CN107085447A - 一种用于多时间程序存储器的泵体结构及电子装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于多时间程序存储器的泵体结构和电子装置。所述泵体结构包括：温度检测单元，被配置为用于检测多个不同的温度；泵参考偏置单元，被配置为用于基于所述温度检测单元检测到的所述温度，输出相应的参考偏置；以及泵偏置调节单元，被配置为用于基于所述泵参考偏置单元的输出来调节泵偏置。本发明的用于多时间程序存储器的泵体结构可以用于很宽的温度范围，例如-40C至125C或更高的应用，并且具有低功耗。

Description

一种用于多时间程序存储器的泵体结构及电子装置

技术领域

本发明涉及半导体领域，具体地，本发明涉及一种用于多时间程序存储器的泵体结构及电子装置。

背景技术

MTP(multiple-time-programmable)存储器是当前新兴的非易失存储器。除了对存储单元的编程和擦除外，对存储单元的数据的正确读出也是整个存储器关键操作。随着应用需求的增加，低电源电压低功耗已经成为非易失存储器的设计和发展方向。由于位线上的各种寄生电容并未随着工作电压的降低和工作电流的下降而有所减小。

针对用于宽范围温度的MTP(多时间程序)存储器应用，需要考虑针对所有范围的温度的泵可驱动性。针对高温度范围，必须满足程序的泵规范并且去除某些性能。特别地，在高温情况下(例如，125C)，MTP单元具有较高的泄露。

因此，需要提供一种用于多时间程序存储器的泵体结构，以解决上面提到的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明通过温度检测单元来使用不同的泵可驱动性，并且通过泵调节器来利用不同的参考偏置。在低温度情形下，使用较低的泵输出水平，而在高温度情形下，泵水平自动增加。

本发明的实施例提供一种用于多时间程序存储器的泵体结构，所述泵体结构包括：温度检测单元，被配置为用于检测多个不同的温度；泵参考偏置单元，被配置为用于基于所述温度检测单元检测到的所述温度，输出相应的参考偏置进而来控制泵输出偏置；以及泵偏置调节单元，被配置为用于基于所述泵参考偏置单元的输出来调节泵偏置泵参考偏置复用单元。

示例性地，所述泵参考偏置复用单元包括偏置通过块，所述偏置通过块包括并联连接的第一开关和第二开关，其中所述第一开关的源极与所述第二开关的源极相连接，所述第一开关的漏极与所述第二开关的漏极相连接。

示例性地，所述泵参考偏置复用单元包括还包括第一反相器，其中所述第一反相器的一端与所述第一开关的栅极相连接，所述第一反相器的另一端与所述第二开关的栅极相连接。

示例性地，所述泵参考偏置复用单元还包括并联连接的第三开关和第四开关，其中所述第三开关的源极与所述第四开关的源极相连接，所述第三开关的漏极与所述第四开关的漏极相连接。

示例性地，所述泵参考偏置复用单元包括还包括第二反相器，其中所述第二反相器的一端与所述第三开关的栅极相连接，所述第二反相器的另一端与所述第四开关的栅极相连接。

本发明的又一实施例提供一种电子装置，包括所述的用于多时间程序存储器的泵体结构。

根据本发明的泵体结构可以用于很宽的温度范围，例如-40C至125C或更高的应用，并且具有低功耗。

附图说明

通过结合附图对本发明实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。

图1为现有技术中的惯常泵体结构的示意性框图；

图2为根据本发明的用于多时间程序存储器的泵体结构的示意性框图；

图3为根据本发明的实施例的用于多时间程序存储器的泵体结构的示意性框图；

图4为根据本发明的实施例的参考复用器块的示意性电路图；

图5为根据本发明的实施例的用于多时间程序存储器的泵体结构的仿真结果的示意图；

图6为根据本发明的实施例的电子装置的示意图；以及

图7为根据本发明的实施例的电子装置的另一示意图。

具体实施方式

为了使得本发明的目的、技术方案和优点更为明显，下面将参照附图详细描述根据本发明的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是本发明的全部实施例，应理解，本发明不受这里描述的示例实施例的限制。基于本发明中描述的本发明实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的情况下所得到的所有其它实施例都应落入本发明的保护范围之内。

