DE10220328A1 - Schaltung zur Taktsignalerzeugung, zugehörige integrierte Schaltkreisbauelemente und Auffrischtaktsteuerverfahren - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zur Erzeugung eines Taktsignals für ein integriertes Schaltkreisbauelement, auf zugehörige Schaltkreisbauelemente und zugehörige Auffrischtaktsteuerverfahren. DOLLAR A Erfindungsgemäß ist ein Temperaturfühlerschaltkreis vorgesehen, der einen auf ein Temperaturcodesignal und einen Temperaturfühler ansprechenden Kalibrierschaltkreis umfasst und zwei Zustände einnehmen kann. In einem ersten Zustand basiert sein Ausgangssignal auf einem Temperaturfühler-Ausgangssteuersignal, in einem zweiten Zustand auf dem Temperaturfühler und dem Kalibrierschaltkreis. Des Weiteren ist ein Taktdauersteuerschaltkreis mit einem auf ein Taktdauercodiersignal ansprechenden Kalibrierschaltkreis vorgesehen. Der Taktdauersteuerschaltkreis generiert ein Taktdauersteuersignal, basierend auf einem Temperaturausgangssignal und dem Kalibrierschaltkreis des Taktdauersteuerschaltkreises. Ein Taktgeneratorschaltkreis erzeugt ein Taktsignal, basierend auf dem Taktdauersteuersignal. DOLLAR A Verwendung z. B. für dynamische Speicherbauelemente mit wahlfreiem Zugriff (DRAM).

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zur Taktsig­ nalerzeugung für integrierte Schaltkreisbauelemente, entsprechende Schaltkreisbauelemente und Verfahren zur Steuerung eines Auffrisch­ taktes.

Es ist bekannt, Daten in integrierten Halbleiterspeicherbauelementen abzuspeichern, einschließlich Speicherbausteinen, die die Daten als ei­ ne elektrische Ladung in einem Kondensator speichern. Solche Spei­ cherbausteine frischen typischerweise die abgespeicherten Daten auf, weil die elektrische Ladung ansonsten verloren gehen könnte, bei­ spielsweise durch Leckströme aus einem Kondensator. Eine bekannte Vorgehensweise wird als Auffrischvorgang bezeichnet, in welchem die gespeicherten Daten komplett gelöscht werden und die Daten wiederholt abgerufen und wieder geschrieben werden. Ein Beispiel für ein solches Bauelement ist ein dynamischer Speicher mit wahlfreiem Zugriff (DRAM). Auf DRAMs dieses Typs kann üblicherweise während der Auf­ frischungsoperation nicht zugegriffen werden. Die Zeit, während der auf ein DRAM nicht zugegriffen werden kann, wird üblicherweise Besetztra­ te genannt. Vorzugsweise wird die Besetztrate so kurz wie möglich gehalten.

Es ist auch bekannt, Computersysteme oder andere Vorrichtungen mit solchen DRAMs mit einem Schlafmodus zu versehen, in welchem viele der elektronischen Schaltkreise des Computers abgeschaltet sind, um den Stromverbrauch zu reduzieren. DRAMs des oben beschriebenen Typs werden in der Regel jedoch nicht ausgeschaltet, weil sie kontinuierlich aufzufrischen sind, um Daten zu halten. Deshalb wird üblicherweise das Fließen eines Selbstauffrischstroms über die DRAMs auch dann erlaubt, wenn der Schlafmodus des Computersystems aktiviert ist. Deshalb ist es wünschenswert, den Auffrischstrom zu reduzieren, insbesondere wenn das Computersystem batteriebetrieben ist.

Unterschiedliche Vorgehensweisen wurden vorgeschlagen, um den Auf­ frischstrom, der durch ein DRAM fließt, zu verringern. Eine solche Vor­ gehensweise besteht darin, die Auffrischungsperiode des DRAMs basie­ rend auf der Temperatur der DRAMs zu verändern, wobei die Tempera­ tur in mehrere Temperaturbereiche eingeteilt ist. Insbesondere kann ei­ ne relativ langsamere Periodendauer eines Auffrischtaktes bei niedrige­ ren Temperaturen benutzt werden, weil typischerweise bei niedrigeren Temperaturen das DRAM die Daten für eine längere Zeit behält.

Ein Problem mit der Veränderung der Auffrischungsperiode ist, dass sich die Charakteristiken des Temperatursensors, der benutzt wird, um die Temperatur der Vorrichtung zu messen, signifikant aufgrund von Streuungen während der Herstellung des Temperatursensors verändern können. Als Folge davon können fehlerhafte Temperaturmessungen für das DRAM zur Verfügung gestellt werden. So kann beispielsweise ein DRAM bei 60°C arbeiten und deshalb einen relativ hochfrequenten Auf­ frischtakt benötigen, aber der Temperatursensor kann fälschlicherweise eine Temperatur von nur 45°C messen und daher einen niederfrequen­ ten Auffrischtakt auswählen. In diesem Fall können Auffrischungsfehler auftreten, die möglicherweise zu einem Datenverlust führen. Während das Problem der Temperatursensorschwankung durch Sensoren besse­ rer Leistung verringert werden kann, führt dies üblicherweise zu einer Erhöhung der Größe des Temperatursensors. Zusätzlich können ande­ re, durch den Herstellungsprozess bedingte Schwankungen in dem DRAM die Zeitdauer verändern, während der das DRAM Daten bei un­ terschiedlichen Temperaturen halten kann. Zusätzlich zu diesen Schwankungsquellen kann sich eine DRAM-Zelle über die Zeit hinweg übermäßig verschlechtern, und ein Teil oder alle DRAM-Zellen können nicht mehr erfolgreich aufgefrischt werden, was dazu führen kann, dass ein Computersystem eine Fehlfunktion der Auffrischung der gesamten DRAM-Zelle erfahren kann.

Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstellung einer Taktsignalerzeugungsschaltung, eines entsprechenden Schaltkreisbau­ elements und eines zugehörigen Auffrischtaktsteuerverfahrens zugrun­ de, mit denen sich die oben genannten Schwierigkeiten mit relativ gerin­ gem Aufwand wenigstens teilweise vermeiden lassen und die insbeson­ dere eine Verringerung des Stromverbrauchs und der Besetztrate erlau­ ben und gegenüber Temperaturdetektionsschwankungen vergleichswei­ se unempfindlich sind.

Die Erfindung löst dieses Problem durch die Bereitstellung einer Takt­ signalerzeugungsschaltung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, eines integrierten Speicherschaltkreisbauelements mit den Merkmalen des Anspruchs 12, eines Halbleiterspeicherbauelements mit den Merkmalen des Anspruchs 14 und eines Verfahrens zur Auffrischtaktsteuerung mit den Merkmalen des Anspruchs 23 oder 24.

Ausführungsformen der Erfindung beinhalten Schaltungen zur Erzeu­ gung eines Taktsignals für ein integriertes Schaltkreisbauelement ein­ schließlich eines Temperaturfühlerschaltkreises, der einen Kalibrier­ schaltkreis beinhaltet, der auf ein Temperaturcodiersignal und einen Temperatursensor anspricht. Der Temperaturfühlerschaltkreis hat einen ersten oder Testmoduszustand, in welchem ein Temperaturausgangs­ signal des Temperatursensorschaltkreises auf einem Temperatursensor- Ausgangssteuersignal basiert, und einen zweiten oder normalen Zu­ stand, in welchem das Temperaturausgangssignal auf dem Temperatur­ sensor und dem Kalibrierschaltkreis beruht. Ein Taktdauersteuerschalt­ kreis enthält einen Kalibrierschaltkreis, der auf ein Periodendauercode­ signal anspricht. Der Taktdauersteuerschaltkreis generiert ein Takt­ dauersteuersignal basierend auf dem Temperaturausgangssignal und dem Kalibrierschaltkreis des Taktdauersteuerschaltkreises. Ein Taktge­ neratorschaltkreis erzeugt ein Taktsignal basierend auf dem Taktdauer­ signal.

Gemäß weiterführender Ausgestaltungen der Erfindung beinhaltet der Kalibrierschaltkreis des Temperaturfühlerschaltkreises eine Mehrzahl von Schmelzsicherungen, und das Temperaturcodesignal wählt den Sta­ tus der Mehrzahl von Schmelzsicherungen, um das Temperaturaus­ gangssignal bezüglich der Ausgabe des Temperatursensors zu kalibrie­ ren. Der Kalibrierschaltkreis des Taktdauersteuerschaltkreises kann auch eine Mehrzahl von Schmelzsicherungen beinhalten, und das Takt­ dauercodesignal kann den Zustand der Vielzahl von Schmelzsicherun­ gen nutzen, um das Taktdauersteuersignal zu kalibrieren.

Gemäß anderen Ausführungsformen der Erfindung wird der Zustand des Temperaturfühlerschaltkreises basierend auf dem Temperatursensor- Ausgangssteuersignal ausgewählt. Das Temperaturausgangssignal kann ein digitales Signal mit einer Vielzahl von Zuständen sein, von de­ nen jeder einem Betriebstemperaturbereich des integrierten Schaltkreis­ bauelementes entspricht. Der erste Zustand kann ein Testmodus und der zweite Zustand ein normaler Betriebsmodus sein. Das Temperatur­ fühler-Ausgangssteuersignal kann eine Mehrzahl von Bits beinhalten, die jeweils einen der Temperaturarbeitsbereiche in dem Testmodus be­ zeichnen. Das digitale Temperaturausgangssignal zeigt eine detektierte Temperatur des integrierten Schaltkreisbauelements an. Der Tempera­ turfühlerschaltkreis kann auch einen Multiplexer beinhalten, der das Temperaturausgangssignal basierend auf dem digitalen Temperatursig­ nal vom Temperaturfühler und dem Temperaturcodesignal abgibt.

In weiteren Ausgestaltungen der Erfindung kann der Taktdauersteuer­ schaltkreis eine Mehrzahl von Taktdauersteuereinheiten beinhalten, die durch den Kalibrierschaltkreis des Taktdauersteuerschaltkreises basie­ rend auf dem Taktdauercodesignal kalibriert werden. Eine der mehreren Taktdauersteuereinheiten wird durch das Temperaturausgangssignal ausgewählt, um das Taktdauersteuersignal zu erzeugen. Der Taktgene­ ratorschaltkreis kann einen Oszillator beinhalten, der das Taktsignal mit einer Taktdauer basierend auf dem Taktdauersteuersignal erzeugt. Das integrierte Schaltkreisbauelement kann ein Speicherelement und das Taktsignal ein Auffrischungstakt sein.

Gemäß weiteren Ausgestaltungen der Erfindung werden integrierte Speicherschaltkreisbauelemente bereitgestellt, die einen Temperaturfüh­ lerschaltkreis beinhalten, welcher einen Kalibrierschaltkreis, der auf ein Temperaturcodesignal anspricht, und einen Temperaturfühler aufweist, der ein Arbeitstemperatursignal in Abhängigkeit der Temperatur des Speicherbauelements und des Kalibrierschaltkreises erzeugt. Der Tem­ peraturfühlerschaltkreis hat einen ersten Zustand, in welchem ein Tem­ peraturausgangssignal des Temperaturfühlerschaltkreises auf einem Temperaturfühler-Ausgangssteuersignal beruht, und einen zweiten Zu­ stand, in welchem das Temperaturausgangssignal das Arbeitstempera­ tursignal ist. Der erste Zustand oder der zweite Zustand wird durch das Temperatursensor-Ausgangssteuersignal ausgewählt. Ein Taktdauer­ steuerschaltkreis mit einem Kalibrierschaltkreis, der auf ein Taktdauer­ codesignal anspricht, erzeugt ein Taktdauersteuersignal basierend auf dem Temperaturausgangssignal und dem Kalibrierschaltkreis des Takt­ dauersteuerschaltkreises. Ein Taktgeneratorschaltkreis erzeugt einen Auffrischungstakt des Speicherbauelements basierend auf dem Takt­ dauersteuersignal. Das Arbeitstemperatursignal und das Temperaturfüh­ ler-Ausgangssteuersignal können beide eine Mehrzahl von Bits beinhal­ ten, von denen jedes einem jeweiligen Arbeitstemperaturbereich des Speicherbauelements entspricht.

