DE102018110171A1

DE102018110171A1 - Welligkeitskompensator, Datentreiberschaltung mit dem Welligkeitskompensator und Halbleitervorrichtung mit dem Welligkeitskompensator

Info

Publication number: DE102018110171A1
Application number: DE102018110171.6A
Authority: DE
Inventors: Sung-Jun Kim; Jong-Shin Shin
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2017-07-25
Filing date: 2018-04-27
Publication date: 2019-01-31
Also published as: US20190036443A1; SG10201803995QA; CN109300493A; KR102400105B1; US10439486B2; KR20190011596A; JP7368076B2; CN109300493B; JP2019029991A

Abstract

Eine Halbleitervorrichtung weist eine Datentreiberschaltung (10) auf, welche konfiguriert ist, um Eingangsdaten (DATA_IN) zu empfangen, um eine erste Leistungsversorgungsspannung (VDDint) über einen ersten Knoten (a) zu empfangen, und um Ausgangsdaten (DATA_out) durch ein Treiben der Eingangsdaten (DATA_IN) zu erzeugen, und einen Welligkeitskompensator (120), welcher mit dem ersten Knoten (a) verbunden ist, und konfiguriert ist, um die Eingangsdaten (DATA_IN) parallel mit der Datentreiberschaltung (110) zu empfangen, um einen Kompensationsstrom (Iaprc) zu erzeugen, welcher einer Struktur der Eingangsdaten (DATA_IN) entspricht, und um den Kompensationsstrom (Iaprc) für den ersten Knoten (a) vorzusehen, um eine Welligkeit der ersten Leistungsversorgungsspannung (VDDint) zu verringern.

Description

HINTERGRUND
Das erfinderische Konzept bezieht sich auf einen Welligkeitskompensator und genauer auf einen Welligkeitskompensator zum Verringern von Welligkeiten einer Leistungsversorgungsspannung, eine Datentreiberschaltung, welche den Welligkeitskompensator aufweist und eine Halbleitervorrichtung, welche den Welligkeitskompensator aufweist.
Allgemein kann eine Halbleitervorrichtung einen Schaltungsblock zum Verarbeiten eines Signals und zum Arbeiten in einem Bereich zwischen einer Leistungsversorgungsspannung und einer Massespannung aufweisen. Als ein Beispiel kann die Halbleitervorrichtung eine Mehrzahl von Schaltungsblöcken als Signalverarbeitungseinheiten aufweisen. Beispielsweise kann eine Datentreiberschaltung, welche in der Halbleitervorrichtung vorgesehen ist, Ausgangsdaten in einem Bereich zwischen der Leistungsversorgungsspannung und der Massespannung in Antwort auf Eingangsdaten erzeugen.
Der Schaltungsblock wird durch eine Leistungsversorgungsspannung, welche einen vorbestimmten Pegel hat, betrieben, und ein Schaltstrom kann während der Signalverarbeitung des Schaltungsblocks erzeugt werden. In diesem Fall kann der Schaltstrom eine Welligkeit in der Leistungsversorgungsspannung aufgrund eines Impedanzeffekts eines verteilten Leistungsnetzwerkes (PDN = Power Distributed Network = verteiltes Leistungsnetzwerk) wie beispielsweise eines Packagemodells einer Halbleitervorrichtung verursachen. Wenn eine Welligkeit in der Leistungsversorgungsspannung auftritt, können Signalverarbeitungscharakteristiken verschlechtert sein.
KURZFASSUNG
Das erfinderische Konzept sieht einen Welligkeitskompensator vor, welcher in der Lage ist, Signalverarbeitungscharakteristiken durch ein Verringern einer Welligkeit einer Leistungsversorgungsspannung zu verbessern, eine Datentreiberschaltung, welche den Welligkeitskompensator aufweist, und eine Halbleitervorrichtung, welche den Welligkeitskompensator aufweist.
Gemäß einem Aspekt des erfinderischen Konzepts ist eine Halbleitervorrichtung vorgesehen, die Folgendes aufweist: eine Datentreiberschaltung, welche konfiguriert ist, um Eingangsdaten zu empfangen, um eine erste Leistungsversorgungsspannung über einen ersten Knoten zu empfangen und um Ausgangsdaten durch ein Treiben der Eingangsdaten zu erzeugen; und einen Welligkeitskompensator, welcher mit dem ersten Knoten verbunden ist und konfiguriert ist, um die Eingangsdaten parallel mit der Datentreiberschaltung zu empfangen, um einen Kompensationsstrom zu erzeugen, welcher einer Struktur der Eingangsdaten entspricht, und um den Kompensationsstrom für den ersten Knoten vorzusehen, um eine Welligkeit der ersten Leistungsversorgungsspannung zu verringern.
Gemäß einem anderen Aspekt des erfinderischen Konzepts ist eine Datentreiberschaltung vorgesehen, die Folgendes aufweist: einen oder mehrere Datentreiber, welche konfiguriert sind, um Eingangsdaten zu empfangen, um eine erste Leistungsversorgungsspannung über einen ersten Knoten zu empfangen, und um Ausgangsdaten durch eine Operation zum Verarbeiten eines Signals, dessen Pegel sich zwischen der ersten Leistungsversorgungsspannung und der Massespannung ändert, zu erzeugen; und einen Welligkeitskompensator, welcher mit dem ersten Knoten über einen Pfad zum Tragen eines Kompensationsstroms gekoppelt ist, wobei der Welligkeitskompensator wenigstens einen Puffer aufweist zum Empfangen der Eingangsdaten und eine Kompensationskapazitätsvorrichtung (beispielsweise einen Kondensator), welche mit einem Ausgangsanschluss des Puffers verbunden ist, wobei die Kompensationskapazitätsvorrichtung konfiguriert ist, um einen Spannungspegel eines zweiten Knotens in Antwort auf einen Übergang der Eingangsdaten zu variieren und um den Kompensationsstrom zu dem ersten Knoten basierend auf einer Pegeldifferenz zwischen einer Spannung des ersten Knotens und einer Spannung des zweiten Knotens zu übertragen.
Gemäß einem anderen Aspekt des erfinderischen Konzepts ist ein Welligkeitskompensator vorgesehen, welcher mit einem ersten Knoten eines Schaltungsblocks verbunden ist, welcher einen Verbrauchstrom gemäß einer Struktur von Eingangsdaten erzeugt, wobei der Welligkeitskompensator Folgendes aufweist: eine erste Diode, welche zwischen einem Knoten, an welchen eine erste Leistungsversorgungsspannung angelegt ist, und einen Kompensationsknoten verbunden ist; einen Puffer, welcher konfiguriert ist, um die Eingangsdaten parallel mit dem Schaltungsblock zu empfangen und betrieben durch eine zweite Leistungsversorgungsspannung; und eine Kompensationskapazitätsvorrichtung, welche zwischen einem Ausgangsanschluss des Puffers und dem Kompensationsknoten verbunden ist, wobei der Welligkeitskompensator konfiguriert ist, um dem Schaltungsblock einen Kompensationsstrom zuzuführen, welcher basierend auf einer Spannungspegeldifferenz zwischen dem Kompensationsknoten und dem ersten Knoten des Schaltungsblocks erzeugt wird.
Gemäß noch einem anderen Aspekt des erfinderischen Konzepts weist eine Vorrichtung Folgendes auf: eine Datenverarbeitungsschaltung, welche einen ersten Knoten hat, welcher konfiguriert ist, um eine erste Leistungsversorgungsspannung zu empfangen, und ferner wenigstens einen Dateneingang hat, welcher konfiguriert ist, um Eingangsdaten zu empfangen, wobei die Datenverarbeitungsschaltung eine Welligkeitsspannung auf der ersten Leistungsversorgungsspannung in Antwort auf Änderungen in den Eingangsdaten erzeugt; und einen Welligkeitskompensator, welcher einen Dateneingang hat, welcher konfiguriert ist, um die Eingangsdaten parallel mit der Datenverarbeitungsschaltung zu empfangen, und einen Ausgang hat, welcher mit dem ersten Knoten verbunden ist, wobei der Welligkeitskompensator konfiguriert ist, um die Eingangsdaten zu verarbeiten, um ein Kompensationssignal zu erzeugen, und um das Kompensationssignal für den ersten Knoten vorzusehen, um die Welligkeitsspannung auf der ersten Leistungsversorgungsspannung zu verringern.
Figurenliste
Ausführungsformen des erfinderischen Konzepts werden deutlicher aus der folgenden detaillierten Beschreibung zusammengenommen mit den beigefügten Zeichnungen verstanden werden.

1 ist ein Blockschaltbild einer beispielhaften Ausführungsform einer Halbleitervorrichtung.
2 ist ein Blockschaltbild einer Ausführungsform eines Halbleitersystems.
3 ist ein Blockschaltbild einer beispielhaften Ausführungsform eines Datenverarbeitungssystems, welches einen Anwendungsprozessor aufweist.
4 und 5 sind jeweils ein Blockschaltbild und ein Schaltbild einer Ausführungsform einer Halbleitervorrichtung, welche einen Welligkeitskompensator aufweist.
6 ist ein Kurvenverlaufsdiagramm, welches Kurvenverläufe von verschiedenen Signalen des Welligkeitskompensators, welcher in 5 gezeigt ist, veranschaulicht.
7 ist ein Kurvenverlaufsdiagramm, welches ein Beispiel veranschaulicht, in welchem eine Welligkeit eine Leistungsversorgungsspannung in einem Fall verringert wird, in dem eine Ausführungsform eines Welligkeitskompensators angewandt wird.
8 und 9 sind Flussdiagramme einer beispielhaften Ausführungsform eines Verfahrens zum Betreiben einer Datentreiberschaltung.
10 ist ein Schaltbild einer beispielhaften Ausführungsform eines Welligkeitskompensators.
11 ist ein Schaltbild einer anderen beispielhaften Ausführungsform eines Welligkeitskompensators.
12 ist ein Schaltbild einer anderen beispielhaften Ausführungsform eines Welligkeitskompensators, welcher PMOS-Transistoren aufweist.
13 ist ein Blockschaltbild einer Halbleitervorrichtung, welche ein Beispiel einer Welligkeitskompensation in einem Fall zeigt, in dem Eingangsdaten parallelen Daten entsprechen.
14 ist ein Blockschaltbild einer Halbleitervorrichtung, in welcher ein Welligkeitskompensator auf Schaltungsblöcke angewandt wird, welche bei unterschiedlichen Frequenzen arbeiten, und
15 ist Blockschaltbild einer Halbleitervorrichtung, welche eine adaptive Welligkeitskompensationsoperation unter Verwendung einer variablen Kompensationskapazitätsvorrichtung durchführt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Hierin nachstehend werden Ausführungsformen des erfinderischen Konzepts im Detail unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden.
1 ist ein Blockschaltbild einer beispielhaften Ausführungsform einer Halbleitervorrichtung 100.
Die Halbleitervorrichtung 100 kann einen oder mehrere Schaltungsblöcke (beispielsweise ein Komplementärmetalloxidhalbleiter (CMOS)-Logikelement oder -block oder eine serielle Verbindung beziehungsweise einen seriellen Link etc.) aufweisen, welche mit einer Betriebsspannung zwischen einer Leistungsversorgungsspannung und einer Massespannung arbeiten, um ein Signal zu verarbeiten. Als ein Beispiel kann die Halbleitervorrichtung 100 als einen Schaltungsblock einen Empfänger aufweisen, welcher Daten verarbeitet, welche von außerhalb der Halbleitervorrichtung 100 empfangen werden, und die verarbeiteten Daten für einen anderen Schaltungsblock innerhalb der Halbleitervorrichtung 100 vorsieht. Ebenso kann die Halbleitervorrichtung 100 als den Schaltungsblock einen Transmitter aufweisen, welcher Daten, welche innerhalb der Halbleitervorrichtung 100 erzeugt werden, verarbeitet und die verarbeiteten Daten für außerhalb der Halbleitervorrichtung 100 vorsieht. Zusätzlich kann die Halbleitervorrichtung 100 verschiedene andere Schaltungsblöcke aufweisen, welche Eingangsdaten verarbeiten, welche gemäß verschiedenen Frequenzen zugeführt werden. Mit der Erkenntnis, dass der Schaltungsblock Strom aufgrund eines Umschaltstrom verbraucht, kann in den folgenden Ausführungsformen auf den Schaltungsblock Bezug genommen werden als eine „Stromverbrauchsschaltung“ .
