JP2005167779A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高速データ転送に適合する半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device suitable for high-speed data transfer.
計算機システムのキャッシュメモリなどに用いられる高速SRAMでは、高速アクセスの要求を満たすため、レイアウト技術、回路設計技術など各種技術開発が行われてSRAMデバイス内部の回路動作の高速化が進められている。 In a high-speed SRAM used for a cache memory or the like of a computer system, various technical developments such as a layout technique and a circuit design technique have been performed to meet the demand for high-speed access, and the circuit operation inside the SRAM device has been accelerated.
しかしながら、メモリアクセスの高速化に従って、高速SRAMを実装したシステムのシステムバスのインピーダンスとシステムバスに接続されるSRAMの出力インピーダンスの不一致で生じる反射波などによる信号波形の乱れで、システムバス上の高速データ転送が困難になる問題があった。 However, as the speed of memory access increases, the signal waveform is disturbed by the reflected wave caused by the mismatch between the impedance of the system bus of the system in which the high-speed SRAM is mounted and the output impedance of the SRAM connected to the system bus. There was a problem that data transfer became difficult.
この問題を解決するため、SRAMの出力回路にプログラムインピーダンス回路と呼ばれる回路を設けて、出力バッファのインピーダンスを、データ信号が出力されるシステムバスの伝送線路のインピーダンスに合わせるように制御して、伝送線路上での信号波形の乱れを抑制することが提案されている(例えば、非特許文献1参照。)。 In order to solve this problem, a circuit called a program impedance circuit is provided in the SRAM output circuit, and the impedance of the output buffer is controlled so as to match the impedance of the transmission line of the system bus from which the data signal is output. It has been proposed to suppress disturbance of the signal waveform on the line (for example, see Non-Patent Document 1).
このプログラムインピーダンス回路には、複数のトランジスタからなる出力バッファと同じ構成を有する複数のトランジスタからなるダミーバッファが設けられている。プログラムインピーダンス回路は、一定時間ごとにこのダミーバッファを導通させ、そのときのダミーバッファ出力電圧と伝送線路のインピーダンスに相当する抵抗値を有する参照抵抗の出力電圧とを比較して、その値が等しくなるようにダミーバッファの複数のトランジスタの導通の組み合わせを制御している。そして、ダミーバッファの複数のトランジスタの導通の組み合わせと同じになるように出力バッファの複数のトランジスタの導通の組み合わせを制御している。この複数のトランジスタの導通の組み合わせにより出力バッファのインピーダンスが変化する。 This program impedance circuit is provided with a dummy buffer composed of a plurality of transistors having the same configuration as an output buffer composed of a plurality of transistors. The program impedance circuit makes this dummy buffer conductive at regular intervals, compares the dummy buffer output voltage at that time with the output voltage of the reference resistor having a resistance value corresponding to the impedance of the transmission line, and the value is equal. Thus, the conduction combination of the plurality of transistors of the dummy buffer is controlled. Then, the conduction combination of the plurality of transistors in the output buffer is controlled to be the same as the combination of conduction of the plurality of transistors in the dummy buffer. The impedance of the output buffer changes depending on the combination of conduction of the plurality of transistors.
このようなプログラムインピーダンス回路では、外部端子に接続する参照抵抗を伝送線路のインピーダンスに合わせて調整することにより、出力バッファのインピーダンスを伝送線路のインピーダンスに適合させることができる。
ところで、高速SRAMにおいては、高速化大容量化に対応するため、回路技術開発だけでなく、半導体の微細化による素子性能向上が図られている。 By the way, in the high-speed SRAM, in order to cope with high speed and large capacity, not only circuit technology development but also device performance improvement by miniaturization of a semiconductor is achieved.
このような微細化した半導体では、ホットキャリアによってMOSトランジスタの駆動力が経年劣化することや、特にPMOSトランジスタでは、高温で電圧を印加し続けるとNBTI(Negative Bias Temperature Instability)劣化が生じ、駆動能力がNMOSトランジスタに比べてより劣化することが知られている。また、このようなトランジスタの駆動能力の劣化は、トランジスタの累積の導通時間に応じて進行するものである。 In such a miniaturized semiconductor, the driving power of the MOS transistor deteriorates over time due to hot carriers, and in particular, in the PMOS transistor, NBTI (Negative Bias Temperature Instability) deterioration occurs when voltage is continuously applied at a high temperature. Is known to deteriorate more than NMOS transistors. Further, such deterioration of the driving capability of the transistor proceeds according to the cumulative conduction time of the transistor.
