DE102006031346B4

DE102006031346B4 - Selbstauffrischmodul für einen Speicherbaustein und Verfahren

Info

Publication number: DE102006031346B4
Application number: DE102006031346.1A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Hokenmaier; Peter Thwaite
Original assignee: Qimonda AG
Current assignee: Polaris Innovations Ltd
Priority date: 2005-07-06
Filing date: 2006-07-06
Publication date: 2014-12-24
Anticipated expiration: 2026-07-07
Also published as: US7292488B2; JP2007018693A; US20070008798A1; KR20070005517A; CN1945736A; KR100772150B1; DE102006031346A1

Abstract

Selbstauffrischmodul (100) für einen Speicherbaustein, wobei das Selbstauffrischmodul umfasst: – einen Oszillator (102), der dafür konfiguriert ist, ein erstes Signal mit einer ersten Frequenz bereitzustellen, – einen Trimmteiler (106), der dafür konfiguriert ist, das erste Signal zu trimmen, um ein temperaturunabhängiges zweites Signal mit einer zweiten Frequenz bereitzustellen, – einen Temperatursensor (108), der dafür konfiguriert ist, eine Temperatur des Speicherbausteins zu messen und ein Temperatursignal bereitzustellen, – eine Temperaturnachschlagetabelle (110), die dafür konfiguriert ist, das Temperatursignal zu empfangen und auf der Basis des Temperatursignals ein drittes Signal bereitzustellen, und – einen Temperaturteiler (112), der dafür konfiguriert ist, auf der Basis des zweiten Signals und des dritten Signals ein Selbstauffrischimpulssignal bereitzustellen, – wobei das Selbstauffrischmodul (100) auf der Basis des ersten Signals eine Anzahl temperaturunabhängiger Zeitsteuerungssignale zur Verwendung durch zumindest ein anderes Modul des Speicherbausteins oder zur Verwendung durch zumindest eine andere Komponente in dem Selbstauffrischmodul (100) erzeugt.

Description

Allgemeiner Stand der Technik
Speichergeschwindigkeit und Speicherkapazität nehmen weiter zu, um den Bedürfnissen von Systemanwendungen zu genügen. Zu bestimmten dieser Systemanwendungen gehören mobile elektronische Systeme, die begrenzten Platz und begrenzte Strombetriebsmittel aufweisen. Bei mobilen Anwendungen, wie zum Beispiel Mobiltelefonen und persönlichen digitalen Assistenten (PDAs) sind Speicherzellendichte und Stromverbrauch Probleme für zukünftige Generationen.
Um diese Probleme zu behandeln, entwickelt die Industrie Direktzugriffsspeicher (RAMs) für mobile Anwendungen. Eine Art von RAM, die als CellularRAM bezeichnet wird, ist ein hochleistungsfähiger und wenig Strom verbrauchender Speicher, der dafür ausgelegt ist, den wachsenden Speicherdichte- und Bandbreitenanforderungen zukünftiger Entwürfe zu genügen. CellularRAM ist ein pseudostatischer RAM (PSRAM), der ein niedrigeres Verhältnis von Kosten pro Bit als typische Lösungen bietet. Außerdem bietet CellularRAM Pin- und Funktionskompatibilität mit statischem Direktzugriffsspeicher (SRAM), Betrieb ohne externes Auffrischen und einen Entwurf mit niedriger Stromaufnahme. CellularRAM-Bausteine sind Drop-in-Ersatz für die meisten zur Zeit in mobilen Anwendungen, wie zum Beispiel in Mobiltelefonen, verwendeten asynchronen SRAMs mit niedriger Stromaufnahme.
Jede Speicherzelle in einem DRAM enthält einen Transistor und einen Kondensator. Der Kondensator wird geladen und entladen, um eine logische ”0” oder eine logische ”1” zu repräsentieren. Während einer Leseoperation wird ein auf dem Kondensator gespeicherter Datenbitwert gelesen. Während einer Schreiboperation wird ein Datenbitwert in den Kondensator geschrieben. Eine Leseoperation an einer Speicherzelle ist destruktiv.
Nach jeder Leseoperation wird der Kondensator auf den Datenwert, der gerade gelesen wurde, aufgeladen oder entladen. Auch ohne Leseoperationen entlädt sich zusätzlich die Ladung auf dem Kondensator mit der Zeit.
Um einen gespeicherten Datenbitwert zu behalten, wird die Speicherzelle periodisch durch Lesen und/oder Beschreiben der Speicherzelle aufgefrischt. Alle Speicherzellen in einem DRAM werden periodisch aufgefrischt, um ihre Werte aufrechtzuerhalten. Während des Selbstauffrischens wird die Rate, mit der die Speicherzellen aufgefrischt werden, in der Regel durch ein Selbstauffrischmodul definiert, das einen Selbstauffrischoszillator und Trimmschaltungen enthält. Der Selbstauffrischoszillator und die Trimmschaltungen stellen in der Regel einen Selbstauffrischimpuls zum Einleiten eines Selbstauffrischens der Speicherzellen bereit. Die Basisfrequenz des Selbstauffrischoszillators trägt zu dem Standby-Stromverbrauch bei. Durch Verringern der Oszillatorbasisfrequenz des Selbstauffrischoszillators kann deshalb die Standby-Stromaufnahme verringert werden.
US 6,721,223 B2 zeigt ein Selbstauffrischmodul für einen Speicherbaustein, das verschiedene Refresh-Betriebsarten ermöglicht, in denen unterschiedlich viele Speicherbänke oder Speicherblöcke des Speicherbausteins gleichzeitig wiederaufgefrischt werden können.
US 6,504,407 B2 zeigt einen mehrstufigen Frequenzteiler. Einen speziellen Bezug zu Selbstauffrischmodulen für Speicherbausteine enthält diese Druckschrift jedoch nicht.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Selbstauffrischmodul für einen Speicherbaustein und ein Verfahren zum Auswählen einer Selbstauffrischfrequenz eines Speicherbausteins bereitzustellen, mit denen es möglich wird, eine Anzahl von temperaturunabhängigen Zeitsteuersignalen zu gewinnen, die durch zumindest ein anderes Modul des Speicherbausteins oder durch zumindest eine andere Komponente in dem Selbstauffrischmodul verwendbar sind. Insbesondere soll die Anzahl temperaturunabhängiger Zeitsteuersignale gewonnen werden, ohne dass hierzu ein eigener, zusätzlicher Schaltkreis erforderlich wird.
Diese Aufgabe wird durch ein Selbstauffrischmodul nach einem der Ansprüche 1 und 9 sowie durch ein Verfahren nach Anspruch 24 gelöst. Weitere exemplarische Ausführungsbeispiele sind in den Unteransprüchen sowie in der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die Figuren angegeben.
Gemäß dieser Anmeldung wird, obwohl ein temperaturunabhängiges Zeitsteuersignal gerade unabhängig von der Temperatur ist, zur Gewinnung das Selbstauffrischmodul eines Speicherbausteins verwendet, dessen Aufgabe es eigentlich ist, von der Temperatur abhängige Wiederauffrischsignale zu erzeugen.
Gemäß dieser Anmeldung wird dies ermöglicht, indem die Anzahl temperaturunabhängiger Zeitsteuersignale innerhalb des Selbstauffrischmoduls zusätzlich abgezweigt wird, so dass keine eigene, temperaturunabhängig arbeitende Zusatzschaltung mehr erforderlich wird.
Ausführungsformen der Erfindung werden unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen besser verständlich. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht unbedingt maßstabsgetreu zueinander. Gleiche Bezugszahlen kennzeichnen entsprechende ähnliche Teile.
1 ist ein Blockschaltbild, das eine Ausführungsform eines Selbstauffrischmoduls für einen Speicherbaustein veranschaulicht.
