DE102017125543A1

DE102017125543A1 - Schaltbare stromversorgung

Info

Publication number: DE102017125543A1
Application number: DE102017125543.5A
Authority: DE
Inventors: Kuoyuan Hsu; Sungchieh Lin; Bing Wang
Original assignee: Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
Current assignee: Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
Priority date: 2017-08-30
Filing date: 2017-11-01
Publication date: 2019-02-28
Also published as: US20230288950A1

Abstract

Die vorliegende Offenbarung beschreibt einen Versorgungsschalter, der einen Spannungsgenerator, eine Schalterschaltung und eine Bestätigungsschaltung umfasst. Der Spannungsgenerator ist derart ausgelegt, dass er eine erste Versorgungsspannung mit einer zweiten Versorgungsspannung vergleicht und die erste Versorgungsspannung oder die zweite Versorgungsspannung als eine Bulk-Spannung (V_bulk) ausgibt. Die Schalterschaltung umfasst einen oder mehrere Transistoren und ist ausgelegt, um (i) Bulk-Anschlüsse des einen oder der mehreren Transistoren mit der V_bulk vorzuspannen, und (ii) entweder die erste Versorgungsspannung oder die zweite Versorgungsspannung als ein Spannungsausgangssignal auszugeben. Die Bestätigungsschaltung ist ausgelegt, um ein Bestätigungssignal auszugeben, das anzeigt, ob das Spannungsausgangssignal von der ersten Versorgungsspannung zu der zweiten Versorgungsspannung überging.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
Die Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 62/552,008 mit dem Titel „Switchable Power Supply“, die am 30. August 2017 eingereicht wurde und die hier durch Rückbezug in ihrer Gänze aufgenommen ist.
STAND DER TECHNIK
Ein System auf einem Chip (System on a chip, SOC) ist eine integrierte Schaltung, die Komponenten eines Rechnersystems oder eines anderen elektronischen Systems auf einem einzigen Chip kombiniert. Das SOC kann digitale, analoge und Mischsignalkomponenten auf einem einzelnen Substrat umfassen. Die verschiedenen Komponenten können unterschiedliche Versorgungsspannungen für einen ordnungsgemäßen Betrieb erfordern. Um in mehreren Versorgungsbereichen zu arbeiten, kann das SOC verschiedene Versorgungsspannungen als Eingaben in das System benötigen.
Figurenliste
Aspekte der vorliegenden Offenbarung werden am besten aus der nachstehenden ausführlichen Beschreibung verstanden, wenn sie zusammen mit den begleitenden Figuren gelesen wird. Es ist zu beachten, dass gemäß dem üblichen Verfahren in der Branche verschiedene Merkmale nicht maßstabsgetreu gezeichnet sind. Vielmehr können die Abmessungen der verschiedenen Merkmale zur Klarheit der Darstellung und Erörterung beliebig vergrößert oder verkleinert sein.

1 ist eine Darstellung eines System-on-Chip gemäß einigen Ausführungsformen.
2 ist eine Darstellung einer Speichervorrichtung in einem System-on-Chip gemäß einigen Ausführungsformen.
3 ist eine Darstellung einer Steuerlogik und eines Versorgungsschalters für eine Versorgungsschnittstelle einer Speichervorrichtung in einem System-on-Chip gemäß einigen Ausführungsformen.
4 ist eine Darstellung eines Spannungsgenerators für eine Versorgungsschnittstelle einer Speichervorrichtung in einem System-on-Chip gemäß einigen Ausfiihrungsformen.
5A bis C sind Darstellungen verschiedener Komparatorausgestaltungen gemäß einigen Ausführungsformen.
6 ist eine Darstellung eines Beispiels einer Zeitsteuerungsimpulsform für Versorgungsspannungen, die an ein Speicherarray einer Speichervorrichtung in einem System-on-Chip gemäß einigen Ausführungsformen bereitgestellt wird.
7 ist eine Darstellung einer Bestätigungsschaltung für eine Versorgungsschnittstelle einer Speichervorrichtung in einem System-on-Chip gemäß einigen Ausführungsformen.
8 ist eine Darstellung eines Verfahrens zum Umstellen einer Speichervorrichtung von einer ersten Versorgungsspannung auf eine zweite Versorgungsspannung gemäß einigen Ausführungsformen.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die nachstehende Offenbarung stellt viele verschiedene Ausführungsformen, oder Beispiele, zum Implementieren verschiedener Merkmale des vorliegenden Gegenstands bereit. Konkrete Beispiele von Komponenten und Anordnungen sind nachstehend beschrieben, um die vorliegende Offenbarung zu vereinfachen. Diese sind lediglich Beispiele und sind nicht im beschränkenden Sinne gedacht. Außerdem wiederholt die vorliegende Offenbarung Bezugsnummern und/oder -buchstaben in den verschiedenen Beispielen. Diese Wiederholung geschieht zum Zweck der Einfachheit und Klarheit und, wenn nicht anders angegeben, schreibt sie an sich keine Beziehung zwischen den verschiedenen besprochenen Ausführungsformen und/oder Ausgestaltungen vor.
Die vorliegende Offenbarung beschreibt einen Versorgungsschalter und ein Versorgungssystem, die zum Umstellen einer an ein Speicherarray einer Speichervorrichtung bereitgestellten Versorgungsspannung zwischen einer ersten Versorgungsspannung und einer zweiten Versorgungsspannung ausgelegt sind. Ein Vorteil beim Umstellen der Versorgungsspannung von der ersten Versorgungsspannung auf die zweite Versorgungsspannung - z.B. von einer niedrigeren Versorgungsspannung auf eine höhere Versorgungsspannung - besteht unter anderen darin, dass Schaltungen im Speicherarray schneller arbeiten können, wodurch Speicherleistungsfähigkeit verbessert wird. Zum Beispiel kann das Speicherarray Schaltungen, wie z.B. Oszillatoren, Verstärker und Spannungsgeneratoren, umfassen. Bei einer an diese Schaltungen bereitgestellten höheren Versorgungsspannung kann das Speicherarray schneller arbeiten, wodurch eine Speicherlese- und Speicherschreibleistung verbessert werden.
1 ist eine Darstellung eines System-on-Chip (SOC) 100 gemäß einigen Ausführungsformen. Das SOC 100 umfasst eine Steuervorrichtung 110, Versorgungsgeneratoren 120 und 130, eine Speichervorrichtung 140, eine Prozessorvorrichtung 150 und eine Prozessorvorrichtung 160. Das SOC 100 kann andere Komponenten umfassen, die innerhalb des Erfindungsgedanken und Umfangs der vorliegenden Offenbarung liegen. Der Einfachheit halber werden diese anderen Komponenten in 1 nicht dargestellt.
In einigen Ausführungsformen kann das SOC 100 mehrere Versorgungen aufweisen. Die mehreren Versorgungen werden durch Versorgungsgeneratoren 120 und 130 bereitgestellt. Der Versorgungsgenerator 120 liefert eine Versorgungsspannung 125 an die Speichervorrichtung 140. Der Versorgungsgenerator 130 liefert eine Versorgungsspannung 135 an die Speichervorrichtung 140, die Prozessorvorrichtung 150 und die Prozessorvorrichtung 160. In einigen Ausführungsformen können die Versorgungsspannungen 125 und 135 jeweils 0,4V, 0,6V, 0,7V, 1,0V, 1,2V, 1,8V, 2,4V, 3,3V oder 5V betragen. Andere Werte für Versorgungsspannungen 125 und 135 sind möglich; diese anderen Versorgungsspannungswerte liegen innerhalb des Erfindungsgedanken und des Umfangs der vorliegenden Offenbarung.
In einigen Ausführungsformen kann die Speichervorrichtung 140 in mehreren Versorgungsbereichen arbeiten, die die Versorgungsspannungen 125 und 135 erfordern. Die Steuervorrichtung 110 stellt ein Steuersignal 115 an die Speichervorrichtung 140 bereit, so dass ein Speicherarray der Speichervorrichtung 140 unter Verwendung entweder der Versorgungsspannung 125 oder der Versorgungsspannung 135 arbeiten kann. Die mehreren Versorgungsbereiche der Speichervorrichtung 140 - sowie ein Bestätigungssignal 117 zum Anzeigen eines Übergangs von der Versorgungsspannung 125 zur Versorgungsspannung 135 in der Speichervorrichtung 140 - werden nachstehend unter Bezugnahme auf 2 bis 7 ausführlicher beschrieben.