しかるに、上述のプログラムインピーダンス回路では、通常、ダミーバッファと出力バッファでは、トランジスタの累積の導通時間が異なる。これは、ダミーバッファが一定時間ごとに一定期間だけ導通するのに対して、出力バッファは出力データの内容に応じてその導通時間が変動することによる。そのため、ダミーバッファと出力バッファとの間には、トランジスタの累積の導通時間に差が生じる。 However, in the above-described program impedance circuit, the cumulative conduction time of the transistors is usually different between the dummy buffer and the output buffer. This is because the dummy buffer conducts for a certain period every certain time, whereas the output buffer varies in conduction time depending on the contents of the output data. Therefore, there is a difference in the cumulative conduction time of the transistors between the dummy buffer and the output buffer.
このような累積の導通時間に差があると、ダミーバッファの駆動能力の経年変化による劣化と出力バッファの駆動能力の経年変化による劣化に差が生じる。 If there is a difference in the accumulated conduction time, there is a difference between deterioration due to aging of the driving capacity of the dummy buffer and deterioration due to aging of the driving capacity of the output buffer.
したがって、上述のプログラムインピーダンス回路において、ダミーバッファのトランジスタの導通を制御することによって、SRAMの出力回路の出力バッファのインピーダンスをシステムバスの伝送線路のインピーダンスに適合させるように制御しても、ダミーバッファのトランジスタとSRAMの出力バッファのトランジスタの駆動力に経年変化の差が生じ、出力バッファのインピーダンスが所望の値とならないことが予想される。 Therefore, in the above-described program impedance circuit, even if the impedance of the output buffer of the SRAM output circuit is controlled to match the impedance of the transmission line of the system bus by controlling the conduction of the transistor of the dummy buffer, the dummy buffer It is expected that the difference in aging between the driving powers of the transistors in the SRAM and the output buffer of the SRAM occurs, and the impedance of the output buffer does not become a desired value.
また、上述のプログラムインピーダンス回路においては、出力バッファのPMOSトランジスタの導通とNMOSトランジスタの導通の制御を共通に行っているため、上述のNBTI劣化が生じた場合、PMOSトランジスタの劣化がNMOSトランジスタの劣化より進んでしまい、PMOSトランジスタの導通時とNMOSトランジスタの導通時では、出力バッファのインピーダンスが異なってしまうことが予想される。 In the above-described program impedance circuit, since the conduction of the PMOS transistor and the NMOS transistor in the output buffer are commonly controlled, when the above-described NBTI degradation occurs, the degradation of the PMOS transistor causes the degradation of the NMOS transistor. It is expected that the impedance of the output buffer will be different when the PMOS transistor is conductive and when the NMOS transistor is conductive.
これらにより、出力バッファのインピーダンスとシステムバスのインピーダンスとの間の不整合が大きくなると、反射波などによる信号波形の乱れも大きくなり、システムバス上の高速データ転送が困難になってくる。 As a result, if the mismatch between the impedance of the output buffer and the impedance of the system bus increases, the disturbance of the signal waveform due to the reflected wave or the like also increases, and high-speed data transfer on the system bus becomes difficult.
そこで、本発明の目的は、トランジスタの駆動能力に経年変化による変化が生じても、出力回路の出力インピーダンスを所望の値に制御でき、高速なデータ転送が可能な半導体装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of controlling the output impedance of an output circuit to a desired value and capable of high-speed data transfer even when a change in the driving capability of the transistor due to aging occurs. .
本発明の一態様によれば、複数のPMOSトランジスタおよび複数のNMOSトランジスタを備える出力バッファと、前記複数のPMOSトランジスタと同じ構成を持つ複数のPMOSトランジスタからなる第1のダミーバッファと、前記複数のNMOSトランジスタと同じ構成を持つ複数のNMOSトランジスタからなる第2のダミーバッファと、前記第1のダミーバッファを構成する前記複数のPMOSトランジスタの導通の組み合わせを外部端子に接続した第1の参照抵抗の抵抗値に基づいて調整する第1の導通制御部と、前記第2のダミーバッファを構成する前記複数のNMOSトランジスタの導通の組み合わせを外部端子に接続した第2の参照抵抗の抵抗値に基づいて調整する第2の導通制御部と、前記第1の導通制御部の調整結果を記録し、この記録したデータを前記出力バッファの前記複数のPMOSトランジスタへ出力する第1のレジスタと、前記第2の導通制御部の調整結果を記録し、この記録したデータを前記出力バッファの前記複数のNMOSトランジスタへ出力する第2のレジスタと、前記第1のダミーバッファおよび前記第2のダミーバッファの導通期間を制御する導通期間制御部とを具備し、前記導通期間制御部が、前記出力バッファの導通期間に相当する期間前記第1のダミーバッファおよび前記第2のダミーバッファを導通させることを特徴とする半導体装置が提供される。 According to one aspect of the present invention, an output buffer including a plurality of PMOS transistors and a plurality of NMOS transistors, a first dummy buffer including a plurality of PMOS transistors having the same configuration as the plurality of PMOS transistors, A first reference resistor having a second dummy buffer composed of a plurality of NMOS transistors having the same configuration as the NMOS transistor and a combination of conduction of the plurality of PMOS transistors constituting the first dummy buffer connected to an external terminal; Based on the resistance value of the second reference resistor in which the combination of the conduction of the first NMOS controller that adjusts based on the resistance value and the plurality of NMOS transistors constituting the second dummy buffer is connected to the external terminal. A second conduction control unit to be adjusted and an adjustment result of the first conduction control unit; The first register that outputs the recorded data to the plurality of PMOS transistors of the output buffer and the adjustment result of the second conduction control unit are recorded, and the recorded data is stored in the output buffer. A second register that outputs to the plurality of NMOS transistors; a conduction period control unit that controls a conduction period of the first dummy buffer and the second dummy buffer; and the conduction period control unit includes: A semiconductor device is provided in which the first dummy buffer and the second dummy buffer are made conductive for a period corresponding to a conduction period of the output buffer.