Weitere Ausführungsformen der Erfindung beinhalten Verfahren, um den Auffrischungstakt eines integrierten Speicherschaltkreisbauelementes zu steuern. Ein Temperaturfühlerschaltkreis des Speicherbauelements wird kalibriert, um ein Arbeitstemperatursignal, welches einer Arbeits­ temperatur des Speicherbauelements entspricht, durch Zuführen eines ausgewählten Temperaturcodesignals zu dem Temperatursensorschalt­ kreis zu erzeugen. Ein Testmodus des Temperaturfühlerschaltkreises, in welchem ein Temperaturausgangssignal des Temperaturfühlerschalt­ kreises auf einem Temperaturfühler-Ausgangssteuersignal basiert, oder ein normaler Zustand des Temperaturfühlerschaltkreises wird ausge­ wählt, in welchem das Temperaturausgangssignal das Arbeitstempera­ tursignal ist. Der erste oder der zweite Zustand wird durch das Tempera­ turfühler/Ausgangssteuersignal ausgewählt. Ein Taktdauersteuerschalt­ kreis der Speichervorrichtung wird kalibriert, um ein Taktdauersteuersig­ nal mit einer gewünschten Taktdauer zu erzeugen, indem ein Taktdau­ ercodesignal dem Taktdauersteuerschaltkreis zugeführt wird, wobei das Taktdauersteuersignal auf dem Temperaturausgangssignal beruht. Ein Auffrischungstakt des Speicherbauelements wird erzeugt, dessen Takt­ dauer auf dem Taktdauersteuersignal beruht.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den betref­ fenden Unteransprüchen angegeben.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den beigefügten Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Hierbei zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Taktgeneratorschaltkreises für ein integriertes Speicherschaltkreisbauelement, in welchem eine Auffrischungstaktdauer erfindungsgemäß gesteuert wird,

Fig. 2 ein Blockdiagramm eines erfindungsgemäß z. B. im Schaltkreis von Fig. 1 verwendbaren Temperaturfühlers und

Fig. 3 ein Blockdiagramm einer erfindungsgemäß z. B. im Schaltkreis von Fig. 1 verwendbaren Taktdauersteuereinheit.

Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Ausführungsform der Erfindung beschrieben, die in Fig. 1 dargestellt ist. Speziell zeigt Fig. 1 einen Taktgeneratorschaltkreis 100 eines integrierten Speicherschalt­ kreisbauelements. Wie in Fig. 1 gezeigt, beinhaltet der Taktgenerator­ schaltkreis 100 des integrierten (Halbleiter-)Speicherschaltkreisbau­ elements einen Temperaturfühlerschaltkreis 110, einen Taktdauersteu­ erschaltkreis 120 und einen Taktgeneratorschaltkreis 130. Der Tempera­ turfühlerschaltkreis 110 beinhaltet einen Kalibrierschaltkreis, wie eine Mehrzahl von auswählbaren Schmelzsicherungen, wobei der Zustand der Sicherungen ausgewählt wird, um den Temperaturfühlerschaltkreis 110 zu kalibrieren. Wie in Fig. 2 dargestellt, beinhaltet der Temperatur­ fühlerschaltkreis 110 darüber hinaus einen Temperaturfühler 210.

Der Temperaturfühlerschaltkreis 110 beinhaltet einen ersten Zustand oder Testmodus, welcher auch als MRS-Modus bezeichnet ist, in wel­ chem der Schaltkreis 110 in Abhängigkeit eines Temperaturcodesignals TEMPCODES kalibriert werden kann. TEMPCODES kann beispielswei­ se ein digitales Signal sein, das eine Mehrzahl von Bits beinhaltet, wel­ ches eines der Mehrzahl von Sicherungen bezeichnet, die durchtrennt werden, um ein Temperaturausgangssignal TEMPS bezüglich einer ausgegebenen Temperatur des Temperatursensors 210 zu kalibrieren, so dass das Temperaturausgangssignal TEMPS korrekt den Arbeits­ temperaturbereich des integrierten Speicherschaltkreisbauelements an­ zeigt, das den Taktgeneratorschaltkreis 100 beinhaltet. In dem Testmo­ dus basiert das Temperaturausgangssignal TEMPS auf dem Tempera­ tursensor-Ausgangssteuersignal TEMPSELECT_TEST, wie nachfolgend bezüglich Fig. 2 beschrieben. Der Temperaturfühlerschaltkreis 110 hat auch einen zweiten Zustand oder normalen Betriebsmodus, in welchem das Temperaturausgangssignal TEMPS auf einem Fühlerausgangssig­ nal SENOUT des Temperatursensors 210 beruht, wie es durch den Ka­ librierschaltkreis des Temperaturfühlerschaltkreises 110 kalibriert wurde.