Bezug nehmend auf 1 kann die Halbleitervorrichtung 100 einen Schaltungsblock 110 und einen Welligkeitskompensator 120 aufweisen. Der Schaltungsblock 110 ist eine Signalverarbeitungsschaltung, welche eine Signalverarbeitung gemäß einer vorbestimmten Funktion durchführt. Wenn der Schaltungsblock 110 Eingangsdaten DATA IN empfängt und die Eingangsdaten DATA_IN verarbeitet, kann der Schaltungsblock 110 als eine „Datentreiberschaltung“ oder eine „Datenverarbeitungsschaltung“ definiert werden.
Der Schaltungsblock 110 empfängt die Eingangsdaten DATA_IN und erzeugt Ausgangsdaten DATA_OUT, welche eine Pegeländerung zwischen einer ersten Leistungsversorgungsspannung VDDint und einer Massespannung haben, durch eine Signalverarbeitungsoperation. Als ein Beispiel kann der Schaltungsblock 110 ein CMOS-Logikelement oder eine Schaltung wie beispielsweise einen Datentreiber aufweisen und kann Ausgangsdaten DATA_OUT erzeugen, welchen einen logisch niedrigen Pegel oder einen logisch hohen Pegel gemäß einer Struktur der Eingangsdaten DATA_IN haben.
Der Welligkeitskompensator 120 kann ebenso die Eingangsdaten DATA_IN empfangen, welche für den Schaltungsblock 110 vorgesehen sind. Als ein Beispiel können die Eingangsdaten DATA IN parallel für den Schaltungsblock 110 und den Welligkeitskompensator 120 vorgesehen sein, und der Flanken- (oder Übergangs-) Zeitpunkt der Eingangsdaten DATA_IN, welche durch den Schaltungsblock 110 empfangen werden, und der Flankenzeitpunkt der Eingangsdaten DATA_IN, welche durch den Welligkeitskompensator 120 empfangen werden, können im Wesentlichen dieselben sein wie die andere. Hier und durch diese Anmeldung hindurch bedeutet es, wenn Zeiten, Zeitwahlen, Spannungen, Pegel etc. als „im Wesentlichen“ dieselben wie andere bezeichnet werden oder im Wesentlichen gleich zu einander bezeichnet werden, dass die Zeiten, Zeitwahlen, Spannungen, Pegel etc. dieselben sind wie die anderen innerhalb von Herstellungstoleranzen aufgrund von Variationen in Prozessen, Komponenten, Toleranzen etc.
Der Welligkeitskompensator 120 kann eine zweite Leistungsversorgungsspannung VDD empfangen und die zweite Leistungsversorgungsspannung VDD kann einer Leistungsversorgungsspannung unterschiedlich von der ersten Leistungsversorgungsspannung VDDint entsprechen. Gemäß einer Ausführungsform kann ein Spannungserzeuger (nicht gezeigt) zum Erzeugen von Leistungsversorgungsspannungen auf verschiedenen Spannungspegeln in der Halbleitervorrichtung 100 vorgesehen sein, und die erste Leistungsversorgungsspannung VDDint und die zweite Leistungsversorgungsspannung VDD können unterschiedlich voneinander sein. Die erste Leistungsversorgungsspannung VDDint und die zweite Leistungsversorgungsspannung VDD können elektrisch voneinander isoliert sein.
Zusätzlich können zwei oder mehrere unterschiedliche externe Leistungsquellen für die Halbleitervorrichtung 100 vorgesehen sein, und die Halbleitervorrichtung 100 kann eine Mehrzahl von Leistungsversorgungsspannungen durch ein Verwenden von empfangenen externen Leistungsquellen erzeugen. Gemäß einer Ausführungsform können die erste Leistungsversorgungsspannung VDDint und die zweite Leistungsversorgungsspannung VDD Leistungsversorgungsspannungen sein, welche unter Verwendung unterschiedlicher externer Leistungsquellen erzeugt werden. Alternativ können die erste Leistungsversorgungsspannung VDDint und die zweite Leistungsversorgungsspannung VDD Leistungsversorgungsspannungen sein, welche unter Verwendung derselben externen Leistungsquelle erzeugt werden. Die erste Leistungsversorgungsspannung VDDint und die zweite Leistungsversorgungsspannung VDD können denselben Spannungspegel haben oder im Wesentlichen denselben Spannungspegel wie die andere oder können unterschiedlich Spannungspegel voneinander haben.
Die Halbleitervorrichtung 100 kann mit einem Leistungsversorgungsstrom (beispielsweise einem AC+DC-Leistungsversorgungsstrom Ipmic) von einer externen integrierten Leistungsverwaltungsschaltung (PMIC = Power Management Integrated Circuit = integrierte Leistungsverwaltungsschaltung) (nicht gezeigt) versorgt werden. Die erste Leistungsversorgungsspannung VDDint, welche als eine Treiberspannung des Schaltungsblocks 110 verwendet wird, kann an einen Leistungsversorgungsspannungsknoten „a“ angelegt werden, welcher verbunden ist mit oder zugeordnet ist dem Schaltungsblock 110. Der Pegel der ersten Leistungsversorgungsspannung VDDint kann durch den Leistungsversorgungsstrom Ipmic und eine Impedanzkomponente in der Halbleitervorrichtung 100 beeinflusst werden. In diesem Fall kann, wenn ein Verbrauchsstrom Iint, welcher in dem Schaltungsblock 110 erzeugt wird, von dem Leistungsversorgungsstrom Ipmic zugeführt wird, der Pegel des Leistungsversorgungsstroms Ipmic drastisch verringert werden abhängig von der Struktur der Eingangsdaten DATA_IN. Als ein Ergebnis kann eine Welligkeit in der ersten Leistungsversorgungsspannung VDDint erzeugt werden. Um die Signalverarbeitungscharakteristiken des Schaltungsblocks 110 zu verbessern, sollte die Welligkeit der ersten Leistungsversorgungsspannung VDDint unabhängig von der Datenstruktur der Eingangsdaten DATA_IN verringert werden.
Der Welligkeitskompensator 120 kann ein Kompensationssignal (beispielsweise einen Wechselstrom (AC)-Kompensationsstrom Iaprc) für den Schaltungsblock 110 über den Leistungsversorgungsspannungsknoten „a“ vorsehen, um die Welligkeit der ersten Versorgungsspannung VDDint zu verringern. Im Allgemeinen haben die Eingangsdaten DATA_IN Datenübergangsintervalle darin, wenn Datenpegelübergänge in den Eingangsdaten DATA_IN auftreten (siehe beispielsweise 5, wie untenstehend beschrieben ist). In dem Fall kann der Welligkeitskompensator 120 konfiguriert sein, um das Kompensationssignal (beispielsweise Kompensationsstrom Iaprc) für den ersten Knoten „a“ nur während der Datenübergangsintervalle vorzusehen. Das heißt, dass gemäß einer Ausführungsform der Welligkeitskompensator 120 selektiv den Kompensationsstrom Iaprc für den Schaltungsblock 110 vorsehen kann, wenn ein Übergang der Eingangsdaten DATA_IN auftritt. Demzufolge kann der Verbrauchsstrom Iint, welcher der Struktur der Eingangsdaten DATA_IN entspricht, im Schaltungsblock 110 erzeugt werden, und der Verbrauchsstrom Iint kann von dem Kompensationsstrom Iaprc, welcher in dem Welligkeitskompensator 120 erzeugt wird, zugeführt werden. Vorteilhaft sind ein Pegel des Wechselstroms, welcher durch den Schaltungsblock verbraucht wird (beispielsweise Datentreiberschaltung) 110 und ein Pegel des Kompensationsstroms Iaprc, welcher durch den Welligkeitskompensator 120 erzeugt wird, im Wesentlichen gleich zueinander.
Als ein Betriebsbeispiel kann der Welligkeitskompensator 120 die Eingangsdaten DATA_IN empfangen, eine Flanke (eine ansteigende Flanke oder eine abfallende Flanke) der Eingangsdaten DATA_IN erfassen und einen Kompensationsstrom Iaprc zu dem Schaltungsblock 110 basierend auf einem Erfassungsergebnis ausgeben. Alternativ kann als ein anderes Betriebsbeispiel der Welligkeitskompensator 120 wenigstens einen Knoten (beispielsweise einen Kompensationsknoten) aufweisen, dessen Spannungspegel in Übereinstimmung mit einem Pegelübergang der Eingangsdaten DATA_IN fluktuiert und kann einen Kompensationsstrom Iaprc vorsehen, welcher aufgrund einer Pegeldifferenz zwischen einer Spannung des Kompensationsknotens und der ersten Leistungsversorgungsspannung VDDint für den Schaltungsblock 110 erzeugt wird.
Gemäß der obigen beispielhaften Ausführungsform kann, da der Verbrauchsstrom Iint, welcher im Schaltungsblock 110 erzeugt wird, von dem Kompensationsstrom Iaprc des Welligkeitskompensators 120 unter Verwendung einer separaten Leistungsversorgungsspannung VDD zugeführt werden kann, der Fluktuationspegel des Leistungsversorgungsstroms Ipmic verringert werden und demzufolge kann die Welligkeit der ersten Leistungsversorgungsspannung VDDint verringert werden. Zusätzlich kann, da der Kompensationsstrom Iaprc selektiv dem Schaltungsblock 110 zugeführt werden kann, nur wenn ein Übergang der Eingangsdaten DATA_IN erzeugt wird, die Welligkeit der ersten Leistungsversorgungsspannung VDDint über eine Kompensationsoperation verringert werden, welche einen relativ geringen Prozentsatz der Zeit durchgeführt wird und in welcher ein zusätzlicher großer Leistungsverbrauch oder -erzeugung nicht benötigt wird.
Zusätzlich zum Schaltungsblock 110, welcher in 1 gezeigt ist, kann die Halbleitervorrichtung 100 eine Mehrzahl von Schaltungsblöcken als eine vorbestimmte Signalverarbeitungseinheit aufweisen. Gemäß einer Ausführungsform können einige der Schaltungsblöcke bei von anderen Schaltungsblöcken unterschiedlichen Betriebsfrequenzen arbeiten. Gemäß einer Ausführungsform kann ein Welligkeitskompensator 120 entsprechend jedem von Schaltungsblöcken angeordnet sein. In diesem Fall kann, da der Welligkeitskompensator 120 dieselben Eingangsdaten wie diejenigen eines Schaltungsblocks empfängt, welcher entsprechend dazu angeordnet ist, der Welligkeitskompensator 120 eine Kompensationsoperation durchführen, welche einer Betriebsfrequenz jedes Schaltungsblocks entspricht.
In der oben beschriebenen Ausführungsform entspricht die Konfiguration, welche in 1 gezeigt ist, einer Halbleitervorrichtung, und der Schaltungsblock 110 entspricht einer Datentreiberschaltung. Verschiede Konfigurationen jedoch können verschiedentlich in verschiedenen Ausführungsformen definiert sein. Beispielsweise kann die Konfiguration, welche in 1 gezeigt ist, einer Datentreiberschaltung entsprechen, der Schaltungsblock 110 kann einem Datentreiber entsprechen und der Welligkeitskompensator 120 kann in der Datentreiberschaltung enthalten sein. Alternativ kann der Schaltungsblock 110 einer Datentreiberschaltung oder einem Datentreiber entsprechen, und der Welligkeitskompensator 120 kann außerhalb der Datentreiberschaltung oder des Datentreibers angeordnet sein.
2 ist ein Blockschaltbild einer Ausführungsform eines Halbleitersystems. In 2 kann das Halbleitersystem einem Speichersystem 200 entsprechen und das Speichersystem 200 kann einen Speichercontroller 210 und eine Speichervorrichtung 220 aufweisen.
