JP2007074840A - Semiconductor integrated circuit device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor integrated circuit device wherein an operating voltage margin is improved by a simple constitution, and in particular, a semiconductor integrated circuit device dedicated to a wireless IC tag that can lengthen a communication distance by a simple constitution. <P>SOLUTION: Propagated energy is inputted to an input terminal in the form of an electrical signal. A direct-current voltage is generated from the inputted electrical signal at a power supply circuit. An internal voltage different from the direct-current voltage is formed at a charge pump circuit with a limited current at start, and an internal circuit is operated at the internal voltage. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体集積回路装置に関し、例えばICチップを搭載した無線ICタグ、ICカード等の好適なチャージポンプ回路を備えた半導体集積回路装置に利用して有効な技術に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device, and more particularly to a technique that is effective when used in a semiconductor integrated circuit device including a suitable charge pump circuit such as a wireless IC tag mounted with an IC chip and an IC card.

無線ICタグに電源電圧を生成する倍圧整流回路を設けた例として、特開2002−176141公報がある。チャージポンプ回路におけるノイズの発生を防止するために定電流を用いてコンデンサの充放電を制限する例として、特開2005−151777公報がある。
特開2002−176141公報 特開2005−151777公報
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-176141 is an example in which a voltage rectifier circuit for generating a power supply voltage is provided in a wireless IC tag. Japanese Patent Laid-Open No. 2005-151777 is an example of restricting charging / discharging of a capacitor using a constant current in order to prevent noise generation in a charge pump circuit.
JP 2002-176141 A JP 2005-151777 A

本願発明者においては、不揮発性メモリを用いてデータの書き換えを行うようにした無線ICタグの開発において、送受信距離をもっと長くすることができないかという課題に直面した。フラッシュEEPROMのような不揮発性メモリにおいては、書き込み動作及び消去動作においては、読み出し動作時の動作電圧に比べて大きな電圧を必要とする。このような大きな電圧を半導体集積回路内で形成するために、図30に示したような多段のチャージポンプ回路を用いることを検討した。このチャージポンプ回路は、ディクソン型と言われる回路であり、位相が180°ずれたパルスF0,/F0を1段ごとにダイオードDとキャパシタCPからなる要素ポンプ回路に印加することにより、上記パルスの振幅の段数分の電圧を出力することができる。同図の回路では、4段で構成されるので、ダイオードによる電圧降下をVD、パルスの振幅をVDD、負荷電流をゼロとしてVPP=−4(VDD−VD)の電圧が得られる。この他、VDによる電圧降下を防ぐためダイオードをMOSに置き換えてそのゲートを高電圧で駆動する方式もある。   The inventor of the present application has faced the problem of whether the transmission / reception distance can be further increased in the development of a wireless IC tag in which data is rewritten using a nonvolatile memory. In a nonvolatile memory such as a flash EEPROM, a voltage larger than an operation voltage at the time of a read operation is required for a write operation and an erase operation. In order to form such a large voltage in the semiconductor integrated circuit, it was examined to use a multistage charge pump circuit as shown in FIG. This charge pump circuit is a circuit called a Dixon type, and by applying pulses F0, / F0 whose phases are shifted by 180 ° to an element pump circuit composed of a diode D and a capacitor CP for each stage, A voltage corresponding to the number of stages of amplitude can be output. Since the circuit of FIG. 4 is composed of four stages, a voltage of VPP = −4 (VDD−VD) can be obtained with the voltage drop due to the diode being VD, the pulse amplitude being VDD and the load current being zero. In addition, in order to prevent a voltage drop due to VD, there is a system in which the diode is replaced with a MOS and the gate is driven at a high voltage.

このチャージポンプ回路では、図31のタイミング図に示したように、キャパシタCP1のパルスF0の入力端が電源電圧VDDになったとき、キャパシタはパルス入力端が正、ダイオードD1側が負に充電される。次のサイクルで入力パルスF0が回路の接地電位VSSになるとダイオードD1側は負の電圧となり次段のキャパシタCP2の電位を−(VDD−VD)にする。このとき次段のキャパシタCP2のパルス/F0の入力端はVDDであるからキャパシタCP2の電位差は2VDD−VDになる。次にまたパルスが反転すると2段目のキャパシタのダイオード側の電位は−(2VDD−VD)になり、次段キャパシタCP3の電位を−2(VDD−VD)にする。以下この動作を繰り返しながら段数が上がるごとに負の電位は深くなっていき、ダイオードD5を通過したときその電位は、−4(VDD−VD)になる。このポンピング動作開始時において、大きな電流が消費されると、チャージポンプ回路の動作を制御する回路の電源が不安定となり、チャージポンプ回路の動作制御が上手くできなくなることにより、フラッシュEEPROMのような不揮発性メモリの動作制御が上手くできなくなり、無線ICタグ等の送受信距離がポンピング動作開始時における消費電流により制限されることを見出した。   In the charge pump circuit, as shown in the timing diagram of FIG. 31, when the input terminal of the pulse F0 of the capacitor CP1 becomes the power supply voltage VDD, the capacitor is charged positively at the pulse input terminal and negatively charged at the diode D1 side. . When the input pulse F0 becomes the ground potential VSS of the circuit in the next cycle, the diode D1 side becomes a negative voltage, and the potential of the capacitor CP2 at the next stage is set to-(VDD-VD). At this time, since the input terminal of the pulse / F0 of the capacitor CP2 at the next stage is VDD, the potential difference of the capacitor CP2 is 2VDD−VD. Next, when the pulse is inverted again, the potential on the diode side of the second-stage capacitor becomes − (2VDD−VD), and the potential of the next-stage capacitor CP3 becomes −2 (VDD−VD). Thereafter, as the number of stages increases while repeating this operation, the negative potential becomes deeper, and when passing through the diode D5, the potential becomes −4 (VDD−VD). When a large current is consumed at the start of the pumping operation, the power source of the circuit that controls the operation of the charge pump circuit becomes unstable, and the operation control of the charge pump circuit cannot be performed properly. It has been found that the operation control of the volatile memory cannot be performed well, and the transmission / reception distance of the wireless IC tag or the like is limited by the current consumption at the start of the pumping operation.

本願発明者においては、ポンピング動作を開始したときのチャージポンプ回路に流れる電流と、出力電圧VPPが所望の電圧に到達した後のチャージポンプ回路に流れる電流とに大きな差があることに着目し、かかるチャージポンプ回路での電流を制限することで、無線ICタグにおける送受信距離を長くすることを考えた。   In the present inventor, paying attention to the fact that there is a large difference between the current flowing through the charge pump circuit when the pumping operation is started and the current flowing through the charge pump circuit after the output voltage VPP reaches the desired voltage, We considered increasing the transmission / reception distance in the wireless IC tag by limiting the current in the charge pump circuit.

この発明の目的は、簡単な構成で動作電圧マージンの改善を図った半導体集積回路装置を提供することにある。この発明の他の目的は、簡単な構成で通信距離を長くできる無線ICタグに向けた半導体集積回路装置を提供することにある。この発明の上記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit device in which an operating voltage margin is improved with a simple configuration. Another object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit device for a wireless IC tag that can increase the communication distance with a simple configuration. The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。すなわち、伝播されたエネルギーを電気信号の形態で入力端子に入力する。上記入力された電気信号を電源回路で直流電圧を生成し、かかる直流電圧とは異なる内部電圧を起動時の電流が制限されたチャージポンプ回路で形成し、上記内部電圧で内部回路を動作させる。   The outline of a typical invention among the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows. That is, the propagated energy is input to the input terminal in the form of an electrical signal. A DC voltage is generated from the input electric signal by a power supply circuit, an internal voltage different from the DC voltage is formed by a charge pump circuit in which a current at startup is limited, and the internal circuit is operated by the internal voltage.

簡単な構成で動作マージンの改善が可能となる。簡単な構成で通信距離を長くできる無線ICタグを得ることができる。   The operation margin can be improved with a simple configuration. A wireless IC tag that can increase the communication distance with a simple configuration can be obtained.

図1には、この発明に係る半導体集積回路装置に搭載されるチャージポンプ回路の一実施例の回路図が示されている。この実施例のチャージポンプ回路は、ダイオードDと昇圧ポンプ容量CPからなる要素ポンプ回路RECTを多段接続したポンプ回路が用いられる。上記チャージポンプ回路を構成する要素ポンプ回路RECTにパルスF1,/F1を供給する駆動回路LM−DRV、及び駆動回路LM−DRVの制限電流を行うための定電流バイアス回路BIASが設けられる。   FIG. 1 is a circuit diagram showing one embodiment of a charge pump circuit mounted on a semiconductor integrated circuit device according to the present invention. The charge pump circuit of this embodiment uses a pump circuit in which an element pump circuit RECT composed of a diode D and a boost pump capacity CP is connected in multiple stages. A drive circuit LM-DRV that supplies pulses F1 and / F1 to the element pump circuit RECT that constitutes the charge pump circuit, and a constant current bias circuit BIAS for performing a limiting current of the drive circuit LM-DRV are provided.

このチャージポンプ回路は、前記説明したようなディクソン型と言われる回路であり、位相が180°ずれたパルスF1,/F1を1段ごとにダイオードDとキャパシタCPからなる要素ポンプ回路に印加することにより、上記パルスの振幅の段数分の電圧VPPを形成する。この昇圧電圧VPPは、負荷回路LDの動作電圧とされる。負荷回路LDは、キャパシタCLと抵抗RLの等価回路として示されている。   This charge pump circuit is a Dixon type circuit as described above, and applies pulses F1, F1 whose phases are shifted by 180 ° to an element pump circuit composed of a diode D and a capacitor CP for each stage. Thus, a voltage VPP corresponding to the number of stages of the amplitude of the pulse is formed. This boosted voltage VPP is used as the operating voltage of the load circuit LD. The load circuit LD is shown as an equivalent circuit of the capacitor CL and the resistor RL.