In dem Test- oder MRS-Modus wird, wie oben gesagt, das Ausgangs­ signal TEMPS in Abhängigkeit von dem Temperaturfühler-Ausgangs­ steuersignal TEMPSELECT_TEST bestimmt. Hierdurch kann das Aus­ gangssignal TEMPS selektiv dafür festgelegt werden, einen bestimmten Temperaturbereich des integrierten Speicherschaltkreisbauelements unabhängig von dem Sensorausgangssignal SENOUT des Temperatur­ fühlers 210 anzugeben. Wie nachfolgend bezüglich der Fig. 2 beschrie­ ben, kann das Signal TEMPSELECT_TEST auch benutzt werden, den zweiten Zustand oder normalen Arbeitsmodus des Temperatursensors 110 auszuwählen, in welchem das Temperaturausgangssignal TEMPS auf das Ausgangssignal SENOUT des Temperaturfühlers 210 anspricht.

Der Taktdauersteuerschaltkreis 120 generiert ein periodisches Steuer­ signal PRDCTRLS basierend auf dem Temperaturausgangssignal TEMPS. Beispielsweise kann die Ausgabe des Taktdauersteuerschalt­ kreises 120 benutzt werden, um einen Auffrischtakt RFRCK zu generie­ ren, der in dem entsprechenden Arbeitstemperaturbereich des integrier­ ten Speicherschaltkreisbauelements geeignet ist, wie durch das Tempe­ raturausgangssignal TEMPS angegeben ist. Der Taktdauersteuerschalt­ kreis 120 beinhaltet auch einen Kalibrierschaltkreis zum Kalibrieren des Taktdauersteuersignales PRDCTRLS in einem oder mehreren der Ar­ beitstemperaturbereiche, welche durch das Temperaturausgangssignal TEMPS angegeben werden. Der Kalibrierschaltkreis kann beispielswei­ se eine Mehrzahl von Sicherungen beinhalten, deren Zustand durch ein Taktdauercodiersignal PRDCODES derart ausgewählt werden kann, dass die ausgewählten aus der Mehrzahl von Sicherungen durchtrennt werden, um das Taktdauersteuersignal PRDCTRLS zu kalibrieren. In solchen Ausführungsformen kann das Taktdauercodiersignal PRDCODES eine Mehrzahl von Bits beinhalten, die dem Zustand der entsprechenden Sicherungen des Kalibrierschaltkreises der Taktdauer­ steuereinheit 120 entsprechen. Der Taktgeneratorschaltkreis 130 gene­ riert ein Taktsignal, wie einen Auffrischungstakt RFRCK, basierend auf dem Taktdauersteuersignal PRDCTRLS.

Arbeitsweisen des Takterzeugungsschaltkreises 100 gemäß Ausfüh­ rungsformen der Erfindung werden nun mit Bezug auf die Fig. 1 näher beschrieben. Es wird zugrundegelegt, dass die Temperaturfühlercharak­ teristika des Temperaturfühlers 210 aufgrund von Variationen in dem Herstellungsprozess zur Herstellung des Taktgeneratorschaltkreises 100 veränderlich sind. Als Ergebnis davon können Fehler in dem angegebe­ nen Arbeitstemperaturbereich auftreten. Beispielsweise kann die Tem­ peratur eines integrierten (Halbleiter-)Speicherschaltkreisbauelements, das den Taktgeneratorschaltkreis 100 beinhaltet, so wie er ursprünglich hergestellt wurde, in fehlerhafter Weise einen Arbeitstemperaturbereich um 80°C angeben, während der reale Arbeitstemperaturbereich in ei­ nem Bereich von ungefähr 100°C liegt. Diesem Zustand kann in dem Testmodus dadurch Rechnung getragen werden, dass der Wert des Temperaturcodiersignals TEMPCODES zum Unterbrechen entspre­ chender der Mehrzahl von Sicherungen des Kalibrierschaltkreises des Temperatursensorschaltkreises 110 so ausgewählt wird, dass der Tem­ peratursensor 110 genauer den Arbeitstemperaturbereich angibt. Dabei können die Sicherungen Teil des Temperaturfühlers 210 sein, so dass das Ausgangssignal SENOUT durch den Kalibrierschaltkreis des Tem­ peraturfühlerschaltkreises 110 kalibriert wird, wie in der Ausführungs­ form der Fig. 2 gezeigt, oder dass der Kalibrierschaltkreis vom Tempera­ turfühler 210 getrennt ist und das Ausgangssignal TEMPS bezüglich des Ausgangssignals SENOUT kalibriert wird.

Ein Beispiel für das Temperaturcodiersignal TEMPCODES, in welchem es ein digitales Signal mit einer Vielzahl von Zuständen, wie Bits, ist, wird nachfolgend beschrieben. Dabei kann das Temperaturcodiersignal TEMPCODES z. B. Bits beinhalten, die zu Sicherungen gehören, die den Kalibrierschaltkreis definieren. Für dieses Beispiel kann ein spezifischer Arbeitstemperaturbereich, wie beispielsweise ungefähr 100°C, als Kalib­ riertemperatur ausgewählt werden. Werte für das Temperaturcodiersig­ nal TEMPCODES können von 000000 bis 111111 variieren, um das kor­ respondierende gewünschte Ausgangssignal TEMPS bei der Kalibrier­ temperatur zu bilden, wobei das Temperaturcodiersignal TEMPCODES aus sechs Bits besteht. Die Sicherungen in dem Kalibrierschaltkreis des Temperatursensorschaltkreises 110 werden in Abhängigkeit vom zuge­ führten Temperaturcodiersignal TEMPCODES während des Kalibrier­ modus durchtrennt, wie z. B. in dem Testmodus. Als Ergebnis erzeugt der reale Arbeitstemperaturbereich des integrierten Speicherschaltkreis­ bauelementes, wie er durch den Temperaturfühler 210 detektiert wird, das korrekte Temperaturausgangssignal TEMPS, wenn der normale Ar­ beitsmodus durch das Temperaturfühler-Ausgangssteuersignal TEMPSELECT_TEST ausgewählt wird.

Bei diesem dargestellten Beispiel beinhaltet das Temperaturfühler- Ausgangssteuersignal TEMPSELECT_TEST eine Mehrzahl von Bits, wobei jedes Bit einen von einer Mehrzahl möglicher Arbeitstemperatur­ bereiche des integrierten Speicherschaltkreisbauelementes auswählt.

