I nd o ne s ia n J o urna l o f   E lect rica E ng ineering   a nd   Co m pu t er   Science   Vo l.   4 3 ,   No .   2 A u g u s t   2 0 2 6 ,   p p .   4 1 3 ~ 4 2 4   I SS N:  2 5 0 2 - 4 7 5 2 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijeecs.v 4 3 .i 2 . pp 4 1 3 - 4 2 4           413     J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij ee cs.ia esco r e. co m   Lo w - po wer high - speed Fi nFET  D RAM a rray  using  sleep  trans isto rs       P ra v e ena 1 ,   Sh y la s hree 2   1 D e p a r t me n t   o f   El e c t r o n i c s a n d   C o m mu n i c a t i o n   En g i n e e r i n g ,   R V   C o l l e g e   o f   E n g i n e e r i n g ,   B e n g a l u r u ,   A f f i l i a t e d   t o   V TU ,   B e l a g a v i ,   I n d i a   2 D e p a r t me n t   o f   El e c t r o n i c s a n d   C o m mu n i c a t i o n   En g i n e e r i n g ,   R   V   C o l l e g e   o f   E n g i n e e r i n g ,   B e n g a l u r u ,   I n d i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Oct  1 1 ,   2 0 2 4   R ev is ed   Ap r   2 7 ,   2 0 2 6   Acc ep ted   J u n   2 8 ,   2 0 2 6     Dy n a m ic  ra n d o m - a c c e ss   m e m o ry   (DRA M is  a   fu n d a m e n tal   m e m o ry   tec h n o l o g y   wi d e ly   e m p l o y e d   i n   m o d e rn   d i g it a l   sy ste m b e c a u se   o i ts  h ig h   sto ra g e   d e n sit y   a n d   sim p le  c e ll   stru c tu re .   Ho we v e r,   c o n v e n ti o n a DRA M   c e ll su ffe fro m   c o n sid e ra b le  p o we d issi p a ti o n   a n d   p ro p a g a t io n   d e lay ,   wh ich   li m it   th e ir  s u it a b il it y   f o h i g h - sp e e d   a n d   lo w - p o we a p p li c a ti o n s.  T h is   p a p e p re se n ts  th re e   n o v e F in F E T - b a se d   DRA M   a rc h it e c tu re in c o rp o ra ti n g   sle e p   tran sisto r   tec h n iq u e t o   re d u c e   p o we c o n su m p ti o n   wh il e   imp ro v i n g   o p e ra ti n g   sp e e d .   T h e   p ro p o se d   d e sig n in c l u d e   a   2 T - DRA M   w it h   sle e p   tran sisto rs  a n d   two   c o n fig u ra ti o n o f   3 T - DRA M   wit h   sle e p   tra n si sto rs.  T h e   F in F E tec h n o lo g y   e n h a n c e s   sw it c h in g   p e rfo rm a n c e   a n d   re d u c e p ro p a g a ti o n   d e lay ,   wh e re a th e   sle e p   tran sist o tec h n i q u e   e ffe c ti v e ly   su p p re ss e lea k a g e ,   d y n a m ic,  a n d   sh o rt - c ircu it   p o we d u ri n g   m e m o ry   o p e ra ti o n s.  Th e   p r o p o se d   DRA M   c e ll a re   d e si g n e d   a n d   e v a l u a ted   u si n g   th e   c a d e n c e   v irt u o so   a n a lo g   d e si g n   e n v ir o n m e n t .   S imu latio n   re su lt s   d e m o n stra te  sig n ifi c a n im p ro v e m e n ts  o v e r   c o n v e n t io n a DRA M   a rc h it e c tu re s.  Th e   p ro p o se d   2 T - DRA M   a c h iev e a   6 6 %   re d u c ti o n   i n   write   d e lay ,   wh il e   t h e   p ro p o se d   3 T - DRA M   a c h iev e u p   to   a   9 8 %   re d u c ti o n   in   re a d   d e lay .   F u rth e rm o re ,   wri te  p o we c o n su m p ti o n   is  re d u c e d   b y   5 6 . 8 % ,   6 3 . 0 2 % ,   a n d   9 9 . 6 %   fo r   t h e   2 T,   3 T - B ,   a n d   3 T - c o n f ig u ra ti o n s,  re sp e c ti v e ly .   D u rin g   re a d   o p e ra ti o n s,  p o we c o n su m p t io n   is  re d u c e d   b y   9 9 . 8 % ,   9 9 . 5 % ,   a n d   9 9 . 8 % ,   re sp e c ti v e ly .   Th e se   re su lt d e m o n stra te  th a th e   p r o p o se d   F i n F E DRA M   a rc h it e c tu re p ro v id e   a n   e ffe c ti v e   so l u ti o n   f o h i g h - s p e e d ,   l o w - p o we r   e m b e d d e d   m e m o ry   a p p li c a ti o n s.   K ey w o r d s :   2T - DR AM   3T - DR AM   DR AM   Fin FET   Po wer   d elay   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Sh y lash r ee   Dep ar tm en t o f   E lectr o n ics an d   C o m m u n icatio n   E n g in ee r i n g R   C o lleg o f   E n g in ee r in g   B en g alu r u Af f iliated   t o   VT U   B en g alu r u ,   I n d ia   E m ail:  s h y lash r ee n @ r v ce . ed u . in       1.   I NT RO D UCT I O N   Me m o r y   is   o n e   o f   th e   f u n d am en tal  co m p o n en ts   o f   m o d e r n   d ig ital  s y s tem s ,   en ab lin g   d ata  s t o r ag an d   p r o ce s s in g   in   a p p licatio n s   r an g in g   f r o m   p o r tab le   co n s u m e r   elec tr o n ics  to   h ig h - p er f o r m a n ce   co m p u tin g ,   clo u d   s er v er s ,   ar tific ial  in tellig en ce ,   an d   d ef en s s y s tem [ 1 ] [ 3 ] .   T h r a p id   a d v an ce m en o f   th e s tech n o lo g ies  h as  s u b s tan tially   in cr ea s ed   th d e m an d   f o r   m em o r y   ar c h itectu r es  th at  s im u ltan eo u s ly   p r o v id h ig h   s p ee d ,   lo w   p o wer   c o n s u m p tio n ,   an d   co m p ac s ilico n   ar ea .   C o n s eq u en tl y ,   o p tim izin g   th p o wer - p er f o r m an ce - ar ea   ( PP A)   ch ar ac ter is tics   o f   m em o r y   cir c u its   h as  b ec o m o n o f   th m ajo r   ch allen g es  in   c o n tem p o r a r y   v er y   lar g e - s ca le  in teg r atio n   ( VL SI )   d esig n   [ 4] .   