図2には、図1の駆動回路LM−DRVの一実施例の回路図が示されている。駆動回路LM−DRVは、NチャネルMOSトランジスタM1とPチャネルMOSトランジスタM2からなるCMOSインバータ回路を入力段として入力パルスF0が供給される。この入力段の出力信号は、PチャネルMOSトランジスタM5とNチャネルMOSトランジスタM4のゲートに供給される。この出力段のPMOS側とNMOS側の両方に定電流源MOSトランジスタM6およびMOSトランジスタM3が挿入されている。これにより、MOSトランジスタM5がオンした場合、吐き出し電流を制限し、MOSトランジスタM4がオンした場合、吸い込み電流を制限することができる。入力パルス/F0に対応した駆動回路LV−DRVも同様な回路とされる。   FIG. 2 shows a circuit diagram of an embodiment of the drive circuit LM-DRV of FIG. The drive circuit LM-DRV is supplied with an input pulse F0 using a CMOS inverter circuit composed of an N-channel MOS transistor M1 and a P-channel MOS transistor M2 as an input stage. The output signal of this input stage is supplied to the gates of P channel MOS transistor M5 and N channel MOS transistor M4. Constant current source MOS transistor M6 and MOS transistor M3 are inserted on both the PMOS side and NMOS side of the output stage. Thereby, when the MOS transistor M5 is turned on, the discharge current can be limited, and when the MOS transistor M4 is turned on, the sink current can be limited. The drive circuit LV-DRV corresponding to the input pulse / F0 is also a similar circuit.

図3には、図1のバイアス回路BIASの一実施例の回路図が示されている。このバイアス回路BIASは、上記定電流源MOSトランジスタM3及びM6のゲートに供給される定電圧VGN及びVGPを形成する。(VDD−Vth)/RSの電流がMOSトランジスタM7に流れる。上記Vthは、MOSトランジスタM7のゲート,ソース間のしきい値電圧である。上記MOSトランジスタM7とMOSトランジスタM8のサイズを同じにした場合、MOSトランジスタM8、M9にも同じ電流が流れる。ここで、MOSトランジスタM7と上記MOSトランジスタM3およびMOSトランジスタM9と上記MOSトランジスタM6はカレントミラーを構成しているので、駆動回路の電流はN×(VDD−Vth)/RSに制限される。ここでNは、MOSトランジスタM7とM3およびMOSトランジスタM9とM6のサイズ比である。   FIG. 3 shows a circuit diagram of an embodiment of the bias circuit BIAS of FIG. The bias circuit BIAS forms constant voltages VGN and VGP supplied to the gates of the constant current source MOS transistors M3 and M6. A current of (VDD−Vth) / RS flows through the MOS transistor M7. The Vth is a threshold voltage between the gate and source of the MOS transistor M7. When the sizes of the MOS transistor M7 and the MOS transistor M8 are the same, the same current flows through the MOS transistors M8 and M9. Here, since the MOS transistor M7, the MOS transistor M3, the MOS transistor M9, and the MOS transistor M6 form a current mirror, the current of the drive circuit is limited to N × (VDD−Vth) / RS. Here, N is the size ratio of the MOS transistors M7 and M3 and the MOS transistors M9 and M6.

前記図2において、MOSトランジスタM6のゲートに接地電位VSSを供給し、MOSトランジスタM3のゲートに電源電圧VDDを供給して、これらMOSトランジスタM6及びM3を抵抗素子として動作させるものであってもよい。このようにすれば、バイアス回路BIASを省略することができる。上記MOSFETM6,M3は、拡散層を利用した抵抗、あるいは配線層を利用した抵抗に置き換えることもできる。   In FIG. 2, the ground potential VSS is supplied to the gate of the MOS transistor M6, the power supply voltage VDD is supplied to the gate of the MOS transistor M3, and the MOS transistors M6 and M3 may be operated as resistance elements. . In this way, the bias circuit BIAS can be omitted. The MOSFETs M6 and M3 can be replaced with resistors using a diffusion layer or resistors using a wiring layer.

図4には、図1のチャージポンプ回路の動作電流の説明図が示されている。同図においては、本願発明の理解のためにチャージポンプ回路に前記のような駆動回路LM−DRV及びバイアス回路BIASを用いた電流制限がある場合とともに、このような電流制限を行わない場合のチャージポンプ回路の動作電流が比較のために示されている。電流制限がない場合は、同図に点線で示したように起動初期に電源回路の供給能力を越える電流が流れるのに対して、電流制限がある場合は、起動初期でも電流制限回路によってそれ以下にすることができる。また、電流制限回路付きのチャージポンプ回路では、後半では電流制限無しのチャージポンプ回路よりも大きな電流が流れるので、所望のレベルに達するまでの時間はほとんど変わらない。   FIG. 4 shows an explanatory diagram of the operating current of the charge pump circuit of FIG. In this figure, in order to understand the present invention, the charge pump circuit has a current limit using the drive circuit LM-DRV and the bias circuit BIAS as described above, and a charge when such a current limit is not performed. The operating current of the pump circuit is shown for comparison. When there is no current limit, as shown by the dotted line in the figure, current that exceeds the power supply capacity of the power supply circuit flows at the beginning of startup. Can be. Also, in the charge pump circuit with a current limiting circuit, a larger current flows in the latter half than in a charge pump circuit without a current limitation, so the time until reaching a desired level is hardly changed.

上記電源電圧VDDを形成する電源回路は、後述するように無線ICタグのようにアンテナで受信された受信信号を整流することにより形成される。それ故、例えば同図に点線で示したような一定の電源回路供給能力を持つ。前記バイアス回路BIAS及び駆動回路LM−DRVによるチャージポンプ回路の制限電流は、上記電源回路供給能力以下に設定されるものである。このような制限電流の設定により、上記電源回路供給能力以下で上記電流制限が無い場合と同様に昇圧電圧VPPを形成することができる。   The power supply circuit that forms the power supply voltage VDD is formed by rectifying a received signal received by an antenna like a wireless IC tag, as will be described later. Therefore, for example, it has a constant power supply capability as shown by the dotted line in FIG. The limit current of the charge pump circuit by the bias circuit BIAS and the drive circuit LM-DRV is set to be equal to or less than the power supply circuit supply capability. By setting such a limit current, the boosted voltage VPP can be formed in the same manner as in the case where the current limit is not greater than the power supply circuit supply capability.

前記電流制限を行わない場合には、同図に点線で示したように起動時に電源回路供給能力を超える電流がチャージポンプ回路に流れることを意味する。前記のようなアンテナで受信された受信信号を整流することにより形成された電源回路では、その供給能力を超える電流が流れると、必然的に電源電圧VDDが大幅に低下してしまい、チャージポンプ回路の動作自体も行われなくなる。つまり、前記パルスF0や/F0を形成する発振回路やCMOSインバータ回路のような駆動回路も動作しなくなり、チャージポンプ回路の昇圧動作が不能となる。結局、前記電流制限を行わない無線ICタグでは、電源回路の供給能力が上記チャージポンプ回路のピーク電流以上であるという条件でしか動作しない。   When the current limitation is not performed, it means that a current exceeding the power supply circuit supply capacity flows in the charge pump circuit at the start-up as indicated by a dotted line in FIG. In the power supply circuit formed by rectifying the reception signal received by the antenna as described above, if a current exceeding the supply capacity flows, the power supply voltage VDD inevitably decreases significantly, and the charge pump circuit The operation itself is not performed. That is, the drive circuit such as the oscillation circuit or the CMOS inverter circuit that forms the pulses F0 and / F0 does not operate, and the charge pump circuit cannot be boosted. After all, the wireless IC tag that does not limit the current operates only under the condition that the supply capability of the power supply circuit is equal to or higher than the peak current of the charge pump circuit.

本願発明者による試算によれば、前記−10Vのような昇圧電圧VPPを形成するチャージポンプ回路での起動時の電流は約120μAのように大きい。このような大きな電流消費を行うチャージポンプ回路を備えた無線タグICでは、前記のようなアンテナで受信された受信信号を整流することにより形成された電源回路の電流供給能力は、上記チャージポンプ回路での消費電流の上記120μA以上にする必要がある。つまり、無線ICタグの受信電波の電界強度が上記電源回路での電流供給能力に対応するから、信号発信源と無線ICタグとの通信可能な距離が上記電界強度を得るべく極短い距離になることを意味する。   According to a trial calculation by the inventor of the present application, the current at the start-up in the charge pump circuit that forms the boosted voltage VPP such as −10V is as large as about 120 μA. In the RFID tag IC having the charge pump circuit that consumes such a large current, the current supply capability of the power supply circuit formed by rectifying the received signal received by the antenna is the charge pump circuit. It is necessary to make the current consumption at 120 μA or more in the above. That is, since the electric field strength of the radio wave received by the wireless IC tag corresponds to the current supply capability of the power supply circuit, the communicable distance between the signal source and the wireless IC tag is an extremely short distance to obtain the electric field strength. Means that.

前記実施例のようにチャージポンプ回路に電流制限機能を設けて、起動時の電流を制限した場合、チャージポンプ回路を動作させるのに必要な電源回路供給能力を小さくすることができる。例えば、図4においてチャージポンプ回路に流れる最大電流を制限電流により40μAのように小さくすることができる。この結果、無線ICタグに搭載されたチャージポンプ回路は同じでも、上記のような電流制限機能を設けることにより電源回路での電流供給能力を約1/3に低減することができる。つまり、この実施例のチャージポンプ回路を搭載した無線ICタグでは、アンテナで受信された電界強度も上記約1/3のように小さくてもよいことを意味し、送受信距離を長くすることができる。この電流制限機能は、上記バイアス回路BIASでの電流設定により任意にできるから、上記電源回路の性能も考慮して通信可能な距離を上記電流制限により設定することも可能となる。   When the current limiting function is provided in the charge pump circuit as in the above embodiment to limit the current at the start-up, the power supply circuit supply capability necessary for operating the charge pump circuit can be reduced. For example, in FIG. 4, the maximum current flowing through the charge pump circuit can be reduced to 40 μA by the limiting current. As a result, even if the charge pump circuit mounted on the wireless IC tag is the same, the current supply capability in the power supply circuit can be reduced to about 1/3 by providing the current limiting function as described above. That is, in the wireless IC tag equipped with the charge pump circuit of this embodiment, it means that the electric field intensity received by the antenna may be as small as about 1/3, and the transmission / reception distance can be increased. . Since this current limiting function can be arbitrarily set by setting the current in the bias circuit BIAS, it is also possible to set a communicable distance by the current limitation in consideration of the performance of the power supply circuit.

図5には、この発明に係る半導体集積回路装置に搭載されるチャージポンプ回路の他の一実施例の回路図が示されている。この実施例では、各段の昇圧容量CPごとに電流制限回路付きの駆動回路LM−DRVが設けられる。パルスF0と/F0は、1段ごとにダイオードDとキャパシタCPからなる要素ポンプ回路に対応した駆動回路LM−DRVにそれぞれ供給される。   FIG. 5 is a circuit diagram showing another embodiment of the charge pump circuit mounted on the semiconductor integrated circuit device according to the present invention. In this embodiment, a drive circuit LM-DRV with a current limiting circuit is provided for each step-up capacitor CP. The pulses F0 and / F0 are supplied to the drive circuit LM-DRV corresponding to the element pump circuit including the diode D and the capacitor CP for each stage.