Die Steuervorrichtung 110 liefert gemäß einigen Ausführungsformen auch ein Steuersignal 118 an den Versorgungsgenerator 130. Wie nachstehend beschrieben, kann in einigen Ausführungsformen der Versorgungsgenerator 130 die Versorgungsspannung 135 zwischen einer ersten Versorgungsspannung (z.B. 0,4 V) und einer zweiten Versorgungsspannung (1,0 V) umstellen. Das Steuersignal 118 kann den Versorgungsgenerator 130 gemäß einigen Ausführungsformen derart steuern, dass er die Versorgungsspannung 135 zwischen der ersten und der zweiten Versorgungsspannung umstellt.
Unter Bezugnahme auf 1 kann die Speichervorrichtung 140 gemäß einigen Ausführungsformen eine statische Direktzugriffspeichervorrichtung (SRAM-Vorrichtung) sein. Die Speichervorrichtung 140 kann eine andere Art von Speichervorrichtungen sein, wie zum Beispiel eine dynamische Direktzugriffsspeichervorrichtung (DRAM-vorrichtung), ein synchrones DRAM (SDRAM), eine Flash-Speichervorrichtung, ein magnetoresistives RAM (MRAM), ein Phasenänderungs-RAM oder ein ferroelektrisches RAM. Diese anderen Arten von Speichervorrichtungen liegen innerhalb des Erfindungsgedanken und des Umfangs der vorliegenden Offenbarung.
In einigen Ausführungsformen können die Prozessorvorrichtungen 150 und 160 eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), eine Grafikverarbeitungseinheit (GPU) oder eine Kombination davon sein. Die Prozessorvorrichtungen 150 und 160 können andere Typen von Prozessorvorrichtungen sein, wie zum Beispiel eine Netzwerkverarbeitungsvorrichtung, eine Tonverarbeitungsvorrichtung oder eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung. Diese anderen Arten von Verarbeitungsvorrichtungen liegen innerhalb des Erfindungsgedanken und des Umfangs der vorliegenden Offenbarung.
2 ist eine Darstellung einer Speichervorrichtung 140 gemäß einigen Ausfiihrungsformen. Die Speichervorrichtung 140 umfasst eine Versorgungsschnittstelle 210, ein Speicherarray 220 und eine Schnittstellenlogikschaltung 230. Die Versorgungsschnittstelle 210 empfängt das Steuersignal 115, die Versorgungsspannung 125 und die Versorgungsspannung 135. Die Versorgungsspannung 135 wird an die Schnittstellenlogikschaltung 230 bereitgestellt. Die Speichervorrichtung 140 kann andere Komponenten umfassen, die innerhalb des Erfindungsgedanken und des Umfangs der vorliegenden Offenbarung liegen. Der Einfachheit halber sind diese anderen Komponenten in 2 nicht dargestellt.
In einigen Ausführungsformen umfasst die Versorgungsschnittstelle 210 eine Steuerlogikschaltung 212 und einen Versorgungsschalter 215. Die Steuerlogikschaltung 212 empfängt gemäß einigen Ausführungsformen das Steuersignal 115 (von der Steuervorrichtung 110 in 1), um die Versorgungsspannung an das Speicherarray 220 von der Versorgungsspannung 125 auf die Versorgungsspannung 135 umzustellen. Wenn zum Beispiel das Steuersignal 115 von einem logischen High zu einem logischen Low übergeht (z.B. Übergang von „1“ auf „0“), steuert ein Spannungssteuersignal 217 von der Steuerlogik 212 den Versorgungsschalter 215, um ein Spannungsausgangssignal 219 des Versorgungsschalters 215 von der Versorgungsspannung 125 auf die Versorgungsspannung 135 - und umgekehrt - umzustellen. Der Versorgungsschalter 215 empfängt die Versorgungsspannungen 125 und 135. Auf der Grundlage des Spannungssteuersignals 217 stellt der Versorgungsschalter 215 ein Spannungsausgangssignal 219 - entweder die Versorgungsspannung 125 oder die Versorgungsspannung 135 - als eine Versorgungseingabe an das Speicherarray 220 bereit.
In einigen Ausführungsformen wird bei normalem Betrieb des SOC 100 die Versorgungsspannung 125 (z.B. 0,7 V) an das Speicherarray 220 geliefert. Und bei normalem Betreib des SOC 100 weist die Versorgungsspannung 125 (z.B. 0,7 V) einen höheren Spannungspegel auf als die Versorgungsspannung 135 (z.B. 0,4 V). Bei manchen Operationen kann das SOC 100 den Spannungspegel der Versorgungsspannung 135 für eine verbesserte SOC-Leistungsfähigkeit anheben (z.B. von 0,4 V auf 1,0 V). In einigen Ausführungsformen kann beim Anheben der Versorgungsspannung 135 die Versorgungsspannung an das Speicherarray 220 für eine verbesserte Speicherleistungsfähigkeit ebenfalls angehoben werden. Zum Beispiel kann das Speicherarray 220 seine Versorgungsspannung auf denselben Spannungspegel anheben wie die Versorgungsspannung 135 (z.B. 1,0 V).
Ein Vorteil des Anhebens der an das Speicherarray 220 bereitgestellten Versorgungsspannung besteht unter anderem darin, dass Schaltungen im Speicherarray 200 schneller arbeiten können, wodurch die Speicherleistungsfähigkeit verbessert wird. Zum Beispiel kann das Speicherarray 220 Schaltungen, wie z.B. Oszillatoren, Verstärker und Spannungsgeneratoren umfassen. Bei einer höheren Versorgungsspannung (z.B. der Versorgungsspannung 135), die an diese Schaltungen bereitgestellt wird, kann das Speicherarray 220 schneller arbeiten, wodurch die Leistungsfähigkeit von Speicherlese- und Speicherschreiboperationen verbesset wird.
3 ist eine Darstellung der Versorgungsschnittstelle 210 - die die Steuerlogikschaltung 212 und den Versorgungsschalter 215 umfasst - gemäß einigen Ausführungsformen. Die Steuerlogikschaltung 212 umfasst eine pegelumsetzende Inverterschaltung 310. Die pegelumsetzende Inverterschaltung 310 empfängt eine Spannung V_bulk als eine Versorgungsspannung. Wenn die pegelumsetzende Inverterschaltung 310 ein logisches Low-Signal (z.B. 0 V) an ihrem Eingang als das Steuersignal 115 empfängt, erzeugt dann die Inverterschaltung 310 ein logisches High-Signal - d.h. Spannung V_bulk - als eine Ausgabe am Spannungssteuersignal 217. Wenn dagegen die pegelumsetzende Inverterschaltung 310 ein logisches High-Signal (z.B. die Versorgungsspannung 135) an ihrem Eingang als das Steuersignal 115 empfängt, erzeugt dann die Inverterschaltung 310 Masse (z.B. 0 V) als eine Ausgabe am Spannungssteuersignal 217. Die Erzeugung der Spannung V_bulk wird nachstehend unter Bezugnahme auf 4 ausführlicher beschrieben.
Unter Bezugnahme auf 3 umfasst der Versorgungsschalter 215 eine Schalterschaltung 320, einen Spannungsgenerator 380 und eine Bestätigungsschaltung 390. In einigen Ausführungsformen umfasst die Schalterschaltung 320 eine Inverterschaltung 330, NOR-Schaltungen 340 und 350, p-Kanal-Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren („PMOSFETs“, „PMOS-Vorrichtungen“ oder „p-Kanal-Transistoren“) 360 und 370.