2 ist ein Graph, der eine Ausführungsform eines Selbstauffrisch-Taktsignals als Funktion der Zeit, das durch einen Selbstauffrischoszillator bereitgestellt wird, veranschaulicht.
3 ist ein Graph, der eine Ausführungsform eines ersten geteilten Selbstauffrisch-Taktsignals, das durch eine Teilerschaltung bereitgestellt wird, veranschaulicht.
4 ist ein Graph, der eine Ausführungsform eines zweiten geteilten Selbstauffrisch-Taktsignals, das durch einen Trimmteiler bereitgestellt wird, veranschaulicht.
5 ist eine Tabelle, die eine Ausführungsform der Logikpegel von Temperaturausgangssignalen eines Temperatursensors auf der Basis einer gemessenen Temperatur veranschaulicht.
6 ist ein Diagramm, das eine Ausführungsform einer Nachschlagetabelle veranschaulicht.
7 ist ein Diagramm, das eine Ausführungsform eines Temperaturteilers veranschaulicht.
8 ist ein Blockschaltbild, das eine weitere Ausführungsform eines Selbstauffrischmoduls für einen Speicherbaustein veranschaulicht.
9 ist ein Diagramm, das eine Ausführungsform eines Hochtemperatur-Boosters veranschaulicht.
10 ist ein Teil einer Tabelle, der eine Ausführungsform einer Funktion des Hochtemperatur-Boosters veranschaulicht.
Ausführliche Beschreibung
1 ist ein Blockschaltbild, das eine Ausführungsform eines Selbstauffrischmoduls 100 veranschaulicht. Das Selbstauffrischmodul 100 ist eines von mehreren in einem Speicherbaustein, wie zum Beispiel einem DRAM oder einem Pseudo-SRAM, enthaltenen Modulen. Das Selbstauffrischmodul 100 enthält einen Selbstauffrischoszillator 102, einen Teiler 104, einen Trimmteiler 106, einen Temperatursensor 108, eine Nachschlagetabelle 110 und einen Temperaturteiler 112.
Der Selbstauffrischoszillator 102 empfängt ein analoges Oszillator-Trimmsignal auf dem Analog-Oszillator-Trimmsignalpfad 126. Der Selbstauffrischoszillator 102 ist elektrisch durch den Selbstauffrischtakt-(SRF_CLK)Signalpfad 114 an den Teiler 104 angekoppelt. Der Teller 104 liefert temperaturunabhängige Zeitsteuerungssignale auf den Pfaden 128 für temperaturunabhängige Zeitsteuerungssignale. Der Teiler 104 ist elektrisch durch den Signalpfad 116 für den ersten Selbstauffrischtakt-geteilt (SRF_CLKD1) an den Trimmteiler 106 angekoppelt. Der Trimmteiler 106 empfängt digitale Trimmsignale (DIG_TRIM<5:0>) auf DIG_TRIM<5:0>-Signalpfaden 130. Der Trimmteiler 106 ist elektrisch durch den Signalpfad 118 für den zweiten Selbstauffrischtakt-geteilt (SRF_CLKD2) an den Temperaturteiler 112 angekoppelt. Der Temperaturteiler 112 liefert ein Selbstauffrischimpuls-(SRFPULSE)Signal auf dem SRFPULSE-Signalpfad 124. Der Temperaturteiler 112 ist durch Teiler-(DIV<5:0>)Signalpfade 122 an die Nachschlagetabelle 110 angekoppelt. Die Nachschlagetabelle 110 ist durch Temperaturen-(TEMPS-)Signalpfade 120 elektrisch an den Temperatursensor 108 angekoppelt.
Speicherzellen von DRAM-Bausteinen und Pseudo-SRAM-Bausteinen werden periodisch aufgefrischt, so dass in den Speicherzellen gespeicherte Daten oder Informationen nicht verloren oder verfälscht werden. Das Selbstauffrischmodul 100 ist eine Einrichtung mit der Fähigkeit zur Bereitstellung einer Auffrischfunktion für einen Speicherbaustein, der durch Temperaturschwankungen beeinflusst wird. Auffrischfrequenzen für Speicherbausteine, wie zum Beispiel DRAMS und Pseudo-SRAMs, werden durch Temperaturen außerhalb oder innerhalb (Selbstaufheizung aufgrund von Stromverbrauch) der Speicherbausteine beeinflusst. Bei niedrigeren Temperaturen kann ein DRAM oder Pseudo-SRAM mit niedrigerer Frequenz aufgefrischt werden, wodurch Strom- und Energieverbrauch minimiert werden, da Kondensatoren in SRAM-Bausteinen oder Pseudo-SRAM-Bausteinen mit einer zu der Bausteintemperatur proportionalen Rate Ladung verlieren. Bei höheren Temperaturen werden umgekehrt höhere Auffrischhäufigkeiten verwendet, um Informationsverlust zu verhindern, wodurch der Stromverbrauch zunimmt. Das Selbstauffrischmodul 100 erzeugt und liefert das SRFPULSE-Signal, das auf der Basis der durch den Temperatursensor 108 gemessenen Temperatur modifiziert wird.
Der Selbstauffrischoszillator 102 liefert das SRF_CLK-Signal auf dem SRF_CLK-Signalpfad 114 auf der Basis des Analog-Oszillator-Trimmsignals auf dem Signalpfad 126. Der Selbstauffrischoszillator 102 empfängt das Analog-Oszillator-Trimmsignal, wodurch Kondensatoren in dem Selbstauffrischoszillator 102 ein- und ausgeschaltet werden, um auf der Basis der Anforderungen des Selbstauffrischmoduls 100 die Oszillatorfrequenz einzustellen. Ein Vergrößern der Kapazität liefert ein SRF_CLK-Signal mit einer niedrigeren Frequenz. Umgekehrt liefert eine Verringerung der Kapazität ein SRF_CLK-Signal mit einer höheren Frequenz.
2 ist ein Graph, der eine Ausführungsform des SRF_CLK-Signals mit einer Reihe von Impulsen mit einer Periode von t1 veranschaulicht. Die Periode t1 wird durch das Analog-Oszillator-Trimmsignal und den Selbstauffrischoszillator 102 definiert und gesteuert. Eine relativ große Kapazität in dem Selbstauffrischoszillator 102 erzeugt ein SRF_CLK-Signal mit einer entsprechend niedrigen Frequenz. Umgekehrt erzeugt eine relativ kleine Kapazität in dem Selbstauffrischoszillator 102 ein SRF_CLK-Signal mit einer entsprechend hohen Frequenz. Bei einer Ausführungsform liegt die Periode t1 in einem Bereich von ungefähr 250–750 Nanosekunden, wie zum Beispiel 500 Nanosekunden.
Das SRF_CLK-Signal wird dem Teiler 104 durch den SRF_CLK-Signalpfad 114 zugeführt. Der Teller 104 teilt das ankommende SRF_CLK-Signal, um das SRF_CLKD1-Signal bereitzustellen. Bei einer Ausführungsform ist der Teller 104 aus dem Selbstauffrischmodul 100 ausgeschlossen. Bei einer Ausführungsform liefert der Teiler 104 temperaturunabhängige Zeitsteuerungssignale auf den Signalpfaden 128 auf der Basis des SRF_CLK-Signals. Abhängig von der Schaltungskonfiguration können die temperaturunabhängigen Zeitsteuerungssignale von anderen Modulen des Speicherbausteins oder von anderen Komponenten in dem Selbstauffrischmodul 100 verwendet werden. Zum Beispiel können die temperaturunabhängigen Zeitsteuerungssignale elektrisch an den Temperatursensor 108 angekoppelt werden, so dass der Temperatursensor 108 periodisch eingeschaltet wird, um die Temperatur des Speicherbausteins zu prüfen, da Temperaturänderungen nicht augenblicklich auftreten. Bei einer Ausführungsform stellt der Teller 104 das Ausgangssignal SRF_CLKD1 und deshalb letztendlich die Auffrischrate auf der Basis der Informationen ein, ob zusätzliches Rauschen auf dem DRAM (z. B. aktive Zyklen zusätzlich zu normalen Auffrischzyklen, die als ”aktive Retention” bekannt sind) vorliegt oder nicht, wodurch im Allgemeinen eine vergrößerte Auffrischfrequenz erforderlich wird. Wenn kein solches zusätzliches Rauschen vorliegt (”passive Retention”) kann die Frequenz von SRF_CLKD1 erniedrigt werden, wodurch zusätzliche Ersparnisse beim Stromverbrauch bereitgestellt werden.