例えば、1.3Vのような電源電圧VDDのときに、前記のように−10Vの昇圧電圧VPPを得る場合、上記要素ポンプ回路RECTは15〜16段のような多段構成となる。前記図1のようにパルスF0と/F0にそれぞれ対応して駆動回路LM−DRVを設けて、8個ずつの要素ポンプ回路RECTにパルスF1,/F1を供給する場合には、パルスF1,/F1を伝える配線が長く、しかも寄生抵抗を小さくするために配線幅も大きく形成される。この結果、パルスF1,/F1を伝える配線での寄生容量が大きくなり、かかる寄生容量でのチャージ/ディチャージ電流が大きくなってチャージポンプ回路での電力効率が低下する。   For example, when the boosted voltage VPP of −10V is obtained as described above when the power supply voltage VDD is 1.3V, the element pump circuit RECT has a multistage configuration such as 15 to 16 stages. When the drive circuits LM-DRV are provided corresponding to the pulses F0 and / F0 as shown in FIG. 1 and the pulses F1 and / F1 are supplied to the eight element pump circuits RECT, the pulses F1 and / F1 are supplied. The wiring for transmitting F1 is long, and the wiring width is increased to reduce parasitic resistance. As a result, the parasitic capacitance in the wiring for transmitting the pulses F1, / F1 increases, the charge / decharge current in the parasitic capacitance increases, and the power efficiency in the charge pump circuit decreases.

これに対して、図5の実施例回路のように各昇圧容量CPごとに電流制限回路付の駆動回路LM−DRVを設けた場合には、パルスF0,/F0を駆動回路LM−DRVに伝える配線での電流供給能力は小さくてよいので配線幅を小さくできる。これにより、パルスF1,/F1が伝えられる駆動回路LM−DRVから昇圧容量CPまでの配線の寄生抵抗と寄生容量を低減できるので、昇圧回路全体の電力効率が向上し、さらに電流供給能力増加の効果も期待できる。   On the other hand, when the drive circuit LM-DRV with a current limiting circuit is provided for each boost capacitor CP as in the embodiment circuit of FIG. 5, the pulses F0 and / F0 are transmitted to the drive circuit LM-DRV. Since the current supply capability in the wiring may be small, the wiring width can be reduced. This can reduce the parasitic resistance and parasitic capacitance of the wiring from the drive circuit LM-DRV to which the pulses F1 and / F1 are transmitted to the boost capacitor CP, thereby improving the power efficiency of the entire boost circuit and further increasing the current supply capability. The effect can also be expected.

図6には、この発明に係る半導体集積回路装置に搭載されるチャージポンプ回路の他の一実施例の回路図が示されている。この実施例では、多段の要素ポンプ回路RECTが前段と後段とに分割されて動作させられる。同図では、4段の要素ポンプ回路RECTが2段ずつ前段と後段に分割される。前段側の2つの要素ポンプ回路RECには、パルスF0と/F0が直接供給され、後段側にはゲート回路G1とG2を通してパルスF0’と/F0’が供給される。ゲート回路G1とG2は、制御信号ONiで制御される。ゲート回路G1とG2は、例えばアンド(AND)ゲート回路で構成される。   FIG. 6 is a circuit diagram showing another embodiment of the charge pump circuit mounted on the semiconductor integrated circuit device according to the present invention. In this embodiment, the multistage element pump circuit RECT is operated by being divided into a front stage and a rear stage. In the figure, the four-stage element pump circuit RECT is divided into two stages, a front stage and a rear stage. Pulses F0 and / F0 are directly supplied to the two element pump circuits REC on the front stage side, and pulses F0 'and / F0' are supplied to the rear stage side through the gate circuits G1 and G2. The gate circuits G1 and G2 are controlled by a control signal ONi. The gate circuits G1 and G2 are composed of AND gate circuits, for example.

チャージポンプ回路の起動時には、制御信号ONiがロウレベル(論理0)にされて、ゲート回路G1とG2のゲートが閉じられて、パルスF0’と/F0’は共にロウレベルのままにされる。したがって、起動時には前段側の要素ポンプ回路RECTのみが動作するので、チャージポンプ回路での消費電流を半減させることができる。そして、一定時間経過後に制御信号ONiがハイレベル(論理1)にされて、ゲート回路G1とG2のゲートが開かれてパルスF0,/F0に対応したパルスF0’と/F0’が後段側の要素ポンプ回路に供給される。これにより、後段側の要素ポンプ回路も動作を開始して上記昇圧電圧VPPが形成される。この例では、2分割したが、さらに要素ポンプ回路が前記16段のように多段に接続されている場合は、3 分割,4分割のように分割数を増やすようにしても良い。   When the charge pump circuit is activated, the control signal ONi is set to the low level (logic 0), the gates of the gate circuits G1 and G2 are closed, and the pulses F0 'and / F0' are both kept at the low level. Accordingly, since only the element pump circuit RECT on the upstream side operates at the time of startup, the current consumption in the charge pump circuit can be halved. Then, after a predetermined time has elapsed, the control signal ONi is set to high level (logic 1), the gates of the gate circuits G1 and G2 are opened, and the pulses F0 ′ and / F0 ′ corresponding to the pulses F0 and / F0 become Supplied to the element pump circuit. As a result, the element pump circuit on the subsequent stage also starts to operate, and the boosted voltage VPP is formed. In this example, the number of divisions is two. However, if the element pump circuits are connected in multiple stages as in the 16 stages, the number of divisions may be increased as in 3 divisions or 4 divisions.

図7には、図6のチャージポンプ回路の動作電流の説明図が示されている。図7に示すように昇圧容量の初期充電が時間的に分散されるので、昇圧ポンプ回路の起動初期の電流を半分に低減することができる。つまり、後段の起動開始時間をONi(i=0,1,……)適当に調整することにより、昇圧ポンプ回路の消費電流のピーク値を制御することができる。このようにして分散されたチャージポンプ回路の消費電流が電源回路供給能力以下であればよい。言い換えるならば、電源回路での電源供給能力が上記チャージポンプ回路のピーク電流を超えたときに、かかる無線ICタグは信号発信源との間で通信可能な状態となるものである。   FIG. 7 is an explanatory diagram of the operating current of the charge pump circuit of FIG. As shown in FIG. 7, since the initial charge of the booster capacitor is dispersed over time, the current at the start-up of the booster pump circuit can be reduced to half. That is, the peak value of the current consumption of the booster pump circuit can be controlled by appropriately adjusting the starting time of the subsequent stage ONi (i = 0, 1,...). It is sufficient if the current consumption of the charge pump circuit dispersed in this way is less than the power supply circuit supply capability. In other words, when the power supply capability of the power supply circuit exceeds the peak current of the charge pump circuit, the wireless IC tag is in a state where it can communicate with the signal transmission source.

図8には、この発明に係る半導体集積回路装置に搭載されるチャージポンプ回路の他の一実施例の回路図が示されている。この実施例では、前記図1の実施例と図6の実施例が組み合わされる。つまり、図6の実施例のように昇圧ポンプ回路の時分割駆動のためのゲート回路G1,G2に加えて、それぞれの分割ブロックに対応して前記図1の実施例のような電流制限回路付きの駆動回路LM−DRVを設けたことである。   FIG. 8 is a circuit diagram showing another embodiment of the charge pump circuit mounted on the semiconductor integrated circuit device according to the present invention. In this embodiment, the embodiment of FIG. 1 and the embodiment of FIG. 6 are combined. That is, in addition to the gate circuits G1 and G2 for time-division driving of the booster pump circuit as in the embodiment of FIG. 6, a current limiting circuit as in the embodiment of FIG. 1 is provided corresponding to each divided block. Drive circuit LM-DRV is provided.

図9には、この発明に係る半導体集積回路装置に搭載されるチャージポンプ回路の他の一実施例の回路図が示されている。この実施例では、前記図5の実施例と図6の実施例が組み合わされる。つまり、前記図5のように各段の昇圧容量CPごとに電流制限回路付きの駆動回路LM−DRVが設けられる。そして、図6の実施例のように昇圧ポンプ回路の時分割駆動のためのゲート回路G1,G2に加えて、それぞれの分割ブロックに対応してパルスF0,/F0及びF0’,/F0’を供給するというものである。   FIG. 9 is a circuit diagram showing another embodiment of the charge pump circuit mounted on the semiconductor integrated circuit device according to the present invention. In this embodiment, the embodiment of FIG. 5 and the embodiment of FIG. 6 are combined. That is, as shown in FIG. 5, a drive circuit LM-DRV with a current limiting circuit is provided for each step-up capacitor CP. In addition to the gate circuits G1 and G2 for time-division driving of the boost pump circuit as in the embodiment of FIG. 6, pulses F0, / F0 and F0 ′, / F0 ′ are applied to the respective divided blocks. It is to supply.

図10には、図8及び図9のチャージポンプ回路の動作電流の説明図が示されている。電流制限回路付き駆動回路と時分割駆動の効果が合わさって、それぞれ単独で用いた場合よりも、動作電流を低減できる。つまり、同図においては、点線により電流制限なしと時分割駆動との電流波形が示され、一点鎖線により電流制限ありの電流波形が示され、実線により時分割駆動+電流制限の電流波形が示されている。   FIG. 10 is an explanatory diagram of the operating current of the charge pump circuit of FIGS. 8 and 9. The combined effect of the drive circuit with a current limiting circuit and time-division driving can reduce the operating current compared to the case where each is used alone. That is, in the figure, the current waveform with no current limitation and time-division driving is shown by a dotted line, the current waveform with current limitation is shown by a one-dot chain line, and the current waveform of time-division driving + current limitation is shown by a solid line. Has been.

図11には、この発明に係る半導体集積回路装置に搭載されるチャージポンプ回路の他の一実施例のブロック図が示されている。この実施例では、昇圧ポンプ回路の整流素子にMOSトランジスタを用い、しきい値電圧Vthによる電圧降下が発生しないようにゲートレベルを制御するようにしたことである。つまり、要素ポンプ回路RECTは、端子X1,X2,F1,F3及びY1,Y2とFPを備え、端子F3に供給するパルスゲート制御回路GCNT、及び前記駆動回路LM−DRVが設けられる。   FIG. 11 is a block diagram showing another embodiment of the charge pump circuit mounted on the semiconductor integrated circuit device according to the present invention. In this embodiment, a MOS transistor is used as the rectifying element of the booster pump circuit, and the gate level is controlled so as not to cause a voltage drop due to the threshold voltage Vth. That is, the element pump circuit RECT includes terminals X1, X2, F1, F3, Y1, Y2, and FP, and is provided with a pulse gate control circuit GCNT that supplies the terminal F3 and the drive circuit LM-DRV.

