信號WL_EN為高時，抑制使能S_EN打開下拉電路；在讀使能信號RE為低時，抑制使能S_EN關斷下拉電路。

上述控制電路由邏輯門組成，所述控制電路的輸入端接讀使能信號RE和字線使能信號WL_EN。

上述控制電路301由兩輸入與門I0構成，一個輸入端連接字線使能信號WL_EN，另一個輸入端連接讀使能信號RE。

上述下拉電路由一個或多個N型場效應管N2組成，N型場效應管N2的柵端接控制電路202輸出的抑制使能信號S_EN，N型場效應管N2的源端連接地VSS，N型場效應管N2的漏端連接字線WL。

上述控制電路401由兩輸入與非門I0構成，一個輸入端連接字線使能信號WL_EN，另一個輸入端連接讀使能信號RE。

上述下拉電路由一個或多個P型場效應管P2組成，P型場效應管P2的柵端連接控制電路202輸出的抑制使能信號S_EN，P型場效應P2的漏端連接地VSS，P型場效應管P2的源端連接字線WL。

上述控制電路包括反相器I0、兩輸入或門I1、三輸入與門I2、兩輸入與門(I3-I9)組成，可編程高位PM<1>連接兩輸入或門I1的一個輸入端、兩輸入與門I3的一個輸入端和三輸入與門I2的一個輸入端，

可編程低位PM<0>連接反相器I0的輸入端和兩輸入或門I1的另一個輸入端；測試使能TM_EN連接兩輸入與門I4的一個輸入端，讀使能信號RE連接兩輸入與門I3的另一輸入端、連接三輸入與門I2的第二個輸入端，連接兩輸入與門I4的另一輸入端，連接兩輸入與門I5的一個輸入端，字線使能信號WL_EN連接兩輸入與門I6-I9的一個輸入端，反相器I0的輸出端連接三輸入與門I2的第三個輸入端；

兩輸入或門I1的輸出端連接兩輸入與門I5的另一個輸入端，兩輸入與門I3的輸出端和兩輸入與門I8的另一個輸入端連接，兩輸入與門I4的輸出端連接兩輸入與門I6的另一個輸入端，兩輸入與門I5的輸出端連接兩輸入與門I7的另一個輸入端，三輸入與門I2的輸出端連接兩輸入與門I9的另一個輸入端，

抑制使能S_EN連接兩輸入與門I6的輸出端和下拉電路502中N型場效應管N3和場效應管N2的柵端，兩輸入與門I7的輸出端和下拉電路502中N型場效應管N4的柵端連接。兩輸入與門I8的輸出端和下拉電路502中N型場效應管N5的柵端連接，兩輸入與門I9的輸出端和下拉電路502中N型場效應管N6的柵端連接。

下拉電路502包括N型場效應管N2、N型場效應管N3、N型場效應管N4、N型場效應管N5和N型場效應管N6，地VSS接N型場效應管N2的源端，N型場效應管N3、N型場效應管N4、N型場效應管N5和N型場效應管N6的源端和N型場效應管N2的漏端連接，字線WL連接N型場效應管N3、N4、N5、N6的漏端和傳統字線驅動器201的輸出端；

當前電源電壓VDD大于等于參考電壓時，通過測試使能TM_EN關斷來關閉下拉電路；

當前電源電壓VDD小于參考電壓時，測試使能TM_EN打開下拉電路，同時可編程位PM<1:0>來調節下拉電路502的強弱；可編程位PM<1:0>值的設定根據存儲器實際的工藝電壓溫度條件設定。