Beispielsweise kann die Arbeitstemperaturbedingung des integrierten Speicherschaltkreisbauelements in drei Bereiche von ungefähr 100°C, ungefähr 70°C bzw. ungefähr 40°C eingeteilt werden. Ein TEMPSELECT-Signal mit drei Bits kann dann benutzt werden, wobei jedes Bit zu einem der drei Bereiche gehört. Ähnlich kann das Tempera­ turausgangssignal TEMPS drei Bits aufweisen, von denen jedes einem zugehörigen Arbeitstemperaturbereich des integrierten Speicherschalt­ kreisbauelements entspricht.

Der Taktdauersteuerschaltkreis 120 erhält ein ausgewähltes Taktdauer­ codiersignal PRDCODES zu Kalibrierzwecken und generiert das Takt­ dauersteuersignal PRDCTRLS, um die Taktdauer des Auffrischtaktes RFRCK zu steuern. Wie in den Ausführungsformen der Fig. 1 und 3 ge­ zeigt, ist das Taktdauersteuersignal PRDCTRLS auch abhängig von den aktivierten Bits der Mehrzahl (drei) von Bits des Temperaturausgangs­ signals TEMPS.

Wie bezüglich des Kalibrierschaltkreises des Temperaturfühlerschalt­ kreises 110 beschrieben, kann das Taktdauercodiersignal PRDCODES eine Mehrzahl von Bits beinhalten, welche den Taktdauersteuerschalt­ kreis 120 kalibrieren, um ein gewünschtes Taktdauersteuersignal PRDCTRLS auszugeben. Beispielsweise kann ein sechs Bit langes Taktdauercodiersignal PRDCODES benutzt werden, um das Taktdauer­ steuersignal PRDCTRLS zu verändern, indem das Taktdauercodiersig­ nal PRDCODES so verändert wird, dass die gewünschte Taktdauer des Auffrischtaktes RFRCK eingestellt wird. Der Takterzeugungsschaltkreis 100 kann beispielsweise so kalibriert sein, dass er 6K Byte an Speicher in Auffrischtakten in einem Bereich von etwa 10 ms bis zu ungefähr 100 ms auffrischt, wenn das Taktdauercodiersignal PRDCODES zwi­ schen 000000 und 111111 variiert. Wie in der Fig. 3 gezeigt, kann ein Kalibrieren für jeden der drei Temperaturbereiche unter Verwendung einer gemeinsamen PRDCODES-Eingabe erfolgen. Für jeden Tempera­ turbereich, der mit dem TEMPS-Signal verknüpft ist, können zugeordne­ te Sicherungen oder andere Kalibrierschaltkreismittel in dem Taktdauer­ steuerschaltkreis 120 durchtrennt werden, um die gewünschte Auffrisch­ taktrate für den Auffrischtakt RFRCK zu erhalten. Alternativ kann das PRDCODES-Signal ein Eingabesignal sein, das die Ausgabe PRDCTRLS aufgrund eines aktuellen Zustands des Signals PRDCODES steuert, um eine Kalibrierung der Taktdauersteuereinheit 120 anstelle der Codierung der zugehörigen Sicherungen zu erreichen.

Der Taktgenerator 130 erhält das Taktdauersteuersignal PRDCTRLS und generiert einen Auffrischtakt RFRCK, der für den angegebenen Ar­ beitstemperaturbereich des integrierten Speicherschaltkreisbauelements geeignet ist. In verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung enthält der Taktgenerator 130 einen Oszillator, der das Taktdauersteuersignal PRDCTRLS empfängt und den Auffrischtakt RFRCK mit der gewünsch­ ten Taktrate erzeugt. Der Oszillator kann kontinuierlich die Taktdauer des Auffrischungstaktes RFRCK verändern. Der Taktgenerator 130 ent­ hält alternativ einen Zähler. Es ist möglich, die Taktdauer des Auffrisch­ taktes RFRCK unter Verwendung eines Zählers rascher zu steuern als mit einem Oszillator. Der Zähler kann kontinuierlich die Taktdauer des Auffrischtaktes RFRCK um Vielfache, wie das Zwei- oder Vierfache ei­ ner Basisperiode, verändern.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung wird nun nachfolgend unter Be­ zugnahme auf die Ausführungsformen, die in der Fig. 2 dargestellt sind, näher erläutert. Wie in der Fig. 2 bezüglich der Ausführungsform darge­ stellt, enthält der Temperaturfühlerschaltkreis 110 einen Multiplexer 220 sowie den Temperaturfühler 210. Für die Zwecke dieser Erläuterung wird das Sensorausgangssignal SENOUT des Temperatursensors 210 als ein Signal angesehen, das eine Mehrzahl von Bits (drei) entspre­ chend dem Temperaturfühler-Ausgangssteuersignal TEMPSELECT_TEST und dem Temperaturausgangssignal TEMPS in dem oben beschriebe­ nen Beispiel aufweist, die drei Arbeitsbereichen des integrierten Spei­ cherschaltkreisbauelementes (wie beispielsweise 100°C, 70°C bzw. 40°C) entsprechen. Die Bits müssen nicht individuell je einem dieser Temperaturbereiche entsprechen. Als Beispiel kann das Sensoraus­ gangssignal SENOUT "111" für den Temperaturbereich von ca. 100°C sein. Analog kann für die Bereiche von 70°C und 40°C das Sensoraus­ gangssignal SENOUT "011" bzw. "001" sein.