また、本発明の別の一態様によれば、複数のPMOSトランジスタおよび複数のNMOSトランジスタを備える出力バッファを複数個有する出力バッファ部と、前記複数のPMOSトランジスタと同じ構成を持つ複数のPMOSトランジスタからなる第1のダミーバッファと、前記複数のNMOSトランジスタと同じ構成を持つ複数のNMOSトランジスタからなる第2のダミーバッファと、前記第1のダミーバッファを構成する前記複数のPMOSトランジスタの導通の組み合わせを外部端子に接続した第1の参照抵抗の抵抗値に基づいて調整する第1の導通制御部と、前記第2のダミーバッファを構成する前記複数のNMOSトランジスタの導通の組み合わせを外部端子に接続した第2の参照抵抗の抵抗値に基づいて調整する第2の導通制御部と、前記第1の導通制御部の調整結果を記録し、この記録したデータを前記複数の出力バッファのそれぞれの前記複数のPMOSトランジスタへ出力する第1のレジスタと、前記第2の導通制御部の調整結果を記録し、この記録したデータを前記複数の出力バッファのそれぞれの前記複数のNMOSトランジスタへ出力するする第2のレジスタと、前記第1のダミーバッファおよび前記第2のダミーバッファの導通期間を制御する導通期間制御部と、所定期間ごとに前記出力バッファ部のそれぞれの出力バッファに入力されるデータ全体に含まれる導通レベルを有するデータの平均個数を算出する平均算出部とを具備し、前記導通期間制御部が、前記平均算出部で算出された前記導通レベルを有するデータの平均個数に相当する期間前記第1のダミーバッファおよび前記第2のダミーバッファを導通させることを特徴とする半導体装置が提供される。 According to another aspect of the present invention, an output buffer unit having a plurality of output buffers each including a plurality of PMOS transistors and a plurality of NMOS transistors, and a plurality of PMOS transistors having the same configuration as the plurality of PMOS transistors. A first dummy buffer, a second dummy buffer composed of a plurality of NMOS transistors having the same configuration as the plurality of NMOS transistors, and a conduction combination of the plurality of PMOS transistors constituting the first dummy buffer. A first conduction control unit that adjusts based on a resistance value of a first reference resistor connected to an external terminal, and a combination of conduction of the plurality of NMOS transistors that constitute the second dummy buffer are connected to the external terminal. Second conduction adjusted based on the resistance value of the second reference resistor A control unit, a first register that records an adjustment result of the first conduction control unit, and outputs the recorded data to each of the plurality of PMOS transistors of the plurality of output buffers, and the second conduction A second register for recording an adjustment result of the control unit and outputting the recorded data to the plurality of NMOS transistors of each of the plurality of output buffers; the first dummy buffer; and the second dummy buffer; A conduction period control unit that controls the conduction period of the output buffer, and an average calculation unit that calculates an average number of data having a conduction level included in the entire data input to each output buffer of the output buffer unit for each predetermined period. Before the period corresponding to the average number of data having the conduction level calculated by the average calculation unit. Wherein a to conduct the first dummy buffer and the second dummy buffer is provided.
本発明によれば、トランジスタの駆動能力に経年変化による変化が生じても、出力回路の出力インピーダンスを所望の値に制御でき、高速なデータ転送が可能な半導体装置を実現できる。 According to the present invention, it is possible to realize a semiconductor device capable of controlling the output impedance of the output circuit to a desired value and capable of high-speed data transfer even when the driving capability of the transistor changes due to aging.