3 ist ein Graph, der eine Ausführungsform des SRF_CLKD1-Signals mit einer Reihe von Impulsen mit einer Periode T2 veranschaulicht. Die Periode T2 wird durch den Teiler 104 auf der Basis des SRF_CLK-Signals definiert und gesteuert. Bei einer Ausführungsform teilt der Teiler 104 das SRF_CLK-Signal, um das SRF_CLKD1-Signal mit einer Periode T2 in einem Bereich von ungefähr 500 Nanosekunden bis 8 Mikrosekunden bereitzustellen.
Der Trimmteiler 106 ist ein digitaler Teiler zum Trimmen des ankommenden SRF_CLKD1-Signals auf der Basis der DIG_TRIM<5:0>-Signale, um das SRF_CLKD2-Signal bereitzustellen. Bei einer Ausführungsform umfassen die DIG_TRIM<5:0>-Signale sechs Bit. Auf der Basis der DIG_TRIM<5:0>-Signale trimmt der Trimmteiler 106 das SRF_CLKD1-Signal um einen von bis zu 64 Werten. Zum Beispiel repräsentiert 000000 den digitalen Wert 0, 111111 repräsentiert den digitalen Wert 63 und 100000 repräsentiert den digitalen Wert 32. Der Wert 63 erzeugt die niedrigste Frequenz für das SRF_CLKD2-Signal. Umgekehrt erzeugt der Wert 0 die schnellste Frequenz für das SRF_CLKD2-Signal.
Bei einer Ausführungsform wird der Trimmteiler 106 anfänglich auf oder in die Nähe des Mittenwerts, wie zum Beispiel 011111, gesetzt, der den Wert 31 repräsentiert. Deshalb kann das Trimmen des SRF_CLKD1-Signals in feinen Schritten eingestellt werden, wie zum Beispiel von 011111 (Wert 31) bis 100000 (Wert 32). Das Trimmen des SRF_CLKD1-Signals zur Bereitstellung des SRF_CLKD2-Signals kann dadurch ungefähr in Inkrementen von einer zweiunddreißigstel Sekunde (1/32) abgeschlossen werden oder ungefähr in einer Trimmgranularität von drei Prozent (3%) auf der Basis des Anfangswerts. Wenn umgekehrt der Trimmteiler 106 anfänglich auf 000010 gesetzt wird, wodurch der Wert 2 repräsentiert wird, und das Trimmen von 000010 bis 000011 erfolgt, wodurch ein Wert 3 repräsentiert wird, wird eine Trimmgranularität von fünfzig Prozent (50%) erzielt. Somit ist das Trimmen am unteren Ende des Bereichs gröber. Das SRF_CLKD2-Signal ist temperaturunabhängig und wird über DIG_TRIM<5:0>-Signale für eine spezifische Speicherzellenretentionszeit eingestellt.
4 ist ein Graph, der eine Ausführungsform des SRF_CLKD2-Signals mit einer Reihe von Impulsen mit einer Periode T3 veranschaulicht. Die Periode T3 wird durch die DIG_TRIM<5:0>-Signale und den Trimmteiler 106 definiert und gesteuert. Bei einer Ausführungsform liegt die Periode T3 in einem Bereich von ungefähr 500 Nanosekunden bis 128 Mikrosekunden.
Der Temperaturteiler 112 trimmt das SRF_CLFCD2-Signal, um das SRFPULSE-Signal auf der Basis der Temperatur des Speicherbausteins, die durch den Temperatursensor 108 gemessen wird, bereitzustellen. Bei einer Ausführungsform ist der Temperaturteiler 112 dafür ausgelegt, das SRF_CLKD2-Signal um einen von bis zu vierundsechzig distinkten Werten über die sechs Bit der DIV<5:0>-Signale zu trimmen.
Der Temperatursensor 108 ist dafür konfiguriert, die Temperatur des Speicherbausteins, der das Selbstauffrischmodul 100 enthält, zu messen. Der Temperatursensor 108 liefert temperaturgemessene Signale (TEMPS) auf TEMPS-Signalpfaden 120, die die von dem Temperatursensor 108 gemessene Temperatur repräsentieren. Bei einer Ausführungsform kann der Temperatursensor 108 eine Temperatur in einem Bereich von –30°C bis 130°C messen.
5 ist eine Tabelle 109, die eine Ausführungsform der Logikpegel der von dem Temperatursensor 108 ausgegebenen TEMPS-Signale veranschaulicht. Tabelle 109 enthält Temperaturbereiche von weniger als –5°C, mehr als 105°C und zwischen –5°C und 15°C, 15°C und 40°C, 40°C und 55°C, 55°C und 70°C, 70°C und 90°C, und 90°C und 105°C. Tabelle 109 enthält außerdem die Logikpegel der TEMPS-Signale in jedem Temperaturbereich. Zu den TEMPS-Signalen gehören die Signale TEMP125, TEMP105, TEMP90, TEMP70, TEMP55, TEMP40, TEMP15 und TEMP-5. In jedem Temperaturbereich ist eines der TEMPS-Signale logisch hoch und die übrigen TEMPS-Signale sind logisch niedrig. Wenn zum Beispiel die Temperatur zwischen 90°C und 105°C liegt, ist das TEMP105-Signal logisch hoch, und die Signale TEMP125, TEMP90, TEMP70, TEMP55, TEMP40, TEMP15 und TEMP-5 sind logisch niedrig.
6 ist ein Diagramm, das eine Ausführungsform der Nachschlagetabelle 110 veranschaulicht. Die Nachschlagetabelle 110 ist dafür konfiguriert, die TEMPS-Signale von dem Temperatursensor 108 zu empfangen und dem Temperaturteiler 112 die DIV<5:0>-Signale zuzuführen. Die Nachschlagetabelle 110 umfasst acht Teile zum Einstellen der DIV<5:0>-Signale auf der Basis der TEMPS-Signale. Der TEMP125-Signalpfad 120a ist durch die Metall-Auswahlpositionen wie bei 203 angegeben elektrisch an den TEMP125i<0>-Signalpfad 202 angekoppelt. Die anderen Signalpfade 202 TEMP125i<1> bis TEMP125i<5> sind durch die Metall-Auswahlpositionen wie bei 204 angegeben elektrisch an Masse 250 angekoppelt. Bei dieser Ausführungsform werden deshalb die DIV<5:0>-Signale wie angegeben gleich 000001 gesetzt, wenn die Temperatur größer als 105°C ist.
Der TEMP105-Signalpfad 120b ist durch die Metall-Auswahlpositionen wie bei 207 angegeben an den TEMP105i<0>-Signalpfad 206 angekoppelt. Die anderen Signalpfade 206 TEMP105i<1> bis TEMP105i<5> sind durch die Metall-Auswahlpositionen wie bei 208 angegeben elektrisch an Masse 250 angekoppelt. Deshalb werden bei dieser Ausführungsform die DIV<5:0>-Signale wie angegeben gleich 000001 gesetzt, wenn die Temperatur zwischen 90°C und 105°C liegt.