Die Speichervorrichtung 220 kann einen von verschiedenen Speichern aufweisen. Beispielsweise kann die Speichervorrichtung 220 einen flüchtigen Speicher aufweisen und der flüchtige Speicher kann ein dynamischer Direktzugriffsspeicher (DRAM = Dynamic Random Access Memory = dynamischer Direktzugriffsspeicher) sein, wie beispielsweise ein synchroner Doppeldatenraten-Direktzugriffsspeicher (DDR SDRAM = Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory = synchroner Doppeldatenraten-Direktzugriffsspeicher), ein Niedrigleistungs-Doppeldatenraten (LPDDR = Low Power Double Data Rate = Niedrigleistungs-Doppeldatenraten)-SDRAM, ein Graphik-Doppeldatenraten (GDDR = Graphics Double Data Rate = Graphik-Doppeldatenraten)-SDRAM, oder ein dynamischer Rambus-Direktzugriffsspeicher (RDRAM = Rambus Dynamic Random Access Memory = dynamischer Rambus-Direktzugriffsspeicher).
Alternativ kann die Speichervorrichtung 220 einen nichtflüchtigen Speicher aufweisen, welcher gespeicherte Daten aufrechterhält, auch wenn die Leistung abgeschaltet wird. Als ein Beispiel kann der nichtflüchtige Speicher einen NAND-Flashspeicher oder einen NOR-Flashspeicher aufweisen oder kann einen von verschiedenen nichtflüchtigen Speichern aufweisen, wie beispielsweise einen magnetischen Direktzugriffsspeicher (MRAM = Magnetic Random Access Memory = magnetischer Direktzugriffsspeicher), einen Widerstands-RAM (RRAM = Restistance RAM = Widerstands-RAM), einen ferroelektrischen RAM (FRAM = Ferro Electric RAM = ferroelektrischer RAM) und einen Phasenübergangsspeicher (PCM = Phase Change Memory = Phasenübergangsspeicher).
Der Speichercontroller 210 kann eine Steuerlogik 211 und eine erste Schnittstellenschaltung 212 aufweisen und kann verschiedene Signale für die Speichervorrichtung 220 über eine erste Schnittstellenschaltung 212 und Steuerspeicheroperationen wie beispielsweise eine Schreiboperation und eine Leseoperation für die Speichervorrichtung 220 vorsehen. Beispielsweise kann der Speichercontroller 210 einen Befehl CMD zum Steuern einer Speicheroperation für die Speichervorrichtung 220 über die erste Schnittstellenschaltung 212 vorsehen. Ebenso kann der Speichercontroller 210 ein Taktsignal CLK für die Speichervorrichtung 220 über die erste Schnittstellenschaltung 212 vorsehen und kann ebenso Schreibdaten DATA_W für die Speichervorrichtung 220 vorsehen oder Lesedaten DATA_R von der Speichervorrichtung 220 empfangen.
Die Speichervorrichtung 220 kann eine Speicherzellanordnung 221 und eine zweite Schnittstellenschaltung 222 aufweisen. Die Speichervorrichtung 220 kann den Befehl CMD und das Taktsignal CLK von dem Speichercontroller 210 über die zweite Schnittstellenschaltung 222 empfangen. Die Speichervorrichtung 220 kann ebenso die Schreibdaten DATA_W empfangen oder die Lesedaten DATA_R für den Speichercontroller 210 über die zweite Schnittstellenschaltung 222 vorsehen.
Gemäß einer Ausführungsform können jede der ersten Schnittstellenschaltung 212 und der zweiten Schnittstellenschaltung 222 eine Datentreiberschaltung (nicht gezeigt) zum Verarbeiten von Daten, welche zu übertragen sind oder von übertragenen Daten aufweisen. Gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform kann, um eine Welligkeit einer Leistungsversorgungsspannung, welche in der Datentreiberschaltung erzeugt wird, zu verringern, die erste Schnittstellenschaltung 212 einen ersten Welligkeitskompensator 212_1 aufweisen, und die zweite Schnittstellenschaltung 222 kann einen zweiten Welligkeitskompensator 222_1 aufweisen.
Gemäß einer Ausführungsform kann die erste Schnittstellenschaltung 212 eine Mehrzahl von Datentreiberschaltungen aufweisen, und der erste Welligkeitskompensator 212_1 kann entsprechend jeder der Datentreiberschaltungen angeordnet sein. Die zweite Schnittstellenschaltung 222 kann eine Mehrzahl von Datentreiberschaltungen aufweisen, und der zweite Welligkeitskompensator 222_1 kann entsprechend jeder der Datentreiberschaltungen angeordnet sein. Zusätzlich kann jede der ersten Schnittstellenschaltung 212 und der zweiten Schnittstellenschaltung 222 Schaltungsblöcke zum Verarbeiten des Befehls CMD und des Taktsignals CLK aufweisen, und der erste Welligkeitskompensator 212_1 und der zweite Welligkeitskompensator 222_1 können entsprechend den Schaltungsblöcken zum Verarbeiten des Befehls CMD und des Taktsignals CLK angeordnet sein.
Gemäß einer Ausführungsform kann die erste Schnittstellenschaltung 212 einen Datentransmitter als eine Datentreiberschaltung aufweisen, und der erste Welligkeitskompensator 212_1 kann entsprechend dem Datentransmitter angeordnet sein. In einer Datenschreiboperation können die Schreibdaten DATA_W in dem Speichercontroller 210 parallel für den Datentransmitter und den ersten Welligkeitskompensator 212_1 vorgesehen sein, und der erste Welligkeitskompensator 212_1 kann eine Flanke der Schreibdaten DATA_W erfassen und demnach einen Kompensationsstrom für einen Leistungsversorgungsspannungsknoten des Datentransmitters vorsehen. Das heißt, dass der erste Welligkeitskompensator 212_1 selektiv einen Kompensationsstrom für den Leistungsversorgungsspannungsknoten des Datentransmitters vorsehen kann, wenn ein Übergang gemäß einer Struktur der Schreibdaten DATA_W auftritt.
Die zweite Schnittstellenschaltung 222 der Speichervorrichtung 220 kann einen Datenempfänger als eine Datentreiberschaltung aufweisen, und die Schreibdaten DATA_W, welche von dem Speichercontroller 210 vorgesehen sind, können parallel für den Datenempfänger und den zweiten Welligkeitskompensator 222_1 vorgesehen sein. Der zweite Welligkeitskompensator 222_1 kann eine Flanke der Schreibdaten DATA_W erfassen und demnach einen Kompensationsstrom für einen Leistungsversorgungsspannungsknoten des Datenempfängers der zweiten Schnittstellenschaltung 222 vorsehen.
Ähnlich kann in dem Fall einer Datenleseoperation die zweite Schnittstellenschaltung 222 der Speichervorrichtung 220 einen Datentransmitter als eine Datentreiberschaltung aufweisen und die Lesedaten DATA_R, welche aus der Speicherzellanordnung 221 der Speichervorrichtung 220 gelesen werden, können parallel für den Datentransmitter und den zweiten Welligkeitskompensator 222_1 vorgesehen sein. Der zweite Welligkeitskompensator 222_1 kann eine Flanke der Lesedaten DATA_R erfassen und demnach einen Kompensationsstrom für einen Leistungsversorgungsspannungsknoten des Datentransmitters vorsehen. Die erste Schnittstellenschaltung 212 des Speichercontrollers 210 kann einen Datenempfänger zum Empfangen der Lesedaten DATA_R und einen ersten Welligkeitskompensator 212_1, welcher dem Datenempfänger entspricht, aufweisen. Die Lesedaten DATA_R können parallel für den Datenempfänger und den ersten Welligkeitskompensator 212_1 vorgesehen sein, und die Kompensationsstromerzeugungsoperation gemäß der oben beschriebenen Ausführungsformen kann durchgeführt werden.
3 ist ein Blockschaltbild einer Ausführungsform eines Datenverarbeitungssystems 300, welches einen Anwendungsprozessor 310 aufweist.
Als ein Beispiel einer Halbleitervorrichtung zum Treiben von Daten kann der Anwendungsprozessor 310 mit einer oder mehreren Peripherievorrichtungen kommunizieren, und der Anwendungsprozessor 310 kann als Ein-Chip-System (SoC = System on Chip = Ein-Chip-System) implementiert sein. Das Datenverarbeitungssystem 300 kann eine Speichervorrichtung 320 und einen Funkfrequenz (RF = Radio Frequency = Funkfrequenz)-Chip 330 als einen oder mehrere Peripherievorrichtungen aufweisen, sowie einen Anwendungsprozessor 310. Obwohl in 3 nicht gezeigt, können andere Typen von Peripherievorrichtungen ferner im Datenverarbeitungssystem 300 enthalten sein. Das Datenverarbeitungssystem 300 der 3 kann ein beliebiges eines von verschiedenen elektronischen Vorrichtungen sein. Als ein Beispiel kann das Datenverarbeitungssystem 300 ein Personalcomputer (PC), ein Datenserver, ein netzgebundener Speicher (NAS = Network-attached Storage = netzgebundener Speicher), eine Internet-of-Things(IoT)-Vorrichtung oder eine tragbare elektronische Vorrichtung sein. Die tragbare elektronische Vorrichtung kann ein Laptopcomputer, ein Mobiltelefon, ein Smartphone, ein Tablet-PC, ein persönlicher digitaler Assistent (PDA = Personal Digital Assistant = persönlicher digitaler Assistent), ein digitaler Unternehmensassistent (EDA = Enterprise Digital Assistent = digitaler Unternehmensassistent, eine digitale Fotokamera, eine digitale Videokamera, eine Audiovorrichtung, ein tragbarer Multimediaspieler (PMP = Portable Multimedia Player = tragbarer Multimediaspieler), eine persönliche Navigationsvorrichtung (PND = Personal Navigation Device = persönliche Navigationsvorrichtung), ein MP3-Player, eine handgeführte Spielekonsole, ein E-Buch, eine tragbare Vorrichtung oder dergleichen sein.
Das SoC kann einen Systembus (nicht gezeigt) aufweisen, welcher gemäß einem Protokoll arbeitet, welches eine vorbestimmte Standardbusspezifikation hat und kann verschiedene Intellectual Property Blöcke (IP-Blocks = IP-Blöcke) aufweisen, welche mit dem Systembus verbunden sind. Als eine Standardspezifikation des Systembusses kann ein Advanced Microcontroller Bus Architecture (AMBA)-Protokoll von Advanced RISC Machine (ARM) angewandt werden. Beispiele eines Bustyps des AMBA-Protokolls können einen Advanced High-Performance Bus (AHB), einen Advanced Peripheral Bus (APB), eine Advanced eXtensible Interface (AXI), AXI4, AXI Coherency Extensions (ACE) und dergleichen aufweisen. Andere Typen von Protokollen wie beispielsweise uNetwork von SONICs Inc., CoreConnect von IBM, und Open Core Protocol von OCP-IP können ebenso angewandt werden.
Der Anwendungsprozessor 310 kann eine Speichersteuereinheit 311 aufweisen. Ebenso kann der Anwendungsprozessor 310 ferner ein Modemmodul 312 aufweisen, und es kann auf ihn Bezug genommen werden als ein ModAP, wenn der Anwendungsprozessor 310 eine Modemfunktion durchführt. Zusätzlich kann der Anwendungsprozessor 310 ferner einen oder mehrere Intellectual Property-Kerne (hierin nachstehend wird hierauf Bezug genommen als „IPs“) 313 aufweisen.
Die Speichersteuereinheit 311 kann eine Schnittstelle mit der Speichervorrichtung 320 bilden, und das Modemmodul 312 kann eine Schnittstelle mit dem RF-Chip 330 als einem externen Chip bilden. Die Speichersteuereinheit 311 kann eine erste Schnittstellenschaltung 311_1 aufweisen, und die erste Schnittstellenschaltung 311_1 kann einen Welligkeitskompensator 311_11 gemäß der Ausführungsform, welche obenstehend beschrieben ist, aufweisen. Ähnlich kann das Modemmodul 312 eine zweite Schnittstellenschaltung 312_1 aufweisen, und die zweite Schnittstellenschaltung 312_1 kann einen zweiten Welligkeitskompensator 312_11 gemäß der Ausführungsform, welche obenstehend beschrieben ist, aufweisen. Obwohl nicht gezeigt, kann der IP 313 ebenso eine Schnittstelle mit einer externen Vorrichtung bilden, und ein Welligkeitskompensator gemäß einer Ausführungsform des erfinderischen Konzepts kann in dem IP 313 vorgesehen sein.