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明の第1の実施例に係る出力回路の例を示す回路図である。本実施例の出力回路は、出力バッファ制御部1と3ステートバッファである出力バッファ2から構成される。なお、図1では、出力バッファ2が4つのPMOSトランジスタと4つのNMOSトランジスタで構成される例を示すが、これは出力バッファの構成の1例であり、出力バッファの構成はトランジスタの数が4つに限られるものではない。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an example of an output circuit according to the first embodiment of the present invention. The output circuit of the present embodiment includes an output
まず、出力バッファ2について説明する。
First, the
出力バッファ2は、電源VDDQと出力パッドの間に並列に接続された駆動能力が順次2倍ずつ大きくなる4つのPMOSトランジスタTP1、TP2、TP4、TP8と、接地端子と出力パッドの間に並列に接続された駆動能力が順次2倍ずつ大きくなる4つのNMOSトランジスタTN1、TN2、TN4、TN8とを有する。
The
また、出力バッファ2には、3入力のNANDゲート201、202、203、204と、3入力NORゲート211、212、213、214が含まれる。
The
このうち、NANDゲート201、202、203、204には、データ入力DQと出力イネーブル信号OEが共通に入力され、出力バッファ制御部1からの制御信号が個々に入力される。そして、NANDゲート201、202、203、204の出力は、それぞれPMOSトランジスタTP1、TP2、TP4、TP8のゲート端子に接続され、PMOSトランジスタTP1、TP2、TP4、TP8の導通をそれぞれ制御する。
Among these, the
また、NORゲート211、212、213、214には、データ入力DQと出力イネーブル信号OEをインバータ221で反転した信号が共通に入力され、出力バッファ制御部1からの制御信号が個々に入力される。そして、NORゲート211、212、213、214の出力は、それぞれNMOSトランジスタTN1、TN2、TN4、TN8のゲート端子に接続され、NMOSトランジスタTN1、TN2、TN4、TN8の導通をそれぞれ制御する。
Further, the
このような構成の出力バッファ2においては、PMOSトランジスタTP1、TP2、TP4、TP8の導通の組み合わせ、およびNMOSトランジスタTN1、TN2、TN4、TN8の導通の組み合わせを変えることにより、その駆動能力を15段階に切り替えることができる。すなわち、PMOSトランジスタTP1あるいはNMOSトランジスタTN1のみが導通したときを最小の駆動能力とし、総てのPMOSトランジスタあるいは総てのNMOSトランジスタが導通したときを最大の駆動能力とし、その間をTP1またはTN1に相当する駆動能力で刻む15段階である。
In the
これを出力インピーダンスの観点から見ると、駆動能力とは逆数の関係で出力インピーダンスも15段階に切り替えられることを意味する。 From the viewpoint of output impedance, this means that the output impedance can be switched to 15 levels in a reciprocal relationship with the driving capability.
そこで、次に、この出力バッファ2の導通を制御する出力バッファ制御部1の説明を行う。
Therefore, next, the output
出力バッファ制御部1は、出力バッファ2のPMOSトランジスタ(TP1、TP2、TP4、TP8)の導通の組み合わせと、NMOSトランジスタ(TN1、TN2、TN4、TN8)の導通の組み合わせを個々に制御するために、PMOSトランジスタで構成されるダミーバッファ101と、NMOSトランジスタで構成されるダミーバッファ111とを有している。そして、ダミーバッファ101の導通の組み合わせを制御するために導通制御部10およびダミーバッファ制御部102を有し、また、導通制御部10の出力を記録するレジスタ105を有している。一方、ダミーバッファ111の導通の組み合わせを制御するために導通制御部11およびダミーバッファ制御部112を有し、また、導通制御部11の出力を記録するレジスタ115を有している。
The output
ここで、ダミーバッファ101およびダミーバッファ111の導通の制御について説明するが、ダミーバッファ101の導通を制御する回路とダミーバッファ111の導通を制御する回路の構成および制御の方法は同じであるので、ここでは、ダミーバッファ101の導通を制御する回路の説明を中心に説明を行う。 Here, the conduction control of the dummy buffer 101 and the dummy buffer 111 will be described. However, the configuration and control method of the circuit for controlling the conduction of the dummy buffer 101 and the circuit for controlling the conduction of the dummy buffer 111 are the same. Here, the description will focus on the circuit that controls the conduction of the dummy buffer 101.
ダミーバッファ101は、出力バッファ2のPMOSトランジスタTP1、TP2、TP4、TP8と同じ構成を持つ並列接続の4つのPMOSトランジスタDP1、DP2、DP4、DP8からなる。
The dummy buffer 101 includes four PMOS transistors DP1, DP2, DP4, DP8 connected in parallel and having the same configuration as the PMOS transistors TP1, TP2, TP4, TP8 of the
PMOSトランジスタDP1、DP2、DP4、DP8のゲートはダミーバッファ制御部102の出力に接続され、その導通が制御される。 The gates of the PMOS transistors DP1, DP2, DP4, and DP8 are connected to the output of the dummy buffer control unit 102, and their conduction is controlled.