各要素ポンプ回路RECTの端子FPは共通に接続されてパルスFPが供給される。端子F3は、前記ゲート制御回路の出力F3がそれぞれ接続される。最終段の要素ポンプ回路RECTを除いて端子F1には、前記駆動回路LM−DRVの出力端子F1がそれぞれ接続される。最終段の要素ポンプ回路RECTの端子F1は、回路の接地電位が与えられる。そして、初段要素ポンプ回路RECTの端子X1に接地電位が供給され、端子X2にはパルスF2が供給される。要素ポンプ回路RECTの出力端子Y1とY2は、次段要素ポンプ回路RECTの入力端子X1とX2にそれぞれ接続される。最終段要素ポンプ回路の出力端子Y1から昇圧電圧VPPが出力され、端子Y2はオープン状態とされる。   The terminal FP of each element pump circuit RECT is connected in common and supplied with a pulse FP. The terminal F3 is connected to the output F3 of the gate control circuit. The output terminal F1 of the drive circuit LM-DRV is connected to the terminal F1 except for the element pump circuit RECT at the final stage. The terminal F1 of the final-stage element pump circuit RECT is given the circuit ground potential. Then, the ground potential is supplied to the terminal X1 of the first stage element pump circuit RECT, and the pulse F2 is supplied to the terminal X2. The output terminals Y1 and Y2 of the element pump circuit RECT are connected to the input terminals X1 and X2 of the next stage element pump circuit RECT, respectively. The boosted voltage VPP is output from the output terminal Y1 of the final stage element pump circuit, and the terminal Y2 is opened.

図12には、図11の要素ポンプ回路の一実施例の回路図が示されている。キャパシタCPは昇圧容量、MOSトランジスタM1〜M5が整流回路である。ここで、i番目の要素ポンプ回路RECTに着目する。駆動回路LM−DRVにより端子F1がVDDになるとき、ゲート制御回路GCNTは端子F3に2VDDに昇圧する。MOSトランジスタM4のゲート電位は、前のサイクルで−iVDDになっているので、このとき−(i−2)VDDになる。一方、キャパシタCPの他端側が接続された端子Y1は前のサイクルで−iVDDになっているので、このとき−(i−1)VDDになる。上記MOSトランジスタM4のソースが接続される端子X1は−(i−1)VDDである。したがって、MOSトランジスタM4のゲート−ソース電圧は、VDDとなりしきい値電圧Vthの損失無くキャパシタCPに電荷を充電することができる。MOSトランジスタM1は、スタートアップ直前に、パルスFPによりオン状態になってMOSトランジスタM2、M3、M4の基板電位をVSSにし、ゲート−基板容量による結合で基板電位が上昇し、ラッチアップが生じるのを防ぐ働きをする。   FIG. 12 shows a circuit diagram of an embodiment of the element pump circuit of FIG. The capacitor CP is a boost capacitor, and the MOS transistors M1 to M5 are rectifier circuits. Here, attention is paid to the i-th element pump circuit RECT. When the terminal F1 becomes VDD by the drive circuit LM-DRV, the gate control circuit GCNT boosts the voltage to the terminal F3 to 2VDD. Since the gate potential of the MOS transistor M4 is −iVDD in the previous cycle, it is − (i−2) VDD at this time. On the other hand, since the terminal Y1 to which the other end of the capacitor CP is connected is -iVDD in the previous cycle, it becomes-(i-1) VDD at this time. The terminal X1 to which the source of the MOS transistor M4 is connected is-(i-1) VDD. Therefore, the gate-source voltage of the MOS transistor M4 becomes VDD, and the capacitor CP can be charged without loss of the threshold voltage Vth. The MOS transistor M1 is turned on by the pulse FP immediately before start-up to set the substrate potential of the MOS transistors M2, M3, and M4 to VSS, and the substrate potential rises due to the coupling by the gate-substrate capacitance, causing latch-up. It works to prevent.

図13は、図11のゲート制御回路の一実施例の回路図が示されている。VDD振幅のパルスF2を電源電圧VDDにすることで、MOSトランジスタM15を通してキャパシタCBに充電が行われる。ここで、MOSトランジスタM15はPチャネル型なのでしきい値電圧Vthの損失無くキャパシタCBに電荷を充電することができる。一方、MOSトランジスタM16はオフ状態、MOSトランジスタM17はオン状態であるので、出力F3はVSSになっている。次に、パルスF2が接地電位VSSになるとキャパシタCBのMOSトランジスタM12側はM12のオン状態により電源電圧VDDになりMOSトランジスタM16側は2VDDに昇圧される。このとき、MOSトランジスタM16のゲートはVSSなのでMOSトランジスタM16を通して電荷が外部へ流出する。この結果、出力パルスF3はロウレベルがVSS、ハイレベルが2VDDのパルスとなる。   FIG. 13 shows a circuit diagram of an embodiment of the gate control circuit of FIG. By setting the pulse F2 having the VDD amplitude to the power supply voltage VDD, the capacitor CB is charged through the MOS transistor M15. Here, since the MOS transistor M15 is a P-channel type, the capacitor CB can be charged with no loss of the threshold voltage Vth. On the other hand, since the MOS transistor M16 is off and the MOS transistor M17 is on, the output F3 is VSS. Next, when the pulse F2 becomes the ground potential VSS, the MOS transistor M12 side of the capacitor CB becomes the power supply voltage VDD by the ON state of M12, and the MOS transistor M16 side is boosted to 2VDD. At this time, since the gate of the MOS transistor M16 is VSS, the charge flows out through the MOS transistor M16. As a result, the output pulse F3 is a pulse having a low level of VSS and a high level of 2VDD.

以上図11〜図13の実施例回路を用いることにより、前記図1等のようなダイオードの順方向電圧又はMOSFETをダイオード接続した場合のしきい値電圧Vthによる電圧損失がなくすることができる。このため昇圧ポンプ回路の出力電圧をより高くすることができる。逆にいうなら、必要な出力電圧VPPが同じなら上記縦列する要素ポンプ回路RECTの段数を減らすことができる。   As described above, by using the embodiment circuit shown in FIGS. 11 to 13, the forward voltage of the diode as shown in FIG. 1 or the like or the voltage loss due to the threshold voltage Vth when the MOSFET is diode-connected can be eliminated. For this reason, the output voltage of the boost pump circuit can be further increased. In other words, if the required output voltage VPP is the same, the number of stages of the element pump circuits RECT in cascade can be reduced.

図14には、この発明に係る半導体集積回路装置に搭載されるチャージポンプ回路の他の一実施例の回路図が示されている。この実施例は、前記図30図に示したようなディクソン型と言われるチャージポンプ回路の第2段目以降の昇圧容量CPごとにプリチャージ用のスイッチ素子としてのMOSトランジスタM20〜M22を設ける。このように昇圧容量CPごとにプリチャージ用のスイッチ素子M20〜M22を設け、パルスF0と/F0を共にハイレベル(VDD)にすることにより、昇圧回路を起動する前に昇圧容量を充電しておくことができる。これにより、ポンプ動作の起動時にはプリチャージの分の電流を低減することができる。上記一斉のプリチャージ時に大きなピーク電流が流れるなら、MOSトランジスタM20〜M22に電流制限機能、言い換えるならば、小さな素子サイズとしてオン抵抗値を利用して電流制限を行いつつ、上記プリチャージ動作を行うようにすればよい。   FIG. 14 is a circuit diagram showing another embodiment of the charge pump circuit mounted on the semiconductor integrated circuit device according to the present invention. In this embodiment, MOS transistors M20 to M22 as switching elements for precharging are provided for each boosting capacitor CP in the second and subsequent stages of the charge pump circuit called Dickson type as shown in FIG. As described above, the precharge switch elements M20 to M22 are provided for each boost capacitor CP, and both the pulses F0 and / F0 are set to the high level (VDD), so that the boost capacitor is charged before starting the boost circuit. I can leave. Thereby, the current corresponding to the precharge can be reduced when the pump operation is started. If a large peak current flows during the simultaneous precharge, the precharge operation is performed while performing a current limiting function on the MOS transistors M20 to M22, in other words, using the on-resistance value as a small element size. What should I do?

図15には、この発明に係る半導体集積回路装置に搭載されるチャージポンプ回路の他の一実施例のブロック図が示されている。この実施例は、前記図11の変形例であり、要素ポンプ回路RECTに端子FP0が追加されて、それらが共通に接続されてパルスFP0が供給される。また、これに対応してプリチャージ制御付駆動回路DRVPが設けられる。他の構成は、前記図11と同様である。   FIG. 15 is a block diagram showing another embodiment of the charge pump circuit mounted on the semiconductor integrated circuit device according to the present invention. This embodiment is a modification of the above-described FIG. 11, and a terminal FP0 is added to the element pump circuit RECT, which are connected in common and supplied with a pulse FP0. Correspondingly, a drive circuit with precharge control DRVP is provided. Other configurations are the same as those in FIG.

図16には、図15の要素ポンプ回路の一実施例の回路図が示されている。この実施例では、図12の要素ポンプ回路にMOSトランジスタM6が追加される。このMOSトランジスタM6は、回路の接地電位と端子Y1との間にソース−ドレイン経路が接続され、ゲートが上記追加された端子FP0に接続される。他の構成は、前記図12の実施例と同様である。   FIG. 16 shows a circuit diagram of an embodiment of the element pump circuit of FIG. In this embodiment, a MOS transistor M6 is added to the element pump circuit of FIG. The MOS transistor M6 has a source-drain path connected between the circuit ground potential and the terminal Y1, and a gate connected to the added terminal FP0. Other configurations are the same as those of the embodiment of FIG.

図17には、図15のプリチャージ制御付駆動回路DRVPの一実施例の回路図が示されている。プリチャージ制御付駆動回路DRVPは、パルスF0,/F0,F2,/F2をそれぞれ受けるインバータ回路に入力し、その出力信号をナンド(NAND)ゲート回路を通してパルスF00,/F00,F20,/F20として出力する。上記ナンドゲート回路は、追加されたパルスFP0を受けるインバータ回路の出力信号によりゲートが制御される。   FIG. 17 shows a circuit diagram of an embodiment of the drive circuit DRVP with precharge control of FIG. The drive circuit DRVP with precharge control inputs the pulses F0, / F0, F2 and / F2 to the inverter circuits, respectively, and outputs the output signals as pulses F00, / F00, F20 and / F20 through a NAND gate circuit. Output. The NAND gate circuit has its gate controlled by the output signal of the inverter circuit that receives the added pulse FP0.