Die Speichervorrichtung 320 kann eine dritte Schnittstellenschaltung 321 aufweisen, welche eine Schnittstelle mit dem Anwendungsprozessor 310 bildet, und die dritte Schnittstellenschaltung 321 kann einen dritten Welligkeitskompensator 321_1 gemäß der Ausführungsform, welche obenstehend beschrieben ist, aufweisen. Der RF-Chip 330 kann eine vierte Schnittstellenschaltung 331 aufweisen, welche eine Schnittstelle mit dem Anwendungsprozessor 310 bildet, und die vierte Schnittstellenschaltung 331 kann einen vierten Welligkeitskompensator 331_1 gemäß der Ausführungsform, welche obenstehend beschrieben ist, aufweisen.
Der erste Welligkeitskompensator 311_11 der Speichersteuereinheit 311 und der dritte Welligkeitskompensator 321_1 der Speichervorrichtung 320 können eine Welligkeitskompensationsoperation gemäß der Ausführungsform, welche obenstehend beschrieben ist, in Verbindung mit einer Signalverarbeitung wenigstens eines von verschiedenen Signalen, welche auf einen Speicherbetrieb bezogen sind, durchführen. Beispielsweise kann die erste Schnittstellenschaltung 311_1 der Speichersteuereinheit 311 eine oder mehrere Datentreiberschaltungen zum Treiben von Daten DATA (beispielsweise Schreibdaten DATA) aufweisen, und der erste Welligkeitskompensator 311_11 kann entsprechend jeder der Datentreiberschaltungen angeordnet sein. Ähnlich kann die dritte Schnittstellenschaltung 321 der Speichervorrichtung 320 eine oder mehrere Datentreiberschaltungen zum Treiben von Daten DATA (beispielsweise Lesedaten DATA) aufweisen, und der dritte Welligkeitskompensator 321_1 kann entsprechend jeder der Datentreiberschaltungen der Speichervorrichtung 320 angeordnet sein.
Die zweite Schnittstellenschaltung 312_1 des Modemmoduls 312 kann ein Basisbandsignal zu oder von dem RF-Chip 330 übertragen oder empfangen. Als ein Beispiel kann die zweite Schnittstellenschaltung 312_1 des Modemmoduls 312 Basisbanddaten DATA und ein Taktsignal CLK zu oder von dem RF-Chip 330 übertragen oder empfangen. Gemäß einer Ausführungsform des erfinderischen Konzepts kann die zweite Schnittstellenschaltung 312_1 eine oder mehrere Datentreiberschaltungen zum Verarbeiten von Basisbanddaten DATA aufweisen, und der zweite Welligkeitskompensator 312_11 kann entsprechend jeder der Datentreiberschaltungen der zweiten Schnittstellenschaltung 312_1 angeordnet sein. Ähnlich kann die vierte Schnittstellenschaltung 331 eine oder mehrere Datentreiberschaltungen zum Verarbeiten von Basisbanddaten DATA aufweisen, welche zu oder von dem Modemmodul 312 übertragen oder empfangen werden, und der vierte Welligkeitskompensator 331_1 kann entsprechend jeder der Datentreiberschaltungen des RF-Chip 330 angeordnet sein.
Hierin nachstehend werden spezifische Beispiele einer Ausführungsform eines Welligkeitskompensators beschrieben. Die 4 und 5 sind jeweils ein Blockschaltbild und ein Schaltbild einer Halbleitervorrichtung 400, welche eine Ausführungsform eines Welligkeitskompensators aufweist.
Bezug nehmend auf 4 kann die Halbleitervorrichtung 400 eine Datentreiberschaltung 410 als einen Schaltungsblock aufweisen, in welchem ein Verbrauchsstrom Iint wie obenstehend beschrieben erzeugt wird, und einen Welligkeitskompensator 420, welcher entsprechend der Datentreiberschaltung 410 angeordnet ist. Die Datentreiberschaltung 410 kann eine Signalverarbeitungsoperation auf Eingangsdaten DATA_IN durchführen und Ausgangsdaten DATA_OUT erzeugen, deren Spannungspegel zwischen einer ersten Leistungsversorgungsspannung VDDint, welche an einen Leistungsversorgungsspannungsknoten „a“ angelegt ist, und einer Massespannung geändert werden kann. Ein Leistungsversorgungsstrom Ipmic kann der Datentreiberschaltung 410 über den Leistungsversorgungsspannungsknoten „a“ zugeführt werden, und der Verbrauchsstrom Iint der Datentreiberschaltung 410 kann gemäß einer Struktur der Eingangsdaten DATA_IN erzeugt werden. Wenn die Eingangsdaten DATA_IN eine irreguläre Struktur haben, kann ein Pegel des Leistungsversorgungsstroms Ipmic irregulär fluktuieren, wodurch er eine Welligkeit verursacht, in welcher ein Pegel der ersten Leistungsversorgungsspannung VDDint fluktuiert.
Der Welligkeitskompensator 420 kann die Eingangsdaten DATA_IN und eine zweite Leistungsversorgungsspannung VDD empfangen. Die zweite Leistungsversorgungsspannung VDD kann eine Spannung sein, welche von der ersten Leistungsversorgungsspannung VDDint, welche für die Datentreiberschaltung 410 vorgesehen ist, wie in der oben beschriebenen Ausführungsform getrennt erzeugt wird. Der Welligkeitskompensator 420 kann einen Kompensationsknoten „b“ aufweisen, welcher darin platziert ist, und kann einen Verstärker 421 zum Verstärken eines Pegels einer Kompensationsspannung Vcp aufweisen, welche an den Kompensationsknoten „b“ angelegt ist. Der Welligkeitskompensator 420 kann ferner eine oder mehrere Schaltungsvorrichtungen zum Steuern einer Stromrichtung des Kompensationsstroms Iaprc aufweisen. Als ein Beispiel kann in 4 der Welligkeitskompensator 420 eine Diode aufweisen, welche zwischen der zweiten Leistungsversorgungsspannung VDD und dem Kompensationsknoten „b“ verbunden ist, und eine Diode, welche zwischen dem Kompensationsknoten „b“ und dem Leistungsversorgungsspannungsknoten „a“ verbunden ist. Demzufolge kann der Kompensationsstrom Iaprc in eine Richtung von dem Welligkeitskompensator 420 zu dem Leistungsversorgungsspannungsknoten „a“ übertragen werden.
Die Eingangsdaten DATA_IN können einen logischen Niedrigzustand oder einen logischen Hochzustand gemäß einer Datenstruktur haben, und die Kompensationsspannung Vcp kann einen Pegel haben, welcher der zweiten Leistungsversorgungsspannung VDD entspricht. Der Verstärker 421 kann eine Verstärkungsoperation gemäß einer Struktur der Eingangsdaten DATA_IN durchführen. Beispielsweise kann der Verstärker 421 einen Pegel der Kompensationsspannung Vcp in Antwort auf einen Zeitpunkt, zu welchem die Eingangsdaten DATA_IN von einem logischen Niedrigzustand zu einem logischen Hochzustand variieren, verstärken. Demzufolge kann eine Pegeldifferenz zwischen einer verstärkten Kompensationsspannung Vcp und der ersten Leistungsversorgungsspannung VDDint auftreten, und ein Kompensationsstrom Iaprc gemäß der Pegeldifferenz kann für den Leistungsversorgungsspannungsknoten „a“ vorgesehen sein. Das heißt, dass auch wenn ein Verbrauchstrom Iint in der Datentreiberschaltung 410 gemäß der Struktur der Eingangsdaten DATA_IN erzeugt wird, eine Variation in dem Pegel des Leistungsversorgungsstroms Ipmec durch den Kompensationsstrom Iaprc verringert werden kann, und demzufolge eine Welligkeit der ersten Leistungsversorgungsspannung VDDint verringert oder beseitigt sein kann. Vorteilhaft sind ein Pegel des Wechselstroms, welcher durch die Datentreiberschaltung 410 verbraucht wird, und ein Pegel des Kompensationsstroms Iaprc, welcher durch den Welligkeitskompensator 420 erzeugt wird, im Wesentlichen gleich zueinander. In diesem Fall wird der Verbrauchsstrom Iint wenigstens teilweise von dem Kompensationsstrom Iaprc zugeführt, welcher durch den Welligkeitskompensator 420 erzeugt wird.
Eine spezifischere Konfiguration und Betrieb des Welligkeitskompensators der 4 wird unter Bezugnahme auf die 5 und 6 beschrieben werden. 6 ist ein Kurvenverlaufsdiagramm, welches Kurvenverläufe von verschiedenen Signalen gemäß dem Welligkeitskompensator veranschaulicht, welcher in 5 gezeigt ist.
Bezug nehmend auf 5 kann die Datentreiberschaltung 410 einen oder mehrere Datentreiber 411 aufweisen, welche Eingangsdaten DATA_IN empfangen, und Datentreiber 411 können zwischen der ersten Leistungsversorgungsspannung VDDint und der Massespannung verbunden sein. In 5 sind eine parasitäre Widerstandskomponente Rpar und eine parasitäre Kondensatorkomponente Cpar, welche in der Datentreiberschaltung 410 gebildet sind, weiter gezeigt.
Die Halbleitervorrichtung 400 kann als ein Halbleiterpackage implementiert sein und eine LRC-Komponente gemäß einem Packagemodell PKG-Model kann gegenwärtig sein. Eine Widerstandskomponente Rpkg, eine Induktivitätskomponente Lpkg und eine Kapazitätskomponente Cpkg gemäß dem Packagemodell PKG Model ist in 5 gezeigt, und ein Leistungsversorgungsstrom Ipmic gemäß einer Spannung VDDpmic von einer externen Leistungsquelle kann für die Datentreiberschaltung 410 über den Leistungsversorgungsspannungsknoten „a“ vorgesehen sein. Wenn ein Verbrauchsstrom Iint in der Datentreiberschaltung 410 wie obenstehend beschrieben erzeugt wird, kann eine Welligkeit in der ersten Leistungsversorgungsspannung VDDint, welche an den Leistungsversorgungsspannungsknoten „a“ angelegt wird, primär aufgrund der Induktivitätskomponente Lpkg des Packagemodell PKG Model auftreten.
Gemäß einer Ausführungsform kann der Welligkeitskompensator 420 elektrisch mit dem Leistungsversorgungsspannungsknoten „a“ verbunden werden, und auf einen elektrischen Pfad von dem Welligkeitskompensator 420 zu dem Leistungsversorgungsspannungsknoten „a“ kann Bezug genommen werden als ein Kompensationspfad. Der Welligkeitskompensator 420 kann einen ersten und zweiten Transistor MN1 und MN2 aufweisen, und der Verstärker 421 kann einen oder mehrere Puffer 421_1 und eine Kompensationskapazitätsvorrichtung (beispielsweise Kondensator Ccp) aufweisen. Die zweite Leistungsversorgungsspannung VDD kann für den Kompensationsknoten „b“ über den ersten Transistor MN1, welcher ein Dioden-verbundener Transistor ist, vorgesehen sein. Der Kompensationsknoten „b“ kann mit dem Leistungsversorgungsspannungsknoten „a“ über den zweiten Transistor MN2 verbunden sein. Die zweite Leistungsversorgungsspannung VDD, welche für den Welligkeitskompensator 420 vorgesehen ist, kann als eine Treiberspannung zum Treiben des Puffers 421_1 verwendet werden.
Der Welligkeitskompensator 420 kann einen Kompensationsstrom (oder eine Kompensationsladung) Iaprc durch ein Verwenden der zweiten Leistungsversorgungsspannung VDD unterschiedlich von der ersten Leistungsversorgungsspannung VDDint, welche eine Treiberspannung der Datentreiberschaltung 410 ist, erzeugen, und kann eine Welligkeit der ersten Leistungsversorgungsspannung VDDint durch ein Zuführen des Kompensationsstroms Iaprc zu dem Leistungsversorgungsspannungsknoten „a“ kompensieren. Zusätzlich kann der Welligkeitskompensator 420 einen Kompensationsstrom durch ein Ladungspumpverfahren unter Verwendung des Puffers 421_1 und des Kompensationskondensators Ccp erzeugen.