Am o n g   s em ico n d u cto r   m em o r ies,  d y n am ic  r an d o m - ac ce s s   m em o r y   ( DR AM )   is   wid ely   em p lo y ed   b ec a u s o f   its   s im p le  ce ll s tr u ctu r e,   h ig h   s to r ag d en s ity ,   an d   l o f ab r i ca tio n   co s [ 5 ] ,   [ 6 ] Un lik s tatic  r an d o m - ac ce s s   m em o r y   ( SR AM ) ,   DR AM   r eq u ir es  f ewe r   tr a n s is to r s   p er   m e m o r y   ce ll,  allo win g   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 5 2   I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci Vo l.  4 3 ,   No .   2 ,   Au g u s t   20 2 6 :   4 1 3 - 4 2 4   414   s ig n if ican tly   h ig h er   m em o r y   ca p ac ity   with in   th e   s am ch ip   ar ea   [ 7 ] .   Ho wev er ,   D R AM   s to r es  b in ar y   in f o r m atio n   as  elec tr ical  ch ar g in   s to r a g ca p ac ito r ,   m a k in g   it  v o latile  m em o r y   t h a r eq u ir es  p e r io d ic   r ef r esh   o p e r atio n s   to   c o m p en s ate  f o r   ch a r g leak a g [ 8 ] .   As  C MO tech n o lo g y   co n tin u es  to   s ca le  in to   d ee p   n an o m eter   tech n o lo g ies,  leak a g cu r r en t,   p r o p a g atio n   d elay ,   an d   p o wer   d is s ip atio n   h av b ec o m e   cr itical  ch allen g es  t h at  lim it   th p er f o r m an ce   an d   en er g y   ef f icien cy   o f   co n v e n ti o n al  DR AM   ar ch itectu r es  [ 9 ] ,   [ 1 0 ] .   Sev er al  a p p r o ac h es  h av b ee n   p r o p o s ed   to   r ed u ce   DR AM   p o wer   co n s u m p tio n   wh ile  m ain tain in g   h ig h   o p er atin g   s p ee d .   L o w - p o we r   d esig n   tech n iq u es ,   in clu d in g   s leep   tr an s is to r s   an d   p o wer - g atin g   m eth o d s ,   h av p r o v en   e f f ec tiv in   s u p p r ess in g   s tan d b y   leak a g e   cu r r en b y   d is co n n ec tin g   in ac tiv m em o r y   ce lls   f r o m   t h p o wer   s u p p l y   [ 1 1 ] [ 1 3 ] .   T h ese  ap p r o ac h es   s ig n if ican tly   r ed u ce   s tatic  p o wer   co n s u m p tio n   with o u r eq u ir in g   m ajo r   m o d if icatio n s   to   th m em o r y   ar ch itectu r e.   Nev e r th eless ,   leak ag r e d u ctio n   tech n iq u es  alo n ar i n s u f f icien to   o v e r co m th p e r f o r m an ce   d eg r ad atio n   ass o ciate d   with   ag g r es s iv co m p lem en tar y   m etal - o x id e - s em ico n d u cto r   ( C MO S )   tech n o lo g y   s ca lin g .   T o   ad d r ess   th ese  li m itatio n s ,   f in   f ield - ef f ec tr a n s is to r   ( Fin FET )   tech n o lo g y   h as  em er g ed   as  an   attr ac tiv alter n ativ to   c o n v en tio n al  p la n ar   MO SF E T s   f o r   ad v a n ce d   tec h n o l o g y   n o d es  b elo w     2 2   n m   [ 1 4 ] [ 1 7 ] .   Owin g   to   its   th r ee - d im e n s io n al  g ate   s tr u ctu r e,   Fin FET   p r o v id es  s u p e r io r   elec tr o s tatic  co n tr o o v er   th c h an n el,   ef f ec tiv ely   s u p p r ess in g   s h o r t - c h an n el  ef f e cts,  r ed u cin g   lea k ag cu r r en t,  an d   im p r o v in g   p r o ce s s   v a r iatio n   to ler an ce   [ 1 8 ] .   I n   ad d itio n ,   Fi n FET   d ev ices   ex h ib it   h ig h er   d r iv c u r r e n t,  lo wer   p r o p a g atio n   d elay ,   im p r o v e d   wr ite/r ea d   s tab ilit y ,   an d   r ed u ce d   p o wer - d elay   p r o d u ct  co m p a r ed   with   co n v en tio n al  C MO tech n o lo g y   [ 1 9 ] [ 2 1 ] .   T h ese  ch ar ac ter is tics   m ak Fin FET   tech n o lo g y   p a r ticu lar ly   s u itab le  f o r   im p le m en tin g   n e x t - g en er atio n   lo w - p o wer   a n d   h ig h - s p ee d   m em o r y   cir c u its   [2 2] .   R ec en s tu d ies   h av in v esti g ated   v ar io u s   DR AM   ar ch itectu r es  b ased   o n   Fin FET   d ev ices,  lo w - tr a n s is to r - co u n m em o r y   ce lls ,   an d   leak ag r ed u ctio n   tech n iq u es  [ 2 3 ] [ 2 7 ] .   Alth o u g h   th ese   ap p r o ac h es  h av d e m o n s tr ate d   im p r o v em en ts   in   eith er   p o wer   e f f icien cy   o r   o p er atin g   s p ee d ,   m o s s tu d ies   f o c u s   o n   a   s in g le  o p tim iza tio n   s tr ateg y .   T h e   co m b in ed   ad v a n tag es  o f   Fin FET   tech n o lo g y   a n d   s leep   tr an s is to r - b ased   p o wer   g atin g   h av n o b ee n   f u lly   ex p lo r ed   f o r   lo w - tr a n s is to r - co u n DR AM   ce lls   [ 2 8 ] .   Fu r t h er m o r e ,   co m p r eh e n s iv ev al u atio n s   o f   m u ltip le   Fin FET   DR AM   co n f ig u r atio n s   u n d er   id e n tical  d esig n   co n d it io n s   r em ain   lim ited   [ 2 9 ] ,   [ 3 0 ] .   T o   ad d r ess   th ese  r esear ch   g ap s ,   th is   p ap er   p r o p o s es  th r ee   n o v el  Fin FET - b ased   DR AM   ar ch itectu r es  in co r p o r atin g   s leep   tr an s is to r   tech n iq u es,  n am ely   2 T - D R AM   w ith   s leep   tr an s i s to r s   an d   two   d if f er en t   co n f ig u r atio n s   o f   3 T - DR AM   with   s leep   tr an s is to r s .   T h p r o p o s ed   d esig n s   co m b in th s u p er io r   s witch in g   ch ar ac ter is tics   o f   Fin FET   d e v ices  with   p o wer - g atin g   m ec h an is m s   to   r ed u ce   leak ag e,   d y n am ic,   an d   s h o r t - cir cu it  p o wer   wh ile  im p r o v in g   r ea d   an d   wr i te  p er f o r m an c e.   