ダミーバッファ制御部102へは、後述する導通期間制御部123の出力と導通制御部10の出力が入力され、導通期間制御部123の出力が‘1’の期間、導通制御部10の出力を反転して出力する。
The dummy buffer control unit 102 receives the output of the conduction period control unit 123 and the output of the
導通制御部10はアップダウンカウンタ103とコンパレータ104で構成される。
The
アップダウンカウンタ103は、基本クロックのCLKの64分周クロックである64CLKをクロック入力とし、コンパレータ104の出力でアップ/ダウンが制御されるバイナリ動作のカウンタであり、その出力A0、A1、A2、A3が導通制御部10の出力となる。なお、A0がLSBであり、A3がMSBであり、出力値は‘0001’から‘1111’の間の値をとる。
The up / down
コンパレータ104は、伝送線路のインピーダンス値に応じた抵抗値の参照抵抗RQPの端子電圧VQPとダミーバッファ101の出力電圧VEPを比較する。ここで、参照抵抗RQPはRQP用パッドと電源端子VDDQとの間に接続される外部抵抗である。その端子電圧VQPは、電源端子VDDQと接地端子との間にトランジスタDN0を介して直列に接続される参照抵抗RQPと抵抗R0Pの分圧電圧である。一方、ダミーバッファ101の出力電圧VEPは、電源端子VDDQと接地端子との間にトランジスタDN0を介して直列に接続されるダミーバッファ101のインピーダンスと抵抗R1Pの分圧電圧である。
The
なお、トランジスタDN0のゲートは導通期間制御部123の出力に接続される。したがって、導通期間制御部123の出力が‘1’のときのみトランジスタDN0は導通し、このときのみVQPとVEPは出力されてコンパレータ104は動作する。
Note that the gate of the transistor DN0 is connected to the output of the conduction period control unit 123. Therefore, the transistor DN0 is turned on only when the output of the conduction period control unit 123 is “1”. Only at this time, VQP and VEP are output and the
コンパレータ104は、VQPがVEPより大きいときはアップダウンカウンタ103のカウンタ値をダウンさせダミーバッファ101の駆動能力を下げる。一方、VQPがVEPより小さいときはアップダウンカウンタ103のカウンタ値をアップさせダミーバッファ101の駆動能力を上げる。
The
このようなコンパレータ104の動作により、ダミーバッファ101のインピーダンスをZdpと表わすと、Zdp=(R1P/R0P)・RQPとなるようダミーバッファ101の駆動能力が調整される。ここで、R1P/R0P=1とすると、Zdp=RQPとなり、ダミーバッファ101のインピーダンスは、参照抵抗RQPの抵抗値に等しくなる。
By such an operation of the
次に、出力イネーブル期間(出力イネーブル信号OE=‘1’)中のデータ信号DQに含まれる‘1’の個数をカウントするカウンタ121と、カウンタ121のカウント値に相当する期間‘1’レベルを出力する導通期間制御部123について説明する。
Next, the
カウンタ121はCLKをクロック入力とするイネーブル端子付カウンタであり、イネーブル端子にはANDゲート122の出力が入力される。ANDゲート122へは出力イネーブル信号OEとデータ信号DQが入力されているため、カウンタ121は出力イネーブル期間(出力イネーブル信号OE=‘1’)中にデータ信号DQが‘1’になるとカウント動作を行う。また、このカウンタ121は64クロックおきにリセットがかかるものとする。したがって、カウンタ121は出力イネーブルのときの64クロック期間中にデータ信号DQに含まれる‘1’の個数をカウントするカウンタとなる。
The
導通期間制御部123は、例えばフリップフロップで構成される回路を有し、カウンタ121の出力を受けてカウンタ121のカウント値に相当する期間‘1’レベルを出力する。
The conduction period control unit 123 has a circuit composed of, for example, a flip-flop, receives the output of the
図2に、導通期間制御部123および導通制御部10の動作波形の例を示す。ここでは、出力イネーブル信号OE=‘1’のときの64クロック期間中にデータ信号DQに3個の‘1’が含まれている例を示す。
FIG. 2 shows examples of operation waveforms of the conduction period control unit 123 and the
カウンタ121は、64クロック期間の最後に、データ信号DQの‘1’の個数に相当するカウント値3を出力する。これを受けて、導通期間制御部123は、3クロック分の期間の‘1’を出力する。この導通期間制御部123の出力に基づいてダミーバッファ101の導通が制御されるので、ダミーバッファ101の累積導通期間は出力バッファ2の累積導通時間に等しくなる。
The
