[科普中国]-字线

字线：子选择线

在MOS管中，漏极所接线是位线而栅极所接线就是字线。

字线为高电平时T管导通，字线为低电平时则截止。

字线负偏压技术的低功耗SRAM设计随着工艺节点的进步，SRAM中静态功耗占整个功耗的比例越来越大，纳米尺度的IC设计中，漏电流是一个关键问题。为了降低SRAM静态功耗，提出一种字线负偏压技术，并根据不同的工艺角，给出最合适的负偏压大小，使得SRAM漏电流得到最大程度的降低。仿真结果表明，SMIC40nm工艺下，和未采用字线负偏压技术的6管SRAM存储单元相比，该技术在典型工艺角下漏电流降低11.8%，在慢速工艺角下漏电流降低能到达29.1%。1

字线负偏压的原理一个MOSFET存在多种漏电流：亚阈值漏电流，栅漏电流，PN 结漏电流，栅致漏极泄漏 GIDL电流，耗尽层结穿通电流。MOS管在不同状态时的主要构成电流是不同的，当管子处于关态或等待状态时，GIDL电流占主导地位。

所谓GIDL电流即是栅致漏极泄漏电流，是由于工艺限制产生的电流，MOSEFET栅极和漏极之间会不可避免的存在相互交叠的区域，GIDL电流就发生在栅漏交叠区这一重要区域。当漏极栅极之间电压很大时，交叠区界面附近硅中电子在价带和导带之间发生带带隧穿，从而形成GIDL电流。随着器件尺寸缩小，器件源极漏极以及衬底的浓度越来越大，栅氧化层越来越薄，导致GIDL电流急剧增加，使得GIDL电流成为器件静态功耗中不可忽略的一部分。1

对于NMOSFET来说，可以通过在栅极加负压的方式增加阈值电压，而对于PMOSFET可以采用在栅极加高于VDD的电压来降低漏电流，但是这一方法同时也会导致GIDL电流增加。说明了字线负偏压技术的可行性，为提出的字线负偏压技术提供了理论支持。1

仿真结果原来的WL低电平不再是传统意义上的“0”电平，而是更低的负电压Vbias。为了实现该技术，设计了新的字线产生电路 ，在原来电路的基础上增添了新的开关电路，使得新产生的字线电压能够运用提出的字线负偏压技术。电路原理如下：当WL_OLD 为高电平“VDD”时，WL_NEW与WL_OLD的值相同，都为VDD，即存储单元的读写操作与之前一致；当WL_OLD 为低电平“0”时，WL_NEW与Vbias的值一致，保证当存储单元处于数据保持状态时，运用提出的字线负偏压技术，达到降低功耗的目的。该电路使得SRAM在数据保持状态时的字线电压为Vbias，而在读写操作时的电压为VDD。1

最优字线负偏压的大小不仅与工艺有关，还会因工艺角（P）、供电电压（V）、温度（T）的不同而呈现不同的结果，因此对不同 PVT下的6管存储单元在数据保持状态时的漏电流做了仿真。给出了采用SMIC40nm工艺且不同PVT情况下的最优字线负偏压 ，并且给出了采用该技术前后6管SRAM存储单元的静态功耗对比。由结果可知，采用了字线负偏压技术之后 ，在典型工艺角TNTP85℃下，存储单元的静态功耗降低了11.8%；在快速工艺角FNFP125℃下 ，存储单元的静态功耗降低了23.4%；在慢速工艺角SNSP125℃下，存储单元的静态功耗降低了29.1%。1

一字线结构光三维测量模型的新型标定方法建立了一字线结构光的机器视觉测量模型，并提出了基于改进的CCD相机标定法的结构光平面精确标定方法。根据结构光沿光平面法线方向的能量分布规律，采用高斯拟合法提取图像中光条中心点的亚像素坐标。标定时，在自由移动的平面靶标上建立局部世界坐标系，利用结构光光条与标靶的共面性，将通过相机标定参量计算得到的光条中心点的局部世界坐标转换到相机坐标系中。利用光平面上求得的标定点的三维坐标，实现了一字线结构光平面在相机坐标系下的优化估计。该方法考虑了影响测量模型准确度的因素，可以获取大量的用于标定光平面参量的标定点坐标。标准量块和轴颈的测量结果表明，该方法在实际应用中具有较高的准确度。2

一字线结构光测量模型一字线结构光的数学模型中OiWXiWYiWZiW为局部世界坐标系，OCXCYCZC为相机坐标系，Oxy为图像坐标系，O0uv为像素为坐标系。结构光平面与靶标平面交线上任意一点P在OiWXiWYiWZiW下的坐标为PiW=（XiW，YiW，ZiW）T，在OCXCYCZC下的坐标为PC=（XC，YC，ZC）T。点P在图像平面上的理想投影点为P′，在Oxy下的坐标为Pu=（xu，yu）T；该点在图像平面上的实际投影点为P″，在Oxy下的坐标为Pd=（xd，yd）T，在O0uv下的坐标为Pf=（uf，vf）T。

采用平面靶标进行标定时，通常将OiWXiWYiWZiW建立在靶平面Qi 上，此时P的ZiW=0。大多数的相机模型都是基于小孔成像模型和畸变模型而建立的。2

标准量块尺寸测量提出的一字线结构光测量模型的准确度，应用该模型对一级准确度量块的尺寸进行测量，测量装置的摆放保持相机和量块的位置不动，在被测量块上投射位置不同的两条一字线光条图案，应用中的标定结果分别计算两条光条上被测点在相机坐标系下的坐标，用量块A和B表面的被测点三维坐标分别拟合两平面在相机坐标系下的方 程，两平面间的距离即为量块A的厚度。实验对5种尺寸的量块进行测 量，结果可以看出，方法测量结果的最大 误差为0.0145mm。2

本词条内容贡献者为:

胡启洲 - 副教授 - 南京理工大学