Der TEMP90-Signalpfad 120c ist durch die Metall-Auswahlpositionen wie bei 211 angegeben elektrisch an den TEMP90i<0>-Signalpfad 210 angekoppelt. Die anderen Signalpfade 210 TEMP90i<1> bis TEMP90i<5> sind elektrisch durch die Metall-Auswahlpositionen wie bei 212 angegeben an Masse 250 angekoppelt. Bei dieser Ausführungsform werden die DIV<5:0>-Signale deshalb wie angegeben gleich 000001 gesetzt, wenn die Temperatur zwischen 70°C und 90°C liegt.
Der TEMP70-Signalpfad 120d ist elektrisch durch die Metall-Auswahlpositionen wie bei 215 angegeben an den TEMP70i<1>-Signalpfad 214 angekoppelt. Die anderen Signalpfade 214 TEMP70i<0> bis TEMP70i<2> bis TEMP70i<5> sind durch die Metall-Auswahlpositionen wie bei 216 angegeben elektrisch an Masse 250 angekoppelt. Deshalb werden bei dieser Ausführungsform die DFV<5:0>-Signale wie angegeben gleich 000010 gesetzt, wenn die Temperatur zwischen 55°C und 70°C liegt.
Der TEMP55-Signalpfad 120e ist elektrisch durch die Metall-Auswahlpositionen wie bei 219 angegeben an den TEMP50i<1>-Signalpfad 218 angekoppelt. Die anderen Signalpfade 218 TEMP55i<0> bis TEMP55i<2> bis TEMP55i<5> sind durch die Metall-Auswahlpositionen wie bei 220 angegeben elektrisch an Masse 250 angekoppelt. Deshalb werden bei dieser Ausführungsform die DIV<5:0>-Signale wie angegeben gleich 000010 gesetzt, wenn die Temperatur zwischen 40°C und 55°C liegt.
Der TEMP40-Signalpfad 120f ist elektrisch durch die Metall-Auswahlpositionen wie bei 223 angegeben an den TEM240i<2>-Signalpfad 222 angekoppelt. Die anderen Signalpfade 222 TEMP40i<0> bis TEMP40i<1> und TEMP40i<3> bis TEMP40i<5> sind durch die Metall-Auswahlpositionen wie bei 224 angegeben elektrisch an Masse 250 angekoppelt. Deshalb werden bei dieser Ausführungsform die DIV<5:0>-Signale wie angegeben gleich 000100 gesetzt, wenn die Temperatur zwischen 15°C und 40°C liegt.
Der TEMF15-Signalpfad 120g ist elektrisch durch die Metall-Auswahlpositionen wie bei 227 angegeben an den TEMP15i<2>-Signalpfad 226 angekoppelt. Die anderen Signalpfade 226 TEMP15i<0>, TEMP15i<1>, und TEMP15i<3> bis TEMP15i<5> sind durch die Metall-Auswahlpositionen wie bei 228 angegeben elektrisch an Masse 250 angekoppelt. Deshalb werden bei dieser Ausführungsform die DIV<5:0>-Signale wie angegeben gleich 000100 gesetzt, wenn die Temperatur zwischen –5°C und 15°C liegt.
Der TEMP-5-Signalpfad 120h ist elektrisch durch die Metall-Auswahlpositionen wie bei 231 angegeben an den TEMP-5i<2>-Signalpfad 230 angekoppelt. Die anderen Signalpfade 230 TEMP-5i<0>, TEMP-5i<1>, und TEMP-5i<3> bis TEMP-5i<5> sind durch die Metall-Auswahlpositionen wie bei 232 angegeben elektrisch an Masse 250 angekoppelt. Deshalb werden bei dieser Ausführungsform die DIV<5:0>-Signale wie angegeben gleich 000100 gesetzt, wenn die Temperatur weniger als –5°C beträgt.
Die Nachschlagetabelle 110 enthält außerdem NOR-Gatter 240 und 244 und ein NAND-Gatter 248. Die TEMP125i<5:0>-Signalpfade 202 sind elektrisch an die ersten Eingänge der NOR-Gatter 240<5:0> angekoppelt. Die TEMP105i<5:0>-Signalpfade 206 sind elektrisch an die zweiten Eingänge der NOR-Gatter 240<5:0> angekoppelt. Die TEMP90i<5:0>-Signalpfade 220 sind elektrisch an die dritten Eingänge der NOR-Gatter 240<5:0> angekoppelt. Die TEMP705i<5:0>-Signalpfade 214 sind elektrisch an die vierten Eingänge der NOR-Gatter 240<5:0> angekoppelt. Die Ausgänge der NOR-Gatter 240<5:0> sind elektrisch durch Signalpfade 242 an die ersten Eingänge der NAND-Gatter 248<5:0> angekoppelt. Die TEMP55i<5:0>-Signalpfade 218 sind elektrisch an die ersten Eingänge der NOR-Gatter 244<5:0> angekoppelt. Die TEMP40i<5:0>-Signalpfade 222 sind elektrisch an die zweiten Eingänge der NOR-Gatter 244<5:0> angekoppelt. Die TEMP15i<5:0>-Signalpfade 226 sind elektrisch an die dritten Eingänge der NOR-Gatter 244<5:0> angekoppelt. Die TEMP-5i<5:0>-Signalpfade 230 sind elektrisch an die vierten Eingänge der NOR-Gatter 244<5:0> angekoppelt. Die Ausgänge der NOR-Gatter 244<5:0> sind durch Signalpfade 246 elektrisch an die zweiten Eingänge der NAND-Gatter 248<5:0> angekoppelt. Die Ausgänge der NAND-Gatter 248<5:0> liefern die DIV<5:0>-Signale auf den DIV<5:0>-Signalpfaden 122.
Die NOR-Gatter 240<5:0> und 244<5:0> und die NAND-Gatter 248<5:0> leiten die gewählten Werte aus der Nachschlagetabelle für den gemessenen Temperaturbereich zu den DIV<5:0>-Signalpfaden 122. Auf der Basis der Metall-Auswahlpositionen in der Nachschlagetabelle 110 und der TEMPS-Signale werden die DIV<5:0>-Signale gesetzt. Die Nachschlagetabelle 110 ermöglicht die Auswahl eines beliebigen 64-Bit-Werts für jeden Temperaturbereich auf der Basis der Metall-Auswahlpositionen.
7 ist ein Diagramm, das eine Ausführungsform des Temperaturteilers 112 veranschaulicht. Der Temperaturteiler 112 enthält ein Transfergatter 308, Inverter 304, 312, 314, 318 und 324, einen Zähler 322, eine Verzögerung (DEL) 328 und ein AND-Gatter 334. Die DIV<5:0>-Signalpfade 122 sind elektrisch an den Dateneingang des Transfergatters 308 angekoppelt. Der Datenausgang des Transfergatters 308 ist durch Signalpfade 310 elektrisch an den Eingang des Inverters 314 und den Ausgang des Inverters 312 angekoppelt. Der Eingang des Inverters 304 und der Logisch-niedrig-Freigabeeingang des Transfergatters 308 empfangen das invertierte Rücksetzsignal (bRST) auf dem bRST-Signalpfad 302. Der Ausgang des Inverters 304 ist durch den Signalpfad 306 elektrisch an den Logisch-hoch-Freigabeeingang des Transfergatters 308 angekoppelt. Der Ausgang des Inverters 314 ist durch Signalpfade 316 elektrisch an den Eingang des Inverters 312 und den Eingang des Inverters 318 angekoppelt. Der Ausgang des Inverters 318 liefert die DIVi<5:0>-Signale auf DIVi<5:0>-Signalpfaden 320.