また、導通期間制御部123の出力が‘1’になると、NMOSトランジスタDN0が導通してコンパレータ104へ入力VQP、VEPが与えられ、コンパレータ104からVQPとVEPを比較した結果が出力される。このコンパレータ104の出力が‘1’のときアップダウンカウンタ103のカウント値はアップし、コンパレータ104の出力が‘0’のときアップダウンカウンタ103のカウント値はダウンする。ただし、アップダウンカウンタ103のカウント値は64CLKに同期して変化する。このようなアップダウンカウンタ103のカウント値の変化により、ダミーバッファ101のPMOSトランジスタDP1、DP2、DP4、DP8の導通の組み合わせが調整される。
Further, when the output of the conduction period control unit 123 becomes ‘1’, the NMOS transistor DN <b> 0 is turned on and the inputs VQP and VEP are given to the
このような調整の結果を示すアップダウンカウンタ103の出力A0〜A3は、レジスタ105に書き込まれる。このレジスタ105のライト信号は出力イネーブル信号OEをインバータ125で反転した信号である。したがって、出力イネーブル信号OEが‘1’から‘0’に変化するときに、レジスタ105への書き込みが行なわれる。
Outputs A0 to A3 of the up / down
図3に、レジスタ105の動作波形の例を示す。
FIG. 3 shows an example of operation waveforms of the
出力イネーブル信号OE=‘1’のとき、64CLKに同期してアップダウンカウンタ103の出力が変化する。そして、出力イネーブル信号OEが‘1’から‘0’に変化したときに、その直前のアップダウンカウンタ103の値CNT1がレジスタ105に書き込まれる。このレジスタ105に書き込まれた値CNT1は、出力イネーブル信号OEの次の‘1’の期間保持される。
When the output enable signal OE = '1', the output of the up / down counter 103 changes in synchronization with 64 CLK. Then, when the output enable signal OE changes from “1” to “0”, the
したがって、出力イネーブル信号OEの次の‘1’の期間、レジスタ105の出力P0〜P3にはこのCNT1の値が出力され、出力バッファ2のPMOトランジスタTP1、TP2、TP4、TP8に与えられる。すなわち、ダミーバッファ101のPMOSトランジスタDP1、DP2、DP4、DP8の導通の組み合わせを調整した結果が、出力バッファ2のPMOトランジスタTP1、TP2、TP4、TP8の導通の組み合わせに反映される。
Therefore, the value of CNT1 is output to the outputs P0 to P3 of the
同様に、NMOSトランジスタDN1、DN2、DN4、DN8で構成されるダミーバッファ111の導通はダミーバッファ制御部112で制御され、NMOSトランジスタDN1、DN2、DN4、DN8の導通の組み合わせは、アップダウンカウンタ113とコンパレータ114で構成される導通制御部11で制御される。ただし、出力バッファ2のNMOSトランジスタTN1、TN2、TN4、TN8はデータ信号DQが‘0’のとき導通するので、ダミーバッファ制御部112は、導通期間制御部123の出力をインバータ124で反転した信号に基づいて、NMOSトランジスタDN1、DN2、DN4、DN8の導通を制御する。
Similarly, the conduction of the dummy buffer 111 composed of the NMOS transistors DN1, DN2, DN4, and DN8 is controlled by the dummy
コンパレータ114は、PMOSトランジスタDP0を介して電源端子VDDQと接地端子との間に直列に接続される抵抗R0Nと参照抵抗RQNの分圧電圧VQNと、PMOSトランジスタDP0を介して電源端子VDDQと接地端子との間に直列に接続される抵抗R1Nとダミーバッファ112のインピーダンスの分圧電圧VENとを比較して、アップダウンカウンタ113のアップ/ダウンを制御する。なお、参照抵抗RQNはRQN用パッドに接続される外部抵抗であり、その抵抗値は、参照抵抗RQPと同じく、伝送線路のインピーダンスに応じた値にする。
The
64CLKをクロック入力とするアップダウンカウンタ113の出力B0〜B3は、レジスタ115に入力され、出力イネーブル信号OE‘1’から‘0’に変化するときにレジスタ115に書き込まれる。そして、このレジスタ115の出力N0〜N3に基づいて出力バッファ2のNMOSトランジスタTN1、TN2、TN4、TN8の導通の組み合わせが制御される。ただし、レジスタ115の出力N0〜N3はNORゲート211〜214を介してNMOSトランジスタTN1、TN2、TN4、TN8のゲートに接続されるため、レジスタ115の出力N0〜N3は入力B0〜B3を反転した値を出力する。
The outputs B0 to B3 of the up / down counter 113 having 64 CLK as a clock input are input to the
また、図4に、異なる出力イネーブル信号で制御される複数の出力を有する半導体装置に本実施例の出力回路を適用した例を示す。 FIG. 4 shows an example in which the output circuit of this embodiment is applied to a semiconductor device having a plurality of outputs controlled by different output enable signals.