应当明白，当元件或层被称为“在...上”、“与...相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在...上”、“与...直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本发明教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。

空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在...下面”和“在...下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。

在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本发明的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

首先，介绍现有技术中惯常的泵体结构。

图1为现有技术中的惯常泵体结构的示意性框图。

如图1所示，惯常的泵体结构包括多个单元泵，泵时钟，一个参考偏置，以及泵调节器。其仅利用一个参考偏置，并且生成带有4个相位的泵时钟的泵偏置。

图1所示的泵体结构可利用正常的-40C至85C温度范围。针对该惯常的温度范围，在当前条件下，没有很大的MTP单元泄露的问题，并且可利用一个固定的泵调节器的参考偏置。其可覆盖存储器单元的泵可驱动性。但是，针对更宽温度范围，例如-40C至125C的MTP应用的情形，在超过100C温度的情况下，会出现较高的泄露。惯常的泵必须设置针对泵可驱动性的最差条件。因此，需要能覆盖未选择单元的泄露的更高的泵可驱动性。

如果设计高性能的泵，则在低温度的情形下，将具有过高的泵可驱动性，并且导致对未选择单元的严重的程序干扰。

本发明提供一种用于多时间程序存储器的泵体结构。该泵体结构可以用于很宽的温度范围，例如-40C至125C或更高的应用，并且具有低功耗。

下面，参照图2来具体描述本发明的一种用于多时间程序存储器的泵体结构。

图2为根据本发明的用于多时间程序存储器的泵体结构的示意性框图。本发明实施例的泵体结构包括：

温度检测单元，被配置为用于检测多个不同的温度；

泵参考偏置单元，被配置为用于基于所述温度检测单元检测到的所述温度，输出相应的参考偏置；

以及泵偏置调节单元，被配置为用于基于所述泵参考偏置单元的输出来调节泵偏置泵参考偏置复用单元。

通过由温度检测和调节器参考偏置提供的灵活的泵输出水平控制，可实现灵活的泵输出水平控制。针对更宽温度范围，例如-40C至125C的MTP应用的情形，在超过100C温度的情况下，不会出现较高的泄露，并且降低了功耗。此处的温度检测单元可以是现有技术中惯常的温度检测单元，不同的是，其可以检测多个不同的温度。

惯常的温度检测可生成许多不同的温度信号，并且应用于不同的调节器参考偏置。因此，高温度情形下，使用更高的参考偏置，而低温度情形下，使用更低的参考偏置。因此，针对所有范围的总功耗没有大的变化。并且，针对高温和低温，泵输出水平是不同的。这有效地控制了写入性能，而具有低功耗的特征。

通过利用温度检测单元和灵活的参考偏置控制，针对宽范围温度的应用，泵设计的当前消耗被最优化。针对最低温和最高温情形，本发明实施例中的泵体结构能够最优化泵可驱动性和功耗，因为针对不同的温度，利用了针对不同的泵可驱动性的不同的参考偏置。在本实施例中，温度检测器可产生许多不同的信号，并且自动控制泵调节器的参考偏置。

实施例一

图3为根据本发明的实施例的用于多时间程序存储器的泵体结构的示意性框图。

如图3所示，本发明中的用于多时间程序存储器的泵体结构包括多个单元泵，泵时钟，温度检测，泵参考偏置复用单元，以及泵偏置调节器。与惯常的泵体结构相比，其添加了温度检测和参考复用块，其用于控制不同的泵输出水平。这样，针对低温和高温情形，可变更不同的泵输出水平。

惯常的泵体结构可利用正常的-40C至85C温度范围。针对该惯常的温度范围，在当前条件下，没有很大的MTP单元泄露的问题，并且可利用一个固定的泵调节器的参考偏置。其可覆盖存储器单元的泵可驱动性。但是，针对更宽温度范围，例如-40C至125C的MTP应用的情形，在超过100C温度的情况下，会出现较高的泄露。