Der Takt(CLK)-Eingang des Zählers 322 empfängt auf dem SFR_CLKD2-Signalpfad 118 das SFR_CLKD2-Signal. Der Eingang (IN<5:0>) des Zählers 322 empfängt die DIVi<5:0>-Signale auf DIVi<5:0>-Signalpfaden 320. Der Ausgang des Zählers 322 liefert das SRFPULSE-Signal und ist durch den SRFPULSE-Signalpfad 124 elektrisch an den Eingang des Inverters 324 angekoppelt. Der Ausgang des Inverters 324 ist durch den Signalpfad 326 für das invertierte SRFPULSE-Signal (bSRFPULSE) an den Eingang (IN) der Verzögerung 328 angekoppelt. Der Ausgang der Verzögerung 328 ist durch den Signalpfad 330 für das verzögerte bSRFPULSE-Signal (bSRFPULSE_DEL) elektrisch an den ersten Eingang des AND-Gatters 334 angekoppelt. Ein zweiter Eingang des AND-Gatters 334 empfängt das Signal für Selbstauffrisch-ein (SRFON) auf dem SRFON-Signalpfad 332. Der Ausgang des AND-Gatters 334 ist durch den bRST-Signalpfad 302 elektrisch an den bRESET-Eingang des Zählers 322 angekoppelt.
Der Inverter 304 invertiert das bRST-Signal auf dem bRST-Signalpfad 302, um das Signal auf dem Signalpfad 306 bereitzustellen. Als Reaktion auf ein logisch niedriges bRST-Signal schaltet sich das Transfergatter 308 ein, um die DIV<5:0>-Signale auf DIV<5:0>-Signalpfaden 122 zu den Signalpfaden 310 zu leiten. Als Reaktion auf ein logisch hohes bRST-Signal schaltet sich das Transfergatter 308 aus, um das Leiten der DIV<5:0>-Signale zu den Signalpfaden 310 zu blockieren. Die Inverter 314 und 312 wirken als Zwischenspeicher zum Zwischenspeichern der Signale auf den Signalpfaden 310. Der Inverter 318 invertiert die Signale auf den Signalpfaden 316, um die DIVi<5:0>-Signale auf DIVi<5:0>-Signalpfaden 320 bereitzustellen.
Der Zähler 322 wird durch das SRF_CLKD2-Signal getaktet und zählt zu dem DIVi<5:0>-Signalewert herauf. Nachdem der Zähler bis zu dem DIVi<5:0>-Signalewert heraufgezählt hat, liefert der Zähler 322 ein logisch hohes SRFPULSE-Signal auf dem SRFPULSE-Signalpfad 124. Der Inverter 324 invertiert das SRFPULSE-Signal auf dem SRFPULSE-Signalpfad 124 um das bSRFPULSE-Signal auf dem bSRFPULSE-Signalpfad 326 bereitzustellen. Die Verzögerung 328 empfängt das bSRFPULSE_DEL-Signal auf dem bSRFPULSE_DEL-Signalpfad 326 und verzögert das Signal, um das bSRFPULSE_DEL-Signal auf dem bSRFPULSE_DEL-Signalpfad 330 bereitzustellen.
Das AND-Gatter 334 empfängt das bSRFPULSE_DEL-Signal auf dem bSRFPULSE_DEL-Signalpfad 330 und das SRFON-Signal auf dem SRFON-Signalpfad 332, um das bRST-Signal auf dem bRST-Signalpfad 302 bereitzustellen. Als Reaktion auf ein logisch hohes bSRFPULSE_DEL-Signal und ein logisch hohes SRFON-Signal liefert das AND-Gatter 334 ein logisch hohes bRST-Signal. Als Reaktion auf ein logisch niedriges bSRFPULSE_DEL-Signal oder ein logisch niedriges SRFON-Signal liefert das AND-Gatter 334 ein logisch niedriges bRST-Signal auf. Als Reaktion auf ein logisch niedriges bRST-Signal setzt der Zähler 322 den Zähler zurück. Als Reaktion auf ein logisch hohes bRST-Signal beginnt der Zähler 322 und zählt weiter bis zu dem DIVi<5:0>-Signalewert herauf.
Im Betrieb ist das Transfergatter 308 freigegeben, um die DIV<5:0>-Signale zu dem durch die Inverter 314 und 312 gebildeten Zwischenspeicher zu leiten, wenn der Zähler 322 zurückgesetzt wird. Deshalb ändern sich die DIVi<5:0>-Signale nicht, während der Zähler 322 zählt. Nach dem Rücksetzen des Zählers 322 wird eine Temperaturänderung erkannt, so dass der vorherige Zählwert des Zählers 322 nicht beeinträchtigt wird. Der Zähler 322 trimmt das SRF_CLKD2-Signal zur Bereitstellung des SRFPULSE-Signals auf der Basis des DIVi<5:0>-Signalewerts. Die Verzögerung 328 wird so gewählt, dass das logisch hohe SRFPULSE-Signal auf dem SRFPULSE-Signalpfad 124 lang genug aufrechterhalten wird, um ein Selbstauffrischen der Speicherzellen des Speicherbausteins einzuleiten.
8 ist ein Blockschaltbild, das eine weitere Ausführungsform eines Selbstauffrischmoduls 150 veranschaulicht. Das Selbstauffrischmodul 150 ist in mehrerlei Hinsicht dem Selbstauffrischmodul 100 ähnlich. Das Selbstauffrischmodul 150 enthält jedoch ferner einen Hochtemperatur-Booster 152 und digitale Trimmausgangssignale (DIG_TRIM_OUT<5:0>) auf DIG_TRIM_OUT<5:0>-Signalpfaden 156. Zusätzlich werden die DIG_TRIM_OUT<5:0>-Signale auch dem Hochtemperatur-Booster 152 zugeführt, anstatt dem Trimmteiler 106 des Selbstauffrischmoduls 100 wie in 1 dargestellt.
Der Hochtemperatur-Booster 152 wird verwendet, wenn der Temperatursensor 108 hohe Temperaturen misst, wie zum Beispiel Temperaturen von mehr als 90°C. Bei niedrigen bis mäßigen Temperaturen, wie zum Beispiel weniger als 90°C, kann die Auffrischfrequenz durch das Selbstauffrischmodul 100 von 1 gesteuert werden, um den Stromverbrauch bei variierenden Temperaturen zu minimieren. Bei hohen Temperaturen, wie zum Beispiel mehr als 90°C, ist Funktionalität jedoch wichtiger als Stromaufnahme. Bei hohen Temperaturen, wie zum Beispiel mehr als 90°C, ist es deshalb wichtiger, sicherzustellen, dass der Speicherbaustein ordnungsgemäß arbeitet.
Der Hochtemperatur-Booster 152 ist dafür konfiguriert, die Frequenz des SRF_CLKD2-Signals um einen Faktor in einem Bereich von ungefähr 2–5 zu vergrößern, wenn die gemessene Temperatur größer als 90°C ist. Bei einer Ausführungsform vergrößert der Hochtemperatur-Booster 152 die Frequenz des SRF_CLKD2-Signals um einen Faktor von ungefähr 4.
9 ist ein Diagramm, das eine Ausführungsform des Hochtemperatur-Boosters 152 veranschaulicht. Der Hochtemperatur-Booster 152 enthält Inverter 402, 410 und 414, ein NOR-Gatter 406 und Transfergatter 418, 422 und 426. Der Eingang des Inverters 402 und ein erster Eingang des NOR-Gatters 406 empfangen das TEMP105-Signal auf dem TEM105-Signalpfad 120b. Der Ausgang des Inverters 402 liefert das invertierte TEMP105-Signal (bTEMP105) auf dem bTEMP105-Signalpfad 404. Ein zweiter Eingang des NOR-Gatters 406 und der Eingang des Inverters 414 empfangen das TEMP125-Signal auf dem TEMP125-Signalpfad 120a. Der Ausgang des Inverters 414 liefert das invertierte TEMP125-Signal (bTEMP125) auf dem bTEMP125-Signalpfad 416. Der Ausgang des NOR-Gatters 406 ist durch den NORMAL-Signalpfad 408 an den Eingang des Inverters 410 angekoppelt. Der Ausgang des Inverters 410 liefert das invertierte NORMAL-Signal (bNORMAL) auf dem bNORMAL-Signalpfad 412.