T h p r o p o s ed   m e m o r y   ce ll s   ar d esig n ed   an d   an aly ze d   u s in g   t h ca d e n ce   v ir tu o s o   an al o g   d esig n   e n v ir o n m en t .   Simu latio n   r esu lts   d em o n s tr ate  s u b s tan tial  r ed u ctio n s   in   p r o p ag atio n   d el ay   an d   p o wer   c o n s u m p tio n ,   i n d icatin g   th at  th e   p r o p o s ed   a r ch ite ctu r es  p r o v i d an   ef f ec tiv s o lu tio n   f o r   f u t u r e   h ig h - s p ee d ,   lo w - p o wer   em b e d d ed   m e m o r y   an d   VL SI  a p p li ca tio n s .       2.   O P E RAT I NG   P RINC I P L E   O F   F I NF E T   DR AM   C E L L S   2 . 1 .     O pera t ing   princip le  o f   co nv ent io na 2 T   F inFE T   DR AM   ce ll   T h co n v en tio n al  2 T   Fin FE T   DR AM   ce ll  is   illu s tr ated   in   Fig u r e   1 .   I c o n s is ts   o f   t wo   Fin FET   tr an s is to r s   an d   o n s to r a g ca p ac ito r   f o r   s to r in g   s in g le  b it   o f   in f o r m atio n .   T h e   ce ll  o p er ates  in   two   m o d es:   wr ite  an d   r ea d .   Du r in g   th wr ite  o p er atio n ,   th wr ite  wo r d   l in ( W W L )   is   ac tiv at ed ,   allo win g   th d ata  o n   th e   wr ite  b it  lin ( W B L )   to   c h a r g o r   d is ch ar g th e   s to r ag e   ca p ac ito r   ac c o r d i n g   to   th in p u lo g ic  lev el.     ch ar g e d   ca p ac ito r   r ep r esen t s   lo g ic  ' 1 ' ,   wh er ea s   d is ch ar g ed   ca p ac ito r   r e p r esen ts   lo g ic   ' 0 ' .   Du r in g   th r ea d   o p er atio n ,   th wr ite  p ath   is   d is ab led   an d   th e   r ea d   wo r d   lin ( R W L )   is   en ab led .   T h s to r ed   ch ar g co n tr o ls   th e   co n d u ctio n   s tate  o f   th r ea d   t r an s is to r ,   th er eb y   p r o d u cin g   t h co r r esp o n d in g   lo g ic  lev el  at  th r ea d   b it  lin e   ( R B L ) .   Sin ce   th s to r ed   ch ar g g r ad u ally   leak s   th r o u g h   p a r a s itic  leak ag cu r r en ts ,   p er io d ic   r ef r esh   o p er atio n s   ar r eq u ir e d   to   p r eser v th e   s to r ed   d ata.     2 . 2 .     O pera t ing   princip le  o f   co nv ent io na 3 T   F inFE T   DR AM   ce ll   T h co n v en tio n al  3 T   Fin FET   DR AM   ce ll  is   s h o wn   in   Fig u r 2 .   T h ci r cu it  co n s is ts   o f   th r ee   Fin FET   tr an s is to r s   an d   o n s to r a g ca p ac ito r .   C o m p ar ed   with   th e   2 T   s tr u ctu r e,   th a d d itio n al   tr a n s is to r   p r o v i d es  an   in d ep en d en r ea d   p ath ,   th e r e b y   im p r o v in g   r ea d   s tab ilit y   an d   m in im izin g   d is tu r b an ce   to   th s to r ed   d ata.   Du r in g   th wr ite  o p er atio n ,   th W W L   is   as s er ted   wh ile  th R W L   r em ain s   in ac tiv e.   T h in p u d ata  ap p lied   to   th W B L   ch ar g es  o r   d is ch ar g es  th s to r ag ca p ac ito r ,   r ep r e s en tin g   lo g ic  ' 1 o r   lo g ic  ' 0 ' ,   r esp ec tiv ely .   Du r in g   th r ea d   o p er atio n ,   W W L   is   d ea ctiv ated   an d   R W L   is   en ab le d .   T h v o ltag s to r e d   in   th ca p ac ito r   co n tr o ls   th r ea d   tr an s is to r ,   allo win g   th s to r ed   d ata  t o   b s en s ed   at   th R B L .   T h s ep ar ated   r ea d   a n d   wr ite  p ath s   r ed u ce   r ea d   d is tu r b a n ce   an d   im p r o v ac ce s s   r eliab ilit y   co m p ar ed   with   th co n v en tio n al  2 T   DR AM   ce ll.  Nev er th eless ,   as  d y n am ic  m em o r y   s tr u ctu r e ,   th s to r ed   ch ar g g r ad u ally   d ec ay s   o v e r   tim d u to   leak ag e   cu r r en ts ,   m ak i n g   p e r io d ic  r e f r esh   o p er atio n s   n ec ess ar y   t o   m ain tain   d ata  in teg r ity .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2502 - 4 7 5 2       Lo w - p o w er h ig h - s p ee d   F in F E T DR A M a r r a u s in g   s leep   tr a n s is to r s   ( N   P r a ve en a )   415       Fig u r 1 C o n v en tio n al   2T - D R AM           Fig u r e   2 .   C o n v en tio n al   3T - D R AM       3.   M E T H O D   3 . 1   P r o po s ed   des ig n a nd   im plem ent a t io n   T h o v er all  d esig n   m eth o d o l o g y   ad o p ted   in   th is   s tu d y   is   illu s tr ated   in   Fig u r 3 .   T h e   p r o p o s ed   wo r k f lo b e g in s   with   th s elec tio n   o f   co n v en tio n al  2 T   an d   3 T   DR AM   ce lls   im p lem e n ted   u s in g   F in FET   tech n o lo g y   as  th b aselin ar ch itectu r es.  Su b s eq u en tly ,   th s leep   tr an s is to r   tech n iq u is   in co r p o r ated   in to   th co n v en tio n al  ce lls   to   r ed u ce   leak ag p o wer   wh ile  p r eser v in g   th eir   o p e r atin g   ch a r ac ter is tics .   T h m o d if ied   m em o r y   ce lls   ar t h en   d es ig n ed   a n d   s im u lated   u s in g   ca d en ce   v i r tu o s o   [ 3 1 ] .   Fin ally ,   th p r o p o s ed   ar ch itectu r es  ar ev alu ate d   in   ter m s   o f   wr ite  d ela y ,   r e ad   d elay ,   a n d   p o wer   co n s u m p tio n ,   a n d   th eir   p er f o r m a n ce   is   c o m p ar e d   wi th   th c o n v e n tio n al  d esig n s   to   d eter m in e   th e f f ec tiv en es s   o f   th e   p r o p o s ed   ap p r o ac h .           