在本实施例中，针对更宽温度范围，例如-40C至125C的MTP应用的情形，在超过100C温度的情况下，不会出现较高的泄露，并且降低了功耗。通过使用最优化的泵水平，可减小功耗。在检测到不同的温度水平之后，可最优化泵调节器参考偏置。

通过利用温度检测器和泵参考偏置复用单元，本泵体结构可用于很宽的温度范围，例如-40C至125C或更高的应用。在本实施例中，针对低温和高温范围，泵的可驱动性是不同的，因为高温情形下，MTP单元具有更高的泄露，其可影响泵的可驱动性以及写入性能。在高温度情形期间，泵输出水平需要被设计为具有更高的水平。相反，在低温度情形期间，由于泄露减小了，因此与高温情形相比，可降低泵可驱动性。在本实施例中，通过利用温度检测器和不同的参考偏置来控制泵偏置。

通过利用温度检测器和灵活的参考偏置控制，针对宽范围温度的应用，泵设计的当前消耗被最优化。针对最低温和最高温情形，本发明实施例中的泵体结构能够最优化泵可驱动性和功耗，因为针对不同的温度，利用了针对不同的泵可驱动性的不同的参考偏置。在本实施例中，温度检测器可产生许多不同的信号，并且自动控制泵调节器的参考偏置。

具体地，通过由温度检测和调节器参考偏置提供的灵活的泵输出水平控制，可实现灵活的泵输出水平控制。惯常的温度检测可生成许多不同的温度信号，并且应用于不同的调节器参考偏置。因此，高温度情形下，使用更高的参考偏置，而低温度情形下，使用更低的参考偏置。因此，针对所有范围的总功耗没有大的变化。并且，针对高温和低温，泵输出水平是不同的。这有效地控制了写入性能，而具有低功耗的特征。

图4为根据本发明的实施例的参考复用器块的示意性框图。

如图4所示，参考复用器块操作中，使用了惯常的参考生成块和温度检测器，但是二者的输出信号被组合以生成最终的输出信号。本发明中的泵参考偏置复用单元块利用不同的温度检测信号(TD25，TD85，TD115)，并且检测到的温度信号变更了调节器参考偏置(REF06，REF065，REF07)。不同的参考水平用来控制泵的输出水平。更高的泄露条件需要的更高的泵输出水平(例如，REF07)。当然，可以设置针对更高温度的温度检测信号，并且声称更多相应的参考偏置。

示例性地，所述泵参考偏置复用单元包括偏置通过块，所述偏置通过块包括并联连接的第一开关(图4中所示的N1)和第二开关(图4中所示的P1)，其中所述第一开关的源极与所述第二开关的源极相连接，所述第一开关的漏极与所述第二开关的漏极相连接。

示例性地，所述泵参考偏置复用单元包括还包括第一反相器，其中所述第一反相器的一端与所述第一开关的栅极相连接，所述第一反相器的另一端与所述第二开关的栅极相连接。

示例性地，所述泵参考偏置复用单元还包括并联连接的第三开关(图3中所示的N2)和第四开关(图4中所示的P2)，其中所述第三开关的源极与所述第四开关的源极相连接，所述第三开关的漏极与所述第四开关的漏极相连接。

示例性地，所述泵参考偏置复用单元包括还包括第二反相器，其中所述第二反相器的一端与所述第三开关的栅极相连接，所述第二反相器的另一端与所述第四开关的栅极相连接。

示例性地，所述泵参考偏置复用单元还包括并联连接的第五开关(图4中所示的N3)和第六开关(图4中所示的P3)，其中所述第五开关的源极与所述第四开关的源极相连接，所述第三开关的漏极与所述第六开关的漏极相连接。