Das Transfergatter 418 empfängt die DIG_TRIM<5:0>-Signale auf DIG_TRIM<5:0>-Signalpfaden 130 und liefert die DIG_TRIM-OUT<5:0>-Signale auf DIG_TRIM-OUT<5:0>-Signalpfaden 156. Der Logisch-niedrig-Freigabeeingang des Transfergatters 418 empfängt das bNORMAL-Signal auf dem bNORMAL-Signalpfad 412, und der Logisch-hoch-Freigabeeingang des Transfergatters 418 empfängt das NORMAL-Signal auf dem NORMAL-Signalpfad 408.
Das Transfergatter 422 empfängt ein Massesignal und die DIG_TRIM<5:1>-Signale auf Signalpfaden 420 und liefert die DIG_TRIM-OUT<5:0>-Signale auf DIG_TRIM-OUT<5:0>-Signalpfaden 156. Für die gewählten Metall-Auswahlpositionen wird der Logisch-niedrig-Freigabeeingang des Transfergatters 422 elektrisch an Vint 428 angekoppelt, und der Logisch-hoch-Freigabeeingang des Transfergatters 422 wird elektrisch an Masse 250 angekoppelt. Für die anderen nichtgewählten Metall-Auswahlpositionen für das Transfergatter 422 empfängt der Logisch-niedrig-Freigabeeingang des Transfergatters 422 das bTEMP105-Signal auf dem bTEMP105-Signalpfad 404, und der Logisch-hoch-Freigabeeingang des Transfergatters 422 empfängt das TEMP105-Signal auf dem TEMP105-Signalpfad 120b.
Das Transfergatter 426 empfängt zwei Massesignale und die DIG_TRIM<5:2>-Signale auf Signalpfaden 424, um die DIG_TRIM-OUT<5:0>-Signale auf DIG_TRIM-OUT<5:0>-Signalpfaden 156 bereitzustellen. Für die gewählten Metall-Auswahlpositionen empfängt der Logisch-niedrig-Freigabeeingang des Transfergatters 436 das NORMAL-Signal auf dem NORMAL-Signalpfad 408, und der Logischniedrig-Freigabeeingang des Transfergatters 426 empfängt das bNORMAL-Signal auf dem bNORMAL-Signalpfad 412. Für die anderen nichtgewählten Metall-Auswahlpositionen für das Transfergatter 426 empfängt der Logisch-niedrig-Freigabeeingang des Transfergatters 426 das bTEMP125-Signal auf dem bTEMP125-Signalpfad 416, und der Logisch-hoch-Freigabeeingang des Transfergatters 426 empfängt das TEMP125-Signal auf dem TEMP125-Signalpfad 120a.
Der Inverter 402 invertiert das TEMP105-Signal auf dem TEMP105-Signalpfad 120b, um das bTEMP105-Signal auf dem bTEMP105-Signalpfad 404 bereitzustellen. Der Inverter 414 invertiert das TEMP125-Signal auf dem TEMP125-Signalpfad 120a, um das bTEMP125-Signal auf dem bTEMP125-Signalpfad 416 bereitzustellen. Als Reaktion auf ein logisch niedriges TEMP105-Signal auf dem TEMP105-Signalpfad 120b und ein logisch niedriges TEMP125-Signal auf dem TEMP125-Signalpfad 120a gibt das NOR-Gatter 406 ein logisch hohes NORMAL-Signal auf dem NORMAL-Signalpfad 408 aus. Als Reaktion auf ein logisch hohes TEMP105-Signal oder ein logisch hohes TEMP125-Signal gibt das NOR-Gatter 406 ein logisch niedriges NORMAL-Signal aus. Der Inverter 410 invertiert das NORMAL-Signal auf dem NORMAL-Signalpfad 408, um das bNORMAL-Signal auf dem bNORMAL-Signalpfad 412 bereitzustellen.
Als Reaktion auf ein logisch niedriges bNORMAL-Signal und ein logisch hohes NORMAL-Signal schaltet sich das Transfergatter 418 ein, um die DIG_TRIMP<5:0>-Signale auf den Signalpfaden 130 zu den DIG_TRIM-OUT<5:0>-Signalpfaden 156 zu leiten. Als Reaktion auf ein logisch hohes bNORMAL-Signal und ein logisch niedriges NORMAL-Signal schaltet sich das Transfergatter 418 aus, um das Leiten der DIG_TRIM<5:0>-Signale auf den Signalpfaden 130 zu den DIG_TRIM-OUT<5:0>-Signalpfaden 156 zu blockieren.
Als Reaktion auf Vint 428 und Masse 250 wird für die gewählten Metall-Auswahlpositionen das Transfergatter 422 ausgeschaltet. Für die anderen nichtgewählten Metall-Auswahlpositionen schaltet sich als Reaktion auf ein logisch niedriges bTEMP105-Signal und ein logisch hohes TEMP105-Signal das Transfergatter 422 ein, um ein Massesignal und die DIG_TRIM<5:1>-Signale auf den Signalpfaden 420 zu den DIG_TRIM-OUT<5:0>-Signalpfaden 156 zu leiten. Als Reaktion auf ein logisch hohes bTEMP105-Signal und ein logisch niedriges TEMP105-Signal schaltet sich das Transfergatter 422 aus, um das Leiten des Massesignals und der DIG_TRIM<5:1>-Signale auf den Signalpfaden 420 zu den DIG_TRIM-OUT<5:0>-Signalpfaden 156 zu blockieren. Wenn es eingeschaltet ist, schiebt das Transfergatter 422 die DIG_TRIM<5:0>-Signale um ein Bit nach rechts (das niedrigstwertige Bit wird verworfen) und ersetzt das höchstwertige Bit mit einer null, um die DIG_TRIM-OUT<5:0>-Signale bereitzustellen.
Für die gewählten Metall-Auswahlpositionen schaltet sich das Transfergatter 426 als Reaktion auf ein logisch niedriges NORMAL-Signal und ein logisch hohes bNORMAL-Signal ein, um die beiden Massesignale und die DIG_TRIM<5:2>-Signale auf den Signalpfaden 424 zu den DIG_TRIM-OUT<5:0>-Signalpfaden 156 zu leiten. Als Reaktion auf ein logisch hohes NORMAL-Signal und ein logisch niedriges bNORMAL-Signal schaltet sich das Transfergatter 426 aus um das Leiten der beiden Massesignale und der DIG_TRIM<5:2>-Signale auf den Signalpfaden 424 zu den DIG_TRIM-OUT<5:0>-Signalpfaden 156 zu blockieren. Für die anderen nichtgewählten Metall-Auswahlpositionen schaltet sich das Transfergatter 426 als Reaktion auf ein logisch niedriges bTEM125-Signal und ein logisch hohes TEMP125-Signal ein, um die beiden Massesignale und die DIG_TRIM<5:2>-Signale auf den Signalpfaden 424 zu den DIG_TRIM-OUT<5:0>-Signalpfaden 156 zu leiten. Als Reaktion auf ein logisch hohes bTEMP125-Signal und ein logisch niedriges bTEMP125-Signal schaltet sich das Transfergatter 426 aus, um das Leiten der beiden Massesignale und der DIG_TRIM<5:2>-Signale auf den Signalpfaden 424 zu den DIG_TRIM-OUT<5:0>-Signalpfaden 156 zu blockieren. Wenn es eingeschaltet ist, schiebt das Transfergatter 426 die DIG_TRIM-OUT<5:0>-Signale um zwei Bit nach rechts (die beiden niedrigstwertigen Bit werden verworfen) und ersetzt die beiden höchstwertigen Bit mit Nullen, um die DIG_TRIM-OUT<5:0>-Signale bereitzustellen.