Als ein Betriebsbeispiel hat, wenn eine Schwellenspannung des ersten Transistors MN1 Vth1 entspricht, die Kompensationsspannung Vcp, welche an den Kompensationsknoten „b“ angelegt ist, einen Pegel, welcher VDD-Vth1 entspricht. Wenn ein Spannungspegel der Eingangsdaten DATA_IN von einem logischen Niedrig zu einem logischen Hoch an einer ansteigenden Flanke der Eingangsdaten DATA_IN übergeht, kann ein Spannungspegel eines Ausgangsknotens „c“ des Puffers 421_1 (oder einer Elektrode des Kompensationskondensators Ccp) zunehmen. Beispielsweise kann, wenn der Puffer 421_1 durch die zweite Leistungsversorgungsspannung VDD betrieben wird, ein Spannungspegel des Ausgangsknotens „c“ um den Pegel der zweiten Leistungsversorgungsspannung VDD zunehmen. Zusätzlich kann ein Spannungspegel des Kompensationsknotens „b“ durch den Kompensationskondensator Ccp zunehmen. Beispielsweise kann die Kompensationsspannung Vcp auf einen Pegel zunehmen, welcher VDD-Vth1+VDD entspricht. Auf dies kann Bezug genommen werden als eine Ladungspumpoperation. Demzufolge kann aufgrund einer Spannungspegeldifferenz zwischen dem Leistungsversorgungsspannungsknoten „a“ und dem Kompensationsknoten „b“ der Kompensationsstrom Iaprc für die Datentreiberschaltung 410 über den zweiten Transistor NM2 und den Leistungsversorgungsspannungsknoten „a“ vorgesehen sein.
Danach kann, wenn der Spannungspegel der Eingangsdaten DATA_IN von einem logischen Hoch zu einem logischen Niedrig an einer abfallenden Flanke der Eingangsdaten DATA_IN übergeht, der Pegel der Kompensationsspannung Vcp zu VDD-Vth1 zurückkehren, und demnach kann die Zufuhr des Kompensationsstroms Iaprc zu dem Leistungsversorgungsspannungsknoten „a“ gestoppt werden.
6 veranschaulicht Kurvenverläufe von verschiedenen Signalen, welche der Operation entsprechen, welche in der Ausführungsform der 5 beschrieben ist. Wie in 6 gezeigt ist, kann der Verbrauchsstrom Iint der Datentreiberschaltung 410 an der ansteigenden Flanke der Eingangsdaten DATA_IN zunehmen, und demnach kann eine Welligkeit der ersten Leistungsversorgungsspannung VDDint verursacht werden. Der Pegel der Kompensationsspannung Vcp kann jedoch basierend auf einer Struktur der Eingangsdaten DATA_IN gemäß einer Ausführungsform des erfinderischen Konzepts variieren und demzufolge kann der Kompensationsstrom Iaprc erzeugt werden. Gemäß der Ausführungsform, welche obenstehend beschrieben ist, kann ein instantaner AC-Strom, welcher durch die Datentreiberschaltung 410 verbraucht wird, nicht von dem Leistungsversorgungsstrom Ipmic zugeführt werden, sondern kann von dem Kompensationsstrom Iaprc, welcher durch den Welligkeitskompensator erzeugt wird, zugeführt werden. Demnach kann der Fluktuationspegel des Leistungsversorgungsstroms Ipmic verringert werden, und die Welligkeit der ersten Leistungsversorgungsspannung VDDint kann verringert werden.
In der Ausführungsform der 5 wird die zweite Leistungsversorgungsspannung VDD, welche für eine Elektrode des ersten Transistors MN1 vorgesehen ist, als eine Treiberspannung des Puffers 421_1 verwendet. Die Ausführungsform des erfinderischen Konzepts ist jedoch nicht darauf beschränkt. Beispielsweise können eine Leistungsversorgungsspannung, welche für eine Elektrode des ersten Transistors MN1 vorgesehen ist, und eine Leistungsversorgungsspannung, welche als die Treiberspannung des Puffers 421_1 verwendet wird, unterschiedliche Typen von Leistungsversorgungsspannungen sein, und Spannungspegel der Leistungsversorgungsspannungen können unterschiedlich voneinander sein.
7 ist ein Kurvenverlaufsdiagramm, welches ein Beispiel veranschaulicht, in welchem eine Welligkeit einer Leistungsversorgungsspannung verringert ist in einem Fall, in dem ein Welligkeitskompensator angewandt wird.
Bezug nehmend auf die 5 und 7 kann die Größe des Kompensationskondensators Ccp den Betrag des Kompensationsstroms Iaprc, welcher für den Leistungsversorgungsspannungsknoten „a“ vorgesehen ist, bestimmen. 7 veranschaulicht Kurvenverläufe, welche den Grad der Welligkeit repräsentieren, welche in der Leistungsversorgungsspannung gemäß der Größe (oder Kapazität) des Kompensationskondensators Ccp erzeugt wird. Beispielsweise ist eine Wellencharakteristik in dem Fall, in dem die Kapazität 0 pF, C1, C1+α oder C1+2α entspricht, in 7 veranschaulicht.
In dem Kurvenverlaufsdiagramm, welches in 7 gezeigt ist, repräsentiert die horizontale Achse die Zeit und die vertikale Achse repräsentiert den Pegel der Leistungsversorgungsspannung VDDint. Zuerst entspricht der Fall, in dem die Kapazität 0 pF entspricht, einem Fall, in dem ein Welligkeitskompensator nicht angewandt wird. In diesem Fall kann, wie in 7 gezeigt ist, der Betrag der Welligkeit, welche in der ersten Leistungsversorgungsspannung VDDint erzeugt wird, relativ groß sein. Andererseits kann, wenn der Welligkeitskompensator angewandt wird, der Betrag der Welligkeit, welcher in der ersten Leistungsversorgungsspannung VDDint erzeugt wird, verringert sein. Beispielsweise kann, wenn ein Kompensationskondensator Ccp, welcher eine relativ kleine Kapazität C1 hat, angewandt wird, der Betrag der Welligkeitskompensation, welche durch den Kompensationsstrom Iaprc vorgesehen ist, relativ klein sein, und demzufolge kann der Grad der Verringerung einer Welligkeit, welche in einer ersten Leistungsversorgungsspannung VDDint erzeugt wird, relativ klein sein. Andererseits kann, wenn ein Kompensationskondensator Ccp, welcher eine relativ große Kapazität C1+2α hat, angewandt wird, der Kompensationsbetrag, welcher durch den Kompensationsstrom Iaprc vorgesehen ist, relativ groß sein, und demzufolge kann der Grad der Verringerung einer Welligkeit, welche in der ersten Leistungsversorgungsspannung VDDint erzeugt wird, relativ groß sein. Die Größe einer Welligkeit, welche in der ersten Leistungsversorgungsspannung VDDint erzeugt wird, kann abhängig von einem Packagemodell beziehungsweise Einhausungsmodell einer Halbleitervorrichtung und dergleichen variieren. Demnach kann die Größe einer Welligkeit, welche in der ersten Leistungsversorgungsspannung VDDint erzeugt wird, durch einen Test vor dem Versand der Halbleitervorrichtung gemessen werden und die Kapazität des Kompensationskondensators Ccp kann basierend auf dem Messergebnis bestimmt werden.
Die 8 und 9 sind Flussdiagramme einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Betreiben einer Datentreiberschaltung. Beim Erklären der Ausführungsform der 8 und 9 wird angenommen, dass die Datentreiberschaltung einen Datentreiber und einen Welligkeitskompensator gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform aufweist.
Bezug nehmend auf 8 können Eingangsdaten für eine Datentreiberschaltung vorgesehen werden (Operation S11). Die Eingangsdaten können für einen Datentreiber in der Datentreiberschaltung vorgesehen werden, und der Datentreiber kann einen Verbrauchsstrom gemäß einer Struktur der Eingangsdaten erzeugen. Zusätzlich können die Eingangsdaten parallel für einen Welligkeitskompensator vorgesehen werden, welcher zugeordnet oder verbunden ist mit dem Datentreiber der Datentreiberschaltung (Operation S12). Da dieselben Daten parallel für den Datentreiber und den Welligkeitskompensator vorgesehen werden, kann der Welligkeitskompensator eine Flanke gemäß der Struktur der empfangenen Eingangsdaten erfassen (Operation S13), von welchen ein Zeitpunkt beziehungsweise eine Zeitwahl, zu welcher eine Änderung (beispielsweise Zunahme) in dem Verbrauchsstrom in dem Datentreiber erzeugt wird, erfasst werden kann.
Der Welligkeitskompensator kann eine Schaltung aufweisen, welche ein Schalten gemäß der Struktur der Eingangsdaten durchführt und kann ebenso eine Stromquelle aufweisen, welche einen Kompensationsstrom (oder eine Kompensationsladung) erzeugt und den Kompensationsstrom für einen Leistungsversorgungsspannungsknoten des Datentreibers vorsieht. Gemäß einer Ausführungsform kann der Welligkeitskompensator einen Schalter aufweisen, welcher in Antwort auf eine Flanke der Eingangsdaten angeschaltet oder abgeschaltet wird. Genauer kann, wenn eine große Menge von Verbrauchsstrom bei einer ansteigenden Flanke der Eingangsdaten in dem Datentreiber erzeugt wird, der Schalter des Welligkeitskompensators den Kompensationsstrom in Antwort auf die ansteigende Flanke der Eingangsdaten anschalten. Das heißt, dass der Welligkeitskompensator den Kompensationsstrom anschalten kann und den Kompensationsstrom für den Leistungsversorgungsspannungsknoten des Datentreibers vorsehen kann (Operation S14).
Bezug nehmend auf 9 können Eingangsdaten für eine Datentreiberschaltung (ebenso wird hierauf Bezug genommen als Stromverbrauchsschaltung) vorgesehen werden (Operation S21). Die Eingangsdaten können für einen Datentreiber in der Treiberschaltung vorgesehen werden. Zusätzlich können die Eingangsdaten parallel für einen Welligkeitskompensator in der Datentreiberschaltung vorgesehen werden (Operation S22). Ebenso kann der Welligkeitskompensator einen oder mehrere Puffer aufweisen und kann mit einer Leistungsversorgungsspannung (beispielsweise einer externen Leistungsversorgungsspannung) vorgesehen sein, welche unterschiedlich von einer Leistungsversorgungsspannung des Datentreibers ist. Die externe Leistungsversorgungsspannung kann an einen Kompensationsknoten in dem Welligkeitskompensator angelegt werden (Operation S23). In 9 wird auf den Kompensationsknoten Bezug genommen als ein erster Knoten in dem Welligkeitskompensator.
Der Welligkeitskompensator kann einen Kompensationsstrom basierend auf einer Ladungspumpoperation erzeugen. Als ein Beispiel kann der Welligkeitskompensator einen Kompensationskondensator aufweisen, welcher mit dem Kompensationsknoten verbunden ist, und ein Spannungspegel des Kompensationsknotens kann basierend auf einer Ladungspumpoperation gemäß einer Struktur von Eingangsdaten, welche für den Welligkeitskompensator vorgesehen werden, zunehmen (Operation S24). Zusätzlich kann gemäß der Ladungspumpoperation der Pegel einer Spannung des Kompensationsknotens höher sein als derjenige einer Spannung, welche an einen Leistungsversorgungsspannungsknoten des Datentreibers angelegt wird. Demzufolge kann eine Spannungspegeldifferenz zwischen dem Kompensationsknoten und dem Leistungsversorgungsspannungsknoten des Datentreibers auftreten, und ein Kompensationsstrom gemäß der Spannungspegeldifferenz kann für den Leistungsversorgungsspannungsknoten vorgesehen werden.
Wie obenstehend beschrieben ist, kann gemäß Ausführungsformen des erfinderischen Konzepts ein Verbrauchsstrom, welcher in einer Stromverbrauchsschaltung erzeugt wird, über einen Kompensationsstrom, welcher aufgrund eines unterschiedlichen Typs von Leistungsversorgung erzeugt wird, zugeführt werden. Zusätzlich kann, da eine Welligkeit einer Leistungsversorgungsspannung gemäß der Ausführungsform, welche obenstehend beschrieben ist, verringert werden kann, ein Welligkeitskompensator gemäß einer Ausführungsform des erfinderischen Konzepts in verschiedenen Typen von Logikschaltungen zum Verarbeiten von Daten, beispielsweise einem Serialisierer, einem Treiber und einer Takt- und Datenwiederherstellungs (CDR = Clock and Data Recovery = Takt- und Datenwiederherstellungs)-Schaltung etc. eingesetzt werden.