In einigen Ausführungsformen stellt auf der Grundlage eines Wertes des Spannungssteuersignals 217 (z.B. entweder eines logischen High - z.B. der Spannung V_bulk - oder Masse) die Schalterschaltung 320 die Versorgungsspannung 125 oder die Versorgungsspannung 135 als eine Ausgabe am Spannungsausgangssignal 219 bereit. Wenn zum Beispiel der Wert des Spannungssteuersignals 217 ein logisches High (z.B. die Spannung V_bulk) ist, dann ist eine Ausgabe 345 der NOR-Schaltung 340 ein logisches High (z.B. die Spannung V_bulk), wodurch die PMOS-Vorrichtung 360 ausgeschaltet wird. Umgekehrt wäre eine Ausgabe 355 der NOR-Schaltung 350 ein logisches Low (z.B. Masse oder 0 V) wodurch die PMOS-Vorrichtung 370 eingeschaltet wird. Folglich übermittelt die PMOS-Vorrichtung 370 die Versorgungsspannung 125 an das Spannungsausgangssignal 219.
Wenn der Wert des Spannungssteuersignals 217 ein logisches Low (z.B. Masse oder 0 V) ist, ist dann eine Ausgabe 355 der NOR-Schaltung 350 ein logisches Hoch (z.B. die Spannung Vbulk), wodurch die PMOS-Vorrichtung 370 ausgeschaltet wird. Umgekehrt wäre der Ausgang 345 der NOR-Schaltung 340 ein logisches Low (z.B. Masse oder oV), wodurch die PMOS-Vorrichtung 360 eingeschaltet wird. Folglich übermittelt die PMOS-Vorrichtung 360 die Versorgungsspannung 125 an das Spannungsausgangssignal 219.
Wie in 3 dargestellt, sind Bulk-Anschlüsse der PMOS-Vorrichtungen 360 und 370 mit der Spannung V_bulk elektrisch verbunden. Obwohl nicht in 3 dargestellt, sind außerdem die Versorgungs- und Bulk-Anschlüsse der PMOS-Vorrichtungen in der Inverterschaltung 330 und den NOR-Schaltungen 340 und 350 mit der Spannung V_bulk elektrisch verbunden. In einigen Ausführungsformen wird die Spannung V_bulk auf die höhere von entweder der Versorgungsspannung 125 oder der Versorgungsspannung 135 eingestellt. Die Erzeugung der Spannung V_bulk wird nachstehend im Hinblick auf den Spannungsgenerator 380 beschrieben. Und durch Verbinden der Spannung V_bulk mit den Bulk-Anschlüssen der PMOS-Vorrichtungen in der Inverterschaltung 330, den NOR-Schaltungen 340 und 350, können Ströme, die durch parasitäre p-n-Übergangsdioden in den PMOS-Vorrichtungen erzeugt werden, reduziert oder eliminiert werden, wodurch ein Latch-Up verhindert wird.
Der Spannungsgenerator 380 erzeugt die Spannung V_bulk. 4 ist eine Darstellung eines Spannungsgenerators 380 gemäß einigen Ausführungsformen. Der Spannungsgenerator 380 umfasst eine Komparatorschaltung 410, eine Initialisierungsschaltung 420 und einen Bulk-Anschlussschalter 430. Die Komparatorschaltung 410 umfasst einen Komparator 412 und Inverterschaltungen 414 und 416. Der Komparator 412 empfängt die Versorgungsspannung 125 (z.B. an einem positiven Anschluss) und die Versorgungsspannung 135 (z.B. an einem negativen Anschluss) und vergleicht die zwei Versorgungsspannungen miteinander. In einigen Ausführungsformen bestimmt der Komparator 412 die höhere der zwei Versorgungsspannungen. Der Komparator 412 kann gemäß einigen Ausführungsformen eine Tiefpassfilterantwort aufweisen und einen 1-mV-Unterschied zwischen der Versorgungsspannung 125 und der Versorgungsspannung 135 mit einer Antwortzeit von weniger als 1 ns detektieren. Obwohl nicht in 4 dargestellt, sind gemäß einigen Ausführungsformen die Versorgungs- und Bulk-Anschlüsse der PMOS-Vorrichtungen im Komparator 412 und den Inverterschaltungen 414 und 416 mit der Versorgungsspannung 125 elektrisch verbunden. In einigen Ausführungsformen kann der Wert der Versorgungsspannung 125 im Bereich zwischen 0,6 V und 0,8 V (z.B. 0,7 V) liegen.
5A bis C sind Darstellungen verschiedener Ausgestaltungen des Komparators 412 gemäß einigen Ausführungsformen. 5A zeigt eine einstufige Komparatorausgestaltung 560 (die hier ebenfalls als „Komparator 560“ bezeichnet wird) für den Komparator 412. Eine Symbolrepräsentation des Komparators 560 ist auf der rechten Seite von 5A gezeigt.
Der Komparator 560 umfasst n-Kanal-Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren („NMOSFETs“, „NMOS-Vorrichtungen“ oder „n-Kanal-Transistoren“) 510 bis 530 und PMOS-Vorrichtungen 540 bis 550. Die Versorgungsspannung 125 ist mit einem Gateanschluss der NMOS-Vorrichtung 510 (z.B. dem positiven Eingangsanschluss des Komparators 560) elektrisch verbunden. Die Versorgungsspannung 135 ist mit einem Gateanschluss der NMOS-Vorrichtung 520 (z.B. dem negativen Eingangsanschluss des Komparators 560) elektrisch verbunden. Außerdem ist ein Freigabesignal 535 mit einem Gateanschluss der NMOS-Vorrichtung 530 elektrisch verbunden, wobei das Freigabesignal 535 den Komparator aktiviert, indem die NMOS-Vorrichtung 530 (z.B. durch eine logisch hohe Spannung, wie z.B. die Versorgungsspannung 125 oder die Versorgungsspannung 135) eingeschaltet wird - die als eine Stromquelle für den Komparator 560 dient.
Die Versorgungsspannungen 125 und 135 werden jeweils an die Gateanschlüsse der NMOS-Vorrichtungen 510 bzw. 520 bereitgestellt. Auf der Grundlage der an den Gateanschluss der NMOS-Vorrichtungen 510 und 520 angelegten Spannung, wird entweder ein Komparatorausgang 413 oder ein Schaltungsknoten 545 in Richtung Masse (z.B. 0 V) gezogen. Wenn zum Beispiel die Versorgungsspannung 125 höher ist als die Versorgungsspannung 135, ist ein „Gateantrieb“ am Gateanschluss der NMOS-Vorrichtung 510 größer als ein Gateantrieb am Gateanschluss der NMOS-Vorrichtung 520, wodurch ein Pfad mit einer niedrigeren Resistivität an Masse (z.B. 0 V) für den Schaltungsknoten 545 (über die NMOS-Vorrichtungen 510 und 530) im Vergleich mit dem Komparatorausgang 413 erzeugt wird. Der Schaltungsknoten 545 wird zur Masse (z.B. 0 V) gezogen, wodurch die PMOS-Vorrichtung 550 eingeschaltet wird und die Versorgungsspannung 125 (z.B. ein logisch hoher Wert) an den Komparatorausgang 413 übermittelt wird. Wenn dagegen die Versorgungsspannung 135 höher ist als die Versorgungsspannung 125, ist der Gateantrieb am Gateanschluss der NMOS-Vorrichtung 520 größer als der Gateantrieb am Gateanschluss der NMOS-Vorrichtung 510, wodurch ein Pfad mit einer niedrigeren Resistivität an Masse (z.B. 0 V) für den Komparatorausgang 413 (über die NMOS-Vorrichtungen 520 und 530) im Vergleich mit dem Schaltungsknoten 545 erzeugt wird. Der Komparatorausgang 413 wird in die Näher oder zur Masse (z.B. 0 V oder ein logisch niedriger Wert) gezogen.
