Design of Low-Power Transmitter with 1T1C Bootstrap technique for Memory Interfaces

Abstract

본 논문은 저전력 메모리 인터페이스를 위한 1T1C 부트스트랩 기술을 적용한 단일 종단 송신기를 제안한다. 제안한 부트스트랩 직렬기 및 사전 드라이버를 통해 N-over-N 드라이버가 BER<10-12를 달성하기에 충분한 eye 마진을 가지도록 하고, 낮은 VDD 및 VDDQ에서 높은 데이터 속도를 가질 수 있다. 부트스트랩 송신기는 기존 송신기에 비해 13%의 전력을 절약한다. 6.6mm on-chip 채널을 구동하는 고대역폭 메모리 인터페이스용 송신기는 0.75-V VDD 및 0.25-V VDDQ에서 40.8-fj/b/mm의 에너지 효율을 달성한다. 3mm FR-4 trace를 구동하는 저전력 DDR 인터페이스용 송신기는 0.9-V VDD 및 0.5-V VDDQ에서 0.47-pj/b의 에너지 효율을 얻는다. 두 송신기 모두 최근 발표된 메모리 인터페이스 및 on-chip 직렬 링크용 송신기들 대비 가장 높은 에너지 효율을 갖는다

This paper presents a 40.8-fJ/b/mm 12.8-Gb/s single-ended transmitter with a 1T1C bootstrap technique for low-power memory interfaces. The proposed bootstrap serializer and pre-driver allow the N-over-N driver to have a suffi-cient eye margin to achieve BER<10-12 and a high data rate at low VDD and VDDQ. The bootstrap transmitter saves 13% power consumption compared to the conventional transmitters. The transmitter for the HBM interface driving a 6.6mm on-chip channel achieves an energy efficiency of 40.8-fJ/b/mm at 0.75-V VDD and 0.25-V VDDQ. The transmitter for the LPDDR interface driving a 3mm FR-4 trace achieves an energy efficiency of 0.47-pJ/b at 0.9-V VDD and 0.5-V VDDQ. Both exhibit the highest energy efficiency compared to the state-of-the-art transmitters for the memory interfaces.