Als Reaktion auf ein logisch hohes TEMP105-Signal oder ein logisch hohes TEMP125-Signal werden im Betrieb für die gewählten Metall-Auswahlpositionen die DIG_TRIM<5:0>-Bit um zwei Bit nach rechts geschoben und die beiden höchstwertigen Bit werden mit Nullen ersetzt. Für die nichtgewählten Metall-Auswahlpositionen werden als Reaktion auf ein logisch hohes TEMP125-Signal die DIG_TRIM<5:0>-Bit um zwei Bit nach rechts geschoben und die beiden höchstwertigen Bit werden mit Nullen ersetzt. Als Reaktion auf ein logisch hohes TEMP105-Signal werden die DIG_TRIM<5:0>-Bit um ein Bit nach rechts geschoben und das höchstwertige Bit wird mit einer Null ersetzt.
10 ist ein Teil einer Tabelle, die eine Ausführungsform einer Funktion des Hochtemperatur-Boosters 152 für die gewählten Metall-Auswahlpositionen darstellt. Der Hochtemperatur-Booster 152 verstärkt das SRF_CLKD2-Signal durch Verwenden des Sechs-Bit-Teilers des Trimmteilers 106. Der Hochtemperatur-Booster 152 verwirft ein niedrigstwertiges Bit und ein zweitniedrigstwertiges Bit der DIG_TRIM<5:0>-Signale. Die übrigen vier Bit werden um 2 Positionen nach rechts verschoben. Ein höchstwertiges Bit und ein zweithöchstwertiges Bit werden dann auf 00 fixiert. Wie zum Beispiel auf der dritten Zeile von 10 gezeigt ist, wird Bit Nummer 010000, dessen numerischer Wert gleich 16 ist, in 000100 transformiert, dessen numerischer Wert 4 ist. Durch Dividieren des numerischen Werts 4 durch den numerischen Wert 16 wird die Frequenz des SRF_CLKD2-Signals um einen Faktor vier vergrößert.
Wie auf der siebten Zeile von 10 gezeigt, wird ähnlich der digitale Wert 110100, der gleich dem numerischen Wert 52 ist, in 001101 transformiert, was gleich dem numerischen Wert 13 ist. Durch Dividieren des numerischen Werts 13 durch den numerischen Wert 52 wird die Frequenz des SRF_CLKD2-Signals um einen Faktor vier vergrößert. Bei Temperaturen von mehr als 90°C wird die Auffrischfrequenz deshalb um 400 Prozent vergrößert. Das Selbstauffrischmodul 150 frischt die Speicherzellen bei Temperaturen von mehr als 90°C viermal so schnell auf wie bei Temperaturen von weniger als 90°C. Obwohl ein Vergrößern der Auffrischfrequenz auch die Stromaufnahme vergrößert, wird die Integrität des Speicherbausteins aufrechterhalten, um ordnungsgemäße Datenspeicherung sicherzustellen und Verfälschung oder Verlust von Daten bei allen Temperaturen, einschließlich Temperaturen von mehr als 90°C, sicherzustellen.
Sei einer Ausführungsform bleiben die bei Temperaturen von mehr als 90°C bereitgestellten DIV<5:0>-Signale dieselben wie für niedrigere Temperaturen. Stattdessen liefert der Hochtemperatur-Booster 152 die Temperaturkompensation. Bei dieser Ausführungsform modifiziert der Temperaturteiler 112 das SRF_CLKD2-Signal nicht und das SRFPULSE-Signal ist gleich dem SRF_CLKD2-Signal.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung liefern ein Selbstauffrischmodul zur Bereitstellung von temperaturunabhängigen Zeitsteuerungen und eines Selbstauffrischimpulses auf der Basis der Temperatur des Speicherbausteins. Durch digitale Einstellung der Frequenz des Selbstauffrischimpulses auf der Basis der Temperatur wird Strom gespart. Zusätzlich wird ein Hochtemperatur-Booster verwendet, um die Auffrischfrequenz bei hohen Temperaturen zu vergrößern, um Datenverlust oder -verfälschung zu verhindern.

Claims

Selbstauffrischmodul (100) für einen Speicherbaustein, wobei das Selbstauffrischmodul umfasst: – einen Oszillator (102), der dafür konfiguriert ist, ein erstes Signal mit einer ersten Frequenz bereitzustellen, – einen Trimmteiler (106), der dafür konfiguriert ist, das erste Signal zu trimmen, um ein temperaturunabhängiges zweites Signal mit einer zweiten Frequenz bereitzustellen, – einen Temperatursensor (108), der dafür konfiguriert ist, eine Temperatur des Speicherbausteins zu messen und ein Temperatursignal bereitzustellen, – eine Temperaturnachschlagetabelle (110), die dafür konfiguriert ist, das Temperatursignal zu empfangen und auf der Basis des Temperatursignals ein drittes Signal bereitzustellen, und – einen Temperaturteiler (112), der dafür konfiguriert ist, auf der Basis des zweiten Signals und des dritten Signals ein Selbstauffrischimpulssignal bereitzustellen, – wobei das Selbstauffrischmodul (100) auf der Basis des ersten Signals eine Anzahl temperaturunabhängiger Zeitsteuerungssignale zur Verwendung durch zumindest ein anderes Modul des Speicherbausteins oder zur Verwendung durch zumindest eine andere Komponente in dem Selbstauffrischmodul (100) erzeugt.
Selbstauffrischmodul nach Anspruch 1, wobei das Selbstauffrischmodul (100) dafür konfiguriert ist, die Anzahl temperaturunabhängiger Zeitsteuerungssignale an den Temperatursensor (108) anzukoppeln.
Selbstauffrischmodul nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Selbstauffrischmodul (100) dafür konfiguriert ist, den Temperatursensor (108) mit Hilfe der Anzahl temperaturunabhängiger Zeitsteuerungssignale periodisch einzuschalten, um die Temperatur des Speicherbausteins zu prüfen.
Selbstauffrischmodul nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei das dritte Signal einen Sechs-Bit-Teilerwert zum Trimmen des zweiten Signals in Schritten von einem Vierundsechzigstel auf der Basis des höchsten Trimmwerts umfasst.
Selbstauffrischmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Trimmteiler ferner einen Sechs-Bit-Trimmteilerwert zum Trimmen des zweiten Signals in Schritten von einem Vierundsechzigstel auf der Basis des höchsten Trimmwerts empfängt.
Selbstauffrischmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner umfassend: einen Teiler (104), der elektrisch zwischen den Oszillator (102) und den Trimmteiler (106) geschaltet ist, wobei der Teiler (104) dafür konfiguriert ist, auf der Basis des ersten Signals die Anzahl temperaturunabhängiger Zeitsteuerungssignale zu erzeugen.
Selbstauffrischmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner umfassend: einen Hochtemperatur-Booster (152), der dafür konfiguriert ist, das Temperatursignal zu empfangen und die zweite Frequenz des zweiten Signals um einen Faktor in einem Bereich von ungefähr 2–5 zu vergrößern, wenn die gemessene Temperatur größer als 90°C ist.
Selbstauffrischmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Temperaturnachschlagetabelle (110) Metall-Auswahlpositionen zum Einstellen des dritten Signals auf der Basis des Temperatursignals umfasst.