5B zeigt eine zweistufige Komparatorausgestaltung für den Komparator 412 in 4. In einigen Ausführungsformen umfasst die zweistufige Komparatorausgestaltung Komparatoren 560₀ bis 560₂ . In der ersten Stufe wird die Versorgungsspannung 125 mit den positiven Eingangsanschlüssen der Komparatoren 560₀ bis 560₂ elektrisch verbunden. Die Versorgungsspannung 135 wird mit den negativen Eingangsanschlüssen der Komparatoren 560₀ bis 560₂ elektrisch verbunden. In der zweiten Stufe wird ein Ausgang des Komparators 560₀ mit einem positiven Eingangsanschluss des Komparators 560₂ elektrisch verbunden. Ein Ausgang des Komparators 560₁ wird mit dem negativen Eingangsanschluss des Komparators 560₂ elektrisch verbunden. Die zweistufige Komparatorausgestaltung von 5B arbeitet auf eine ähnliche Weise wie die einstufige Komparatorausgestaltung von 5A: (i) wenn die Versorgungsspannung 125 höher ist als die Versorgungsspannung 135, wird die Versorgungsspannung 125 (z.B. ein logisch hoher Wert) an den Komparatorausgang 413 übermittelt; und (ii) wenn die Versorgungsspannung 135 höher ist als die Versorgungsspannung 125, wird der Komparatorausgang 413 in die Nähe oder zur Masse (z.B. 0 V oder ein logisch niedriger Wert) gezogen.
5C zeigt eine vierstufige Komparatorausgestaltung für den Komparator 412 in 4. In einigen Ausführungsformen umfasst die vierstufige Komparatorausgestaltung Komparatoren 560₀ bis 560₈ . In der ersten Stufe wird die Versorgungsspannung 125 mit den positiven Eingangsanschlüssen der Komparatoren 560₀ , 560₁ , 560₃ und 560₄ elektrisch verbunden. Die Versorgungsspannung 135 wird mit negativen Eingangsanschlüssen der Komparatoren 560₀ , 560₁ , 560₃ und 560₄ elektrisch verbunden. In der zweiten Stufe, wird ein Ausgang des Komparators 560₀ mit einem positiven Eingangsanschluss des Komparators 560₂ elektrisch verbunden, ein Ausgang des Komparators 560₁ wird mit einem negativen Eingangsanschluss des Komparators 560₂ elektrisch verbunden, ein Ausgang des Komparators 560₃ wird mit einem positiven Eingangsanschluss des Komparators 560₅ elektrisch verbunden, und ein Ausgang des Komparators 560₄ wird mit einem negativen Eingangsanschluss des Komparators 560₅ elektrisch verbunden. In der dritten Stufe wird ein Ausgang des Komparators 560₂ mit positiven Eingangsanschlüssen der Komparatoren 560₆ und 560₇ elektrisch verbunden und ein Ausgang des Komparators 560₅ wird mit negativen Eingangsanschlüssen der Komparatoren 560₆ und 560₇ elektrisch verbunden. In der vierten Stufe wird ein Ausgang des Komparators 560₆ mit einem positiven Eingangsanschluss des Komparators 560₈ elektrisch verbunden und ein Ausgang des Komparators 560₇ wird mit einem negativen Eingangsanschluss des Komparators 560₈ elektrisch verbunden. Die vierstufige Komparatorausgestaltung von 5C arbeitet auf eine ähnliche Weise wie die einstufige Komparatorausgestaltung von 5A: (i) wenn die Versorgungsspannung 125 höher ist als die Versorgungsspannung 135, wird die Versorgungsspannung 125 (z.B. ein logisch hoher Wert) an den Komparatorausgang 413 übermittelt; und (ii) wenn die Versorgungsspannung 135 höher ist als die Versorgungsspannung 125, wird der Komparatorausgang 413 in die Nähe oder zur Masse (z.B. 0 V oder ein logisch niedriger Wert) gezogen.
6 ist eine Darstellung eines Beispiels eines Zeitsteuerungssignalverlaufs 600 für die Versorgungsspannung 125 und die Versorgungsspannung 135 gemäß einigen Ausführungsformen. Wie vorstehend unter Bezugnahme auf 1 besprochen, liefert der Versorgungsgenerator 120 die Versorgungsspannung 125 an die Speichervorrichtung 140. Insbesondere wird unter Bezugnahme auf 2 die Versorgungsspannung 125 (z.B. 0,7 V) an das Speicherarray 220 bei einem normalen Betrieb des SOC 100 geliefert. Unter Bezugnahme auf 1 liefert ferner der Versorgungsgenerator 130 die Versorgungsspannung 135 (z.B. 0,4 V) an die Speichervorrichtung 140, die Prozessorvorrichtung 150 und die Prozessorvorrichtung 160.
In einigen Ausführungsformen ist unter Bezugnahme auf 1 die Steuervorrichtung 110 ausgelegt, um die Versorgungsspannung 135 (z.B. von 0,4 V auf 1,0 V) - über das Steuersignal 118 für eine verbesserte SOC-Leistungsfähigkeit anzuheben. 6 zeigt die Versorgungsspannung 135, die von 0,4 V auf 1,0 V zum Zeitpunkt t_Übergang0 übergeht, was einen Übergang des Steuersignals 118 anzeigt (nicht dargestellt) - z.B. kann das Steuersignal 118 von einem logischen Low auf ein logisches High zum Zeitpunkt t_Übergang0 übergehen. Zum Zeitpunkt t_Übergang0 verbleibt die Versorgungsspannung 125 auf 0,7 V. Zum Zeitpunkt t_Übergang1 kann die Versorgungsspannung 135 von 1,0 V auf 0,4 V übergehen, was einen Übergang des Steuersignals 118 anzeigt - z.B. kann das Steuersignal 118 von einem logischen High zu einem logischen Low zum Zeitpunkt t_Übergang1 übergehen.
Unter Bezugnahme auf 4 vergleicht die Komparatorschaltung 410 die Versorgungsspannung 125 mit der Versorgungsspannung 135. Wenn die Versorgungsspannung 125 größer ist als die Versorgungsspannung 135 (z.B. vom Zeitpunkt t = 0 bis zum Zeitpunkt t_{Überlappung0} und vom Zeitpunkt t_{Überlappung1} vorwärts in 6), liegt der Komparatorausgang 413 beim logischen High (z.B. der Versorgungsspannung 125). Wenn umgekehrt die Versorgungsspannung 125 kleiner ist als die Versorgungsspannung 135 (z.B. zwischen dem Zeitpunkt t_{Überlappung0} und dem Zeitpunkt t_{Überlappung1}), liegt der Komparatorausgang 413 beim logischen Low (z.B. Masse oder 0 V). Bei einem logischen High (z.B. der Versorgungsspannung 125) am Komparatorausgang 413 liegt ein Ausgang 415 der Inverterschaltung 414 beim logischen Low (z.B. Masse oder 0 V) und ein Ausgang 417 der Inverterschaltung 416 liegt beim logischen High (z.B. der Versorgungsspannung 125). Umgekehrt liegt bei einem logischen Low (z.B. der Masse oder 0 V) am Komparatorausgang 413 der Ausgang 415 der Inverterschaltung 414 beim logischen High (z.B. der Versorgungsspannung 125) und der Ausgang 417 der Inverterschaltung 416 liegt beim logischen Low (z.B. Masse oder 0 V).
Unter Bezugnahme auf 4 empfängt die Initialisierungsschaltung 420 die Ausgaben 415 und 417 vom Komparator 410. Die Initialisierungsschaltung 420 umfasst NMOS-Vorrichtungen 421 und 422 und PMOS-Vorrichtungen 423 bis 428. Auf der Grundlage der Ausgaben 415 und 417 erzeugt die Initialisierungsschaltung 420 eine Spannung V_pre-bulk, die auf der höher von der Versorgungsspannung 125 und der Versorgungsspannung 135 basiert. In einigen Ausführungsformen wird die Spannung V_pre-bulk an Bulk-Anschlüsse der PMOS-Vorrichtungen 423 bis 428 in der Initialisierungsschaltung 420 bereitgestellt. Die Spannung V_pre-bulk wird auch an die Bulk-Anschlüsse der PMOS-Vorrichtungen in dem Bulk-Anschlussschalter 430 - der nachstehend ausführlicher beschrieben sein wird - gemäß einigen Ausführungsformen bereitgestellt. Durch Versorgen dieser PMOS-Vorrichtungen mit V_pre-bulk (der höheren Spannung von entweder der Versorgungsspannung 125 oder der Versorgungsspannung 135) können Ströme, die durch parasitäre p-n-Übergangsdioden in den PMOS-Vorrichtungen erzeugt werden, während des Spannungsübergangs zwischen der Versorgungsspannung 125 und der Versorgungsspannung 135 reduziert oder eliminiert werden, wodurch ein Latch-Up verhindert wird.