Fig u r 3 .   Flo wch ar o f   th e   m et h o d o lo g y   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 5 2   I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci Vo l.  4 3 ,   No .   2 ,   Au g u s t   20 2 6 :   4 1 3 - 4 2 4   416   Fig u r 3   p r esen ts   th co m p lete  m eth o d o lo g y   ad o p te d   in   th is   wo r k .   T h p r im ar y   o b jectiv is   to   o p tim ize  th PP ch ar ac ter is tics   o f   D R AM   ce ll s .   Sin ce   D R AM   in h er en tly   o cc u p ies  s m aller   s ilico n   ar ea   th an   SR AM ,   an d   tech n o lo g y   s ca lin g   h as  alr ea d y   m in im iz ed   th c ell  ar ea ,   th is   wo r k   p r im ar ily   f o c u s es  o n   r ed u cin g   p o wer   c o n s u m p tio n   an d   im p r o v in g   o p e r atin g   s p ee d .   T h p r o p o s ed   m eth o d o lo g y   co m b in es  Fin FET   tech n o lo g y   with   th s leep   tr a n s is to r   tech n iq u e.   Fin FET   d e v ices  p r o v id s u p e r io r   elec tr o s tatic  co n tr o an d   lo wer   p r o p ag atio n   d elay   t h an   co n v e n tio n al  C MO tr an s is t o r s ,   wh ile  s leep   tr an s is to r s   s ig n if ican tly   r e d u ce   leak ag cu r r e n d u r in g   s tan d b y   o p er atio n .   T h ef f ec tiv e n ess   o f   th p r o p o s ed   d esig n s   is   ev alu ated   b y   m ea s u r in g   th e   r ea d   d elay ,   wr ite  d elay ,   an d   av e r ag p o wer   c o n s u m p tio n ,   f o llo we d   b y   c o m p ar ativ an al y s is   with   th co n v e n tio n al  DR AM   ar ch itectu r es.   T h s leep   tr an s is to r   tech n iq u em p lo y ed   i n   th is   wo r k   is   illu s tr ated   in   Fig u r 4 .   s leep   tr an s is to r   is   a   h ig h - th r esh o ld - v o ltag ( h ig h - ( V_ T ) )   MO SF E T   th at  d is co n n ec ts   th l o g ic  cir c u it  f r o m   th p o wer   s u p p ly   d u r in g   s tan d b y   m o d e,   th e r eb y   m in im izin g   lea k ag c u r r en t.   Dep en d in g   o n   its   lo ca tio n ,   th e   s leep   tr an s is to r   ca n   b im p lem en ted   eith e r   as  h ea d er   s witch ,   u s in g   p - ty p MO SF E T   co n n ec ted   b etwe en   th cir cu it  an d   th e   ( V_ {DD })   s u p p ly ,   o r   as a   f o o t er   s witch ,   u s in g   an   n - ty p MO SF E T   co n n ec ted   b etwe en   th cir cu it a n d   g r o u n d .   As  s h o wn   in   Fig u r 4 ,   t h f o o ter - s witch   co n f i g u r atio n   is   ad o p ted   b ec au s o f   its   lo wer   ar ea   o v er h ea d   a n d   ef f ec tiv leak ag r e d u ctio n .   D u r in g   ac tiv o p er atio n ,   th e   s leep   tr an s is to r   r em ain s   ON,   allo win g   th cir cu it  to   f u n ctio n   n o r m ally .   Du r in g   s tan d b y   m o d e,   it   is   tu r n e d   OFF,  ef f ec tiv ely   is o latin g   th e   cir c u it  f r o m   th e   p o wer   s u p p ly   an d   s ig n if ican tly   r ed u c in g   s tatic  p o wer   d is s ip atio n   wi th o u t a f f ec tin g   n o r m al  r ea d   an d   wr ite  o p er atio n s .           Fig u r 4 .   B lo ck   d iag r am   d ep ic tin g   s leep   tr an s is to r   tech n iq u e       As illu s tr ated   in   F ig u r e   4 ,   th s leep   ap p r o ac h   d ec r ea s es su b   th r esh o ld   leak a g b y   s ep a r atin g   th g ates  f r o m   th p o wer   s o u r ce   an d   g r o u n d .   T h s leep   tr a n s is to r   is   u s ed   b etwe en   VDD   an d   th p u ll - u p   n etwo r k ,   as  well  as  b etwe en   GND   an d   th p u ll - d o wn   n etwo r k ,   i n   th is   ap p r o ac h .   I n   id le   m o d e ,   t h s leep   tr an s is to r   s witch es  o f f   th cir c u it  b y   s h u ttin g   o f f   th e   p o wer   r ails ,   th u s   r ed u cin g   leak ag e   p o wer .   T h s leep   tr an s is to r   f o r   th p u ll  u p   n etwo r k   is   M1 ,   wh er ea s   th s leep   tr an s is to r   f o r   th p u ll - d o wn   n etwo r k   is   M2 .   T h ese  two   tr an s is to r s   s af eg u ar d   th lo g ic  g ate.     3 . 1 . 1 .   2T - DRAM wit s lee t ra ns is t o r   T h n o v el  Fin FET   2T - DR AM   is   d esig n ed   u s in g   two   s leep   tr an s is to r s   as  s h o wn   in   th Fig u r 5 .   T h e   two   s leep   tr an s is to r s     o n P MO S   an d   an o th e r   NM OS   r ec eiv in v er ted   in p u ts   s o   th at  it   h elp s   to   en a b le  th e   e n tire   cir cu itry   f o r   th o p er ati o n s   to   b e   co n d u cted .   T h wr it tr an s is to r   an d   t h ca p ac ito r   wh ich   is   g r o u n d e d   is   p lace d   b etwe en   th e   s leep   tr an s is to r s .   T h r ea d   tr an s is to r   is   in co r p o r ated   t o war d s   th e   r ea d   o u tp u t.  T h wr it e   an d   r ea d   in p u ts   ar g iv en   to   t h wr ite  an d   r ea d   tr an s is to r s   r esp ec tiv ely .   T h c ir cu it  d iag r am   o f   th p r o p o s ed   2 T - DR AM   with   s leep   tr an s is t o r s   is   as  s h o wn   in   th cir c u it  d iag r am   Fig u r e   5 .   