A Low Power ROM Using A Single Charge Sharing Capacitor and Hierarchical Bit Line

This paper describes a low power ROM using single charge-sharing capacitor and hierarchical bit line (SCSC-ROM). The SCSC-ROM reduces the power consumption in bit lines. It lowers the swing voltage of bit lines to a very small voltage by using a charge-sharing technique with a single capacitor. It implements the capacitor with dummy bit lines to improve noise immunity and make easy to design. The hierarchical bit line further saves the power by reducing the capacitance in bit lines. The SCSC-ROM also reduces the power consumption in control unit and predecoder by using the hierarchical word line decoder. The simulation result shows that the SCSC-ROM with $4K{\times}32bits$consumes only 37% power of a conventional ROM. A SCSC-ROM chip is fabricated in a $0.25{\mu}m$ CMOS process. It consumes 8.2mW at 240MHz with 2.5V.

한 개의 전하공유 커패시터와 계층적 비트라인을 이용한 저전력 롬

본 논문에서는 한 개의 전하공유 커패시터와 계층적 비트라인을 이용한 저전력 롬을 제안하였다. (single charge-sharing capacitor ROM: SCSC-ROM) 제안된 SCSC-ROM은 전하공유 커패시터와 계층적 비트라인으로 비트라인의 전력소모를 크게 줄였다. 한 개의 전하공유 커패시터를 이용한 전하공유 기법으로 비트라인의 swing 전압을 크게 낮춤으로써 비트라인에서의 전력소모를 줄였다. 이때, 전하공유 커패시터를 dummy 비트라인으로 구현하여 노이즈에 강할 뿐만 아니라 설계를 쉽게 하였다. 계층적 비트라인 기법으로 비트라인의 커패시턴스를 줄임으로써 전력소모를 더욱 줄였다. 또한, 계층적 워드라인 디코더를 제안하여 컨트롤과 프리디코더에서 소모되는 전력을 줄일 수 있었다. 시뮬레이션 결과에서 $4K{\times}32$비트의 SCSC-ROM의 소모전력은 기존의 롬의 37%로 줄었다. 칩은 $0.25{\mu}m$ CMOS 공정으로 제작되었고, 2.5V의 240MHz 동작에서 8.2mW를 소모하였다.