Wenn der Ausgang 415 beim logischen High (z.B. der Versorgungsspannung 125) liegt und der Ausgang 417 beim logischen Low (z.B. Masse oder 0 V) liegt, zeigt diese Bedingung an, dass die Versorgungsspannung 135 größer ist als die Versorgungsspannung 125 (z.B. zwischen dem Zeitpunkt t_{Überlappung0} und dem Zeitpunkt t_{Überlappung1} in 6). Bei dieser Bedingung zieht die NMOS-Vorrichtung 421 die Gateanschlüsse der PMOS-Vorrichtungen 426 und 428 auf Masse (z.B. 0 V), wodurch die PMOS-Vorrichtungen 426 und 428 eingeschaltet werden. Ein Drainanschluss der PMOS-Vorrichtung 428 - d.h. V_pre-bulk - wird wiederum mit der Versorgungsspannung 135 (die größer ist als die Versorgungsspannung 125) elektrisch verbunden. Außerdem übermittelt beim am logischen Low liegenden Ausgang 417 die PMOS-Vorrichtung 424 ein logisches High (z.B. die Versorgungsspannung 135) an einen Ausgang 429.
Wenn dagegen der Ausgang 415 beim logischen Low (z.B. Masse oder 0 V) liegt und der Ausgang 417 beim logischen High (z.B. der Versorgungsspannung 125) liegt, zeigt diese Bedingung an, dass die Versorgungsspannung 125 größer ist als die Versorgungsspannung 135 (z.B. vom Zeitpunkt = 0 bis zum Zeitpunkt t_{Überlappung0} und vom Zeitpunkt t_{Überlappung1} vorwärts in 6). Bei dieser Bedingung zieht die NMOS-Vorrichtung 422 die Gateanschlüsse der PMOS-Vorrichtungen 425 und 427 auf Masse (z.B. 0 V), wodurch die PMOS-Vorrichtungen 425 und 427 eingeschaltet werden. Ein Drainanschluss der PMOS-Vorrichtung 427 - d.h. V_pre-bulk - wird wiederum mit der Versorgungsspannung 125 (die größer ist als die Versorgungsspannung 135) elektrisch verbunden. Außerdem übermittelt beim am logischen High liegenden Ausgang 417 die NMOS-Vorrichtung 422 ein logisches Low (z.B. Masse oder 0 V) an den Ausgang 429.
Unter Bezugnahme auf 4 empfängt der Bulk-Anschlussschalter 430 die Ausgabe 429 von der Initialisierungsschaltung 420. Der Bulk-Anschlussschalter 430 umfasst eine Inverterschaltung 432, NOR-Schaltungen 433 und 434 und PMOS-Vorrichtungen 435 und 436. Wie in 4 dargestellt, sind Bulk-Anschlüsse der PMOS-Vorrichtungen 435 und 436 mit der Spannung V_pre-bulk elektrisch verbunden. Obwohl nicht in 4 dargestellt, sind außerdem die Versorgungs- und Bulk-Anschlüsse der PMOS-Vorrichtungen in der Inverterschaltung 432 und den NOR-Schaltungen 433 bis 434 mit der Spannung V_pre-bulk elektrisch verbunden. Durch Versorgen dieser PMOS-Vorrichtungen mit V_pre-bulk (der höheren Spannung von entweder der Versorgungsspannung 125 oder der Versorgungsspannung 135) können Ströme, die durch parasitäre p-n-Übergangsdioden in den PMOS-Vorrichtungen erzeugt werden, während des Spannungsübergangs zwischen der Versorgungsspannung 125 und der Versorgungsspannung 135 reduziert oder eliminiert werden, wodurch ein Latch-Up verhindert wird.
Wenn der Ausgang 429 am logischen High (z.B. der Versorgungsspannung 135) liegt, gibt die NOR-Schaltung 434 ein logisches Low (z.B. Masse oder 0 V) an einen Gateanschluss der PMOS-Vorrichtung 436 aus, wodurch die PMOS-Vorrichtung 436 eingeschaltet wird und die Versorgungsspannung 135 an die Spannung V_bulk am Ausgang des Bulk-Anschlussschalters 430 geliefert wird. Wenn dagegen der Ausgang 429 am logischen Low (z.B. Masse oder 0 V) liegt, gibt die NOR-Schaltung 433 ein logisches Low (z.B. Masse oder 0 V) an einen Gateanschluss der PMOS-Vorrichtung 435 aus, wodurch die PMOS-Vorrichtung 435 eingeschaltet wird und die Versorgungsspannung 125 an die Spannung V_bulk am Ausgang des Bulk-Anschlussschalters 430 geliefert wird.
Unter Bezugnahme auf 3 wird die Spannung V_bulk an die Steuerlogikschaltung 212, die Schalterschaltung 320 und die Bestätigungsschaltung 390 geliefert. 7 ist eine Darstellung der Bestätigungsschaltung 390 gemäß einigen Ausführungsformen. Die Bestätigungsschaltung 390 umfasst Inverterschaltungen 710 bis 740 und 770 und NOR-Schaltungen 750 bis 760. Obwohl nicht in 6 dargestellt, sind die Versorgungs- und Bulk-Anschlüsse der PMOS-Vorrichtungen in den Inverterschaltungen 710 bis 740 und den NOR-Schaltungen 750 bis 760 mit der Spannung V_bulk (die durch den Spannungsgenerator 380 erzeugt wird) elektrisch verbunden. Obwohl nicht in 7 dargestellt, sind außerdem die Versorgungsspannungs- und Bulk-Anschlüsse in der Inverterschaltung 770 mit der Versorgungsspannung 135 elektrisch verbunden.
Auf der Grundlage des Signals 345 (das von der NOR-Schaltung 340 in der Schalterschaltung 320 von 3 ausgegeben wird) und des Signals 355 (das von der NOR-Schaltung 350 in der Schalterschaltung 320 von 3 ausgegeben wird) erzeugt die Bestätigungsschaltung 390 ein Bestätigungssignal 117, um anzuzeigen, dass die Schalterschaltung 320 das Spannungsausgabesignal 219 - das eine in das Speicherarray 220 eingegebene Versorgungsspannung ist - von der Versorgungsspannung 125 auf die Versorgungsspannung 135 umgestellt hat. Wenn zum Beispiel das Signal 345 am logischen Low liegt und das Signal 355 am logischen High liegt, liegt das Bestätigungssignal 117 am logischen Low. In einigen Ausführungsformen zeigt ein logischer Low-Wert für das Bestätigungssignal 117 an, dass das Spannungsausgangssignal 219 nicht von der Versorgungsspannung 125 zu der Versorgungsspannung 135 übergegangen ist. Wenn dagegen das Signal 345 am logischen High liegt und das Signal 355 am logisch Low liegt, liegt das Bestätigungssignal 117 am logischen High. In einigen Ausführungsformen zeigt ein logischer High-Wert für das Bestätigungssignal 117 an, dass das Spannungsausgangssignal 219 von der Versorgungsspannung 125 zu der Versorgungsspannung 135 übergegangen ist - d.h. wenn die Versorgungsspannung 135 größer ist als die Versorgungsspannung 125.
In einigen Ausführungsformen kann unter Bezugnahme auf 1 das Bestätigungssignal 117 der Steuervorrichtung 110 anzeigen, dass die Versorgung an das Speicherarray (z.B. das Speicherarray 220 von 2) der Speichervorrichtung 140 von der Versorgungsspannung 125 (z.B. 0,7 V) zu der Versorgungsspannung 136 (z.B. 1,0 V) übergegangen ist. Die Steuervorrichtung 110 kann wiederum anderen Komponenten des SOC 100 - z.B. Prozessorvorrichtungen 150 und 160 - anzeigen, dass das Speicherarray der Speichervorrichtung 140 zu der höheren Versorgungsspannung 135 übergegangen ist und dass darauf für Speicheroperationen, wie zum Beispiel eine Lese- oder einer Schreibspeicheroperation, zugegriffen werden kann. Bei der höheren an das Speicherarray gelieferten Versorgungsspannung 135 (z.B. 1,0 V) können Schaltungen in dem Speicherarray (z.B. Oszillatoren, Verstärker und Spannungsgeneratoren) schneller arbeiten, wodurch die Speicherleistungsfähigkeit verbessert wird.