上述參考電壓范圍為0.6倍的標準電源到0.95倍的電源電壓。

本實用新型還提供了一種存儲器，包括上述抑制字線控制器和存儲器存儲單元，所述抑制字線控制器通過字線WL與存儲器存儲單元連接。

優選的，上述存儲器為靜態隨機存儲器。

本實用新型所具有的優點：

存儲器的讀穩定性與字線WL的電壓成反向關系，即字線WL電壓越低，存儲器的讀穩定性越高；存儲器的讀穩定性與字線WL的電壓成反向關系，即字線WL電壓越低，存儲器的讀穩定性越高。對于本實用新型的抑制字線驅動器，在寫操作時，字線WL的電壓為電源電壓VDD，而在讀操作時，字線WL的電壓被抑制為小于電源電壓VDD的一個值。相比于傳統的字線驅動器，本實用新型的抑制字線驅動器，在不犧牲存儲器的寫穩定性的前提下，改善了存儲器的讀穩定性。

附圖說明

圖1為傳統的字線驅動器設計原理圖。

圖2為本實用新型的連接一行存儲器存儲單元的改善存儲器讀穩定性的抑制字線驅動器設計原理圖。

圖3為本實用新型的改善存儲器讀穩定性的抑制字線驅動器一種實現。

圖4為本實用新型的改善存儲器讀穩定性的抑制字線驅動器另一種實現。

圖5為本實用新型的改善存儲器讀穩定性的抑制字線驅動器第三種實現。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型的實施方式做進一步描述。

如圖2所示，圖2為本實用新型的連接一行存儲器存儲單元的改善存儲器讀穩定性的抑制字線驅動器設計原理圖。包括字線驅動器201，控制電路202，下拉電路203，存儲器存儲單元204。

需要強調的是本實用新型可以應用于各類需要使用字線驅動的存儲器。尤其是靜態隨機存儲器。

控制電路202由基本的邏輯門構成，其輸入讀使能信號RE和傳統字線驅動器201的輸入字線使能信號WL_EN，輸出連接下拉電路的輸入。下拉電路203由一個或多個N型場效應管或P型場效應管組成，其柵端連接控制電路202的輸出，源端連接地VSS，漏端通過字線WL連接傳統字線驅動器201和一行存儲器存儲單元204。一行存儲器存儲單元204由一行共享一條字線WL的6管存儲單元組成。

該抑制字線驅動器的工作原理如下。

當讀使能信號RE為低時，即寫操作時，RE通過控制電路202，將下拉電路203關斷。此時，字線WL只被傳統字線驅動器201驅動。當字線使能WL_EN為高，字線譯碼信號反XDEC_N為低時，傳統字線驅動器201中的P型場效應管P0打開。由于將下拉電路203關斷，字線WL的電平為電源電壓VDD的高電平信號，一行共享一條字線WL的6管存儲單元處于寫操作狀態。

當讀使能信號RE為高，即讀操作時，且字線使能WL_EN為高時，RE通過控制電路202，將下拉電路203打開，此時，字線WL不僅被傳統字線驅動器201驅動，也被將下拉電路203驅動。當字線譯碼信號反XDEC_N為低時，傳統字線驅動器201中的P型場效應管P0打開。由于下拉電路203打開，將字線WL下拉到一個低于電源電壓VDD的電壓值，即被抑制，其大小由傳統字線驅動器201中的P型場效應管P0和下拉電路203的等效尺寸比決定，P0與下拉電路203的等效尺寸比越小，字線WL的電壓越低。此時一行共享一條字線WL的6管存儲單元處于讀操作狀態。

如圖3所示，圖3為本實用新型的改善存儲器讀穩定性的抑制字線驅動器一種實現。

包括傳統字線驅動器201，控制電路301，下拉電路302。控制電路301由兩輸入與門I0構成，其一個輸入連接字線使能WL_EN，另一個輸入連接讀使能RE，輸出抑制使能S_EN連接下拉電路302。下拉電路302由N型場效應管N2構成，其柵端接控制電路301的輸出抑制使能S_EN，漏端接地VSS，源端接字線WL。

該抑制字線驅動器的工作原理如下。

當讀使能信號RE為低時，即寫操作時，兩輸入與門I0的輸出抑制使能S_EN為低，因此N型場效應管N2關斷。此時，字線WL只被傳統字線驅動器201驅動。當字線使能WL_EN為高，字線譯碼信號反XDEC_N為低時，傳統字線驅動器201中的P型場效應管P0打開。由于N型場效應管N2關斷，字線WL為電平為電源電壓VDD的高電平信號。