Selbstauffrischmodul (100) für einen Speicherbaustein, wobei das Selbstauffrischmodul (100) umfasst: – einen Oszillator (102), der dafür konfiguriert ist, ein erstes Signal mit einer ersten Frequenz bereitzustellen, – einen Trimmteiler (106), der dafür konfiguriert ist, das erste Signal zu trimmen, um ein temperaturunabhängiges zweites Signal mit einer zweiten Frequenz bereitzustellen, – einen Temperatursensor (108), der dafür konfiguriert ist, eine Temperatur des Speicherbausteins zu messen und ein Temperatursignal bereitzustellen, – einen Temperaturteiler (112), der dafür konfiguriert ist, auf der Basis des zweiten Signals und des Temperatursignals ein Selbstauffrischimpulssignal bereitzustellen, und – einen Hochtemperatur-Booster (152), der dafür konfiguriert ist, das Temperatursignal zu empfangen und die zweite Frequenz des zweiten Signals um einen Faktor in einem Bereich von ungefähr 2–5 zu heraufzusetzen, wenn die gemessene Temperatur größer als 90°C ist, – wobei das Selbstauffrischmodul (100) auf der Basis des ersten Signals eine Anzahl temperaturunabhängiger Zeitsteuerungssignale zur Verwendung durch zumindest ein anderes Modul des Speicherbausteins oder zur Verwendung durch zumindest eine andere Komponente in dem Selbstauffrischmodul (100) erzeugt.
Selbstauffrischmodul nach Anspruch 9, wobei das Selbstauffrischmodul (100) dafür konfiguriert ist, die Anzahl temperaturunabhängiger Zeitsteuerungssignale an den Temperatursensor (108) anzukoppeln.
Selbstauffrischmodul nach Anspruch 9 oder 10, wobei das Selbstauffrischmodul (100) dafür konfiguriert ist, den Temperatursensor (108) mit Hilfe der Anzahl temperaturunabhängiger Zeitsteuerungssignale periodisch einzuschalten, um die Temperatur des Speicherbausteins zu prüfen.
Selbstauffrischmodul nach Anspruch 9, 10 oder 11, wobei der Hochtemperatur-Booster (152) dafür konfiguriert ist, die zweite Frequenz des zweiten Signals durch Verwerfen eines niedrigstwertigen Bits und eines zweitniedrigstwertigen Bits eines Sechs-Bit-Trimmerteilerwerts, Schieben von übrigen vier Bits nach rechts und Setzen sowohl eines höchstwertigen Bits als auch eines zweithöchstwertigen Bits auf Null heraufzusetzen.
Selbstauffrischmodul nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei der Hochtemperatur-Booster (152) dafür konfiguriert ist, die zweite Frequenz des zweiten Signals durch Verwerfen eines niedrigstwertigen Bits eines Sechs-Bit-Trimmerteilerwerts, Schieben von übrigen fünf Bits nach rechts und Setzen eines höchstwertigen Bits auf Null heraufzusetzen.
Selbstauffrischmodul nach einem der Ansprüche 9 bis 13, ferner umfassend: einen Teiler (104), der elektrisch zwischen den Oszillator (102) und den Trimmteiler (106) geschaltet ist, wobei der Teiler (104) dafür konfiguriert ist, auf der Basis des ersten Signals die Anzahl temperaturunabhängiger Zeitsteuerungssignale zu erzeugen.
Selbstauffrischmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei der Temperaturteiler (112) dafür konfiguriert ist, einen Zyklus des Selbstauffrischimpulssignals vor dem Justieren des Selbstauffrischimpulssignals auf der Basis einer Änderung des Temperatursignals abzuschließen.
Selbstauffrischmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei der Speicherbaustein einen Pseudo-SRAM oder einen DRAM umfasst.
Selbstauffrischmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei eine Periode des ersten Signals in einem Bereich von ungefähr 250 bis 750 Nanosekunden liegt.
Selbstauffrischmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei eine Periode des zweiten Signals in einem Bereich von ungefähr 500 Nanosekunden bis 8 Mikrosekunden liegt.
Selbstauffrischmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei der Temperatursensor (108) Temperaturen des Speicherbausteins in einem Bereich von ungefähr –30°C bis 130°C messen kann.
Selbstauffrischmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei der Temperaturteiler (112) dafür konfiguriert ist, sowohl eine grobe als auch eine feine Trimmung des Selbstauffrischimpulssignals bereitzustellen.
Speicherbaustein, umfassend ein Selbstauffrischmodul (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 20.
Speicherbaustein nach Anspruch 21, wobei der Speicherbaustein ein DRAN ist.
Speicherbaustein nach Anspruch 21, wobei der Speicherbaustein ein Pseudo-SRAM ist.
Verfahren zum Auswählen einer Selbstauffrischfrequenz eines Speicherbausteins, wobei das Verfahren umfasst: – Trimmen eines ersten Signals, das eine erste Frequenz aufweist und das von einem Oszillator (102) ausgegeben wird, wodurch ein temperaturunabhängiges zweites Signal mit einer zweiten Frequenz produziert wird, – Messen einer Temperatur des Speicherbausteins unter Verwendung eines ein Temperatursignal bereitstellenden Temperatursensors (108), – Bestimmen eines temperaturabhängigen Signals entsprechend der gemessenen Temperatur in einer Nachschlagetabelle (110), – Bestimmen einer akzeptablen Selbstauffrischfrequenz auf der Basis des temperaturabhängigen Signals und – Trimmen des zweiten Signals, um ein Selbstauffrischimpulssignal mit einer Frequenz bereitzustellen, die gleich der akzeptablen Selbstauffrischfrequenz bei der gemessenen Temperatur ist, – wobei auf der Basis des ersten Signals ferner eine Anzahl temperaturunabhängiger Zeitsteuerungssignale zur Verwendung durch zumindest ein anderes Modul des Speicherbausteins oder zur Verwendung durch zumindest eine andere Komponente in dem Selbstauffrischmodul (100) erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei die Anzahl temperaturunabhängiger Zeitsteuerungssignale elektrisch an den Temperatursensor (108) angekoppelt wird.
Verfahren nach Anspruch 24 oder 25, wobei der Temperatursensor (108) mit Hilfe der Anzahl temperaturunabhängiger Zeitsteuerungssignale periodisch eingeschaltet wird, um die Temperatur des Speicherbausteins zu prüfen.
Verfahren nach Anspruch 24, 25 oder 26, wobei die Anzahl temperaturunabhängiger Zeitsteuerungssignale durch einen Teiler (104) erzeugt wird, der dem Oszillator (102) als erster Teiler unmittelbar nachgeordnet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 27, ferner umfassend: Heraufsetzen der zweiten Frequenz des zweiten Signals um einen Faktor in einem Bereich von ungefähr 2–5, wenn die gemessene Temperatur größer als 90°C ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 28, ferner umfassend: Heraufsetzen der zweiten Frequenz des zweiten Signals um einen Faktor von ungefähr Zwei, wenn die gemessene Temperatur in einem Bereich von ungefähr 90°C bis 105°C liegt, und um einen Faktor von ungefähr Vier, wenn die gemessene Temperatur größer als 105°C ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 29, wobei das Trimmen des zweiten Signals ferner umfasst: Trimmen des zweiten Signals in Schritten von einem Vierundsechzigstel auf der Basis des höchsten Trimmwerts.
Verfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 30, wobei das Heraufsetzen der zweiten Frequenz des zweiten Signals umfasst: – Verwerfen eines niedrigstwertigen Bits und eines zweitniedrigstwertigen Bits eines Sechs-Bit-Trimmteilerwerts, – Rechtsschieben jedes von übrigen vier Bits um zwei Positionen nach rechts und – Setzen sowohl eines höchstwertigen Bits als auch eines zweithöchstwertigen Bits auf Null.
Verfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 30, wobei das Heraufsetzen der zweiten Frequenz des zweiten Signals umfasst: – Verwerfen eines niedrigstwertigen Bits eines Sechs-Bit-Trimmteilerwerts, – Rechtsschieben jedes von übrigen fünf Bits um eine Position nach rechts und – Setzen eines höchstwertigen Bits auf Null.
Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 32, wobei das Trimmen des zweiten Signals zur Bereitstellung eines Selbstauffrischimpulssignals umfasst, einen Zyklus des Selbstauffrischimpulssignals vor der Justierung des Selbstauffrischimpulssignals auf der Basis einer Änderung des Temperatursignals abzuschließen.