8 ist eine Darstellung eines Verfahrens 800 zum Umstellen einer Speichervorrichtung von einer ersten Versorgungsspannung auf eine zweite Versorgungsspannung gemäß einigen Ausführungsformen. Die beim Verfahren 800 dargestellten Vorgänge können zum Beispiel durch den Versorgungsschalter 215 von 2 bis 7 durchgeführt werden. Andere Vorgänge im Verfahren 800 können durchgeführt werden. Außerdem können die Vorgänge des Verfahrens 800 in einer anderen Reihenfolge durchgeführt werden und/oder variieren.
Bei Vorgang 810 werden eine erste Versorgungsspannung, eine zweite Versorgungsspannung und ein Spannungssteuersignal durch einen Versorgungsschalter empfangen. Unter Bezugnahme auf 2 empfängt der Versorgungsschalter 215 eine Versorgungsspannung 125 (z.B. eine erste Versorgungsspannung), eine Versorgungsspannung 135 (z.B. eine zweite Versorgungsspannung) und ein Spannungssteuersignal 217.
Bei Vorgang 820 wird die erste Versorgungsspannung mit der zweiten Versorgungsspannung durch den Versorgungsschalter verglichen, um die höhere von der ersten und der zweiten Versorgungsspannung zu bestimmen. Unter Bezugnahme auf 3 umfasst der Versorgungsschalter 215 einen Spannungsgenerator 380. Unter Bezugnahme auf 4 umfasst der Spannungsgenerator 380 eine Komparatorschaltung 410. Wie vorstehend unter Bezugnahme auf 4 beschrieben, umfasst die Komparatorschaltung 410 einen Komparator 412, der zum Vergleichen der Versorgungsspannung 125 (z.B. der ersten Versorgungsspannung) mit der Versorgungsspannung 134 (z.B. der zweiten Versorgungsspannung) ausgelegt ist, um die höhere von der ersten und der zweiten Versorgungsspannung zu bestimmen.
Bei Vorgang 830 werden Bulk-Anschlüsse eines oder mehrerer p-Kanal-Transistoren in dem Versorgungsschalter mit der höheren von der ersten und der zweiten Versorgungsspannung vorgespannt. Unter Bezugnahme auf 4 erzeugt die Initialisierungsschaltung 420 eine Spannung V_pre-bulk, die auf der höheren von der Versorgungsspannung 125 und der Versorgungsspannung 135 (z.B. der höheren von der ersten und der zweiten Versorgungsspannung) basiert. In einigen Ausführungsformen wird die Spannung V_pre-bulk an Bulk-Anschlüsse der PMOS-Vorrichtungen 423 bis 428 in der Initialisierungsschaltung 420 geliefert. Die Spannung V_pre-bulk wird gemäß einigen Ausführungsformen auch an die Bulk-Anschlüsse der PMOS-Vorrichtungen in dem Bulk-Anschlussschalter 430 geliefert. Die Spannung V_pre-bulk kann von der Versorgungsspannung 125 zu der Versorgungsspannung 135 als Antwort darauf übergehen, dass die Versorgungsspannung 135 die Versorgungsspannung 125 übersteigt. Durch Versorgen dieser PMOS-Vorrichtungen mit der Spannung V_pre-bulk (der höheren von der Versorgungsspannung 125 und der Versorgungsspannung 135) können Ströme, die durch parasitäre p-n-Übergangsdioden in den PMOS-Vorrichtungen erzeugt werden, während des Spannungsübergangs zwischen der Versorgungsspannung 125 und der Versorgungsspannung 135 reduziert oder eliminiert werden, wodurch ein Latch-Up verhindert wird.
Bei Vorgang 840 wird auf der Grundlage des Spannungssteuersignals die erste Versorgungsspannung oder die zweite Versorgungsspannung durch den Versorgungsschalter ausgegeben. Unter Bezugnahme auf 3 umfasst der Versorgungsschalter 215 eine Schalterschaltung 320. In einigen Ausführungsformen stellt auf der Grundlage eines Wertes des Spannungssteuersignals 217 (z.B. entweder eines logischen High - z.B. der Spannung V_bulk - oder Masse) die Schalterschaltung 320 die Versorgungsspannung 125 oder die Versorgungsspannung 135 als eine Ausgabe am Spannungsausgangssignal 219 (z.B. Ausgabe des Versorgungsschalters) bereit. Wenn zum Beispiel der Wert des Spannungssteuersignals 217 ein logisches High ist, übermittelt die Schalterschaltung 320 die Versorgungsspannung 135 an das Spannungsausgangssignal 219. Wenn dagegen der Wert des Spannungssteuersignals 217 ein logisches Low (z.B. Masse oder 0 V) ist, übermittelt die Schalterschaltung 320 die Versorgungsspannung 125 an das Spannungsausgangssignal 219.
Bei Vorgang 850 wird ein Bestätigungssignal durch den Versorgungsschalter ausgegeben, das einen Übergang des Spannungsausgangssignals von der ersten Versorgungsspannung zu der zweiten Versorgungsspannung anzeigt. Unter Bezugnahme auf 3 umfasst der Versorgungsschalter 215 eine Bestätigungsschaltung 390. In einigen Ausführungsformen erzeugt die Bestätigungsschaltung 390 ein Bestätigungssignal 117, um anzuzeigen, dass die Schalterschaltung 320 das Spannungsausgangssignal 219 - das eine Versorgungseingabe in das Speicherarray 220 dargestellt - von der Versorgungsspannung 125 auf die Versorgungsspannung 135 umgestellt hat. In einigen Ausführungsformen zeigt ein logischer Low-Wert für das Bestätigungssignal 117 an, dass das Spannungsausgangssignal 219 nicht von der Versorgungsspannung 125 zu der Versorgungsspannung 135 übergegangen ist. In einigen Ausführungsformen zeigt dagegen ein logischer High-Wert für das Bestätigungssignal 117 an, dass das Spannungsausgangssignal 219 von der Versorgungsspannung 125 zu der Versorgungsspannung 135 übergegangen ist - d.h. wenn die Versorgungsspannung 135 größer ist als die Versorgungsspannung 125.
Die vorliegende Offenbarung beschreibt Ausführungsformen eines Versorgungsschalters, einer Speichervorrichtung, eines Systems, einer Versorgungsschnittstelle und eines Verfahrens zum Umstellen einer an ein Speicherarray einer Speichervorrichtung bereitgestellten Versorgungsspannung zwischen einer ersten Versorgungsspannung und einer zweiten Versorgungsspannung. Ein Vorteil beim Umstellen der Versorgungsspannung von der ersten Versorgungsspannung auf die zweite Versorgungsspannung - z.B. von einer niedrigeren Versorgungsspannung zu einer höheren Versorgungsspannung - besteht unter anderen darin, dass Schaltungen in dem Speicherarray schneller arbeiten können, wodurch Speicherleistungsfähigkeit verbessert wird. Zum Beispiel kann das Speicherarray Schaltungen, wie z.B. Oszillatoren, Verstärker und Spannungsgeneratoren, umfassen. Bei einer an diese Schaltungen bereitgestellten höheren Versorgungsspannung kann das Speicherarray schneller arbeiten, wodurch Speicherlese- und Speicherschreibleistung verbessert wird.
In einigen Ausführungsformen umfasst der Versorgungsschalter einen Spannungsgenerator, eine Schalterschaltung und eine Bestätigungsschaltung. Der Spannungsgenerator ist derart ausgelegt, dass er (i) eine erste Versorgungsspannung mit einer zweiten Versorgungsspannung vergleicht und (ii) die höhere von der ersten und der zweiten Versorgungsspannung als eine Bulk-Spannung (V_bulk) ausgibt. Die Schalterschaltung umfasst einen oder mehrere p-Kanal-Transistoren und ist ausgelegt, um (i) Bulk-Anschlüsse des einen oder der mehreren p-Kanal-Transistoren mit der V_bulk vorzuspannen, und (ii) entweder die erste Versorgungsspannung oder die zweite Versorgungsspannung als ein Spannungsausgangssignal auszugeben. Die Bestätigungsschaltung ist ausgelegt, um ein Bestätigungssignal auszugeben, das anzeigt, ob das Spannungsausgangssignal von der ersten Versorgungsspannung zu der zweiten Versorgungsspannung überging.