T h in v er te d   in p u f o r   t h s leep   tr an s is to r s   is   g iv en   v ia  a   NOT   g ate  as   s h o wn .   T h e   wr ite  a n d   r ea d   o p er ati o n s   wav ef o r m   o f   th e   p r o p o s ed   2 T - DR AM   is   s h o wn   in   Fig u r 6   . an d   Fig u r 7   r esp ec tiv ely .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2502 - 4 7 5 2       Lo w - p o w er h ig h - s p ee d   F in F E T DR A M a r r a u s in g   s leep   tr a n s is to r s   ( N   P r a ve en a )   417       Fig u r 5 .   Pro p o s ed   2 T - DR AM   with   s leep   tr an s is to r s       T h wav ef o r m s   s h o th at  th wr ite  an d   r ea d   o p er atio n s   o cc u r   d u r in g   th r ea d   an d   wr it en ab led   p er io d s .   I n   Fig u r e   6   i ca n   b e   s ee n   th at  w r ite  o p e r atio n   h ap p en s   o n l y   wh e n   s leep   is   lo g ic   h ig h .   W h en   W   is   h ig h   W B   is   s to r ed   to   th ca p ac ito r .   I n   Fig u r e   7   s h o ws  r e ad   o p er atio n   o f   p r o p o s ed   2T - DR AM   with   s leep   tr an s is to r s .   W h en   s leep   an d   R   is   h ig h   an d   W   is   lo th ch a r g s to r ed   in   ca p ac ito r   is   r ead .   Fig u r e   8   s h o s ch em atics  o f   t h e   p r o p o s ed   2T - DR AM   ar r a y .   T h s ch em atic   was  b u ilt  in   ca d en ce   an d   th r ea d ,   wr ite  an d   p o wer   p lo t s   wer o b tain ed   f o r   th s am e.   T h is   2 T - DR AM   i s   d esig n ed   with   s leep   tr an s is to r   in   s im p le  m an n er   wh e r th er is   th ac tu al  cir c u itry   o f   t h ac ce s s   tr an s is to r   alter n ativ to   th two   s leep   tr an s is to r s .                 Fig u r 6 .   W r ite   an d   r ea d   o p er a tio n   o f   p r o p o s ed   2T - DR AM   with   s leep   tr an s i s to r s   Fig u r 7 .   R ea d   o p er atio n   o f   p r o p o s ed   2T - DR AM   with   s leep   tr an s is to r s           Fig u r e   8 .   Sch em atic  o f   p r o p o s ed   2 T - D R AM   ar r ay   with   s leep   tr an s is to r s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 5 2   I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci Vo l.  4 3 ,   No .   2 ,   Au g u s t   20 2 6 :   4 1 3 - 4 2 4   418   T h f ir s s tep   as  d is cu s s ed   ea r lier   is   to   en ab le  th s leep   tr a n s is to r s .   On ce   th s leep   tr an s is to r s   ar e   en ab led ,   th m ai n   cir cu itr y   is   n o en a b led   f o r   th r ea d   a n d   wr ite  o p er atio n s .   No w,   th ac c ess   tr an s is to r   h as  to   b en ab le d   f o r   o p er atio n s .   W h en   th e   cir cu it  is   n o in   u s th s leep   tr an s is to r s   ar o f f   wh ich   p r e v en ts   th e   leak ag p o wer .   T o   wr ite  lo g ic   1 ,   o r   0 ,   W   h as  to   b d r i v e n   h ig h   an d   R   m u s b d r iv en   t o   lo wh ile  th W B   v alu is   1   o r   0   r esp ec tiv ely   an d   th e   s am v alu will  b e   wr itten   in   th s to r ag e   ca p ac ito r .   Fo r   r ea d   o p er atio n ,   th R   is   d r iv en   to   h i g h   wh ile  W   is   d r iv en   to   lo w,   th v alu s to r ed   in   ca p ac ito r   is   r ea d   f r o m   th o u tp u r ea d .     3 . 1 . 2 .   3T - DRAM ( B )   w it s le ep  t ra ns is t o r   T h n o v el  Fin FET   3T - DR AM   d esig n   is   im p lem en ted   with   two   s leep   tr an s is to r s .   All  th tr an s is to r s   u s ed   ar n MO S   tr an s is to r s .   T wo   ca p ac ito r s   ar u s ed   to   s to r th wr ite  v alu m ak i n g   th e   cu r r en s tead y   a n d   th o u t p u r ea d in g   m o r ac cu r ate.   tr an s is to r   is   p lace d   b etwe en   th ca p ac ito r s   th at   ar g r o u n d e d .   T h ce n tr e - m o s tr an s is to r   is   d r iv en   h ig h   d u r in g   b o t h   th wr ite  an d   r ea d   o p er atio n .   W h ile  it  is   tu r n ed   OFF  wh en   th e   cir cu itry   is   n o u n d er   o p er atio n .   T h e   wr ite  tr an s is to r   is   b etw ee n   th s leep   tr an s is to r s   an d   t h r ea d   tr an s is to r   is   co n n ec ted   t o   th r ea d   lin e.   T h cir cu it  d ia g r am   o f   th e   p r o p o s ed   3 T - DR AM ( B )   with   s le ep   tr a n s is to r s   is   as  s h o wn   in   th cir c u it d iag r am   Fig u r e   9 .           Fig u r 9 .   Pro p o s ed   3 T - DR AM   ( B )   with   s leep   t r an s is to r s       Fig u r 1 0   s h o ws b o th   r ea d   an d   wr ite  o p er atio n   o f   p r o p o s ed   3T - DR AM ( B )   with   s leep   tr an s is to r s .   Fo r   wr ite  o p er atio n   th e   s leep   an d   t h W   m u s b e   lo g ic   h ig h .   Fo r   th r ea d   o p e r atio n   th s leep   a n d   R   m u s b lo g ic   h ig h   an d   th s to r e d   v alu i n   ca p ac ito r   is   r ea d .           Fig u r 1 0 .   W r ite  an d   r ea d   o p e r atio n   o f   p r o p o s ed   3T - DR AM   ( B )   with   s leep   tr an s is to r s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2502 - 4 7 5 2       Lo w - p o w er h ig h - s p ee d   F in F E T DR A M a r r a u s in g   s leep   tr a n s is to r s   ( N   P r a ve en a )   419   T h Fig u r 1 1   s h o th s ch e m atic  o f   th e   p r o p o s ed   3T - DR AM ( B )   ar r ay T h is   3 T - DR AM   with   s leep   tr an s is to r   is   d esig n ed   with   tw o   s leep   tr an s is to r s   h av in g   th s am in p u t.  