Der Multiplexer 220 empfängt ein Sensorausgangssignal SENOUT und das Temperatur-Ausgangssteuersignal TEMPSELECT_TEST und er­ zeugt das Temperaturausgangssignal TEMPS. In besonderen Ausfüh­ rungsformen der Erfindung steuert das Temperaturfühler-Ausgangs­ steuersignal TEMPSELECT_TEST die durch den Multiplexer 220 aus­ gewählte Ausgabe mittels einer Mehrzahl von Bits, was nachfolgend mit Bezug auf eine Ausführungsform mit drei Bit beschrieben wird. Das Temperaturausgangssignal TEMPS wird nur durch das Temperaturfüh­ ler-Ausgangssteuersignal TEMPSELECT_TEST bestimmt, welches nicht von dem Sensorausgangssignal SENOUT des Temperatursensors 210 abhängig ist, wenn eines der Bits des Temperaturfühler- Ausgangssteuersignals TEMPSELECT_TEST einen hohen Logikpegel und die anderen zwei Bits niedrige Logikpegel aufweisen. Das Tempera­ turausgangssignal TEMPS wird von dem Sensorausgangssignal SENOUT bestimmt, wenn alle Bits des Temperaturfühler-Ausgangs­ steuersignal TEMPSELECT_TEST niedrige Logikpegel haben. So wird der normale Arbeitsmodus ausgewählt, wenn das TEMPSELECT_TEST in allen Bits auf niedrige Logikpegel gesetzt wird, so dass die Ausgabe des Temperaturfühlers 210 das TEMPS-Signal dazu ansteuert, den ak­ tuellen Arbeitstemperaturbereich des integrierten Speicherschaltkreis­ bauelements anzugeben.

Nunmehr bezugnehmend auf die Fig. 3 werden Ausführungsformen des Taktdauersteuerschaltkreises 120 näher beschrieben. Wie in Fig. 3 ge­ zeigt, beinhaltet der Taktdauersteuerschaltkreis 120 eine Mehrzahl von Taktdauersteuereinheiten 310, 320 und 330, die das Taktdauercodesig­ nal PRDCODES empfangen und das Taktdauersteuersignal PRDCTRLS erzeugen, um die Dauer des Auffrischtaktes RFRCK zu steuern. Es versteht sich, dass der Taktdauersteuerschaltkreis 120 mehr oder weniger als drei Taktdauersteuereinheiten enthalten kann. Nur eine der Taktdauersteuereinheiten 310, 320 und 330, die in der Fig. 3 darge­ stellt sind, wird durch das Temperaturausgangssignal TEMPS aktiviert. Beispielsweise hat, wenn das Temperaturausgangssignal TEMPS ein Arbeiten in dem Bereich von ca. 100°C anzeigt, ein Arbeitstemperatur­ signal TEMPS1 (beispielsweise entsprechend einem der drei Bits des TEMPS-Signals, das diesem Temperaturbereich zugeordnet ist), das der ersten Taktdauersteuereinheit 310 zugeführt wird, einen hohen Lo­ gikpegel, während die anderen Arbeitstemperatursignale TEMPS2 und TEMPS3 (die anderen zwei Bits des TEMPS-Signals entsprechend den anderen beiden Arbeitstemperaturbereichen) niedrige Logikpegel haben. Als Ergebnis davon wird nur die erste Taktdauersteuereinheit 310 akti­ viert, die anderen Taktdauersteuereinheiten 320 und 330 sind deakti­ viert. Deshalb erzeugt die erste Taktdauersteuereinheit 310 ein erstes Taktdauersteuersignal PRDCTRLS1. Das erste Taktdauersteuersignal PRDCTRLS1 wird dann als das Taktdauersteuersignal PRDCTRLS verwendet.

Wie vorstehend bezüglich unterschiedlicher Ausführungsformen be­ schrieben, kann der Taktgeneratorschaltkreis 100 einen Auffrischungs­ takt zur Verfügung stellen, der unabhängig von Veränderungen in der Temperaturmessung und prozessinduzierten Veränderungen in einem integrierten Speicherschaltkreisbauelement ist. Dies kann somit den Stromverbrauch und die Besetztrate des integrierten Speicherschalt­ kreisbauelements, beispielsweise eines DRAM, reduzieren.

Claims (30)

1. Schaltung zur Erzeugung eines Taktsignals für ein integriertes Schaltkreisbauelement, gekennzeichnet durch
einen Temperaturfühlerschaltkreis (110), der einen Kalibrierschalt­ kreis, welcher auf ein Temperaturcodesignal anspricht, und einen Temperaturfühler (210) aufweist, wobei der Temperaturfühler­ schaltkreis einen ersten Zustand, in welchem ein Temperaturaus­ gangssignal (TEMPS) des Temperaturfühlerschaltkreises auf ei­ nem Temperaturfühler-Ausgangssteuersignal (TEMPSELECT_TEST) basiert, und einen zweiten Zustand hat, in welchem das Tempera­ turausgangssignal auf dem Temperaturfühler und dem Kalibrier­ schaltkreis basiert,
einen Taktdauersteuerschaltkreis (120) mit einem Kalibrierschalt­ kreis, der auf ein Taktdauercodiersignal (PRDCODES) anspricht und ein Taktdauersteuersignal (PRDCTRLS) basierend auf dem Temperaturausgangssignal und dem Kalibrierschaltkreis des Takt­ dauersteuerschaltkreises generiert, und
einen Taktgeneratorschaltkreis (130), der ein Taktsignal (RFRCK) basierend auf dem Taktdauersteuersignal erzeugt.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kalibrierschaltkreis des Temperaturfühlerschaltkreises eine Mehr­ zahl von Sicherungen beinhaltet und das Temperaturcodesignal einen der Zustände gemäß der Mehrzahl von Sicherungen zum Kalibrieren des Temperaturausgangssignals bezüglich einer Aus­ gabe des Temperaturfühlers auswählt.

3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kalibrierschaltkreis des Taktdauersteuerschaltkreises eine Mehrzahl von Sicherungen beinhaltet und das Taktdauercodesig­ nal einen der Zustände gemäß der Mehrzahl von Sicherungen zum Kalibrieren des Taktdauersteuersignals auswählt.

4. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der erste Zustand oder der zweite Zustand des Temperaturfühlerschaltkreises basierend auf dem Temperaturfüh­ ler-Ausgangssteuersignal ausgewählt wird.

5. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, dass das Temperaturausgangssignal ein digitales Signal mit einer Mehrzahl von Zuständen beinhaltet, welchen jeweils ein Arbeitstemperaturbereich des integrierten Schaltkreisbauelements zugeordnet ist.

6. Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Zustand einen Testzustand und der zweite Zustand einen Normalarbeitszustand beinhaltet und das Temperaturfühler- Ausgangssteuersignal eine Mehrzahl von Bits beinhaltet, die je­ weils einen der Temperaturarbeitsbereiche in dem Testmodus be­ zeichnen.

7. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Temperaturfühler ein digitales Temperatursig­ nal ausgibt, das auf der gemessenen Temperatur des integrierten Schaltkreisbauelements basiert, und der Temperaturfühlerschalt­ kreis darüber hinaus einen Multiplexer beinhaltet, der ein Tempe­ raturausgangssignal ausgibt, das auf dem digitalen Temperatur­ signal des Temperaturfühlers und dem Temperaturcodiersignal basiert.

8. Schaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das digitale Temperatursignal des Temperaturfühlers und das Tempe­ raturfühler-Ausgangssteuersignal jeweils eine Mehrzahl von Bits beinhalten, welche jeweils einem Temperaturarbeitsbereich des integrierten Schaltkreisbauelements entsprechen.

9. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Taktdauersteuerschaltkreis eine Mehrzahl von Taktdauersteuereinheiten beinhaltet, die durch den Kalibrier­ schaltkreis des Taktdauersteuerschaltkreises basierend auf dem Taktdauercodiersignal kalibriert werden, wobei mindestens eine der Mehrzahl von Taktdauersteuereinheiten durch das Tempera­ turausgangssignal zum Erzeugen des Taktdauersteuersignals ausgewählt wird.

10. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Taktgeneratorschaltkreis einen Oszillator bein­ haltet, der das Taktsignal mit einer auf dem Taktdauersteuersignal basierenden Taktdauer erzeugt.

11. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekenn­ zeichnet, dass das integrierte Schaltkreisbauelement ein Spei­ cherbauelement beinhaltet und das Taktsignal einen Auffri­ schungstakt beinhaltet.

12. Integriertes Speicherschaltkreisbauelement, gekennzeichnet durch eine Taktsignalerzeugungsschaltung nach einem der An­ sprüche 1 bis 11, wobei der Temperaturfühler ein Arbeitstempera­ tursignal in Reaktion auf eine Temperatur des Speicherbauele­ ments und des Kalibrierschaltkreises des Temperaturfühlerschalt­ kreises erzeugt und der erste oder zweite Zustand durch das Temperaturfühler-Ausgangssteuersignal ausgewählt wird.

13. Speicherschaltkreisbauelement nach Anspruch 12, dadurch ge­ kennzeichnet, dass das Arbeitstemperatursignal und das Tempe­ raturfühler-Ausgangssteuersignal jeweils eine Mehrzahl von Bits beinhalten, die jeweils einem Arbeitstemperaturbereich des Spei­ cherbauelements entsprechen.

14. Halbleiterspeicherbauelement, gekennzeichnet durch
einen Temperaturfühler (110) mit einer Mehrzahl von Sicherun­ gen, wobei der Temperaturfühler ein Sensorcodiersignal (TEMPCODES), wodurch bestimmte von den Sicherungen durch­ trennt werden, und in Abhängigkeit von einem Temperaturfühler- Ausgangssteuersignal ein Arbeitstemperatursignal erzeugt, wel­ ches die tatsächliche Temperatur angibt, bei welcher das Halblei­ terspeicherbauelement arbeitet,
eine Taktdauersteuereinheit (120) mit einer Mehrzahl von Siche­ rungen, wobei die Taktdauersteuereinheit ein Taktdauercodiersig­ nal (PRDCODES) empfängt, wodurch bestimmte der mehreren Sicherungen durchtrennt werden, und ein Taktdauersteuersignal in Abhängigkeit von dem Arbeitstemperatursignal erzeugt, und
einen Taktgenerator (130), der das Taktdauersteuersignal emp­ fängt und einen Auffrischungstakt (RFRCK) erzeugt, dessen Dau­ er in Abhängigkeit von der Arbeitstemperatur des Halbleiterspei­ cherbauelements gesteuert wird.

15. Halbleiterspeicherbauelement nach Anspruch 14, dadurch ge­ kennzeichnet, dass das Temperaturfühler-Ausgangssteuersignal eine Mehrzahl von Bits beinhaltet und anzeigt, ob das Halbleiter­ speicherbauelement in einem Testmodus oder einem normalen Arbeitsmodus ist, und den Temperaturbereich anzeigt, in welchem das Halbleiterspeicherbauelement arbeitet.

16. Halbleiterspeicherbauelement nach Anspruch 15, dadurch ge­ kennzeichnet, dass der Temperaturfühler folgende Komponenten aufweist:

• - ein Temperaturfühlerelement zur Ausgabe eines Fühlerausgangs­ signals mit einer Mehrzahl von Bits durch Empfang des Sensorco­ diersignals und Abtasten der tatsächlichen Arbeitstemperatur des Halbleiterspeicherbauelements und
• - einen Multiplexer zum Empfang des Fühlerausgangssignals und zum Generieren des Arbeitstemperatursignals gemäß logischen Werten der Mehrzahl von Bits des Fühlerausgangssignals in Ab­ hängigkeit von dem Temperaturfühlerausgangssignal.

17. Halbleiterspeicherbauelement nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorcodiersignal eine Mehrzahl von Bits beinhaltet und die vom Temperaturfühler ge­ messene Temperatur verändert.

