为了降低功耗，一种关键方法是降低SRAM阵列的最小工作电压Vmin。5nm工艺中增加的随机阈值电压变化限制了Vmin，进而限制了功耗的降低。SRAM电压减小趋势如图4所示，其中蓝线表示没有写辅助的Vmin，红线表示有写辅助的Vmin，显示了每一代写辅助的巨大好处。可以看出，从7nm到5nm的Vmin几乎没有改善，表明必须通过改善写入辅助电路来进一步降低功耗。本文主要介绍两种写辅助方，以实现较低的Vmin工作电压：负位线（NBL，Negative Bit Line）和降低单元VDD（LCV，Lower Cell VDD）。
图4．没有写辅助（蓝线）和有写辅助（红线）的SRAM工作电压随节点变化图。
SRAM单元示意图如图5所示，显示了PU与传输门晶体管PG之间在写入操作期间的竞争。采用较强的PU晶体管可以获得较高的读取稳定性，但会显着降低写入容限，并导致写入Vmin问题。
图5． SRAM单元示意图，显示了PU和PG 之间在写入过程中的竞争。
改善写入Vmin的第一种方法是降低写入期间的位线电压，称为负位线电压（NBL）。这种方法业界已经使用了几年，使用MOS电容器在位线上产生负偏置信号，但是这种写辅助电路会导致芯片面积增大。此外，固定数量的MOS电容会在短BL配置中引起过高的NBL电平，并可能导致短位线上的动态功耗过大，如图6所示。
图6．固定数量的MOS电容会在短BL配置中引起过高的NBL电平，并可能导致过高的动态功耗，金属电容器NBL可以避免该问题。
通过基于SRAM阵列上方金属线的耦合金属电容器方案，可以避免过压和MOS电容器面积问题。为避免补偿过量，可以使用SRAM阵列位线长度来调节金属电容器的长度，从而节省动态功耗。此外，还可以调节NBL电平，以补偿远侧存储单元上的由于字线IR下降引起的写入能力的损失。
图7中的NBL使能信号（NBLEN）驱动金属电容器C1的一侧为负，该电容在虚拟电容C1处耦合一个负偏置信号。然后接地节点NVSS，通过写驱动器WD和列多路复用器连到选定的位线。
图7． NBLEN将可配置的金属电容器C1 耦合到NVSS。
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