當讀使能信號RE為高，即讀操作時，當字線使能WL_EN為高時，兩輸入與門I0的輸出抑制使能S_EN為高，因此N型場效應管N2打開。此時，字線WL不僅被傳統字線驅動器201驅動，也被N型場效應管N2驅動。當字線譯碼信號反XDEC_N為低時，傳統字線驅動器201中的P型場效應管P0打開。由于N型場效應管N2打開，將字線WL下拉到一個低于電源電壓VDD的電壓值，即被抑制，其大小由傳統字線驅動器201中P型場效應管P0和下拉電路302中N型場效應管N2的尺寸比決定，P0與N2的尺寸比越小，字線WL的電壓越低。

如圖4所示，圖4為本實用新型的改善存儲器讀穩定性的抑制字線驅動器另一種實現。

包括傳統字線驅動器201，控制電路401，下拉電路402。控制電路401由兩輸入與非門I0構成，其一個輸入連接字線使能WL_EN，另一個輸入連接讀使能RE，輸出抑制使能反S_ENB連接下拉電路402。下拉電路402由P型場效應管P3構成，其柵端接控制電路401的輸出抑制使能反S_ENB，源端接地VSS，漏端接字線WL。

該抑制字線驅動器的工作原理如下。

當讀使能信號RE為低時，即寫操作時，兩輸入與非門I0的輸出抑制使能反S_ENB為高，因此P型場效應管P3關斷。此時，字線WL只被傳統字線驅動器201驅動。當字線使能WL_EN為高，字線譯碼信號反XDEC_N為低時，傳統字線驅動器201中的P型場效應管P0打開。由于P型場效應管P3關斷，字線WL為電平為電源電壓VDD的高電平信號。

當讀使能信號RE為高，即讀操作時，當字線使能WL_EN為高時，兩輸入與非門I0的輸出抑制使能反S_ENB為低，因此P型場效應管P3打開。此時，字線WL不僅被傳統字線驅動器201驅動，也被P型場效應管P3驅動。當字線譯碼信號反XDEC_N為低時，傳統字線驅動器201中的P型場效應管P0打開。由于P型場效應管P3打開，將字線WL下拉到一個低于電源電壓VDD的電壓值，即被抑制，其大小由傳統字線驅動器201中P型場效應管P0和下拉電路402中P型場效應管P3的尺寸比決定，P0與P3的尺寸比越小，字線WL的電壓越低。

如圖5所示，圖5為本實用新型的改善存儲器讀穩定性的抑制字線驅動器第三種實現。

包括傳統字線驅動器201，控制電路501，下拉電路502。控制電路501由反相器I0，兩輸入或門I1，三輸入與門I2，兩輸入與門I3-I9組成。可編程高位PM<1>連接兩輸入或門I1的一個輸入，連接兩輸入與門I3的一個輸入和三輸入與門I2的一個輸入。可編程低位PM<0>連接反相器I0的輸入，連接兩輸入或門I1的另一個輸入。測試使能TM_EN連接兩輸入與門I4的一個輸入。讀使能RE連接兩輸入與門I3的另一輸入，連接三輸入與門I2的一個輸入，連接兩輸入與門I4的另一輸入，連接兩輸入與門I5的一個輸入。字線使能WL_EN連接兩輸入與門I6-I9的一個輸入。S0連接反相器I0的輸出和三輸入與門I2的第三個輸入。S1連接兩輸入或門I1的輸出和兩輸入與門I5的另一個輸入。S2連接兩輸入與門I3的輸出和兩輸入與門I8的另一個輸入。S3連接三輸入與門I2的輸出和兩輸入與門I9的另一個輸入。S4連接兩輸入與門I4的輸出和兩輸入與門I6的另一個輸入。S5連接兩輸入與門I5的輸出和兩輸入與門I7的另一個輸入。S_EN連接兩輸入與門I6的輸出和下拉電路502中N型場效應管N3和N2的柵端。EN_GATE<1>連接兩輸入與門I7的輸出和下拉電路502中N型場效應管N4的柵端。EN_GATE<2>連接兩輸入與門I8的輸出和下拉電路502中N型場效應管N5的柵端。EN_GATE<3>連接兩輸入與門I9的輸出和下拉電路502中N型場效應管N6的柵端。