異なる出力イネーブル信号OE1〜OEnで出力イネーブルが制御される出力1〜nに対して、それぞれの出力ごとに出力バッファ制御部1と出力バッファ2を設ける。これにより、各出力バッファ制御部1内のダミーバッファ101、111の導通期間は、それぞれ出力イネーブル信号OE1〜OEnが‘1’の期間の各データ信号DQ1〜DQnに含まれる‘1’の個数に応じて変化する。したがって、各出力ごとに、出力バッファ2の累積導通期間とダミーバッファ101、111の累積導通期間を合わせることができる。
For the
このような本実施例の出力回路のダミーバッファの導通期間は、データ信号の‘1’の個数、すなわち出力バッファの導通期間に応じて変化する。したがって、ダミーバッファの経年変化による駆動能力の劣化と出力バッファの経年変化による駆動能力の劣化が同等に生じる。そのため、参照抵抗に合わせて調整したダミーバッファの駆動能力と出力バッファの駆動能力との間に誤差が生じることを防ぐことができる。 The conduction period of the dummy buffer of the output circuit of this embodiment changes in accordance with the number of data signals “1”, that is, the conduction period of the output buffer. Therefore, the deterioration of the driving ability due to the aging of the dummy buffer and the deterioration of the driving ability due to the aging of the output buffer occur equally. Therefore, it is possible to prevent an error from occurring between the driving capacity of the dummy buffer adjusted according to the reference resistance and the driving capacity of the output buffer.
図5は、本発明の第2の実施例に係る出力回路の例を示すブロック図である。本実施例では、共通の出力イネーブル信号で出力イネーブルが制御される複数の出力回路を有する半導体装置おいて、ダミーバッファの導通期間を制御する回路の例を示す。 FIG. 5 is a block diagram showing an example of an output circuit according to the second embodiment of the present invention. In this embodiment, an example of a circuit for controlling a conduction period of a dummy buffer in a semiconductor device having a plurality of output circuits whose output enable is controlled by a common output enable signal is shown.
出力バッファ部20は、共通の出力イネーブル信号OEで出力イネーブルが制御されるn個の出力バッファ2を有しており、データDQ1〜DQnが各出力バッファに1つずつ入力されて、その出力が出力1〜nとなる回路である。
The output buffer unit 20 includes
ここで、データDQ1〜DQnは1つの情報を構成するデータであり、データDQ1〜DQnの間で‘1’と‘0’の比率は同じ傾向を持つものとする。すなわち、長期間に亘って平均すれば、データDQ1〜DQnのそれぞれに含まれる‘1’の個数は等しいとみなすことができるものとする。 Here, the data DQ1 to DQn are data constituting one piece of information, and the ratio of ‘1’ and ‘0’ has the same tendency among the data DQ1 to DQn. That is, when averaged over a long period of time, the number of “1” included in each of the data DQ1 to DQn can be regarded as equal.
そこで、本実施例では、出力バッファ制御部1は、出力バッファ部20の出力バッファ2に共通に1つだけ持つようにし、そのデータ入力(端子D)にデータDQ1〜DQnに含まれる‘1’の個数の平均値を示すデータを与えるようにする。これにより、出力バッファ制御部1は、データDQ1〜DQnに含まれる‘1’の平均個数に相当する期間、その内部のダミーバッファを導通させる。
Therefore, in this embodiment, the output
そして、出力バッファ制御部1に与えるデータDQ1〜DQnの平均‘1’個数データを算出するために平均算出部3を設ける。平均算出部3では、データDQ1〜DQnのそれぞれに含まれる‘1’の個数をカウンタでカウントし、その総和を求めてnで割る割り算を実行することにより平均値を算出する。
Then, an
このような本実施例では、複数の出力バッファに対して、出力バッファごとに制御部を設ける必要がなく、半導体装置を構成する素子数を少なくすることができる。また、参照抵抗も出力ごとに用意する必要がなく、参照抵抗接続用ピンの増加も抑えることができる。 In this embodiment, it is not necessary to provide a control unit for each output buffer for a plurality of output buffers, and the number of elements constituting the semiconductor device can be reduced. In addition, it is not necessary to prepare a reference resistor for each output, and an increase in reference resistor connection pins can be suppressed.
