인 메모리 컴퓨팅을 위한 고속 감지 증폭기 설계

Design of High-Speed Sense Amplifier for In-Memory Computing

감지 증폭기는 메모리 설계에 필수적인 주변 회로로서, 작은 차동 입력 신호를 감지하여 디지털 신호로 증폭하기 위해 사용된다. 본 논문에서는 인 메모리 컴퓨팅 회로에서 활용 가능한 고속 감지 증폭기를 제안하였다. 제안하는 회로는 추가적인 방전 경로를 제공하는 트랜지스터 Mtail을 통해 감지 지연 시간을 감소시키고, m-GDI(: modified Gate Diffusion Input)를 적용하여 감지 증폭기의 회로 성능을 개선하였다. 기존 구조와 비교했을 때 감지 지연 시간은 16.82% 감소하였으며, PDP(: Power Delay Product)는 17.23%, EDP(: Energy Delay Product)은 31.1%가 감소하는 결과를 보였다. 제안하는 회로는 TSMC의 65nm CMOS 공정을 사용하여 구현하였으며 SPECTRE 시뮬레이션을 통해 본 연구의 타당성을 검증하였다.

A sense amplifier is an essential peripheral circuit for designing a memory and is used to sense a small differential input signal and amplify it into digital signal. In this paper, a high-speed sense amplifier applicable to in-memory computing circuits is proposed. The proposed circuit reduces sense delay time through transistor Mtail that provides an additional discharge path and improves the circuit performance of the sense amplifier by applying m-GDI (: modified Gate Diffusion Input). Compared with previous structure, the sense delay time was reduced by 16.82%, the PDP(: Power Delay Product) by 17.23%, the EDP(: Energy Delay Product) by 31.1%. The proposed circuit was implemented using TSMC's 65nm CMOS process, while its feasibility was verified through SPECTRE simulation in this study.