下拉電路502由N型場效應管N2-N6構成。S_EN連接控制電路501中兩輸入與門I6的輸出和N型場效應管N3和N2的柵端。EN_GATE<1>連接控制電路501中兩輸入與門I7的輸出和N型場效應管N4的柵端。EN_GATE<2>連接控制電路501中兩輸入與門I8的輸出和N型場效應管N5的柵端。EN_GATE<3>連接控制電路501中兩輸入與門I9的輸出和N型場效應管N6的柵端。地VSS接N型場效應管N2的源端。S6連接N型場效應管N3-N6的源端和N2的漏端。字線WL連接N型場效應管N3-N6的漏端和傳統字線驅動器201的輸出。

該抑制字線驅動器的工作原理如下。

當讀使能信號RE為低時，即寫操作時，輸入與門I2-I5的輸出S2-S5為低，進而兩輸入與門I6-I9的輸出S_EN,EN_GATE<1:3>為低，因此N型場效應管N2-N6關斷。此時，字線WL只被傳統字線驅動器201驅動。當字線使能WL_EN為高，字線譯碼信號反XDEC_N為低時，傳統字線驅動器201中的P型場效應管P0打開。由于N型場效應管N2-N6關斷，字線WL為電平為電源電壓VDD的高電平信號。

當讀使能信號RE為高，即讀操作時，當字線使能WL_EN為高且測試使能TM_EN為低時，兩輸入與門I4的輸出S4為低，進而兩輸入與門I6的輸出S_EN為低，因此N型場效應管N2-N3關閉，連接N型場效應管N3-N6的源端和N2的漏端的S6浮空。此時，字線WL只被傳統字線驅動器201驅動。當字線使能WL_EN為高，字線譯碼信號反XDEC_N為低時，傳統字線驅動器201中的P型場效應管P0打開。由于N型場效應管N2-N6關斷，字線WL為電平為電源電壓VDD的高電平信號。由于N2-N6全部關閉，因此下拉電路502被關斷，對字線WL的的電壓沒有影響。

當讀使能信號RE為高，即讀操作時，當字線使能WL_EN為高且測試使能TM_EN為高時，兩輸入與門I4的輸出S4為高，進而兩輸入與門I6的輸出S_EN為高，因此N型場效應管N2-N3打開，連接N型場效應管N3-N6的源端和N2的漏端的S6拉低。根據可編程位PM<1:0>不同的值，EN_GATE<1:3>的值不同，來控制N4-N6的打開或關閉。

當PM<1:0>為“00”時，兩輸入或門I1的輸出S1為低，進而兩輸入與門I5的輸出S5為低，進而兩輸入與門I7的輸出EN_GATE<1>為低，N型場效應管N4關閉；同時I2-I3的輸出S2-S3也為低，進而I7-I8的輸出EN_GATE<2:3>也為低，N型場效應管N5-N6關閉。此時，只有N2-N3打開。字線WL不僅被傳統字線驅動器201驅動，也被由N型場效應管N2-N3構成的下拉串連網絡驅動。當字線譯碼信號反XDEC_N為低時，傳統字線驅動器201中的P型場效應管P0打開。由于N型場效應管N2-N3構成的下拉串連網絡打開，將字線WL下拉到一個低于電源電壓VDD的電壓值，即被抑制，其大小由傳統字線驅動器201中P型場效應管P0和下拉電路502中N型場效應管N2-N3構成的下拉串連網絡的等效尺寸比決定。由于只有N2-N3打開，因此下拉電路502的下拉能力最弱，對字線WL的電壓抑制也最小。