示例性地，所述泵参考偏置复用单元包括还包括第三反相器，其中所述第三反相器的一端与所述第五开关的栅极相连接，所述第三反相器的另一端与所述第六开关的栅极相连接。

在本实施例中，使用很宽的温度范围，例如-40C至125C，以用于稳定泵的设计。其中，设置了许多温度检测点(如图3中所示的TD25，TD85，TD115)。不同的温度检测点可利用不同的参考偏置(如图3中所示的REF06，REF065，REF07)来控制不同的泵输出偏置。该复用器根据温度变化而自动变化，检测受温度控制的不同的参考偏置，以传输至泵调节器块。N1至N3和P1至P3是称为偏置通过块的晶体管。如果检测到低温，TD25信号是“H”，并且N1是“H”，P1是“L”。此时，REF06偏置通过VNN_REF。如果检测到高温，TD115是“H”，REF07偏置通过N3和P3路径，最终至VNN_REF。所有的参考偏置被生成，并且等待温度检测信号。此处，温度检测水平可以多于三个阶段。即，本实施例中的泵参考配置复用单元可以包括更多的开关以应对更高的温度范围。惯常的泵必须设置针对泵可驱动性的最差条件。因此，需要能覆盖未选择单元的泄露的更高的泵可驱动性。在本实施例中，针对更宽温度范围，例如-40C至125C的MTP应用的情形，在超过100C温度的情况下，不会出现较高的泄露，并且降低了功耗。

图5为根据本发明的实施例的用于多时间程序存储器的泵体结构的仿真结果的示意图。如图5所示，高温具有更低的负泵偏置，而低温具有更低的泵偏置。针对宽范围的温度解决方案，这是一种改进。本实施例中的泵体结果最小化了泵有效性设计并实现了低功耗。并且，还可解决MTP单元泄露效果的问题。图4示出了针对所有范围的温度，具有最优化的功耗；通过不同的温度，可以灵活地变更泵偏置水平；程序性能更加稳定，且功耗低。

实施例二

本发明的再一个实施例提供一种电子装置，所述电子装置包括实施例一所述的用于多时间程序存储器的泵体结构。

图6为根据本发明的实施例的电子装置的示意图。图7为根据本发明的实施例的电子装置的另一示意图。

如图6和图7所示，本实施例的电子装置，可以是手机(如图6中所示的装置600)和平板电脑(如图7中所示的装置700)。另外，本实施例的电子装置还包括但不限于，笔记本电脑、上网本、游戏机、电视机、VCD、DVD、导航仪、照相机、摄像机、录音笔、MP3、MP4、PSP等任何电子产品或设备，也可为任何包括该半导体器件的中间产品。

本发明实施例的电子装置，由于使用了上述的泵体结构，因而同样具有上述优点。

尽管这里已经参考附图描述了示例实施例，应理解上述示例实施例仅仅是示例性的，并且不意图将本发明的范围限制于此。本领域普通技术人员可以在其中进行各种改变和修改，而不偏离本发明的范围和精神。所有这些改变和修改意在被包括在所附权利要求所要求的本发明的范围之内。

Claims (6)

1.一种用于多时间程序存储器的泵体结构，其特征在于，所述泵体结构包括：

温度检测单元，被配置为用于检测多个不同的温度；

泵参考偏置单元，被配置为用于基于所述温度检测单元检测到的所述温度，输出相应的参考偏置；以及

泵偏置调节单元，被配置为用于基于所述泵参考偏置单元的输出来调节泵偏置。

2.根据权利要求1所述的泵体结构，其特征在于，所述泵参考偏置单元包括偏置通过块，所述偏置通过块包括并联连接的第一开关和第二开关，其中所述第一开关的源极与所述第二开关的源极相连接，所述第一开关的漏极与所述第二开关的漏极相连接。

3.根据权利要求2所述的泵体结构，其特征在于，所述泵参考偏置单元还包括第一反相器，其中所述第一反相器的一端与所述第一开关的栅极相连接，所述第一反相器的另一端与所述第二开关的栅极相连接。

4.根据权利要求3所述的泵体结构，其特征在于，所述泵参考偏置单元还包括并联连接的第三开关和第四开关，其中所述第三开关的源极与所述第四开关的源极相连接，所述第三开关的漏极与所述第四开关的漏极相连接。

5.根据权利要求4所述的泵体结构，其特征在于，所述泵参考偏置单元还包括第二反相器，其中所述第二反相器的一端与所述第三开关的栅极相连接，所述第二反相器的另一端与所述第四开关的栅极相连接。

6.一种电子装置，包括权利要求1-5之一所述的用于多时间程序存储器的泵体结构。