図18には、図15のチャージポンプ回路の動作を説明するためのタイミング図が示されている。パルスFP0は昇圧容量プリチャージ信号とされ、チャージポンプ回路起動前にハイレベル( "H" )にしてプリチャージを行う。このパルスFP0のハイレベルによって、図17のゲート回路がゲートを閉じられてF00,/F00及びF20,/F20は全てがハイレベルにされる。これによって、前記図14の実施例と同様に昇圧容量CPごとにプリチャージ動作が行われる。つまり、各要素ポンプ回路RECTのMOSトランジスタM6が前記スイッチ素子M20等の役割を果たす。   FIG. 18 is a timing chart for explaining the operation of the charge pump circuit of FIG. The pulse FP0 is a boosted capacitor precharge signal, and is precharged at a high level ("H") before the charge pump circuit is activated. Due to the high level of the pulse FP0, the gate circuit of FIG. 17 is closed and all of F00, / F00 and F20, / F20 are set to the high level. As a result, the precharge operation is performed for each boost capacitor CP as in the embodiment of FIG. That is, the MOS transistor M6 of each element pump circuit RECT serves as the switch element M20 and the like.

昇圧ポンプ回路起動時にはパルスFP0をロウレベル( "L" )にする。これにより、パルスF0,/F0及びF2,/F2に対応してパルスF00,/F00及びF20,/F20が出力されて昇圧動作が開始される。この実施例では、各要素ポンプ回路RECTに駆動回路LM−DRVによる電流制限機能に、前記図11のようなプリチャージ動作を組み合わせるものである。   When the booster pump circuit is activated, the pulse FP0 is set to low level ("L"). As a result, pulses F00, / F00 and F20, / F20 are output corresponding to the pulses F0, / F0 and F2, / F2, and the boosting operation is started. In this embodiment, each element pump circuit RECT is combined with a current limiting function by the drive circuit LM-DRV and a precharge operation as shown in FIG.

図19には、図15のチャージポンプ回路の動作を説明するためのタイミング図が示されている。同図は、タイミングを大きなスケールで示したものである。ライトやイレーズ動作の前に昇圧容量のポンプ容量プリチャージを行う。つまり、前記パルスFP0をハイレベルにする。このプリチャージは、パワーオン直後から開始しても良い。この場合は、他の回路の電流にと重なっても良いようにプリチャージ用のスイッチMOSトランジスタM6のオン抵抗を大きしておくと、より大きな電流低減効果が得られる。   FIG. 19 is a timing chart for explaining the operation of the charge pump circuit of FIG. This figure shows the timing on a large scale. Before the write or erase operation, the pump capacitor is precharged for boosting capacitance. That is, the pulse FP0 is set to the high level. This precharge may be started immediately after power-on. In this case, if the on-resistance of the precharge switch MOS transistor M6 is increased so that it may overlap with the current of another circuit, a larger current reduction effect can be obtained.

図20には、この発明が適用される無線ICタグの一実施例のブロック図が示されている。アンテナに対して電源整流回路及び変調回路と復調回路データ化が設けられる。電源整流回路は、アンテナにより電気信号に形態にされた受信信号を整流して電源電圧VDDを形成する。上記復調回路は、上記受信信号を復調してデジタルのデータにする。上記復調信号に含まれるクロック成分がクロック発振回路に伝えられ、同期化されたクロックが再生される。受信系論理回路は、上記再生されたクロックを用いて受信されたデータを受を受け取る。制御系論理回路及び論理回路は、全体の制御動作を行う。送信系論理回路は、送信信号を形成して変調回路に伝える。変調回路は、送信信号を変調してアンテナを通して出力させる。   FIG. 20 is a block diagram showing an embodiment of a wireless IC tag to which the present invention is applied. A power rectifier circuit, a modulation circuit, and a demodulation circuit data are provided for the antenna. The power supply rectifier circuit rectifies a received signal formed into an electric signal by an antenna to form a power supply voltage VDD. The demodulating circuit demodulates the received signal into digital data. The clock component included in the demodulated signal is transmitted to the clock oscillation circuit, and the synchronized clock is reproduced. The reception logic circuit receives and receives data received using the regenerated clock. The control system logic circuit and logic circuit perform overall control operations. The transmission system logic circuit forms a transmission signal and transmits it to the modulation circuit. The modulation circuit modulates the transmission signal and outputs it through the antenna.

メモリとして不揮発性メモリEEPROMが設けられる。この不揮発性メモリEEPROMは、電源整流回路からの電源電圧を受けて、ライト動作やイレーズ動作に必要なチャージポンプ回路を備えている。特に制限されないが、上記不揮発性メモリEEPROMは、送信系論理回路を介してライト/リード及びイレーズの制御が行われる。上記不揮発性メモリEEPROMへのライトデータは、受信系論理回路で受信されたデータ又は制御系論理回路で加工される。上記不揮発性メモリEEPROMからのリードデータ又は制御系論理回路で加工されたデータは、送信系論理回路を通して上記変調回路に伝えられて出力される。また、テスト回路が設けられて各種テストが実施される。   A nonvolatile memory EEPROM is provided as a memory. This nonvolatile memory EEPROM is provided with a charge pump circuit required for a write operation and an erase operation in response to a power supply voltage from a power supply rectifier circuit. Although not particularly limited, the nonvolatile memory EEPROM is controlled to be written / read and erased via a transmission logic circuit. Write data to the nonvolatile memory EEPROM is processed by the data received by the receiving logic circuit or the control logic circuit. Read data from the nonvolatile memory EEPROM or data processed by the control system logic circuit is transmitted to the modulation circuit through the transmission system logic circuit and output. In addition, a test circuit is provided to perform various tests.

図21には、図20の電源整流回路の一実施例の回路図が示されている。アンテナで受信された受信電圧が負電圧のときにダイオードD11を介してキャパシタC11に充電動作が行われる。上記アンテナで受信された受信電圧が正電圧のときに、ダイオードD123を通して昇圧された電圧でキャパシタC12を充電させる。このようにして、キャパシタ12には正電圧が蓄積される。したがって、アンテナで受信された受信電圧が負電圧のときにダイオードD13を介してキャパシタC13にはより高い電圧で充電動作が行われる。そして、上記アンテナで受信された受信電圧が正電圧のときに、上記昇圧された電圧が加わってダイオードD14を通して出力キャパシタC14を充電させる。特に制限されないが、ツェナーダイオードZDは、出力電圧VDDが高くなり過ぎて、内部回路の耐圧以上の電圧になるのを防止する。   FIG. 21 shows a circuit diagram of an embodiment of the power supply rectifier circuit of FIG. When the reception voltage received by the antenna is a negative voltage, the capacitor C11 is charged through the diode D11. When the reception voltage received by the antenna is a positive voltage, the capacitor C12 is charged with a voltage boosted through the diode D123. In this way, a positive voltage is accumulated in the capacitor 12. Therefore, when the received voltage received by the antenna is a negative voltage, the capacitor C13 is charged with a higher voltage via the diode D13. When the received voltage received by the antenna is a positive voltage, the boosted voltage is applied to charge the output capacitor C14 through the diode D14. Although not limited in particular, the Zener diode ZD prevents the output voltage VDD from becoming too high and exceeding the breakdown voltage of the internal circuit.

無線ICタグに電源整流回路は、上記のような受信信号を整流して形成するものであるので、電流供給能力を超える負荷電流が流れると上記出力キャパシタC14の電位が低下して、内部回路の下限電圧以下になってしまうものである。このため、無線ICタグは、内部回路の動作電流が上記電源整流回路の電流供給能力よりも小さいことが条件とされ、この条件が成立しないときに動作しなくなる。   The power supply rectifier circuit is formed in the wireless IC tag by rectifying the received signal as described above. Therefore, when a load current exceeding the current supply capability flows, the potential of the output capacitor C14 decreases, and the internal circuit It will be below the lower limit voltage. For this reason, the wireless IC tag is conditioned on the condition that the operating current of the internal circuit is smaller than the current supply capability of the power supply rectifier circuit, and does not operate when this condition is not satisfied.

図22は、図20のEEPROMの一実施例のブロック図が示されている。制御論理は、信号RES、RE及びWEとクロックMCKを受けてメモリ動作モードの判定と、それに必要なYアドレス信号と各種制御信号を生成する。メモリマットはメモリセルがマトリックス状態に配置されて構成される。アドレスバッファはアドレス信号AD0〜AD6を受けて、XデコーダにXアドレス信号を供給する。Xデコーダは、上記Xアドレス信号を解読してメモリマットのワード線の選択動作を行う。データラッチは、1ワード線分のデータを一時的に保持する。ワード線が選択されると、データラッチに記憶データが保持される。I/Oバッファを通して入力されたライトデータは、Yデコーダで形成された選択信号に従ってYゲートを介してデータラッチに対して記憶させ、ワード線単位でのライト動作が行われる。リード動作のとき、Yゲートは上記データラッチからYデコーダで指示されたデータ単位(D00〜D15)を選択し、I/Oバッファを通して出力させる。   FIG. 22 is a block diagram showing one embodiment of the EEPROM of FIG. The control logic receives the signals RES, RE, and WE and the clock MCK, determines the memory operation mode, and generates a Y address signal and various control signals necessary for it. The memory mat is configured by arranging memory cells in a matrix state. The address buffer receives the address signals AD0 to AD6 and supplies the X address signal to the X decoder. The X decoder decodes the X address signal and performs an operation of selecting a word line of the memory mat. The data latch temporarily holds data for one word line. When the word line is selected, the stored data is held in the data latch. The write data input through the I / O buffer is stored in the data latch through the Y gate in accordance with the selection signal formed by the Y decoder, and a write operation is performed in units of word lines. In the read operation, the Y gate selects the data unit (D00 to D15) designated by the Y decoder from the data latch and outputs it through the I / O buffer.

特に制限されないが、ワード線単位でのイレーズが行われる構成では、読み出し動作によりデータラッチに記憶データを取り込んでおいて、かかるワード線のメモリセルを一斉にイレーズし、データラッチに対して任意のデータ単位でのライトデータを入力し、その後に1ワード線単位でのライト動作を行うことにより、1ワード線分のうちの一部のデータの書き換えが行われる。VPP発生回路は、前記実施例のチャージポンプ回路が用いられる。つまり、電源電圧VDDとVSSを受け、発振回路で形成されたパルス又は入力されたクロックMCKを用いてライト又はイレーズに必要な昇圧電圧VPPを形成する。   Although there is no particular limitation, in a configuration in which erasing is performed in units of word lines, memory data is fetched into the data latch by a read operation, and the memory cells of the word line are erased all at once, and any data latch is performed. By inputting write data in units of data and then performing a write operation in units of one word line, a part of the data for one word line is rewritten. The charge pump circuit of the above embodiment is used for the VPP generation circuit. That is, the power supply voltages VDD and VSS are received, and the boosted voltage VPP required for writing or erasing is formed using the pulse formed by the oscillation circuit or the input clock MCK.

