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Auswahl von Speicherzellen durch laufzeitgesteuerte Ueberlagerung von Pulsen

IP.com Disclosure Number: IPCOM000032178D
Published in the IP.com Journal: Volume 4 Issue 11 (2004-11-25)
Included in the Prior Art Database: 2004-Nov-25
Document File: 4 page(s) / 87K

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

Zellen in Speicherbausteinen sind in der Regel in zweidimensionalen Arrays angeordnet. Zum Lesen oder Schreiben werden die einzelnen Zellen in der Regel durch zwei kreuzweise verbundene Multiplexerschaltungen realisiert. Die Abbildung 1 zeigt beispielhaft ein 2x3 Zellen grosses Speicherarray eines SDRAMs mit Spalten und Reihenmultiplexer. Mit zunehmender Groesse des Zellenfeldes werden die notwendigen Multiplexerschaltungen immer aufwaendiger. Zusaetzlich fuehren die immer laengeren Leitungen im Zellenfeld zu erheblichen Lastkapazitaeten, die die elektrische Leistungsaufnahme des Speichers in die Hoehe treiben. Ferner verschlechtern aufwaendige Multiplexerschaltungen die Zugriffszeiten und die Zeitkonstanten eines Speichers. Daher wird vorgeschlagen, an Stelle der Multiplexer eine laufzeitgesteuerte Auswahlschaltung einzusetzen. In Abbildung 2 ist der grundlegende Mechanismus einer solchen Schaltung dargestellt. Dabei sind die beiden Signaltreiber DL und DR an den gegenueberliegenden Seiten der Verbindungsleitung einer linearen Zellenreihe angeschlossen. Beide Treiber koennen einen Puls aussenden, der sich in der als Wellenleiter ausgefuehrten Leitung fortpflanzt. Treffen sich die beiden Pulse, so addieren sich ihre Amplituden. Die einzelnen Zellen bestehen nun jeweils aus einem Speicherelement (hier als Kondensator dargestellt) und einer Schwellwertschaltung, die symbolisch durch Zener-Dioden angedeutet ist. Die Pulshoehe ist so zu waehlen, dass der Schwellwert nur von der Ueberlagerung beider Pulse, nicht aber von den einzelnen Pulsen ueberschritten wird. Beim Ueberschreiten des Schwellwertes wird dann ein Schreibvorgang ausgeloest. Durch Veraenderung der zeitlichen Korellation beider Pulse laesst sich der Ort der Ueberlagerung beider Pulse an jede Zelle verschieben.

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S

Auswahl von Speicherzellen durch laufzeitgesteuerte Ueberlagerung von Pulsen

Idee: Dr. Georg Erhard Eggers, DE-Muenchen; Dr. Joerg Kliewer, DE-Muenchen; Manfred Proell,

DE-Muenchen; Dr. Stephan Schroeder, DE-Muenchen

Zellen in Speicherbausteinen sind in der Regel in zweidimensionalen Arrays angeordnet. Zum Lesen oder Schreiben werden die einzelnen Zellen in der Regel durch zwei kreuzweise verbundene Multiplexerschaltungen realisiert. Die Abbildung 1 zeigt beispielhaft ein 2x3 Zellen grosses Speicherarray eines SDRAMs mit Spalten und Reihenmultiplexer. Mit zunehmender Groesse des Zellenfeldes werden die notwendigen Multiplexerschaltungen immer aufwaendiger. Zusaetzlich fuehren die immer laengeren Leitungen im Zellenfeld zu erheblichen Lastkapazitaeten, die die elektrische Leistungsaufnahme des Speichers in die Hoehe treiben. Ferner verschlechtern aufwaendige Multiplexerschaltungen die Zugriffszeiten und die Zeitkonstanten eines Speichers.

Daher wird vorgeschlagen, an Stelle der Multiplexer eine laufzeitgesteuerte Auswahlschaltung einzusetzen. In Abbildung 2 ist der grundlegende Mechanismus einer solchen Schaltung dargestellt. Dabei sind die beiden Signaltreiber DL und DR an den gegenueberliegenden Seiten der Verbindungsleitung einer linearen Zellenreihe angeschlossen. Beide Treiber koennen einen Puls aussenden, der sich in der als Wellenleiter ausgefuehrten Leitung fortpflanzt. Treffen sich die beiden Pulse, so addieren sich ihre Amplituden. Die einzelnen Zellen bestehen nun jeweils aus einem Speicherelement (hier als Kondensator dargestellt) und einer Schwellwertschaltung, die symbolisch durch Zener-Dioden angedeutet ist. Die Pulshoehe ist so zu waehlen, dass der Schwellwert nur von der Ueberlagerung beider Pulse, nicht aber von den einzelnen Pulsen ueberschritten wird. Beim Ueberschreiten des Schwellwertes wird dann ein Schreibvorgang ausgeloest. Durch Veraenderung der zeitlichen Korellation beider Pulse laesst sich der Ort der Ueberlagerung beider Pulse an jede Zelle verschieben.

Ein Lesen der gespeicherten Informationen ist mit dieser Schaltung ebenfalls moeglich. Dazu muss ein Schreibvorgang ausgeloest und dann die Amplitude der anschliessend an beiden Enden des Wellenleiters eintreffenden Pulse ausgewertet werden. Wurde die Zelle beim Schreiben umgeladen, so verkleinert sich die Amplitude der eintreffenden Pulse. Auf diese Weise ist eine Ermittlung des urspruenglichen Zellzustandes moeglich, der im Falle eines Umladens durch ein erneutes Schreiben wieder hergestellt werden muss.

Zwar liegt die Ausbreitungsgeschwindigkeit elektrischer Signale in Wellenleitern in der Groessenordnung der Vakuum-Lichtgeschwindigkeit, trotzdem ist die oben ausgefuehrte Schaltung realisierbar. Tatsaechlich sind in diesem Fall Pulsdauern der Groessenordnung 10-15 s notwendig, um eine Pulsausdehnung von 1 µm zu erzielen. Dies liegt mindestens drei Groessenordnungen unter den heutigen technischen Moeglichkeiten. Dennoch laesst sich das Modell so ver...