一种基于垂直GAA晶体管的新型3D-SRAM架构，适用于高级人工智能和边缘计算应用

《IEEE Transactions on Electron Devices》：A Novel 3D-SRAM Architecture Based on Vertical GAA Transistors for Advanced AI and Edge Computing Applications

三维静态随机存取存储器（SRAM）通过垂直栅全环绕（VGAA）晶体管设计实现面积优化（较传统3nm SRAM减少70%），TCAD仿真表明通道长度（LCH）和间隔长度（LSP）显著影响噪声容限与待机功耗，工作函数变异（WFV）导致写入操作易受变异影响。经结构优化（单元比CR与提升比PR），在0.6V电源电压下满足6σ良率，同时提升电压最小值（VMIN）和写入稳定性。该设计为AI与边缘计算提供高效能能比与紧凑型存储方案。

　　

摘要：

我们提出了一种基于垂直全环绕栅极（VGAA）晶体管的新颖3D-SRAM架构，旨在解决传统平面静态随机存取存储器（SRAM）在先进技术节点中的局限性。该比特单元利用四个垂直对齐的硅柱来实现六个晶体管，与传统3纳米节点SRAM相比，面积减少了约70%。通过TCAD仿真优化了器件参数，发现沟道长度（LCH）和间隔层长度（LSP）显著影响噪声裕度和待机功耗。结合功函数变化（WFV）的统计分析表明，写操作特别容易受到变异性影响，因此需要进一步优化。通过利用VGAA设计的结构灵活性，我们微调了单元比例（CR）和上拉比例（PR），以满足在电压VDD = 0.6 V时读写操作的6σ产量标准。这种配置不仅提高了VMIN和写操作的稳定性，还保持了较低的待机功耗。这些发现表明，基于VGAA的3D-SRAM是人工智能（AI）和边缘计算系统中高效节能且紧凑的存储解决方案的有力候选者。