1 出力バッファ制御部
2 出力バッファ
3 平均算出部
10、11 導通制御部
20 出力バッファ部
101、111 ダミーバッファ
102、112 ダミーバッファ制御部
103、113 アップダウンカウンタ
104、114 コンパレータ
105、115 レジスタ
121 カウンタ
122 ANDゲート
123 導通期間制御部
124、125、221 インバータ
201、202、203、204 NANDゲート
211、212、213、214 NORゲート
TP1、TP2、TP4、TP8、DP0、DP1、DP2、DP4、DP8 PMOSトランジスタ
TN1、TN2、TN4、TN8、DN0、DN1、DN2、DN4、DN8 NMOSトランジスタ
RQP、RQN 参照抵抗
R1P、R2P、R1N、R2N 抵抗
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記複数のPMOSトランジスタと同じ構成を持つ複数のPMOSトランジスタからなる第1のダミーバッファと、
前記複数のNMOSトランジスタと同じ構成を持つ複数のNMOSトランジスタからなる第2のダミーバッファと、
前記第1のダミーバッファを構成する前記複数のPMOSトランジスタの導通の組み合わせを外部端子に接続した第1の参照抵抗の抵抗値に基づいて調整する第1の導通制御部と、
前記第2のダミーバッファを構成する前記複数のNMOSトランジスタの導通の組み合わせを外部端子に接続した第2の参照抵抗の抵抗値に基づいて調整する第2の導通制御部と、
前記第1の導通制御部の調整結果を記録し、この記録したデータを前記出力バッファの前記複数のPMOSトランジスタへ出力する第1のレジスタと、
前記第2の導通制御部の調整結果を記録し、この記録したデータを前記出力バッファの前記複数のNMOSトランジスタへ出力する第2のレジスタと、
前記第1のダミーバッファおよび前記第2のダミーバッファの導通期間を制御する導通期間制御部と
を具備し、
前記導通期間制御部が、前記出力バッファの導通期間に相当する期間前記第1のダミーバッファおよび前記第2のダミーバッファを導通させることを特徴とする半導体装置。 An output buffer comprising a plurality of PMOS transistors and a plurality of NMOS transistors;
A first dummy buffer comprising a plurality of PMOS transistors having the same configuration as the plurality of PMOS transistors;
A second dummy buffer comprising a plurality of NMOS transistors having the same configuration as the plurality of NMOS transistors;
A first conduction control unit that adjusts a combination of conduction of the plurality of PMOS transistors constituting the first dummy buffer based on a resistance value of a first reference resistor connected to an external terminal;
A second conduction control unit that adjusts a combination of conduction of the plurality of NMOS transistors constituting the second dummy buffer based on a resistance value of a second reference resistor connected to an external terminal;
A first register that records an adjustment result of the first conduction control unit and outputs the recorded data to the plurality of PMOS transistors of the output buffer;
A second register that records an adjustment result of the second conduction control unit and outputs the recorded data to the plurality of NMOS transistors of the output buffer;
A conduction period control unit for controlling a conduction period of the first dummy buffer and the second dummy buffer;
The semiconductor device, wherein the conduction period control unit conducts the first dummy buffer and the second dummy buffer for a period corresponding to a conduction period of the output buffer.
前記複数のPMOSトランジスタと同じ構成を持つ複数のPMOSトランジスタからなる第1のダミーバッファと、
前記複数のNMOSトランジスタと同じ構成を持つ複数のNMOSトランジスタからなる第2のダミーバッファと、
前記第1のダミーバッファを構成する前記複数のPMOSトランジスタの導通の組み合わせを外部端子に接続した第1の参照抵抗の抵抗値に基づいて調整する第1の導通制御部と、
前記第2のダミーバッファを構成する前記複数のNMOSトランジスタの導通の組み合わせを外部端子に接続した第2の参照抵抗の抵抗値に基づいて調整する第2の導通制御部と、
前記第1の導通制御部の調整結果を記録し、この記録したデータを前記複数の出力バッファのそれぞれの前記複数のPMOSトランジスタへ出力する第1のレジスタと、
前記第2の導通制御部の調整結果を記録し、この記録したデータを前記複数の出力バッファのそれぞれの前記複数のNMOSトランジスタへ出力するする第2のレジスタと、
前記第1のダミーバッファおよび前記第2のダミーバッファの導通期間を制御する導通期間制御部と、
所定期間ごとに前記出力バッファ部のそれぞれの出力バッファに入力されるデータ全体に含まれる導通レベルを有するデータの平均個数を算出する平均算出部と
を具備し、
前記導通期間制御部が、前記平均算出部で算出された前記導通レベルを有するデータの平均個数に相当する期間前記第1のダミーバッファおよび前記第2のダミーバッファを導通させることを特徴とする半導体装置。 An output buffer unit having a plurality of output buffers each including a plurality of PMOS transistors and a plurality of NMOS transistors;
A first dummy buffer comprising a plurality of PMOS transistors having the same configuration as the plurality of PMOS transistors;
A second dummy buffer comprising a plurality of NMOS transistors having the same configuration as the plurality of NMOS transistors;
A first conduction control unit for adjusting a conduction combination of the plurality of PMOS transistors constituting the first dummy buffer based on a resistance value of a first reference resistor connected to an external terminal;
A second conduction control unit that adjusts a combination of conduction of the plurality of NMOS transistors constituting the second dummy buffer based on a resistance value of a second reference resistor connected to an external terminal;
A first register that records an adjustment result of the first conduction control unit and outputs the recorded data to the plurality of PMOS transistors of each of the plurality of output buffers;
A second register for recording the adjustment result of the second conduction control unit and outputting the recorded data to the plurality of NMOS transistors of each of the plurality of output buffers;
A conduction period control unit for controlling conduction periods of the first dummy buffer and the second dummy buffer;
An average calculation unit for calculating an average number of data having a conduction level included in the entire data input to each output buffer of the output buffer unit for each predetermined period;
The semiconductor in which the conduction period control unit conducts the first dummy buffer and the second dummy buffer for a period corresponding to an average number of data having the conduction level calculated by the average calculation unit. apparatus.
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