T h s leep   tr an s is t o r s   ar en ab led   f o r   th m ain   cir cu itr y   to   b en a b led   f o r   th r ea d   an d   wr ite  o p er atio n s .   No w,   th ac ce s s   tr an s is to r   h as  to   b e   en ab led   f o r   o p er atio n s .   W h en   th cir cu it  is   n o in   u s th s leep   tr an s is to r s   ar o f f   w h ich   p r ev en ts   th leak ag e   p o wer .   T h ce n tr e - m o s t tr an s is to r   is   also   en ab led   b y   en ab lin g   th r o u g h o u t th o p er atio n s .   T o   wr ite  lo g ic  1 ,   o r   0 ,   W   h as  to   b d r iv en   h ig h   an d   R   m u s t b d r iv en   to   lo w   wh ile  th W B   v alu e   is   1   o r   0   r esp ec tiv ely   an d   th s am v alu will b wr itten   in   th s to r ag ca p ac ito r s .   Fo r   r ea d   o p er atio n ,   th R   is   d r iv en   to   h ig h   wh ile  W   is   d r iv en   to   lo w,   t h v alu s to r e d   in   t h ca p ac ito r s   d is ch ar g e   th r o u g h   th e   r ea d   ca p ac ito r   an d   i s   r ea d   at   th e   o u t p u ter m in al.           Fig u r e   11 .   Sch em atic  o f   p r o p o s ed   3T - DR AM ( B )   ar r ay   with   s leep   tr an s is to r s         3 . 1 . 3 .   3T - DRAM ( C)   wit h sl e ep  t ra ns is t o rs   T h is   n o v el  3T - DR AM   is   im p lem en ted   with   th r ee   s leep   tr an s is to r s .   W ith   o n p MO tr an s is to r   at  th e   wr ite  lin an d   f i v n MO tr a n s is to r s .   On ca p ac ito r   is   u s e d   to   s to r th e   wr ite  v alu a n d   is   co n n ec ted   at   th e   ce n tr o f   th cir cu it.  T h g r o u n d   o f   th ca p ac ito r   is   th r o u g h   th n MO tr an s is to r s .   Un lik th p r ev io u s   cir cu its   th s leep   tr a n s is to r   is   g iv en 0   f o r   wr ite  o p er atio n   an d   is   g i v en   1   f o r   r ea d   o p e r atio n .   T h c ir c u it  d iag r am   o f   th p r o p o s ed   3 T - DR AM ( C )   with   s leep   tr an s i s t o r s   is   as   s h o wn   in   th cir cu it  d iag r am   Fig u r 1 2 .   T h Fig u r e. 1 3   s h o ws  W r ite  Op er atio n   o f   Pro p o s ed   3 T - DR AM ( C )   with   s leep   tr an s is to r s .   Fo r   wr ite  o p er atio n   th s leep   an d   W   is   lo g ic  h ig h   an d   th v alu o n   W B   is   s to r ed   in to   th ca p ac ito r .   T h Fi g u r e1 4   s h o ws  r ea d   o p er atio n   o f   p r o p o s ed   3T - DR AM ( C )   with   s leep   tr an s is to r s .     Fo r   r ea d   o p er atio n   th s leep   a n d   R   m u s b lo g ic  h ig h   an d   W   m u s b lo g ic  lo w   an d   th en   th v alu s to r ed   in   th ca p ac ito r   is   r ea d   th r o u g h   th e   o u t p u p i n T h Fi g u r es   1 5   s h o t h s ch em atic  o f   th e   Pro p o s ed   3 T - DR AM ( C )   ar r ay T h d esig n   o f   th is   3 T - DR AM   with   s leep   tr an s is to r   is   d o n u s in g   th r ee   s leep   tr an s is to r s   h av in g   t h s am in p u t.     Fo r   wr ite  o p er atio n ,   t h p M OS  s leep   tr an s is to r   is   en ab le d   an d   th n MO s leep   tr an s is to r s   ar d is ab led   wh en   th s leep   tr an s i s to r s   g ate  is   d r iv en   to   0 .   W   is   m ad h ig h   an d   R   is   m ad lo w.   T h v alu o f   th e   W B   i s   s to r ed   in   th s to r ag ca p ac ito r .   Fo r   r ea d   o p er atio n ,   t h p MO s leep   tr an s is to r   i s   d is ab led   an d   th n MO s leep   tr an s is to r s   ar en ab led   wh en   th s leep   tr an s is t o r s   g ate  is   d r iv en   to   1 .   W   is   m ad lo an d   R   is   m ad h ig h .   T h v alu o f   th e   W B   wh ich   is   s to r ed   in   th e   s to r ag ca p ac ito r ,   d is ch ar g e s   th r o u g h   th r ea d   tr an s is to r   an d   r ea d   at  th o u tp u t te r m in al.   DR AM s   o f   4 T   an d   a b o v e   wer n o g i v en   m u ch   atten tio n   d u r in g   th e   s elec tio n   o f   DR AM   ce lls   to   b d esig n ed   as  SR AM s   o f   4 T   an d   ab o v ar av ailab le  an d   p r e f er r ed .   3 T   DR AM s   h av b ee n   co n ce n tr ated   o n   as  we  ca n   h av s in g le  cir cu it  f o r   b o th   wr ite  an d   r ea d   with o u in ter r u p tio n .   C er tain   cir c u its   o f   4 T - DR AM   an d   ab o v alr ea d y   ex is t   [ 1 1 ] ,   [ 1 5 ] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 5 2   I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci Vo l.  4 3 ,   No .   2 ,   Au g u s t   20 2 6 :   4 1 3 - 4 2 4   420         Fig u r 1 2 .   Pro p o s ed   3 T - DR AM ( C )   with   s leep   tr an s is to r s           Fig u r 1 3 .   W r ite   an d   r ea d   o p e r atio n   o f   p r o p o s ed   3 T - DR AM ( C )   with   s leep   tr an s is to r s           Fig u r 1 4 .   R ea d   o p er atio n   o f   p r o p o s ed   3 T - DR AM ( C )   with   s l ee p   tr an s is to r s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2502 - 4 7 5 2       Lo w - p o w er h ig h - s p ee d   F in F E T DR A M a r r a u s in g   s leep   tr a n s is to r s   ( N   P r a ve en a )   421       Fig u r 1 5 .   