當PM<1:0>為“01”時，兩輸入或門I1的輸出S1為高，進而兩輸入與門I5的輸出S5為高，進而兩輸入與門I7的輸出EN_GATE<1>為高，N型場效應管N4打開；同時I2-I3的輸出S2-S3為低，進而I7-I8的輸出EN_GATE<2:3>為低，N型場效應管N5-N6關閉。此時，N型場效應管N2-N4打開。字線WL不僅被傳統字線驅動器201驅動，也被由N型場效應管N2-N4構成的下拉串連網絡驅動。當字線譯碼信號反XDEC_N為低時，傳統字線驅動器201中的P型場效應管P0打開。由于N型場效應管N2-N4構成的下拉串連網絡打開，將字線WL下拉到一個低于電源電壓VDD的電壓值，即被抑制，其大小由傳統字線驅動器201中P型場效應管P0和下拉電路502中N型場效應管N2-N4構成的下拉串連網絡的等效尺寸比決定。由于N2-N4打開，因此下拉電路502的下拉能力次弱，對字線WL的電壓抑制也次小。

當PM<1:0>為“10”時，兩輸入或門I1的輸出S1為高，進而兩輸入與門I5的輸出S5為高，進而兩輸入與門I7的輸出EN_GATE<1>為高，N型場效應管N4打開；同時I2-I3的輸出S2-S3為高，進而I7-I8的輸出EN_GATE<2:3>為高，N型場效應管N5-N6打開。此時，N型場效應管N2-N6都打開。字線WL不僅被傳統字線驅動器201驅動，也被由N型場效應管N2-N6構成的下拉串連網絡驅動。當字線譯碼信號反XDEC_N為低時，傳統字線驅動器201中的P型場效應管P0打開。由于N型場效應管N2-N6構成的下拉串連網絡打開，將字線WL下拉到一個低于電源電壓VDD的電壓值，即被抑制，其大小由傳統字線驅動器201中P型場效應管P0和下拉電路502中N型場效應管N2-N6構成的下拉串連網絡的等效尺寸比決定。由于N2-N6全部打開，因此下拉電路502的下拉能力最強，對字線WL的電壓抑制也最大。

當PM<1:0>為“11”時，兩輸入或門I1的輸出S1為高，進而兩輸入與門I5的輸出S5為高，進而兩輸入與門I7的輸出EN_GATE<1>為高，N型場效應管N4打開；同時I2的輸出S2為高，進而I7的輸出EN_GATE<2>為高，N型場效應管N5打開；同時I3的輸出S3為低，進而I8的輸出EN_GATE<3>為低，N型場效應管N6關閉。此時，N型場效應管N2-N5都打開。字線WL不僅被傳統字線驅動器201驅動，也被由N型場效應管N2-N6構成的下拉串連網絡驅動。當字線譯碼信號反XDEC_N為低時，傳統字線驅動器201中的P型場效應管P0打開。由于N型場效應管N2-N5構成的下拉串連網絡打開，將字線WL下拉到一個低于電源電壓VDD的電壓值，即被抑制，其大小由傳統字線驅動器201中P型場效應管P0和下拉電路502中N型場效應管N2-N5構成的下拉串連網絡的等效尺寸比決定。由于N2-N5打開，因此下拉電路502的下拉能力次強，對字線WL的電壓抑制也次大。

綜上，當電源電壓VDD較高時，即電源電壓VDD大于等于一個參考電壓時(參考電壓范圍為0.6倍的標準電源到0.95倍的電源電壓。)，通過將測試使能TM_EN關斷，來關閉下拉電路，使用電源電壓VDD作為讀操作時的字線WL電壓，來得到存儲器良好的讀性能。

當電源電壓VDD較低時，即電源電壓VDD小于一個參考電壓時(參考電壓范圍為0.6倍的標準電源到0.95倍的電源電壓。)，通過將測試使能TM_EN打開，并根據存儲器實際的工藝電壓溫度條件，設置合適的可編程位PM<1:0>的值，來調節下拉電路502的強弱，從而將字線WL電壓抑制在合適的電壓值上，來優化存儲器的讀穩定性和讀性能。