図23には、この発明に係る半導体集積回路装置に搭載されるチャージポンプ回路の他の一実施例のブロック図が示されている。この実施例は、チャージポンプ回路の駆動周波数を最初は低く、途中から高くなるように制御することでも同様な電流低減効果が得られる。つまり、発振回路の発振パルスと、それを分周回路で分周した低い周波数のパルスとを形成しておいて、セレクタにより切り替えるというものである。つまり、選択信号SELにより、最初は分周された低い周波数のパルスでチャージポンプ回路を動作し、一定時間経過後に上記選択信号SELにより発振パルスに切り替える。この方式によれば、バイアス回路を設ける必要がないのでその分消費電流を低減できるという利点がある。この方式と前記各実施例を適当に組み合わせてもよい。   FIG. 23 is a block diagram showing another embodiment of the charge pump circuit mounted on the semiconductor integrated circuit device according to the present invention. In this embodiment, the same current reduction effect can be obtained by controlling the drive frequency of the charge pump circuit to be low at the beginning and then high from the middle. That is, an oscillation pulse of the oscillation circuit and a low-frequency pulse obtained by dividing the oscillation pulse are formed and switched by the selector. That is, the charge pump circuit is initially operated with a low-frequency pulse divided by the selection signal SEL, and is switched to the oscillation pulse by the selection signal SEL after a predetermined time has elapsed. According to this method, there is no need to provide a bias circuit, and there is an advantage that current consumption can be reduced accordingly. You may combine this system and said each Example suitably.

図24には、この発明に用いられるEEPROMのメモリセルの一実施例の素子構造断面図が示されている。この実施例のメモリセルは、メモリトランジスタ(MG)とスイッチMOSトランジスタ(CG)の2トランジスタ構成からなる。2トランジスタともにゲートはポリシリコンで構成され、スイッチMOSのゲート(CG)は、コントロールゲートやワード線とも呼ばれる。メモリトランジスタはゲート絶縁膜がONO膜からなり、ナイトライド膜内のトラップに電子を捕獲することで電荷を保持し不揮発性メモリとなる。トラップに一定量以上の電子が捕獲された状態が "0"、電子捕獲が少なくホールが一定量以上捕獲された状態が "1" である。EEPROMでは消去後のメモリセル状態を "1" と定義する。 "1" 状態のメモリでは、読み出し時に、メモリゲート電位を0Vとしても、ドレインに読み出し電圧Vr を印加すると、ソース0Vで電流が流れるため、非選択メモリはワード線電位を0Vにして電流を遮断する。   FIG. 24 is a sectional view of an element structure of an embodiment of an EEPROM memory cell used in the present invention. The memory cell of this embodiment has a two-transistor configuration of a memory transistor (MG) and a switch MOS transistor (CG). The gates of both transistors are made of polysilicon, and the gate (CG) of the switch MOS is also called a control gate or a word line. In the memory transistor, the gate insulating film is made of an ONO film, and charges are held by trapping electrons in a trap in the nitride film, thereby forming a nonvolatile memory. A state where a certain amount of electrons are captured in the trap is “0”, and a state where there are few electron captures and a hole is captured more than a certain amount is “1”. In the EEPROM, the memory cell state after erasure is defined as “1”. In the memory in the “1” state, even when the memory gate potential is set to 0V at the time of reading, if a read voltage Vr is applied to the drain, current flows at the source 0V. To do.

図25には、この発明に用いられるEEPROMの動作を説明するためのメモリマット部の回路図が示されている。同図(1)はリードモードであり、(2)はライトモードであり、(3)はイレーズモードである。   FIG. 25 shows a circuit diagram of a memory mat portion for explaining the operation of the EEPROM used in the present invention. (1) is a read mode, (2) is a write mode, and (3) is an erase mode.

図25(1)のリードモードは、同図のバイアス条件及び図26のタイミング図に示すように、EEPROMの読出し時メモリ電流の大きさは、メモリに保持している電荷量を反映している。 "1"状態のメモリではナイトライド膜内のトラップにホールが捕獲されていて、チャネル電流が流れやすく、例えば数10μAのような大きさの電流が流れる。 "0" 状態のメモリではナイトライド膜内のトラップに電子が捕獲されていて、チャネル電流が流れない。この特性を用いて、読み出し時には、まずデータ線DLにプリチャージを行い、電流供給源を切り、その後、選択ワード線の電位を上げる。ワード線の適正な電位VDDxnはスイッチMOSトランジスタのVthに依存するが、スイッチMOSトランジスタのオン抵抗を十分に小さくするために、必要に応じて電源電圧VDDから昇圧をして生成する。 "1" 状態のメモリを読む場合は、データ線の電荷が放電されて、センスラッチが反転してデータ線は0Vとなる。 "0" 状態のメモリを読む場合は、データ線はワード線電位が上がるとチャージシェアで電位が少し低下するが、センスラッチの反転電圧よりも高く維持されてラッチの電源電圧に等しい電位となる。このデータ線電位の差で "1" と "0" を判定する。   In the read mode of FIG. 25 (1), as shown in the bias condition of FIG. 25 and the timing chart of FIG. 26, the magnitude of the memory current at the time of reading of the EEPROM reflects the amount of charge held in the memory. . In the memory in the “1” state, holes are trapped in the trap in the nitride film, and channel current flows easily. For example, a current as large as several tens of μA flows. In the “0” state memory, electrons are trapped in the traps in the nitride film, and channel current does not flow. Using this characteristic, at the time of reading, the data line DL is first precharged, the current supply source is turned off, and then the potential of the selected word line is raised. An appropriate potential VDDxn of the word line depends on Vth of the switch MOS transistor, but is generated by boosting from the power supply voltage VDD as necessary in order to sufficiently reduce the on-resistance of the switch MOS transistor. When reading the memory in the “1” state, the data line is discharged, the sense latch is inverted, and the data line becomes 0V. When reading the memory in the “0” state, the potential of the data line decreases slightly due to the charge share when the word line potential increases, but is maintained higher than the inversion voltage of the sense latch and becomes equal to the power supply voltage of the latch. . “1” and “0” are determined based on the difference between the data line potentials.

図25(3)のイレーズモードは、同図のバイアス条件及び図27のタイミング図に示すように、選択メモリゲートには負の高電圧VPP、選択WELL(ウェル)には電源電圧VDDを引加する。共通ソース線には電源電圧VDDを印加する。データ線はフローティングとする。選択されたメモリゲートと基板WELLの電位差による電界でトンネリング電流が流れて、ホールがナイトライド膜内のトラップに捕獲されると消去されて "1" 状態となる。消去では、まず非選択メモリゲートと選択WELLの電位をVDDに上げる。その後、消去用のチャージポンプ回路によって選択メモリゲートと非選択WELLとに同時に負の高電圧VPPを印加する。   In the erase mode of FIG. 25 (3), as shown in the bias condition of FIG. 25 and the timing diagram of FIG. 27, a negative high voltage VPP is applied to the selected memory gate, and the power supply voltage VDD is applied to the selected WELL (well). To do. A power supply voltage VDD is applied to the common source line. The data line is floating. When a tunneling current flows due to an electric field due to a potential difference between the selected memory gate and the substrate WELL, and holes are trapped in the traps in the nitride film, they are erased to be in a “1” state. In erasing, first, the potentials of the non-selected memory gate and the selected WELL are raised to VDD. Thereafter, a negative high voltage VPP is simultaneously applied to the selected memory gate and the non-selected WELL by an erasing charge pump circuit.

図25(2)のライトモードは、同図のバイアス条件及び図28のタイミング図に示すように、選択メモリゲートには電源電圧VDD、ウェルWELLには負の高電圧VPPを引加する。 データ線には、書き込むデータが "0" の場合は負の高電圧VPP、 "1" の場合はVDDを引加する。メモリゲートとチャネルの電位差による電界でトンネリング電流が流れて、電子がナイトライド膜内のトラップに捕獲されると "0" 状態となる。書き込みでは、データ線の電位を選択メモリゲートに伝達するために選択ワード線WLの電位を上げる。次にデータ線DLにデータ "1" に対応した書き込み阻止電圧を印加する。次に選択メモリゲートMGの電位を上げる。その後書き込み用のチャージポンプ回路によってウェルWELLと非選択メモリゲートに同時に負の高電圧VPPを印加する。   In the write mode of FIG. 25 (2), as shown in the bias conditions of FIG. 25 and the timing diagram of FIG. 28, the power supply voltage VDD is applied to the selected memory gate and the negative high voltage VPP is applied to the well WELL. A negative high voltage VPP is applied to the data line when the data to be written is “0”, and VDD is applied when the data is “1”. When a tunneling current flows due to an electric field due to the potential difference between the memory gate and the channel, and electrons are captured by the trap in the nitride film, the state becomes "0". In writing, the potential of the selected word line WL is raised in order to transmit the potential of the data line to the selected memory gate. Next, a write inhibition voltage corresponding to data “1” is applied to the data line DL. Next, the potential of the selected memory gate MG is raised. Thereafter, a negative high voltage VPP is simultaneously applied to the well WELL and the non-selected memory gate by the write charge pump circuit.

図29には、図22のEEPROMの動作の一例を説明するためのタイミング図が示されている。信号REのハイレベルによりリード動作が指示される。アドレス信号ADによりメモリマットの選択動作が行われて出力端子DOからリードデータが出力される。次に、信号WEがハイレベルにされてライト動作が指示される。アドレス信号ADによりメモリセルの選択動作が行われ、ライトデータDIの入力が行われる。このとき、1つのワード線分のライトデータがデータラッチに入力され、あるいはワード線の選択動作によってデータラッチに記憶データが保持され、特定のYアドレスについてライトデータが入力され、データラッチのデータがメモリセルに書き込まれるとき、チャージポンプ回路が動作を開始して上記昇圧電圧VPPを形成する。   FIG. 29 is a timing chart for explaining an example of the operation of the EEPROM of FIG. A read operation is instructed by the high level of the signal RE. A memory mat selection operation is performed by the address signal AD, and read data is output from the output terminal DO. Next, the signal WE is set to a high level to instruct a write operation. The memory cell selection operation is performed by the address signal AD, and the write data DI is input. At this time, the write data for one word line is input to the data latch, or the storage data is held in the data latch by the word line selection operation, the write data is input for a specific Y address, and the data in the data latch is When data is written in the memory cell, the charge pump circuit starts operating to form the boosted voltage VPP.