In einigen Ausführungsformen umfasst die Speichervorrichtung eine Schnittstellenlogikschaltung, ein Speicherarray und eine Versorgungsschnittstelle. Das Speicherarray ist mit der Schnittstellenlogikschaltung gekoppelt. Die Versorgungsschnittstelle umfasst eine Steuerlogikschaltung, die ausgelegt ist, um ein Spannungssteuersignal auszugeben, und einen Versorgungsschalter, der ausgelegt ist, um eine erste Versorgungsspannung und eine zweite Versorgungsspannung zu empfangen. Der Versorgungsschalter umfasst einen Spannungsgenerator und eine Schalterschaltung. Der Spannungsgenerator ist derart ausgelegt, dass er die erste Versorgungsspannung mit der zweiten Versorgungsspannung vergleicht und die höhere von der ersten und der zweiten Versorgungsspannung als eine Bulk-Spannung (V_bulk) ausgibt. Die Schalterschaltung umfasst einen oder mehrere p-Kanal-Transistoren und ist ausgelegt, um Bulk-Anschlüsse des einen oder der mehreren p-Kanal-Transistoren mit der V_bulk vorzuspannen, und auf der Grundlage des Spannungssteuersignals entweder die erste Versorgungsspannung oder die zweite Versorgungsspannung als ein Spannungsausgangssignal an das Speicherarray auszugeben.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ein Empfangen, mit einem Versorgungsschalter, einer ersten Versorgungsspannung, einer zweiten Versorgungsspannung und eines Spannungssteuersignals. Das Verfahren umfasst außerdem (i) ein Vergleichen, mit dem Versorgungsschalter, der ersten Versorgungsspannung mit der zweiten Versorgungsspannung, um die höhere von der ersten und der zweiten Versorgungsspannung zu bestimmen, und (ii) ein Vorspannen, in dem Versorgungsschalter, von Bulk-Anschlüssen eines oder mehrerer p-Kanal-Transistoren mit der höheren von der ersten und der zweiten Versorgungsspannung. Das Verfahren umfasst ferner ein Ausgeben, mit dem Versorgungsschalter, der ersten Versorgungsspannung oder der zweiten Versorgungsspannung auf der Grundlage des Spannungssteuersignals.
In einigen Ausführungsformen umfasst das System eine Steuervorrichtung, einen ersten Versorgungsgenerator, einen zweiten Versorgungsgenerator, eine oder mehrere Prozessorvorrichtungen und eine Speichervorrichtung. Die Steuervorrichtung ist zum Ausgeben eines Steuersignals ausgelegt. Der erste und der zweite Versorgungsgenerator sind derart ausgelegt, dass sie jeweils eine erste bzw. eine zweite Versorgungsspannung ausgeben. Die eine oder die mehreren Prozessorvorrichtungen sind derart ausgelegt, dass sie die zweie Versorgungsspannungen empfangen. Die Speichervorrichtung ist ausgelegt, um die erste und die zweite Versorgungsspannung und das Steuersignal zu empfangen, und umfasst (i) eine Schnittstellenlogikschaltung, die zum Empfangen der zweiten Versorgungsspannung ausgelegt ist, (ii) ein Speicherarray, das mit der Schnittstellenlogikschaltung gekoppelt ist, und (iii) einen Versorgungsschalter, der zum Empfangen der ersten und der zweiten Versorgungsspannung ausgelegt ist. Der Versorgungsschalter umfasst einen Spannungsgenerator und eine Schalterschaltung. Der Spannungsgenerator ist derart ausgelegt, dass er die erste Versorgungsspannung mit der zweiten Versorgungsspannung vergleicht und die höhere von der ersten und der zweiten Versorgungsspannung als eine Bulk-Spannung (V_bulk) ausgibt. Die Schalterschaltung umfasst einen oder mehrere p-Kanal-Transistoren und ist ausgelegt, um Bulk-Anschlüsse des einen oder der mehreren p-Kanal-Transistoren mit der V_bulk vorzuspannen, und auf der Grundlage des Steuersignals entweder die erste Versorgungsspannung oder die zweite Versorgungsspannung als ein Spannungsausgangssignal an das Speicherarray auszugeben.
In einigen Ausführungsformen umfasst die Versorgungsschnittstelle (i) eine Steuerlogikschaltung, die ausgelegt ist, um ein Spannungssteuersignal auszugeben, und (ii) einen Versorgungsschalter, der ausgelegt ist, um eine erste und eine zweite Versorgungsspannung zu empfangen. Der Versorgungsschalter umfasst einen Spannungsgenerator und eine Schalterschaltung. Der Spannungsgenerator ist derart ausgelegt, dass er die erste Versorgungsspannung mit der zweiten Versorgungsspannung vergleicht und die höhere von der ersten und der zweiten Versorgungsspannung als eine Bulk-Spannung (V_bulk) ausgibt. Die Schalterschaltung umfasst einen oder mehrere p-Kanal-Transistoren und ist ausgelegt, um Bulk-Anschlüsse des einen oder der mehreren p-Kanal-Transistoren mit der V_bulk vorzuspannen, und auf der Grundlage des Spannungssteuersignals entweder die erste Versorgungsspannung oder die zweite Versorgungsspannung als ein Spannungsausgangssignal an das Speicherarray auszugeben.
In einigen Ausführungsformen umfasst ein anderes Verfahren ein Empfangen, mit einer Speichervorrichtung, einer ersten Versorgungsspannung, einer zweiten Versorgungsspannung und eines Steuersignals. Das Verfahren umfasst außerdem (i) ein Umstellen, mit einer Steuervorrichtung, einer zweiten Versorgungsspannung von einer ersten Spannung, die niedriger ist als die erste Versorgungsspannung, auf eine zweite Spannung, die höher ist als die erste Versorgungsspannung, (ii) ein Vergleichen, mit der Speichervorrichtung, der ersten Versorgungsspannung mit der zweiten Versorgungsspannung, um die höhere von der ersten und der zweiten Versorgungsspannung zu bestimmen, und (ii) ein Vorspannen, in der Speichervorrichtung, von Bulk-Anschlüssen eines oder mehrerer p-Kanal-Transistoren mit der höheren der ersten und der zweiten Versorgungsspannung. Das Verfahren umfasst ferner ein Ausgeben, in der Speichervorrichtung, der ersten Versorgungsspannung oder der zweiten Versorgungsspannung auf der Grundlage des Steuersignals.
Es versteht sich, dass die ausführliche Beschreibung, und nicht die Zusammenfassung der Offenbarung, zur Auslegung der Ansprüche verwendet werden soll. Die Zusammenfassung der Offenbarung kann ein oder mehrere, jedoch nicht alle in Betracht gezogene Ausführungsbeispiele darlegen, und soll daher die beigefügten Ansprüche nicht beschränken.
Die vorstehende Offenbarung skizziert Merkmale mehrerer Ausführungsformen, so dass ein Fachmann die Aspekte der vorliegenden Offenbarung besser verstehen kann. Ein Fachmann wird erkennen, dass er die vorliegende Offenbarung als eine Grundlage zum Entwerfen oder Modifizieren anderer Prozesse und Strukturen leicht verwenden kann, um die gleichen Aufgaben durchzuführen und/oder die gleichen Vorteile der hier vorgestellten Ausführungsformen zu erzielen. Ein Fachmann wird ebenfalls verstehen, dass derartige äquivalente Ausführungen nicht vom Erfindungsgedanken und Umfang der vorliegenden Offenbarung abweichen, und dass er verschiedene Änderungen, Ersetzungen und Modifizierungen hier vornehmen kann, ohne vom Erfindungsgedanken und Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 62552008 [0001]

Claims

Versorgungsschalter, umfassend: einen Spannungsgenerator, der derart ausgelegt ist, dass er eine erste Versorgungsspannung mit einer zweiten Versorgungsspannung vergleicht und die erste Versorgungsspannung oder die zweite Versorgungsspannung als eine Bulk-Spannung (V_bulk) ausgibt, eine Schalterschaltung, die einen oder mehrere Transistoren umfasst und zum Folgenden ausgelegt ist: Vorspannen von Bulk-Anschlüssen des einen oder der mehreren Transistoren mit der V_bulk, und Ausgeben entweder der ersten Versorgungsspannung oder der zweiten Versorgungsspannung als eines Spannungsausgangssignals, und eine Bestätigungsschaltung, die ausgelegt ist, um ein Bestätigungssignal auszugeben, das anzeigt, ob das Spannungsausgangssignal von der ersten Versorgungsspannung zu der zweiten Versorgungsspannung überging.