Verschiedene Schaltungsimplementierungen einer Ausführungsform eines Welligkeitskompensators und einer Halbleitervorrichtung, welche den Welligkeitskompensator aufweist, werden untenstehend beschrieben werden.
10 ist ein Schaltbild einer Ausführungsform eines Welligkeitskompensators 500.
Bezug nehmend auf 10 kann der Welligkeitskompensator 500 elektrisch mit verschiedenen Schaltungsblöcken verbunden sein, welche in einer Halbleitervorrichtung vorgesehen sind. Beispielsweise kann der Welligkeitskompensator 500 mit einem Knoten einer Leistungsversorgungsleitung verbunden sein, welche eine Leistungsversorgungsspannung zu den Schaltungsblöcken überträgt. Der Welligkeitskompensator 500 kann ebenso eine Stromquelle 510 und einen Schalter 520 aufweisen, und ein Kompensationsstrom Iaprc von der Stromquelle 510 kann für einen entsprechenden Schaltungsblock (oder einen Schaltungsblock, in welchem eine Welligkeit zu kompensieren ist) über den Schalter 520 vorgesehen sein. Der Welligkeitskompensator 500 kann durch eine Leistungsversorgungsspannung VDD betrieben werden, und die Leistungsversorgungsspannung VDD kann einer Leistungsversorgungsspannung entsprechen, welche unterschiedlich von einer Leistungsversorgungsspannung (nicht gezeigt) ist, welche in einem entsprechenden Schaltungsblock verwendet wird.
Ähnlich zu der oben beschriebenen Ausführungsform kann der Welligkeitskompensator 500 dieselben Eingangsdaten DATA_IN als ein entsprechender Schaltungsblock empfangen. Zusätzlich kann der Schalter 520 eine Umschaltoperation durchführen, welche einer Datenstruktur der Eingangsdaten DATA_IN entspricht. Beispielsweise kann in Antwort auf eine ansteigende Flanke der Eingangsdaten DATA_IN der Schalter 520 von einem Aus-Zustand in einen An-Zustand geändert werden. Zusätzlich kann, wenn der Schalter 520 angeschaltet wird, der Kompensationsstrom Iaprc von der Stromquelle 510 für einen entsprechenden Schaltungsblock vorgesehen werden, und ein Verbrauchsstrom des Schaltungsblocks, welcher zu einem Zeitpunkt erzeugt wird, welcher im Wesentlichen derselbe ist wie ein Zeitpunkt, zu welchem der Schalter 520 angeschaltet wird, kann von dem Kompensationsstrom Iaprc zugeführt werden.
In der Ausführungsform, welche in 10 gezeigt ist, ist der Schalter 520 als angeschaltet in Antwort auf eine ansteigende Flanke der Eingangsdaten DATA_IN beschrieben. Die Ausführungsform des erfinderischen Konzepts ist jedoch nicht darauf beschränkt. Als ein Beispiel kann der Schalter 520 derart implementiert sein, dass der Schalter 520 in Antwort auf eine abfallende Flanke der Eingangsdaten DATA_IN angeschaltet wird. Alternativ kann ein zusätzlicher Schalter (nicht gezeigt) weiterhin vorgesehen sein, und demnach kann der Schalter 520 derart implementiert sein, dass der Schalter 520 auf sowohl einer ansteigenden Flanke als auch einer abfallenden Flanke der Eingangsdaten DATA_IN angeschaltet wird. Wenn der Stromverbrauch in einem Schaltungsblock sowohl während einem ansteigenden Übergang als auch einem abfallenden Übergang der Eingangsdaten DATA_IN auftritt, kann eine Welligkeit während sowohl des ansteigenden Übergangs als auch des abfallenden Übergangs der Eingangsdaten DATA_IN kompensiert werden.
11 ist ein Schaltbild eines Welligkeitskompensators 600 gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform des erfinderischen Konzepts.
Bezug nehmend auf 11 kann der Welligkeitskompensator 600 verschiedene Schaltvorrichtungen zum Erzeugen eines Kompensationsstroms gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform aufweisen. Als ein Beispiel kann der Welligkeitskompensator 600 ein oder mehrere Puffer (oder Inverter), einen oder mehrere Kompensationskondensatoren Ccp1 und Ccp2, einen oder mehrere NMOS-Transistoren MN1, MN2 und MN3, einen Kondensator Ccap, welcher mit einem Hochspannungsknoten „c“ verbunden ist, an welchen eine Hochspannung angelegt ist, und einen oder mehrere PMOS-Transistoren MP1 und MP2 für den Antriebsstrom beziehungsweise Treiberstrom aufweisen. Als ein Beispiel kann der Welligkeitskompensator 600 einen Puffer 611 aufweisen, welcher ein Niedrigfrequenztaktsignal empfängt, und einen Inverter 612, welcher mit einem Ausgang des Puffers 611 verbunden ist. Als ein Beispiel kann jeder des einen oder der mehreren NMOS-Transistoren MN1, MN2 und MN3 eine Diodenverbindungsstruktur haben und kann ebenso in Serie zwischen einer Leistungsversorgungsspannung VDD und dem Hochspannungsknoten „c“ verbunden sein. Ein Knoten eines ersten Kompensationskondensators, das heißt des Kompensationskondensators Ccp1 kann mit einem Knoten zwischen den NMOS-Transistoren MN1 und MN2 verbunden sein, und ein Knoten eines zweiten Kompensationskondensators, das heißt des Kompensationskondensators Ccp2 kann mit einem Knoten zwischen den NMOS-Transistoren MN2 und MN3 verbunden sein.
Wie in der oben beschriebenen Ausführungsform kann eine Boost-Operation durch die Kompensationskondensatoren Ccp1 und Ccp2 gemäß einer Treiberoperation des Puffers 611 und des Inverters 612 durchgeführt werden, und demzufolge kann der Pegel einer Spannung VDDhigh, welche an den Hochspannungsknoten „c“ angelegt ist, zunehmen. Ein Kompensationsstrom Iaprc kann durch einen ersten PMOS-Transistor, das heißt den PMOS-Transistor MP1 erzeugt werden, arbeitend als eine Stromquelle, und der Kompensationsstrom Iaprc kann für einen entsprechenden Schaltungsblock durch eine Schaltoperation eines zweiten PMOS-Transistors, das heißt des PMOS-Transistors MP2 vorgesehen werden, welche in Antwort auf Eingangsdaten DATA_IN ist, und kann demnach eine Welligkeit, welche in einer Leistungsversorgungsspannung des Schaltungsblocks erzeugt wird, verringern.
12 ist ein Schaltbild eines Welligkeitskompensators 700 unter Verwendung von PMOS-Transistoren gemäß einer anderen Ausführungsform des erfinderischen Konzepts.
Bezug nehmend auf 12 kann der Welligkeitskompensator 700 einen ersten und einen zweiten PMOS-Transistor MP1 und MP2 aufweisen, und der Welligkeitskompensator 700 kann ebenso einen oder mehrere Puffer 711 und einen Kompensationskondensator Ccp aufweisen. Jeder des ersten und zweiten PMOS-Transistors MP1 und MP2 kann eine Diodenverbindungsstruktur haben, und eine Leistungsversorgungsspannung VDD kann für einen Kompensationsknoten „b“ über den ersten PMOS-Transistor MP1 vorgesehen sein. Der Kompensationsknoten „b“ kann ebenso zu einem Leistungsversorgungsspannungsknoten eines entsprechenden Schaltungsblocks über den zweiten PMOS-Transistor MP2 verbunden sein.
Gemäß der Ausführungsform, welche in 12 gezeigt ist, kann, da der Pegel der Schwellenspannung des ersten und des zweiten PMOS-Transistors MP1 und MP2 geringer ist als diejenige der NMOS-Transistoren, eine Verringerung in dem Pegel einer Kompensationsspannung, welche an den Kompensationsknoten „b“ angelegt wird, minimiert werden. Zusätzlich kann der Pegel der Kompensationsspannung durch den Kompensationskondensator Ccp zunehmen, und eine Verringerung in einem Strompegel eines Kompensationsstroms Iaprc, welcher durch den zweiten PMOS-Transistor MP2 übertragen wird, kann minimiert werden.
13 ist ein Blockschaltbild einer Halbleitervorrichtung 800, welche ein Beispiel einer Welligkeitskompensation in einem Fall zeigt, in dem Eingangsdaten parallelen Daten entsprechen. In 13 entspricht ein Beispiel, in welchem Eingangsdaten DATA_IN 20-Bit parallelen Daten entsprechen, veranschaulicht. Dieselben Prinzipien jedoch, welche untenstehend beschrieben sind, können angewandt werden, wenn die Anzahl von Bits von parallelen Daten mehr als oder weniger als 20 ist.
Bezug nehmend auf 13 kann die Halbleitervorrichtung 800 verschiedene Schaltungsblöcke aufweisen, beispielsweise eine Logikschaltung 810, einen Serialisierer 820 und einen Treiber 830. Zusätzlich kann die Halbleitervorrichtung 800 einen oder mehrere Welligkeitskompensatoren gemäß den Ausführungsformen, welche obenstehend beschrieben sind, aufweisen, und ein Beispiel, in welchem ein Welligkeitskompensator entsprechend jedem Datenbit angeordnet ist, ist in 13 gezeigt. Demzufolge kann die Halbleitervorrichtung 800 ferner einen ersten bis zwanzigsten Welligkeitskompensator 841_1 bis 841_20 aufweisen.
Der Treiber 830 kann dem Datentreiber oder der Datentreiberschaltung in der oben beschriebenen Ausführungsform entsprechen. Die Logikschaltung 810 kann Eingangsdaten DATA_IN empfangen, welche parallelen 20-Bit Daten IN[0] bis IN[19] entsprechen und kann durch eine relativ niedrige Betriebsfrequenz betrieben werden. Beispielsweise kann die Logikschaltung 810 Eingangsdaten DATA_IN über zwanzig Datenleitungen empfangen, und jede der Datenleitungen kann eine Datenstruktur haben gemäß entsprechenden Eingangsdaten DATA_IN. Das heißt, dass die Eingangsdaten DATA_IN, welche durch die zwanzig Datenleitungen vorgesehen sind, unterschiedliche Datenstrukturen für jede Datenleitung haben können.
Gemäß einer Ausführungsform können ein erster bis zwanzigster Welligkeitskompensator 841_1 bis 841_20 entsprechend zu den parallelen 20-Bit Daten IN[0] bis IN[19] angeordnet sein, und jeder von einem ersten bis zwanzigsten Welligkeitskompensator 841_1 bis 841_20 kann einen Kompensationsstrom Iaprc für einen Schaltungsblock vorsehen, welcher Eingangsdaten DATA_IN einer entsprechenden Datenleitung verarbeitet. Beispielsweise kann die Logikschaltung 810 zwanzig Schaltungsblöcke aufweisen, um die parallelen 20-Bit Daten IN[0] bis IN[19] jeweils zu verarbeiten, und jeder des ersten bis zwanzigsten Welligkeitskompensators 841_1 bis 841_20 kann eine Welligkeit einer Leistungsversorgungsspannung, welche in einem entsprechenden Schaltungsblock erzeugt wird, kompensieren. Das heißt, dass der erste bis zwanzigste Welligkeitskompensator 841_1 bis 841_20 jeweils Kompensationsströme Iaprc[0-19] für entsprechende Schaltungsblöcke zu unterschiedlichen Zeitpunkten vorsehen kann.
Der Serialisierer 820 kann die parallelen 20-Bit Daten IN[0] bis IN[19] empfangen und verarbeiten, um serielle Daten zu erzeugen. Das heißt, dass der Serialisierer 820 sequenziell Daten Bit für Bit für den Treiber 830 vorsehen kann. Der Treiber 830 kann Ausgangsdaten DATA_OUT durch die Verarbeitungsoperation gemäß den Ausführungsformen, welche obenstehend beschrieben sind, erzeugen.