このようなライトのためにチャージポンプ回路の動作を開始すると、前記電流制限機能を設けない場合には電源電圧VDDが急激に低下して、無線ICタグの内部回路全体が動作不能となってしまう。つまり、上記データラッチに記憶されたライトデータが失われてしまい、実質的に無線ICタグは動作不能となる。これに対して、本願のチャージポンプ回路を用いた場合には、ポンピング動作開始時に電流制限が行われて無線ICタグの動作電圧VDDが確保され、上記ライトデータが失われることなく正しくメモリセルに書き込まれる。このことは、イレーズモードを実行するときも同様である。つまり、特定のワード線を選択し、データの書き換えを行うときにはデータラッチに書き換えデータが入力された状態でイレーズが行われるので、上記書き換えデータを確保するためには、チャージポンプ回路に電流制限機能を設けることが必要である。   When the operation of the charge pump circuit is started for such a write, the power supply voltage VDD rapidly decreases unless the current limiting function is provided, and the entire internal circuit of the wireless IC tag becomes inoperable. . That is, the write data stored in the data latch is lost, and the wireless IC tag becomes substantially inoperable. On the other hand, when the charge pump circuit of the present application is used, current limitation is performed at the start of the pumping operation to secure the operating voltage VDD of the wireless IC tag, and the write data is correctly stored in the memory cell without being lost. Written. This is the same when executing the erase mode. That is, when a specific word line is selected and data is rewritten, erasing is performed with the rewritten data being input to the data latch. Therefore, in order to secure the rewritten data, the charge pump circuit has a current limiting function. It is necessary to provide

無線ICタグでは、上記EEPROMの他の受信系論理回路や制御系論理回路に含まれるレジスタ等に記憶された記憶回路の記憶情報が上記チャージポンプ回路の起動によって失われてしまうことがないようにするためにも上記電源電圧VDDが維持されることは重要である。   In the wireless IC tag, information stored in a storage circuit stored in a register or the like included in another reception logic circuit or control logic circuit of the EEPROM is not lost by the activation of the charge pump circuit. In order to achieve this, it is important to maintain the power supply voltage VDD.

以上説明したように本願のチャージポンプ回路においては、(1)要素ポンプ回路の昇圧ポンプ容量を駆動するインバータ回路に電流制限用の素子を追加することで、昇圧ポンプ容量の充電電流が制限され、昇圧開始の最初のサイクルでの大きな電流が流れることを防止できる。(2)要素ポンプ回路を複数ブロックに分割し、1ブロックずつ順番に活性化することにより昇圧ポンプ容量の充電電流が分散されるので最初のサイクルでの大きな電流が流れることを防止できる。(3)電流制限機能を持った駆動回路を昇圧容量ごとに配置することで、起動時の電流を減らすことができると同時に駆動回路と昇圧容量の間の寄生容量と寄生抵抗が減少するので、回路の電力効率も向上できる。(4)昇圧回路の駆動周波数を最初は小さく、途中から大きく制御することで、定常動作時の電流供給能力を維持したまま、最初のサイクルでの昇圧ポンプ容量充電による大きな貫通電流を抑制することが可能である。(5)パワーオン時または昇圧ポンプ回路の起動前にポンプ内の容量をゆっくり充電することにより昇圧ポンプ容量の充電電流が分散されるので最初のサイクルでの大きな電流が流れることを防止できる。   As described above, in the charge pump circuit of the present application, (1) by adding a current limiting element to the inverter circuit that drives the boost pump capacity of the element pump circuit, the charge current of the boost pump capacity is limited, It is possible to prevent a large current from flowing in the first cycle of the boosting start. (2) By dividing the element pump circuit into a plurality of blocks and activating them one by one in order, the charging current of the boost pump capacity is dispersed, so that a large current in the first cycle can be prevented from flowing. (3) By disposing a drive circuit having a current limiting function for each booster capacitor, the current at start-up can be reduced, and at the same time, the parasitic capacitance and parasitic resistance between the drive circuit and the booster capacitor are reduced. The power efficiency of the circuit can also be improved. (4) By controlling the drive frequency of the booster circuit to be small at the beginning and large from the middle, it is possible to suppress a large through current due to booster pump capacity charging in the first cycle while maintaining the current supply capability at the time of steady operation. Is possible. (5) Since the charge current of the boost pump capacity is dispersed by slowly charging the capacity in the pump at the time of power-on or before starting the boost pump circuit, it is possible to prevent a large current from flowing in the first cycle.

(6)上記(1)と(2)〜(5)のいずれかまたは複数を組み合わせることにより両者の効果が合わさってさらに最初のサイクルでの昇圧ポンプ容量充電による大きな貫通電流を抑制することが可能である。(7)上記(2)と(3)〜(5)のいずれかまたは両方を組み合わせることにより両者の効果が合わさってさらに最初のサイクルでの昇圧ポンプ容量充電による大きな貫通電流を抑制することが可能である。(8)上記(4)と(5)を組み合わせることにより両者の効果が合わさってさらに最初のサイクルでの昇圧ポンプ容量充電による大きな貫通電流を抑制することが可能である。以上のように、最初のサイクルでの電流が抑えられるが、昇圧動作の残り期間での電流供給能力は十分にあるため、高電圧へ昇圧に必要な時間を短く保ちつつ、消費電流のピークを抑え電流仕様を満足することが可能となる。   (6) By combining one or more of the above (1) and (2) to (5), the effects of both can be combined to further suppress a large through current due to boost pump capacity charging in the first cycle. It is. (7) By combining any one or both of the above (2) and (3) to (5), it is possible to combine the effects of both and further suppress a large through current due to boost pump capacity charging in the first cycle. It is. (8) By combining the above (4) and (5), the effects of both can be combined to further suppress a large through current due to boost pump capacity charging in the first cycle. As described above, the current in the first cycle can be suppressed, but the current supply capability in the remaining period of the boosting operation is sufficient, so the peak current consumption is increased while keeping the time required for boosting to a high voltage short. It becomes possible to satisfy the suppressed current specification.

以上本発明者によってなされた発明を、上記実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。無線タグICに限定されることはなく、非接触型のICカードでもよい。更に、例えば伝播されたエネルギーは光又は音であってもよい。つまり、光を電気信号に変換し、それにより電源電圧を形成したり、音声を電気信号に変換してそれを整流して電源電圧を形成したりするものにも適用できる。つまり、光応答型ICタグや音声応答型ICタグ等にも同様に適用できる。この発明は、伝播されたエネルギーを受けて電源電圧を形成し、それにより動作するチャージポンプ回路を備えた各種半導体集積回路装置に広く利用できる。   Although the invention made by the present inventors has been specifically described based on the above embodiment, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. The wireless tag IC is not limited, and a non-contact type IC card may be used. Further, for example, the propagated energy may be light or sound. That is, the present invention can also be applied to a case where light is converted into an electric signal and thereby a power supply voltage is formed, or sound is converted into an electric signal and rectified to form a power supply voltage. That is, the present invention can be similarly applied to an optical response IC tag, a voice response IC tag, and the like. The present invention can be widely used in various semiconductor integrated circuit devices having a charge pump circuit that operates by receiving a propagated energy to generate a power supply voltage.

この発明に係る半導体集積回路装置に搭載されるチャージポンプ回路の一実施例を示す回路図である。1 is a circuit diagram showing one embodiment of a charge pump circuit mounted on a semiconductor integrated circuit device according to the present invention. FIG. 図1の駆動回路LM−DRVの一実施例を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram illustrating an example of a drive circuit LM-DRV in FIG. 1. 図1のバイアス回路BIASの一実施例を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram illustrating an example of a bias circuit BIAS in FIG. 1. 図1のチャージポンプ回路の動作電流の説明図である。It is explanatory drawing of the operating current of the charge pump circuit of FIG. この発明に係る半導体集積回路装置に搭載されるチャージポンプ回路の他の一実施例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows another Example of the charge pump circuit mounted in the semiconductor integrated circuit device based on this invention. この発明に係る半導体集積回路装置に搭載されるチャージポンプ回路の他の一実施例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows another Example of the charge pump circuit mounted in the semiconductor integrated circuit device based on this invention. 図6のチャージポンプ回路の動作電流の説明図である。It is explanatory drawing of the operating current of the charge pump circuit of FIG. この発明に係る半導体集積回路装置に搭載されるチャージポンプ回路の他の一実施例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows another Example of the charge pump circuit mounted in the semiconductor integrated circuit device based on this invention. この発明に係る半導体集積回路装置に搭載されるチャージポンプ回路の他の一実施例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows another Example of the charge pump circuit mounted in the semiconductor integrated circuit device based on this invention. 図8及び図9のチャージポンプ回路の動作電流の説明図である。It is explanatory drawing of the operating current of the charge pump circuit of FIG.8 and FIG.9. この発明に係る半導体集積回路装置に搭載されるチャージポンプ回路の他の一実施例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows another Example of the charge pump circuit mounted in the semiconductor integrated circuit device based on this invention. 図11の要素ポンプ回路の一実施例を示す回路図である。FIG. 12 is a circuit diagram showing an embodiment of the element pump circuit of FIG. 11. 図11のゲート制御回路の一実施例を示す回路図である。FIG. 12 is a circuit diagram illustrating an example of the gate control circuit of FIG. 11. この発明に係る半導体集積回路装置に搭載されるチャージポンプ回路の他の一実施例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows another Example of the charge pump circuit mounted in the semiconductor integrated circuit device based on this invention. この発明に係る半導体集積回路装置に搭載されるチャージポンプ回路の他の一実施例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows another Example of the charge pump circuit mounted in the semiconductor integrated circuit device based on this invention. 図15の要素ポンプ回路の一実施例を示す回路図である。FIG. 16 is a circuit diagram showing an embodiment of the element pump circuit of FIG. 15. 図15のプリチャージ制御付駆動回路DRVPの一実施例を示す回路図である。FIG. 16 is a circuit diagram illustrating an example of a drive circuit with precharge control DRVP in FIG. 15. 図15のチャージポンプ回路の動作を説明するためのタイミング図である。FIG. 16 is a timing chart for explaining the operation of the charge pump circuit of FIG. 15. 図15のチャージポンプ回路の動作を説明するためのタイミング図である。FIG. 16 is a timing chart for explaining the operation of the charge pump circuit of FIG. 15. この発明が適用される無線ICタグの一実施例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows one Example of the wireless IC tag to which this invention is applied. 図20の電源整流回路の一実施例を示す回路図である。FIG. 21 is a circuit diagram showing an embodiment of the power supply rectifier circuit of FIG. 20. 図20のEEPROMの一実施例を示すブロック図である。FIG. 21 is a block diagram showing an example of the EEPROM of FIG. 20. この発明に係る半導体集積回路装置に搭載されるチャージポンプ回路の他の一実施例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows another Example of the charge pump circuit mounted in the semiconductor integrated circuit device based on this invention. この発明に用いられるEEPROMのメモリセルの一実施例を示す素子構造断面図である。1 is a cross-sectional view of an element structure showing an embodiment of an EEPROM memory cell used in the present invention. この発明に用いられるEEPROMの動作を説明するためのメモリマット部の回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram of a memory mat portion for explaining the operation of the EEPROM used in the present invention. 図25のリードモードを説明するためのタイミング図である。FIG. 26 is a timing chart for explaining the read mode of FIG. 25. 図25のイレーズモードを説明するためのタイミング図である。FIG. 26 is a timing chart for explaining an erase mode in FIG. 25. 図25のライトモードを説明するためのタイミング図である。FIG. 26 is a timing chart for explaining the write mode of FIG. 25. 図22のEEPROMの動作の一例を説明するためのタイミング図である。FIG. 23 is a timing chart for explaining an example of the operation of the EEPROM of FIG. 22. 従来のチャージポンプ回路の一例を説明するための回路図である。It is a circuit diagram for demonstrating an example of the conventional charge pump circuit. 図30のチャージポンプ回路の動作を説明するためのタイミング図である。FIG. 31 is a timing chart for explaining the operation of the charge pump circuit of FIG. 30.