Sch em atic  o f   p r o p o s ed   3T - DR AM ( C )   ar r ay   with   s leep   tr an s is to r s       4.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O N   Dif f er en t   DR AM   d esig n s co n v en tio n al  an d   P r o p o s ed   ar ch itectu r es  with   s leep   tr an s is to r s   co n f ig u r atio n   ar e   all  im p lem e n ted .   T h ese  s tr u ctu r es   wer i m p lem en ted   in   ca d en ce   v ir tu o s o   u s in g   th Fin FET   tech n o lo g y   lib r ar y   f o r   1 8 n m .   Als o ,   th s im u latio n   an d   v er i f icatio n   o f   th DR AM   d esig n s   wer d o n in   th e   ADE   en v ir o n m e n t o f f er ed   b y   t h ca d en ce   v ir tu o s o   t o o l f r o m   ca d en ce .   T h T ab le  1   co n tain s   d elay   an d   th p er ce n tag es  o f   im p r o v em en f r o m   th ex is tin g   c o n v en tio n al  ar ch itectu r es  to   th n ew   p r o p o s ed   ar ch itectu r es   o f   t h ce lls   an d   a r r a y s .   T h T a b le  2   g iv es  awa y   th p o wer   d etails  with   r esp ec to   s in g le  C el DR AM s     ex is tin g   an d   p r o p o s ed   a r ch itectu r es.  W h er ea s   th T ab le  3   g iv es  th p o wer   r esu lts   o b tain ed   f o r   th ar r ay s .   T h ta b les  g iv th d ata  r eg ar d in g   wh ich   d if f er en ar ch itectu r es   h av e   o p tim is ed   d elay   an d   co n s u m ed   h o w   m u ch   o f   p o we r   in   b o th   r ea d   an d   wr ite  o p e r atio n s   o f   th e   cir cu it.  I n   alm o s all  th p o wer   r ep o r ts   t h at  ar e   co n ce r n ed   with   th e   s l ee p   tr an s is to r   c o n f ig u r atio n ,   t h s leep   s ig n als  a r s u ch   th at  th e y   let  th e   cir cu its   t o   b ac t iv e   o n ly   f o r   th e   h alf   o f   th e n tire   tim p e r io d   f o r   wh ich   th cir c u its   ar s im u lated .   T h tab les  also   h av th p er ce n tag d ec r ea s o f   p o wer   co n s u m p tio n   wh i le  u s in g   th n o v el   p r o p o s ed   ar c h itectu r es  co m p a r ed   to   th at  o f   th e   co n v en tio n al  cir cu its .   T h e   d elay   a n p o wer   r ep o r ts   o f   th e   ex is tin g   DR AM   cir cu it s   an d   th p r o p o s ed   n o v el  cir cu its   h av b ee n   s im u lated   an d   th v alu es  n o ted .   As  v er if ied ,   T h Dela y   is   im p r o v ed   b y   6 6 f o r   wr ite  o p e r atio n   in   2 T - DR AM   an d   9 8 f o r   r e ad   o p er atio n   in   3 T - DR AM ( C ) .     T h n o v el   p r o p o s ed   d esig n s   co m p ar ed   to   its   co n v en tio n al  co u n ter p ar t .   T h e   n o v el   p r o p o s ed   2T -   DR AM   with   s leep   tr an s is to r s   cir cu it  o f f er s   p o wer   r ed u cti o n   o f   5 6 . 8 d u r in g   th e   wr it an d   u p - to   9 9 . 8 %   d u r in g   th r ea d   o p er atio n   c o m p ar ed   t o   its   co n v e n tio n al  co u n ter p ar t.   Simil ar ly ,   th 3 T - D R AM ( B )   with   s leep   tr an s is to r s   th at  is   p r o p o s ed ,   o f f er s   p o we r   r e d u ctio n   o f   6 3 . 0 2 d u r in g   th e   wr ite  o p e r atio n ,   an d   u p - t o   9 9 . 5 d u r in g   th e   r ea d   o p e r atio n ,   co m p ar ed   to   its   co n v e n tio n al  co u n ter p ar t.   T h e   3 T -   DR AM ( C )   with   s leep   tr an s is to r s ,   also   a   p r o p o s ed   n o v el  3 T - DR AM ( C )   ce ll,  o f f er s   u p -   to   9 9 . 6 o f   p o wer   r e d u cti o n   d u r in g   th w r ite  o p er atio n ,   a n d   u p - to   9 9 . 8 o f   p o wer   r ed u ctio n   d u r in g   t h r ea d   o p er atio n ,   co m p a r ed   to   its   co n v en tio n al  co u n ter p a r t.  T h u s ,   th n o v el  p r o p o s ed   3T - DR AM ( C )   is   p r o v en   to   b p r o v id in g   th e   im p r o v ed   d ela y   f o r   r ea d   o p er atio n   an d   th e   m a x im u m   p o wer   s av in g   c o m p a r ed   to   o th e r s .   Nex ar 2 T - DR AM   an d   3T - DR AM ( B )   wh ich   ar e   b etter   th an   th co n v en tio n al  3 T - DR AM         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 5 2   I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci Vo l.  4 3 ,   No .   2 ,   Au g u s t   20 2 6 :   4 1 3 - 4 2 4   422   T ab le  1 .   C o m p a r is o n   o f   d elay   in   ce lls   an d   ar r ay   D R A M   d e s i g n s   D e l a y   ( i n   n s e c )   P e r c e n t a g e   of   i m p r o v e m e n t   ( %)   ( w . r . t .   c o n v e n t i o n a l )   W r i t e   R e a d   W r i t e   R e a d   C e l l   2T   C o n v e n t i o n a l   3 8 . 0 9   0 . 0 1 2 7 9 6   - 66   5 9 . 5 8   P r o p o se d   w i t h   sl e e p   t r a n si s t o r s   1 2 . 9 5   0 . 0 2 0 4 2   3T   C o n v e n t i o n a l   6 . 4 3 2   0 . 0 9 2 4 2   1 . 6 6   0 . 3 4   P r o p o se d ( B )   w i t h   s l e e p   t r a n si s t o r s   6 . 5 3 9   0 . 0 9 2 7 3   P r o p o se d ( C )   w i t h   s l e e p   t r a n si s t o r s   1 9 . 9 7   0 . 0 0 1 8 3 8   2 1 0 . 5   - 0 . 9 8   A r r a y   2T   C o n v e n t i o n a l   5 1 . 0 2   2 4 . 7 3   - 79   3 1 9   p r o p o se d   w i t h   sl e e p   t r a n s i st o r s   1 0 . 6 6   1 0 3 . 6   3T   C o n v e n t i o n a l   1 1 . 4 1   1 8 . 6 6   0 . 