Versorgungsschalter nach Anspruch 1, wobei der Spannungsgenerator umfasst: eine Komparatorschaltung, die derart ausgelegt ist, dass sie die erste Versorgungsspannung mit der zweiten Versorgungsspannung vergleicht und eine Komparatorausgabe auf der Grundlage des Vergleichs erzeugt, eine Initialisierungsschaltung, die ausgelegt ist, um eine Pre-Bulk-Spannung (V_pre-bulk) an einen oder mehrere Transistoren im Spannungsgenerator auf der Grundlage der Komparatorausgabe bereitzustellen, und einen Bulk-Anschlussschalter, der zum Ausgeben der V_bulk auf der Grundlage des Vergleichs ausgelegt ist.
Versorgungsschalter nach Anspruch 2, wobei die Komparatorschaltung derart ausgelegt ist, dass sie die Komparatorausgabe als Antwort darauf, dass die zweite Versorgungsspannung die erste Versorgungsspannung übersteigt, umstellt.
Versorgungsschalter nach Anspruch 3, wobei die Initialisierungsschaltung derart ausgelegt ist, dass sie die V_pre-bulk von der ersten Versorgungsspannung auf die zweite Versorgungsspannung als Antwort auf den Übergang der Komparatorausgabe umstellt.
Versorgungsschalter nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei der Bulk-Anschlussschalter derart ausgelegt ist, dass er die V_bulk von der ersten Versorgungsspannung auf die zweite Versorgungsspannung als Antwort auf den Übergang der Komparatorausgabe umstellt.
Versorgungsschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schalterschaltung zum Folgenden ausgelegt ist: Empfangen eines Spannungssteuersignals, und Ausgeben entweder der ersten Versorgungsspannung oder der zweiten Versorgungsspannung als des Spannungsausgangssignals auf der Grundlage des Spannungssteuersignals.
Versorgungsschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bestätigungsschaltung einen oder mehrere Eingänge umfasst, die mit einem entsprechenden oder mehreren internen Schaltungsknoten der Schalterschaltung elektrisch verbunden und ausgelegt sind, um das Bestätigungssignal auf der Grundlage des einen oder der mehreren internen Schaltungsknoten umzustellen.
Speichervorrichtung, umfassend: eine Schnittstellenlogikschaltung, ein Speicherarray, das mit der Schnittstellenlogikschaltung gekoppelt ist, und eine Versorgungsschnittstelle, umfassend: eine Steuerlogikschaltung, die zum Ausgeben eines Spannungssteuersignals ausgelegt ist, und einen Versorgungsschalter, der ausgelegt ist, um eine erste Versorgungsspannung und eine zweite Versorgungsspannung zu empfangen, wobei der Versorgungsschalter umfasst: einen Spannungsgenerator, der derart ausgelegt ist, dass er die erste Versorgungsspannung mit der zweiten Versorgungsspannung vergleicht und die höhere von der ersten und der zweiten Versorgungsspannung als eine Bulk-Spannung (V_bulk) ausgibt, und eine Schalterschaltung, die einen oder mehrere p-Kanal-Transistoren umfasst und ausgelegt ist, um Bulk-Anschlüsse des einen oder der mehreren p-Kanal-Transistoren mit der V_bulk vorzuspannen, und auf der Grundlage des Spannungssteuersignals entweder die erste Versorgungsspannung oder die zweite Versorgungsspannung als ein Spannungsausgangssignal an das Speicherarray auszugeben.
Speichervorrichtung nach Anspruch 8, wobei der Versorgungsschalter ferner eine Bestätigungsschaltung umfasst, die ausgelegt ist, um ein Bestätigungssignal auszugeben, das anzeigt, ob das Spannungsausgangssignal von der ersten Versorgungsspannung zu der zweiten Versorgungsspannung überging.
Speichervorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Bestätigungsschaltung einen oder mehrere Eingänge umfasst, die mit einem entsprechenden oder mehreren internen Schaltungsknoten der Schalterschaltung elektrisch verbunden sind, und wobei die Bestätigungsschaltung ausgelegt ist, um das Bestätigungssignal auf der Grundlage des einen oder der mehreren internen Schaltungsknoten umzustellen.
Speichervorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die erste Versorgungsspannung an das Speicherarray geliefert wird und die zweite Versorgungsspannung an die Schnittstellenlogikschaltung geliefert wird.
Speichervorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei die Steuerlogikschaltung eine pegelumsetzende Inverterschaltung umfasst, die zum Ausgeben des Steuersignals ausgelegt ist.
Speichervorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei der Spannungsgenerator umfasst: eine Komparatorschaltung, die derart ausgelegt ist, dass sie die erste Versorgungsspannung mit der zweiten Versorgungsspannung vergleicht und eine Komparatorausgabe auf der Grundlage des Vergleichs erzeugt, eine Initialisierungsschaltung, die ausgelegt ist, um eine Pre-Bulk-Spannung (V_pre-bulk) an einen oder mehrere p-Kanal-Transistoren in dem Spannungsgenerator auf der Grundlage der Komparatorausgabe bereitzustellen, und einen Bulk-Anschlussschalter zum Ausgeben der V_bulk auf der Grundlage des Vergleichs.
Speichervorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Komparatorschaltung derart ausgelegt ist, dass sie die Komparatorausgabe als Antwort darauf, dass die zweite Versorgungsspannung die erste Versorgungsspannung übersteigt, umstellt.
Speichervorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Initialisierungsschaltung derart ausgelegt ist, dass sie die V_pre-bulk von der ersten Versorgungsspannung auf die zweite Versorgungsspannung als Antwort auf den Übergang der Komparatorausgabe umstellt.
Speichervorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei der Bulk-Anschlussschalter derart ausgelegt ist, dass er die V_bulk von der ersten Versorgungsspannung auf die zweite Versorgungsspannung als Antwort auf den Übergang der Komparatorausgabe umstellt.
Speichervorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 16, wobei die Schalterschaltung derart ausgelegt ist, dass sie entweder die erste Versorgungsspannung oder die zweite Versorgungsspannung als das Spannungsausgangssignal auf der Grundlage des Spannungssteuersignals ausgibt.
Verfahren, umfassend: Empfangen einer ersten Versorgungsspannung, einer zweiten Versorgungsspannung und eines Spannungssteuersignals, Vergleichen der ersten Versorgungsspannung mit der zweiten Versorgungsspannung, um die höhere von der ersten und der zweiten Versorgungsspannung zu bestimmen, Vorspannen von Bulk-Anschlüssen eines oder mehrerer p-Kanal-Transistoren mit der höheren von der ersten und der zweiten Versorgungsspannung, und Ausgeben der ersten Versorgungsspannung oder der zweiten Versorgungsspannung auf der Grundlage des Spannungssteuersignals.
Verfahren nach Anspruch 18, das ferner ein Ausgeben eines Bestätigungssignals umfasst, das anzeigt, ob ein Übergang von der ersten Versorgungsspannung zu der zweiten Versorgungsspannung stattfand.
Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, wobei das Vorspannen ein Umstellen einer an die Bulk-Anschlüsse des einen oder der mehreren p-Kanal-Transistoren angelegten Spannung als Antwort darauf, dass die zweite Versorgungsspannung die erste Versorgungsspannung übersteigt, umfasst.