符号の説明Explanation of symbols

RECT…要素ポンプ回路、LM−DRV…駆動回路、BIAS…バイアス回路、GCNT…ゲート制御回路、DRVP…プリチャージ制御付駆動回路、CP1〜CP4…昇圧容量、D1〜D14…ダイオード、LD…負荷回路、G1,G2…ゲート回路、M1〜M22…MOSトランジスタ、CG…容量、C11〜C14…キャパシタ、ZD…ツェナーダイオード。   RECT: Element pump circuit, LM-DRV: Drive circuit, BIAS: Bias circuit, GCNT: Gate control circuit, DRVP: Drive circuit with precharge control, CP1-CP4: Boost capacitor, D1-D14: Diode, LD: Load circuit G1, G2... Gate circuit, M1 to M22... MOS transistor, CG... Capacitance, C11 to C14.

Claims (11)

伝播されたエネルギーが電気信号の形態で入力される入力端子と、
上記入力端子から入力された電気信号から直流電圧を生成する電源回路と、
上記電源回路で形成された直流電圧を受け、かかる直流電圧とは異なる内部電圧を形成するチャージポンプ回路と、
上記内部電圧で動作する内部回路とを備えてなり、
上記チャージポンプ回路は、起動時の電流が制限されることを特徴とする半導体集積回路装置。
An input terminal through which the propagated energy is input in the form of an electrical signal;
A power supply circuit that generates a DC voltage from an electrical signal input from the input terminal;
A charge pump circuit that receives a DC voltage formed by the power supply circuit and forms an internal voltage different from the DC voltage;
An internal circuit that operates at the internal voltage,
The charge pump circuit is a semiconductor integrated circuit device characterized in that a current at startup is limited.
請求項1において、
上記伝播されたエネルギーは、信号成分を含む電磁波であることを特徴とする半導体集積回路装置。
In claim 1,
The semiconductor integrated circuit device, wherein the propagated energy is an electromagnetic wave including a signal component.
請求項2において、
上記チャージポンプ回路は、
上記直流電圧で動作する発振回路、駆動回路、複数の要素ポンプ回路及び出力容量を含み、
上記発振回路は、発振パルスを形成し、
上記要素ポンプ回路は、ポンプ容量とそれに対応した発振パルスの信号レベルに対応してスイッチングを行うスイッチ素子とを有し、
上記駆動回路は、上記発振パルスに対応して上記要素ポンプ回路のポンプ容量を駆動する電流の制限を行うものであることを特徴とする半導体集積回路装置。
In claim 2,
The charge pump circuit is
Including an oscillation circuit, a drive circuit, a plurality of element pump circuits and an output capacity that operate with the DC voltage,
The oscillation circuit forms an oscillation pulse,
The element pump circuit has a pump capacity and a switch element that performs switching corresponding to the signal level of the oscillation pulse corresponding to the pump capacity,
2. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the drive circuit limits a current for driving a pump capacity of the element pump circuit in response to the oscillation pulse.
請求項3において、
上記駆動回路は、複数の要素ポンプ回路のそれぞれに対応して設けられるものであることを特徴とする半導体集積回路装置。
In claim 3,
A semiconductor integrated circuit device, wherein the drive circuit is provided corresponding to each of a plurality of element pump circuits.
請求項2において、
上記チャージポンプ回路は、
上記直流電圧で動作する発振回路、駆動回路、複数の要素ポンプ回路及び出力容量を含み、
上記発振回路は、発振パルスを形成し、
上記要素ポンプ回路は、ポンプ容量とそれに対応した発振パルスの信号レベルに対応してスイッチングを行うスイッチ素子とを有し、
上記駆動回路は、上記発振パルスに対応して上記要素ポンプ回路のポンプ容量を駆動するものであり、
上記要素ポンプ回路がポンピング動作に対応して複数ブロックに分割され、
上記分割された複数ブロックは、起動時に低電圧側から順に時間差を持って動作を行うことを特徴とする半導体集積回路装置。
In claim 2,
The charge pump circuit is
Including an oscillation circuit, a drive circuit, a plurality of element pump circuits and an output capacity that operate with the DC voltage,
The oscillation circuit forms an oscillation pulse,
The element pump circuit has a pump capacity and a switch element that performs switching corresponding to the signal level of the oscillation pulse corresponding to the pump capacity,
The drive circuit drives the pump capacity of the element pump circuit in response to the oscillation pulse,
The element pump circuit is divided into a plurality of blocks corresponding to the pumping operation,
The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the plurality of divided blocks operate with a time difference in order from the low voltage side at the time of startup.
請求項2において、
上記チャージポンプ回路は、
上記直流電圧で動作する発振回路、駆動回路、複数の要素ポンプ回路及び出力容量を含み、
上記発振回路は、発振パルスを形成し、
上記要素ポンプ回路は、ポンプ容量とそれに対応した発振パルスの信号レベルに対応してスイッチングを行うスイッチ素子とを有し、
上記駆動回路は、上記発振パルスに対応して上記要素ポンプ回路のポンプ容量を駆動するものであり、
上記発振パルスの周波数を制御することにより、上記起動時の電流が制限されてなることを特徴とする半導体集積回路装置。
In claim 2,
The charge pump circuit is
Including an oscillation circuit, a drive circuit, a plurality of element pump circuits and an output capacity that operate with the DC voltage,
The oscillation circuit forms an oscillation pulse,
The element pump circuit has a pump capacity and a switch element that performs switching corresponding to the signal level of the oscillation pulse corresponding to the pump capacity,
The drive circuit drives the pump capacity of the element pump circuit in response to the oscillation pulse,
A semiconductor integrated circuit device, wherein a current at the time of startup is limited by controlling a frequency of the oscillation pulse.
請求項2において、
上記チャージポンプ回路は、
上記直流電圧で動作する発振回路、駆動回路、複数の要素ポンプ回路、チャージアップスイッチ及び出力容量を含み、
上記発振回路は、発振パルスを形成し、
上記要素ポンプ回路は、ポンプ容量とそれに対応した発振パルスの信号レベルに対応してスイッチングを行うスイッチ素子とからなり、
上記チャージアップスイッチは、起動時に一時的にオン状態となって上記各要素ポンプ回路のポンプ容量のチャージアップを行い、
上記駆動回路は、上記起動時の上記チャージアップスイッチのオン状態に合わせて上記ポンプ容量のチャージアップ動作に必要な出力信号を形成し、上記ポンプ容量がチャージアップされた後に上記発振パルスに対応して上記要素ポンプ回路のポンプ容量を駆動することを特徴とする半導体集積回路装置。
In claim 2,
The charge pump circuit is
Including an oscillation circuit, a drive circuit, a plurality of element pump circuits, a charge-up switch, and an output capacitor that operate with the DC voltage,
The oscillation circuit forms an oscillation pulse,
The element pump circuit includes a pump capacity and a switch element that performs switching in accordance with the signal level of the oscillation pulse corresponding to the pump capacity.
The charge-up switch is temporarily turned on at start-up to charge up the pump capacity of each element pump circuit.
The drive circuit generates an output signal necessary for the charge-up operation of the pump capacitor in accordance with the on-state of the charge-up switch at the start-up, and responds to the oscillation pulse after the pump capacitor is charged up. A semiconductor integrated circuit device for driving the pump capacity of the element pump circuit.
請求項5,6又は7のいずれかにおいて、
上記駆動回路は、上記発振パルスに対応して上記要素ポンプ回路のポンプ容量を駆動する電流の制限を行うものであることを特徴とする半導体集積回路装置。
In any of claims 5, 6 or 7,
2. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the drive circuit limits a current for driving a pump capacity of the element pump circuit in response to the oscillation pulse.
請求項3又は8において、
上記駆動回路は、パルス信号を受けるPチャネルMOSFETとNチャネルMOSFETを有するCMOS回路と、上記PチャネルMOSFET及びNチャネルMOSFETに直列形態に接続されて電流制限動作を行うMOSFETを有することを特徴とする半導体集積回路装置。
In claim 3 or 8,
The drive circuit includes a CMOS circuit having a P-channel MOSFET and an N-channel MOSFET that receive a pulse signal, and a MOSFET that is connected in series to the P-channel MOSFET and the N-channel MOSFET to perform a current limiting operation. Semiconductor integrated circuit device.
請求項1ないし9のいずれかにおいて、
上記半導体集積回路装置は、無線によるデータの送受信をするものであることを特徴とする半導体集積回路装置。
In any one of Claim 1 thru | or 9,
The semiconductor integrated circuit device is a device for transmitting and receiving data wirelessly.
請求項10において、
上記内部回路は、上記内部電圧を用いて電気的に書き換えが可能な不揮発性メモリであることを特徴とする半導体集積回路装置。
In claim 10,
The semiconductor integrated circuit device, wherein the internal circuit is a nonvolatile memory that can be electrically rewritten using the internal voltage.
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