5 4   8 . 0 4   P r o p o se d ( B )   w i t h   s l e e p   t r a n si s t o r s   1 1 . 4 7 2   2 0 . 1 6   P r o p o se d ( C )   w i t h   s l e e p   t r a n si s t o r s   3 3 . 2 1   1 2 . 7 9   1 9 1 . 0 6   - 3 1 . 4 6       T ab le  2 .   C o m p a r is o n   o f   p o wer   co n s u m p tio n   in   ce lls   D R A M   c e l l s   P o w e r   c o n su mp t i o n   ( i n   n W )   P e r c e n t a g e   o f   i m p r o v e me n t   ( %)   ( w . r . t .   c o n v e n t i o n a l )   W r i t e   R e a d   W r i t e   R e a d   2T   C o n v e n t i o n a l     1 4 9 2 0   1 6 8 6 0   - 5 6 . 8 %   - 9 9 . 8 %   P r o p o se d   w i t h   sl e e p   t r a n si s t o r s   6 4 3 2   3 1 . 4 8   3T   C o n v e n t i o n a l     1 7 4 1 0   6 3 1 0   - 6 3 . 0 2 %   - 9 9 . 5 %   P r o p o se d ( B )   w i t h   s l e e p   t r a n si s t o r s   6 4 3 7   3 1 . 4 8   P r o p o se d ( C )   w i t h   s l e e p   t r a n si s t o r s   6 8 . 7 4   1 1 . 1 1   - 9 9 . 6 %   - 9 9 . 8 %       T ab le  3 C o m p a r is o n   o f   p o wer   co n s u m p tio n   in   ar r ay s   D R A M   a r r a y s   P o w e r   c o n su mp t i o n   ( i n   W )   P e r c e n t a g e   o f   i m p r o v e me n t   ( %)   ( w . r . t .   c o n v e n t i o n a l )   W r i t e   R e a d   W r i t e   R e a d   2T   C o n v e n t i o n a l     5 . 5 9 1 m   7 5 2 . 6 m   - 9 9 . 9 9   - 1 5 . 5 7   P r o p o se d   w i t h   sl e e p   t r a n si s t o r s   1 0 . 6 6 n   6 3 5 . 4 m   3T   C o n v e n t i o n a l   6 7 2 m   2 1 . 1 6 4 m   - 5 4 . 2 %   - 9 8 . 6 %   P r o p o se d ( B )   w i t h   s l e e p   t r a n si s t o r s   3 0 7 . 9 m   2 9 6 . 3 m   P r o p o se d ( C )   w i t h   s l e e p   t r a n si s t o r s   2 1 6 . 4 m   9 5 . 3 6 m   - 6 7 . 7 8   - 9 9 . 5 5 %       5.   CO NCLU SI O N   T h is   p ap er   p r esen ted   lo w - p o wer ,   h ig h - s p ee d   Fin FET - b ased   2 T   an d   3 T   DR AM   ce lls   em p lo y in g   th e   s leep   tr an s is to r   tech n iq u to   i m p r o v e   m em o r y   p er f o r m an ce   wh ile  r ed u cin g   p o wer   c o n s u m p tio n .   C o n v e n tio n al   an d   p r o p o s ed   DR AM   ar ch itec tu r es  wer d esig n ed   a n d   s im u lated   u s in g   th C ad en ce   Vir tu o s o   an alo g   d esig n   en v ir o n m en t ,   an d   th eir   p er f o r m an ce   was  ev alu ate d   in   ter m s   o f   wr ite  d elay ,   r ea d   d elay ,   an d   p o wer   co n s u m p tio n .   T h e   s im u latio n   r esu lts   d em o n s tr ate  th at  in teg r atin g   s leep   tr an s is to r s   with   F in FET   tech n o lo g y   s ig n if i ca n tly   im p r o v es  th p o wer - p er f o r m a n ce   ch ar ac ter is tics   o f   DR AM   ce ll s .   T h p r o p o s ed   2 T   DR AM   ac h iev ed   ap p r o x im ately   6 6 r ed u ctio n   in   wr ite  d elay ,   wh ile  th p r o p o s ed   3 T   DR AM   ( co n f ig u r atio n   C )   ac h iev ed   an   ap p r o x im ately   9 8 r ed u ctio n   in   r ea d   d elay   c o m p ar ed   with   th eir   co n v en tio n al  co u n ter p ar ts .   I n   ter m s   o f   p o wer   co n s u m p tio n ,   th e   p r o p o s ed   ar ch itectu r e s   ex h ib ited   s u b s tan tial  im p r o v em en ts ,   with   th e   p r o p o s ed   3 T   DR AM   ( co n f ig u r atio n   C )   p r o v id i n g   t h h ig h e s p o wer   s av in g s ,   f o llo wed   b y   th p r o p o s ed   3 T   DR AM   ( co n f ig u r atio n   B )   an d   th p r o p o s ed   2 T   DR AM .   Alth o u g h   s ev er al  p r o p o s ed   c o n f ig u r atio n s   ex h ib it   s lig h tly   h ig h e r   d ela y   d u r in g   s p ec if ic  o p er atio n s ,   th is   tr ad e - o f f   m ay   b e   ac ce p tab le   d ep en d i n g   o n   th p er f o r m an ce   an d   e n er g y   r eq u ir em en ts   o f   th tar g et  ap p licatio n .   Ov er all,   th r e s u lts   co n f ir m   th at  th e   co m b in atio n   o f   Fin FET   tech n o lo g y   a n d   th s leep   tr an s is to r   tech n iq u p r o v id es  an   ef f ec tiv s o lu tio n   f o r   d esig n in g   e n er g y - ef f icien t   DR AM   ce lls   with o u co m p r o m is in g   o p er atio n al  f u n ctio n a lity .   T h p r o p o s e d   ar ch itectu r es  ar th er ef o r s u i tab le  f o r   lo w - p o wer ,   h i g h - d en s ity   m em o r y   ap p licatio n s   wh er leak ag e   r ed u ctio n   is   cr itical  d esig n   o b jectiv e.   Fu tu r wo r k   will  in v esti g ate  th s ca lab ilit y   o f   th p r o p o s e d   DR AM   ce ll s   b y   im p lem en tin g   lar g er   m em o r y   ar r ay s   ( e. g . ,   8 ×8 ,   1 6 ×1 6 ,   an d   lar g er   co n f ig u r atio n s )   an d   ev alu atin g   th eir   p er f o r m an ce   u n d er   p r o ce s s ,   v o ltag e,   an d   tem p er at u r ( PV T )   v ar iatio n s .   Fu r th e r   s tu d ies  m ay   also   ex p lo r ad ap tiv s le ep   tr an s is to r   co n tr o l   tech n iq u es,  a d v an ce d   Fin FET   tech n o l o g y   n o d es,  an d   c o m p ar is o n s   with   em er g in g   m em o r y   tech n o lo g ies  t o   f u r th er   e n h an ce   m em o r y   r elia b ilit y ,   s p ee d ,   an d   en er g y   ef f icien cy .         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.