18. Halbleiterspeicherbauelement nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl an Bits des Fühlerausgangssig­ nals gleich der Anzahl an Bits des Temperaturfühler-Ausgangs­ steuersignals ist.

19. Halbleiterspeicherbauelement nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Taktdauersteuereinheit durch das Arbeitstemperatursignal aktiviert wird und eine Mehr­ zahl von Taktdauersteuereinheiten beinhaltet, welche das Takt­ dauersteuersignal durch Empfang des Taktdauercodiersignals er­ zeugen.

20. Halbleiterspeicherbauelement nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Taktdauercodiersignal eine Mehrzahl von Bits enthält und das Taktdauersteuersignal verän­ dert, das von der Taktdauersteuereinheit erzeugt wird.

21. Halbleiterspeicherbauelement nach einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Taktgenerator einen Oszil­ lator beinhaltet, welcher einen Auffrischungstakt erzeugt, dessen Taktdauer durch das Taktdauersteuersignal gesteuert wird.

22. Halbleiterspeicherbauelement nach einem der Ansprüche 14 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Taktgenerator zusätzlich einen Zähler beinhaltet, der die Taktdauer des Auffrischungstaktes durch Empfang eines Ausgangssignals eines Oszillators verän­ dert.

23. Verfahren zum Steuern des Auffrischungstaktes eines integrierten Speicherschaltkreisbauelementes, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

• - Kalibrieren eines Temperaturfühlerschaltkreises des Speicher­ bauelements, um ein Arbeitstemperatursignal, das einer Arbeits­ temperatur des Speicherbauelements entspricht, zu erzeugen, in­ dem dem Temperaturfühlerschaltkreis ein ausgewähltes Tempera­ turkodiersignal zugeführt wird,
• - Auswählen eines Testmodus des Temperaturfühlerschaltkreises, in welchem ein Temperaturausgangssignal des Temperaturfühler­ schaltkreises auf einem Temperaturfühler-Ausgangssteuersignal beruht, oder eines normalen Arbeitsmodus des Temperaturfühler­ schaltkreises, in welchem das Temperaturausgangssignal das Ar­ beitstemperatursignal ist, wobei der Testmodus oder der normale Arbeitsmodus durch das Temperaturfühler-Ausgangssteuersignal ausgewählt wird,
• - Kalibrieren eines Taktdauersteuerschaltkreises des Speicherbau­ elements, um ein Taktdauersteuersignal mit einer gewünschten Taktdauer zu erzeugen, indem ein Taktdauercodiersignal dem Taktdauersteuerschaltkreis zugeführt wird, wobei das Taktdauer­ steuersignal des weiteren auf dem Temperaturausgangssignal basiert, und
• - Erzeugen eines Auffrischungstaktes des Speicherbauelements, wobei die Taktdauer des Auffrischungstaktes auf dem Taktdauer­ steuersignal beruht.

24. Verfahren zum Steuern der Taktdauer eines Auffrischungstaktes in Abhängigkeit von Veränderungen in der Arbeitstemperatur ei­ nes Halbleiterspeicherbauelements, welches einen Temperatur­ fühler beinhaltet, der eine Mehrzahl von Sicherungen und eine Taktdauersteuereinheit beinhaltet, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

• a) Empfangen eines Sensorcodiersignals, wodurch bestimmte von einer Mehrzahl von Sicherungen des Temperatursensors durchtrennt werden, und Erzeugen eines Arbeitstemperatursig­ nals, welches die tatsächliche Temperatur angibt, bei welcher das Halbleiterspeicherbauelement arbeitet,
• b) Empfangen eines Taktdauercodiersignals, wodurch be­ stimmte einer Mehrzahl von Sicherungen der Taktdauersteuerein­ heit durchtrennt werden, und Erzeugen eines Taktdauersteuersig­ nals in Abhängigkeit des Arbeitstemperatursignal und
• c) Empfangen des Taktdauersteuersignals und Erzeugen des Auffrischungstaktes, dessen Taktdauer in Abhängigkeit der Ar­ beitstemperatur des Halbleiterspeicherbauelements gesteuert wird.

25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Temperaturfühler-Ausgangssteuersignal eine Mehrzahl von Bits enthält und den Temperaturbereich angibt, in welchem das Halb­ leiterspeicherbauelement arbeitet, und angibt, ob das Halbleiter­ speicherbauelement in einem Testmodus oder einem normalen Arbeitsmodus ist.

26. Verfahren nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt (a) folgende Schritte beinhaltet:

• 1. Ausgeben eines Sensorausgangssignals, das eine Mehrzahl von Bits beinhaltet, durch Empfangen des Sensorcodiersignals und Messen der tatsächlichen Arbeitstemperatur und
• 2. Erzeugen des Arbeitstemperatursignals entsprechend den logischen Werten einer Mehrzahl von Bits des Sensorausgangs­ signals durch Empfangen des Sensorausgangssignals und Abtas­ ten des Temperaturfühler-Ausgangssteuersignals.

27. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorcodiersignal eine Mehrzahl von Bits enthält und die vom Temperaturfühler gemessene Temperatur verändert.

28. Verfahren nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl an Bits des Sensorausgangssignals gleich der Anzahl an Bits des Temperaturfühler-Ausgangssteuersignals ist.

29. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt (b) folgende Schritte beinhaltet:

• 1. Freigeben eines Bits des Arbeitstemperatursignals und
• 2. Generieren eines Taktdauersteuersignals durch Empfangen des Taktdauercodesignals, welches die Taktdauer des Auffri­ schungstaktes steuert, in Abhängigkeit von dem freigegebenen Arbeitstemperatursignal.

30. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass das Taktdauercodesignal eine Mehrzahl von Bits beinhaltet und das von der Taktdauersteuereinheit erzeugte Taktdauersteuersignal verändert.