In dem Beispiel, welches in 13 gezeigt ist, wurden parallele 20-Bit Daten IN[0] bis IN[19] beschrieben. Gemäß einer Ausführungsform des erfinderischen Konzepts jedoch können M Welligkeitskompensatoren entsprechend einer Logikschaltung zum Verarbeiten von parallelen M-Bit Daten angeordnet sein. Gemäß einer anderen Ausführungsform können weniger als M Welligkeitskompensatoren angeordnet sein entsprechend zu einigen der parallelen M-Bit Daten.
14 ist ein Blockschaltbild einer Halbleitervorrichtung 900, in welcher ein Welligkeitskompensator auf Schaltungsblöcke, welche bei verschiedenen Frequenzen arbeiten, angewandt wird.
Bezug nehmend auf 14 kann die Halbleitervorrichtung 900 eine Logikschaltung 910, einen Serialisierer 920 und einen Treiber 930 aufweisen, und wie in der Ausführungsform, welche obenstehend beschrieben ist, wird angenommen, dass die Logikschaltung 910 Eingangsdaten DATA_IN empfängt, welche parallelen 20-Bit Daten IN[0] bis IN[19] entsprechen. Der Serialisierer 920 kann die parallelen 20-Bit Daten IN[0] bis IN[19] empfangen und verarbeiten, um serielle Daten zu erzeugen. Als ein Beispiel kann der Serialisierer 920 serielle Daten erzeugen, welche Differenzialdaten INP und INN entsprechen. Demzufolge kann der Serialisierer 920 serielle Daten für den Treiber 930 über zwei Datenleitungen vorsehen, welche die Differenzialdaten INP und INN tragen.
Wie in der Ausführungsform, welche obenstehend beschrieben ist, kann die Halbleitervorrichtung 900 ferner einen ersten bis zwanzigsten Welligkeitskompensator 941_1 bis 941_20 aufweisen, welche einer Logikschaltung 910 zum Verarbeiten der parallelen 20-Bit Daten IN[0] bis IN[19] entsprechen. Die parallelen 20-Bit Daten IN[0] bis IN[19] können für einen ersten bis zwanzigsten Welligkeitskompensator 941_1 bis 941_20 vorgesehen sein, und jeder des ersten bis zwanzigsten Welligkeitskompensators 941_1 bis 941_20 kann einen Kompensationsstrom für die Logikschaltung 910 gemäß einer Struktur von entsprechenden Daten vorsehen.
Die Halbleitervorrichtung 900 kann ferner einen ersten und zweiten Welligkeitskompensator 951_1 und 951_2 aufweisen, welche dem Treiber 930 zum Verarbeiten der Differenzialdaten INP und INN entsprechen. Der erste Welligkeitskompensator 951_1 kann die ersten Differenzialdaten INN empfangen und kann einen Kompensationsstrom gemäß den oben beschriebenen Ausführungsformen gemäß einer Struktur der ersten Differenzialdaten INN erzeugen. Der zweite Welligkeitskompensator 951_2 kann die zweiten Differenzialdaten INP empfangen und kann einen Kompensationsstrom gemäß den oben beschriebenen Ausführungsformen gemäß einer Struktur der zweiten Differenzialdaten INP erzeugen. Der Treiber 930 kann Ausgangsdaten DATA_OUT (OUTP/OUTN) durch eine Verarbeitungsoperation auf den Differenzialdaten INP und INN erzeugen.
Die Differenzialdaten INP und INN können Komplementärlogikpegel haben, und demzufolge können der erste und der zweite Welligkeitskompensator 951_1 und 951_2 alternierend Kompensationsströme für entsprechende Schaltungsblöcke vorsehen. Als ein Beispiel kann der Treiber 930 einen ersten Schaltungsblock zum Verarbeiten der ersten Differenzialdaten INN und einen zweiten Schaltungsblock zum Verarbeiten der zweiten Differenzialdaten INP aufweisen, und der erste Schaltungsblock und der zweite Schaltungsblock können alternierend Kompensationsströme empfangen. Zusätzlich kann die Logikschaltung 910 bei einer relativ niedrigen Frequenz arbeiten, während der Treiber 930 bei einer relativ hohen Frequenz arbeiten kann.
Gemäß der Ausführungsform kann, wie obenstehend beschrieben ist, jeder des ersten und des zweiten Welligkeitskompensators 951_1 und 951_2 in einer Modulform implementiert sein und entsprechend jedem Schaltungsblock angeordnet sein, und demzufolge kann eine Welligkeitskompensation auf Schaltungsblöcken, welche bei unterschiedlichen Frequenzen arbeiten, durchgeführt werden.
15 ist ein Blockschaltbild einer Halbleitervorrichtung 1000, welche eine adaptive Welligkeitskompensationsoperation unter Verwendung einer variablen Kompensationskapazitätsvorrichtung durchführt.
Die Größe eines Kompensationsstroms kann gemäß der Kapazität eines Kompensationskondensators, welcher zum Erhöhen eines Spannungspegels eines Kompensationsknotens verwendet wird, wie in der Ausführungsform, welche obenstehend beschrieben ist, angepasst werden. Bezug nehmend auf 15 kann die Halbleitervorrichtung 1000 eine Datentreiberschaltung 1010 und einen Welligkeitskompensator 1020 aufweisen und kann ferner einen Pegeldetektor 1030 aufweisen, welcher einen Spannungspegel einer ersten Leistungsversorgungsspannung VDDint erfasst, welche an einen Leistungsversorgungsspannungsknoten „a“ angelegt ist, und einen Kapazitätscontroller 1040, welcher Steuersignale Ctrl[1:L] zum Anpassen der Kapazität einer variablen Kompensationskapazitätsvorrichtung 1021 erzeugt.
Der Welligkeitskompensator 1020 und insbesondere die variable Kompensationskapazitätsvorrichtung 1021 können einen oder mehrere Kompensationskondensatoren und Schalter SW1 bis SWL, welche dazu entsprechen, aufweisen. Obwohl in 15 nicht gezeigt, kann der Welligkeitskompensator 1020 einen oder mehrere Puffer (nicht gezeigt) zum Empfangen von Eingangsdaten DATA_IN aufweisen, und der Pegel einer Kompensationsspannung Vcp, welche an einen Kompensationsknoten „b“ angelegt wird, kann gemäß einer Struktur der Eingangsdaten DATA_IN zunehmen. Zusätzlich kann der Zunahmegrad des Pegels der Kompensationsspannung Vcp gemäß der Kapazität der variablen Kompensationskapazitätsvorrichtung 1021 angepasst werden, und dementsprechend kann der Pegel eines Kompensationsstroms Iaprc angepasst werden.
Gemäß einer Ausführungsform kann der Pegeldetektor 1030 den Pegel der ersten Leistungsversorgungsspannung VDDint periodisch oder aperiodisch erfassen, und der Grad der Welligkeit, welche in der ersten Leistungsversorgungsspannung VDDint erzeugt wird, kann gemäß einem Erfassungsergebnis bestimmt werden. Gemäß einer Ausführungsform kann der Pegeldetektor 1030 den Pegel der ersten Leistungsversorgungsspannung VDDint über einen Testprozess während eines anfänglichen Betriebs der Halbleitervorrichtung 1000 erfassen, und der Kapazitätscontroller 1040 kann die Steuersignale Ctrl[1:L] basierend auf einem Erfassungsergebnis erzeugen. Schalter SW1 bis SWL, welche in dem Welligkeitskompensator 1020 und insbesondere in einer variablen Kompensationskapazitätsvorrichtung 1021 vorgesehen sind, können gesteuert werden, um basierend auf den Steuersignalen Ctrl[1:L] angeschaltet oder abgeschaltet zu werden, und eine Welligkeitskompensationsoperation gemäß den Ausführungsformen, welche obenstehend beschrieben sind, kann gemäß der Kapazität durchgeführt werden, welche durch die Steuersignale Ctrl[1:L] während eines nachfolgenden normalen Betriebs der Halbleitervorrichtung 1000 angepasst wird.
Der Welligkeitskompensator, die Datentreiberschaltung, welche den Welligkeitskompensator aufweist, und die Halbleitervorrichtung, welche den Welligkeitskompensator gemäß den Ausführungsformen, welche obenstehend beschrieben sind, aufweist, können eine Zunahme in der Komplexität eines Schaltungsdesigns verhindern und/oder können eine Welligkeit einer Leistungsversorgungsspannung adaptiv für Strukturen von Eingangsdaten verringern.
Während das erfinderische Konzept insbesondere unter Bezugnahme auf Ausführungsformen davon gezeigt und beschrieben wurde, wird es verstanden werden, dass verschiedene Änderungen in der Form und den Details darin getätigt werden können, ohne von dem Umfang der folgenden Ansprüche abzuweichen.

Claims

Halbleitervorrichtung, die Folgendes aufweist: eine Datentreiberschaltung (110; 410; 810; 910; 1010), welche konfiguriert ist, um Eingangsdaten (DATA_IN) zu empfangen, um eine erste Leistungsversorgungsspannung (VDDint) über einen ersten Knoten (a) zu empfangen, und um Ausgangsdaten (DATA_out) durch ein Treiben der Eingangsdaten (DATA_IN) zu erzeugen; und einen Welligkeitskompensator (120; 420; 500; 841_1; 941_1; 1020), welcher mit dem ersten Knoten (a) verbunden ist und konfiguriert ist, um die Eingangsdaten (DATA_IN) parallel mit der Datentreiberschaltung (110; 410; 810; 910; 1010) zu empfangen, um einen Kompensationsstrom (Iaprc), welcher einer Struktur der Eingangsdaten (DATA_IN) entspricht, zu erzeugen, und um den Kompensationsstrom (Iaprc) für den ersten Knoten (a) vorzusehen, um eine Welligkeit der ersten Leistungsversorgungsspannung (VDDint) zu verringern.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Welligkeitskompensator (120; 420; 500; 810; 910; 1020) konfiguriert ist, um den Kompensationsstrom (Iaprc) nur zu erzeugen, wenn ein Übergang in der Struktur der Eingangsdaten (DATA_IN) auftritt.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Datentreiberschaltung (110; 410; 810; 910; 1010) einen Wechselstrom zu einem Zeitpunkt einer ansteigenden Flanke der Eingangsdaten (DATA_IN) verbraucht, und der Welligkeitskompensator (120; 420; 500; 841_1; 941_1; 1020) den Kompensationsstrom (Iaprc) in Synchronisation mit einer ansteigenden Flanke der Eingangsdaten (DATA_IN) erzeugt.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 3, wobei ein Pegel des Wechselstroms, welcher durch die Datentreiberschaltung (110; 410; 810; 910; 1010) verbraucht wird, und ein Pegel des Kompensationsstroms (Iaprc), welcher durch den Welligkeitskompensator (120; 420; 500; 841_1; 941_1; 1020) erzeugt wird, im Wesentlichen gleich zueinander sind.
Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Welligkeitskompensator (420; 1010) Folgendes aufweist: einen ersten Transistor (MN1), welcher zwischen einer zweiten Leistungsversorgungsspannung (VDD) und einem zweiten Knoten (b) verbunden ist, und eine Diodenverbindungsstruktur hat; einen Puffer 421_1, welcher konfiguriert ist, um die Eingangsdaten (DATA_IN) zu empfangen; und eine Kompensationskapazitätsvorrichtung (Ccp), welche zwischen dem zweiten Knoten (b) und einem Ausgangsanschluss des Puffers (Ccp) verbunden ist, wobei der Kompensationsstrom (Iaprc) basierend auf einer Pegeldifferenz zwischen einer Spannung, welche an den ersten Knoten (a) angelegt ist, und einer Spannung des zweiten Knotens (b) erzeugt wird, dessen Pegel gemäß einem ansteigenden Übergang der Eingangsdaten (DATA_IN) ansteigt.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Puffer (421_1) durch eine dritte Leistungsversorgungsspannung (VDD) betrieben wird, wobei ein Spannungspegel des zweiten Knotens (b) einen Pegel hat, welcher der zweiten Leistungsversorgungsspannung entspricht, wenn die Eingangsdaten (DATA_IN) einem logischen Niedrig entsprechen, und auf einen Pegel ansteigt, welcher einer Summe der zweiten Leistungsversorgungsspannung (VDD) und der dritten Leistungsversorgungsspannung minus einer Schwellenspannung des ersten Transistors (MN1) entspricht, wenn die Eingangsdaten (DATA_IN) zu einem logischen Hoch übergehen.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 6, wobei die zweite Leistungsversorgungsspannung (VDD) und die dritte Leistungsversorgungsspannung (VDD) einen gleichen Pegel zueinander haben.
Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, ferner aufweisend: einen zweiten Transistor (MN2), welcher zwischen dem ersten Knoten (a) und dem zweiten Knoten (b) verbunden ist und eine Diodenverbindungsstruktur hat, wobei der Kompensationsstrom (Iaprc) für den ersten Knoten (a) über den zweiten Transistor (MN2) vorgesehen ist.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Kompensationskapazitätsvorrichtung eine variable Kompensationskapazitätsvorrichtung (1021) aufweist, welche einen oder mehrere Kondensatoren zum Anpassen, in Antwort auf ein Steuersignal (Ctrl[1:L]), einer Kapazität der variablen Kompensationskapazitätsvorrichtung (1021) bezogen auf einen Anstieg des Spannungspegels des zweiten Knotens (b) aufweist, wobei die Halbleitervorrichtung ferner Folgendes aufweist: einen Pegeldetektor (1030), welcher konfiguriert ist, um einen Pegel der ersten Leistungsversorgungsspannung (VDDint), welche dem ersten Knoten (a) zugeführt wird, zu erfassen; und einen Kapazitätscontroller (1040), welcher konfiguriert ist, um das Steuersignal (Ctrl[1:L]) gemäß einem Ergebnis der Erfassung zu erzeugen.
Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Welligkeitskompensator (500) Folgendes aufweist: eine Stromquelle (510), welche konfiguriert ist, um den Kompensationsstrom (Iaprc) zu erzeugen; und einen Schalter (520), welcher konfiguriert ist, um die Zufuhr des Kompensationsstroms (Iaprc) zu dem ersten Knoten (a) zu steuern, wobei der Schalter (520) in Antwort auf wenigstens eines einer ansteigenden Flanke und einer abfallenden Flanke der Eingangsdaten (DATA_IN) angeschaltet wird.
Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Datentreiberschaltung (810; 910) N Treiber zum Treiben der Eingangsdaten (DATA _IN), welche parallelen Daten entsprechen, aufweist, und wobei die Halbleitervorrichtung (800; 900) ferner zusätzliche (N-1) Welligkeitskompensatoren (841_2 bis 841_20; 941_2 bis 941_20) für eine Gesamtzahl von N-Welligkeitskompensatoren aufweist, und wobei die N Welligkeitskompensatoren entsprechend den N Treibern angeordnet sind, wobei N eine ganze Zahl ist, welche gleich oder größer als zwei ist.
Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, ferner aufweisend: eine Logikschaltung (810; 910), welche konfiguriert ist, um eine zweite Leistungsversorgungsspannung als eine Treiberspannung zu empfangen, wobei die Logikschaltung (810; 910) N Schaltungsblöcke aufweist, welche parallele Daten (DATA_IN) von außerhalb der Halbleitervorrichtung (800; 900) empfangen, wobei N eine ganze Zahl ist, welche gleich oder größer als zwei ist; einen Serialisierer (820; 920), welcher konfiguriert ist, um parallele Daten, welche von der Logikschaltung (810; 910) ausgegeben werden, in serielle Daten umzuwandeln, und um die seriellen Daten als die Eingangsdaten für die Datentreiberschaltung (830; 930) vorzusehen; und zusätzliche (N-1) Welligkeitskompensatoren (841_2 bis 841_20; 941_2 bis 941_20) für eine Gesamtzahl von N Welligkeitskompensatoren (841_1 bis 841_20; 941_1 bis 941_20), und wobei die N Welligkeitskompensatoren (841_1 bis 841_20; 941_1 bis 941_20) entsprechend den N Schaltungsblöcken angeordnet sind, und konfiguriert sind, um die parallelen Daten (DATA_IN) von außerhalb der Halbleitervorrichtung parallel mit der Logikschaltung (810; 910) zu empfangen, um eine Welligkeit der zweiten Leistungsversorgungsspannung gemäß einem Verbrauchsstrom in jedem der N Schaltungsblöcke zu verringern.
Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Eingangsdaten Differenzialdaten (INP, INN) aufweisen, welche Logikpegel haben, welche komplementär zueinander sind, wobei die Datentreiberschaltung (930) einen ersten Datentreiber und einen zweiten Datentreiber aufweist (INP, INN), welche den Differenzialdaten (INP, INN) entsprechen, wobei der Welligkeitskompensator (951_1) entsprechend dem ersten Datentreiber angeordnet ist und weiterhin einen zweiten Welligkeitskompensator (951_2) aufweist, welcher entsprechend dem zweiten Datentreiber angeordnet ist.
Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Halbleitervorrichtung einen Anwendungsprozessor (310) aufweist, welcher einen oder mehrere Intellectual Property (IP)-Blöcke (313) aufweist, wobei die Datentreiberschaltung und der Welligkeitskompensator in den IP-Blöcken (313) angeordnet sind.
Datentreiberschaltung, die Folgendes aufweist: einen oder mehrere Datentreiber, welche konfiguriert sind, um Eingangsdaten (DATA_IN) zu empfangen, um eine erste Leistungsversorgungsspannung (VDDint) über einen ersten Knoten (a) zu empfangen, und um Ausgangsdaten (DATA_OUT) über eine Operation zum Verarbeiten eines Signals zu erzeugen, dessen Pegel sich zwischen der ersten Leistungsversorgungsspannung (VDDint) und einer Massespannung ändert; und einen Welligkeitskompensator (120; 420; 1020), welcher mit dem ersten Knoten (a) über einen Pfad zum Tragen eines Kompensationsstroms (Iarpc) gekoppelt ist, wobei der Welligkeitskompensator (120; 420; 1020) einen Puffer (421_1) zum Empfangen der Eingangsdaten (DATA_IN) und eine Kompensationskapazitätsvorrichtung (Ccp) aufweist, welche mit einem Ausgangsanschluss des Puffers (421_1) verbunden ist, wobei die Kompensationskapazitätsvorrichtung (Ccp) konfiguriert ist, um einen Spannungspegel eines zweiten Knotens (b) in Antwort auf einen Übergang der Eingangsdaten (DATA_IN) zu variieren, und um den Kompensationsstrom zu dem ersten Knoten (a) basierend auf einer Pegeldifferenz zwischen einer Spannung des ersten Knotens (a) und einer Spannung des zweiten Knotens (b) zu übertragen.
Datentreiberschaltung nach Anspruch 15, wobei der Welligkeitskompensator (120; 420; 1020) durch eine zweite Leistungsversorgungsspannung (VDD) unterschiedlich von der ersten Leistungsversorgungsspannung (VDDint) betrieben wird, wobei die erste Leistungsversorgungsspannung (VDDint) und ein Leistungsversorgungsstrom (Ipmic) von einer externen Leistungsquelle für den ersten Knoten (a) vorgesehen sind, und ein Verbrauchstrom (Iint) in dem Datentreiber abhängig von einer Struktur der Eingangsdaten (DATA _IN) erzeugt wird, wobei der Verbrauchsstrom (Iint) wenigstens teilweise von dem Kompensationsstrom zugeführt wird, welcher durch den Welligkeitskompensator (120; 420; 1020) erzeugt wird.
Datentreiberschaltung nach Anspruch 16, wobei der Welligkeitskompensator (120; 420; 1020) ferner einen ersten Transistor (MN1) aufweist, welcher zwischen der zweiten Leistungsversorgungsspannung (VDD) und dem zweiten Knoten (b) verbunden ist, und einen zweiten Transistor (MN2), welcher zwischen dem zweiten Knoten (b) und dem Pfad zum Tragen des Kompensationsstroms (Iint) verbunden ist, wobei die Kompensationskapazitätsvorrichtung (Ccp) zwischen dem Ausgangsanschluss des Puffers (421_1) und dem zweiten Knoten (b) verbunden ist.
Datentreiberschaltung nach Anspruch 17, wobei jeder des ersten und des zweiten Transistors (MNa, MN2) eine Diodenverbindungsstruktur hat.
Datentreiberschaltung nach Anspruch 17, wobei die zweite Leistungsversorgungsspannung (VDD) einen ersten Pegel Lev1 hat, der Puffer (421_1) durch eine dritte Leistungsversorgungsspannung betrieben wird, welche einen zweiten Pegel Lev2 hat, und der erste Transistor (MN1) einen ersten Schwellenspannungspegel Vth1 hat, wobei ein Spannungspegel des zweiten Knotens (b) Lev1-Vth1 entspricht, wenn die Eingangsdaten (DATA_IN) in einem logischen Niedrigzustand sind, und auf Lev1+Lev2-Vth1 ansteigt, wenn die Eingangsdaten (DATA_IN) zu einem logischen Hoch übergehen.
Datentreiberschaltung nach einem der Ansprüche 15 bis 19, wobei die Kompensationskapazitätsvorrichtung (Ccp) einen oder mehrere Kondensatoren zum Anpassen einer Kapazität der Kompensationskapazitätsvorrichtung (Ccp) aufweist, wobei die Kapazität basierend auf einem Erfassungsergebnis eines Spannungspegels des ersten Knotens (a) angepasst wird.
Welligkeitskompensator, welcher mit einem ersten Knoten (a) eines Schaltungsblocks zu verbinden ist, welcher einen Verbrauchsstrom (Iint) gemäß einer Struktur von Eingangsdaten (DATA_IN) erzeugt, wobei der Welligkeitskompensator (420) Folgendes aufweist: eine erste Diode, welche zwischen einem Knoten (a), an welchen eine erste Leistungsversorgungsspannung angelegt ist, und einem Kompensationsknoten (b) verbunden ist; einen Puffer (421_1), welcher konfiguriert ist, um die Eingangsdaten (DATA_IN) parallel mit dem Schaltungsblock zu empfangen und betrieben durch eine zweite Leistungsversorgungsspannung (VDD); und eine Kompensationskapazitätsvorrichtung, welche zwischen einem Ausgangsanschluss des Puffers (421_1) und dem Kompensationsknoten (b) verbunden ist, wobei der Welligkeitskompensator (420) konfiguriert ist, um dem Schaltungsblock einen Kompensationsstrom (Iarpc) zuzuführen, welcher basierend auf einer Spannungspegeldifferenz zwischen dem Kompensationsknoten (b) und dem ersten Knoten (a) des Schaltungsblocks erzeugt wird.
Welligkeitskompensator nach Anspruch 21, wobei der erste Knoten (a) des Schaltungsblocks ein Knoten auf einer Leitung zum Vorsehen einer Treiberspannung (VDDint) für den Schaltungsblock ist.
Welligkeitskompensator nach Anspruch 21 oder 22, ferner aufweisend eine zweite Diode, welche zwischen dem Kompensationsknoten (b) und dem ersten Knoten (a) des Schaltungsblocks verbunden ist, wobei jede der ersten und zweiten Diode ein Transistor (MN1, MN2) ist, welcher eine Diodenverbindungsstruktur hat.
Welligkeitskompensator nach einem der Ansprüche 21 bis 23, wobei der Puffer (421_1) konfiguriert ist, um einen Spannungspegel des Ausgangsanschlusses um einen Pegel der zweiten Leistungsversorgungsspannung (VDD) in Antwort auf eine ansteigende Flanke der Eingangsdaten (DATA_IN) zu erhöhen, wobei die Kompensationskapazitätsvorrichtung (Ccp) konfiguriert ist, um einen Spannungspegel des Kompensationsknotens (b) um den Pegel der zweiten Leistungsversorgungsspannung (VDD) in Antwort auf eine Erhöhung in dem Spannungspegel des Ausgangsanschlusses zu erhöhen, wobei der Kompensationsstrom (Iarpc) einen Pegel gemäß einer Spannungspegeldifferenz zwischen dem Kompensationsknoten (b), dessen Spannungspegel erhöht wird, und dem ersten Knoten (a) des Schaltungsblocks hat.
Welligkeitskompensator nach einem der Ansprüche 21 bis 24, wobei die erste Leistungsversorgungsspannung (VDD) und die zweite Leistungsversorgungsspannung (VDD) im Wesentlichen dieselben wie die jeweils andere sind, und unterschiedlich von einer Treiberspannung (VDDint) sind, welche für den Schaltungsblock vorgesehen ist.