JP2009100340A - 半導体装置、およびドライバ制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の半導体装置では、ドライバ2のプルアップ側において、抵抗素子が直列に挿入されたPchトランジスタP1、P2、P3を用意し、Pchトランジスタ側のON抵抗と抵抗素子の抵抗値とを選択可能に構成する。また、ドライバ2のプルダウン側においても、抵抗素子が直列に挿入されたNchトランジスタN1、N2、N3を用意し、Nchトランジスタ側のON抵抗と抵抗素子の抵抗値とを選択可能に構成する。そして、これらを任意に組み合わせる事で、線形なI−V特性をもつドライバ2を実現する。
【選択図】図1
Description
この場合、終端抵抗Rttの抵抗値を小さくすることで定常状態のLowレベルを期待値に合わすことができる。そのシミュレーション結果を図10に示す。図10(A)は、抵抗素子モデルの場合のEyeパターンを示し、図10(B)は、トランジスタモデルの場合のEyeパターンを示す。
上記構成からなる本発明の半導体装置では、ドライバ部のプルアップ側において、抵抗素子が直列に挿入されたトランジスタを複数種類用意し、トランジスタのON抵抗と抵抗素子の抵抗値とを複数種類の値から選択可能に構成する。また、ドライバ部のプルダウン側においても、抵抗素子が直列に挿入されたトランジスタを複数種類用意し、トランジスタのON抵抗と抵抗素子の抵抗値とを複数種類の値から選択可能に構成する。そして、これらを任意に組み合わせる事で、線形なI−V特性をもつドライバ部を実現する。
これにより、半導体装置において、線形なI−V特性をもつドライバ部を提供することができ、信号の伝送特性を改善すると共に、線形なI−V特性をもつドライバ部を各種条件に適合できように制御できる。このため、終端抵抗値や基準電圧VRef値が変わったとしても、線形特性をもつ最適なドライバトランジスタ側のON抵抗値を任意に決定出来るので、終端条件や基準電圧VRef値が変わったとしても、Eyeパターンの対称性を確保でき、Low側のウインドウ幅が狭くなってしまう問題を解決出来る。
上記構成からなる本発明の半導体装置では、ドライバ部のプルアップ側において、抵抗素子が直列に挿入されたPchトランジスタを複数種類用意し、PchトランジスタのON抵抗と抵抗素子の抵抗値とを複数種類の値から選択可能に構成する。また、ドライバ部のプルダウン側においても、抵抗素子が直列に挿入されたNchトランジスタを複数種類用意し、NchトランジスタのON抵抗と抵抗素子の抵抗値とを複数種類の値から選択可能に構成する。そして、これらを任意に組み合わせる事で、線形なI−V特性をもつドライバ部を実現する。
これにより、半導体装置において、線形なI−V特性をもつドライバ部を提供することができ、信号の伝送特性を改善すると共に、線形なI−V特性をもつドライバ部を各種条件に適合できように制御できる。このため、終端抵抗値や基準電圧VRef値が変わったとしても、線形特性をもつ最適なドライバトランジスタ側のON抵抗値を任意に決定出来るので、終端条件や基準電圧VRef値が変わったとしても、Eyeパターンの対称性を確保でき、Low側のウインドウ幅が狭くなってしまう問題を解決出来る。
上記構成からなる本発明の半導体装置では、ドライバ部のプルアップ側において、第1群のPchトランジスタからPchトランジスタを選択してON抵抗値を設定し、第2群のPchトランジスタを選択して抵抗素子の抵抗値を設定する。また、ドライバ部のプルダウン側において、第3群のNchトランジスタからNchトランジスタを選択してON抵抗値を設定し、第4群のNchトランジスタを選択して抵抗素子の抵抗値を設定する。
これにより、半導体装置において、線形なI−V特性をもつドライバ部を提供することができ、信号の伝送特性を改善すると共に、線形なI−V特性をもつドライバ部を各種条件に適合できように制御できる。このため、終端抵抗値や基準電圧VRef値が変わったとしても、線形特性をもつ最適なドライバトランジスタ側のON抵抗値を任意に決定出来るので、終端条件や基準電圧VRef値が変わったとしても、Eyeパターンの対称性を確保でき、Low側のウインドウ幅が狭くなってしまう問題を解決出来る。
上記構成からなる本発明の半導体装置では、第2群のPchトランジスタ、および第4群のNchトランジスタを選択するためのヒューズまたはアンチヒューズを備える。
これにより、2群のPchトランジスタ、および第4群のNchトランジスタ中から所望のトランジスタを容易に選択することができる。
上記構成からなる本発明の半導体装置では、VIL判定基準電圧発生ブロックは、「ドライバ部出力のLowレベルと基準電圧VRefのマージン」と、「ドライバ部出力のHighレベルと基準電圧VRefのマージン」とが等しくなるLowレベルを判定するためのVIL判定基準電圧VLoを発生する。VILレベル判定ブロックは、レシーバ側の終端抵抗Rttの抵抗値と、ドライバ部のNchトランジスタのON抵抗値と、Nchトランジスタに接続された抵抗値とにより決まる信号のLowレベルと、VIL判定基準電圧VLoとを比較する。出力BUFコントロール部は、VILレベル判定ブロックによる比較結果を基に、ドライバ部のNchトランジスタのON抵抗の調整を、ドライバ部のLow出力レベルがVIL判定基準電圧VLoと等しくなるまで繰り返す。
これにより、伝送線路の特性インピーダンス等によって変わり得る終端抵抗Rttの抵抗値やレシーバの性能に依存する基準電圧VRef値によって決まるドライバ部のON抵抗を適宜変更可能になると共に、「ドライバ部出力のLowレベルと基準電圧VRefのマージン」と、「ドライバ部出力のHighレベルと基準電圧VRefのマージン」とが等しくなるように、NchトランジスタのON抵抗値と、抵抗素子の値を設定することができる。
上記構成からなる本発明の半導体装置では、ドライバレプリカを使用して、PchトランジスタのON抵抗値と、抵抗素子の値を設定する。この場合に、ドライバ部のNchトランジスタのON抵抗値と、抵抗素子の値とをドライバレプリカに予め設定する。そして、ドライバレプリカ内のNchトランジスタ側のON抵抗値と、Pchトランジスタ側のON抵抗とで決まる分圧レベルと、1/2VDDレベル(電源電圧VDDの1/2の電圧レベル)とを比較し、前記分圧レベルが1/2VDDレベルになるようにドライバレプリカのPchトランジスタ側のON抵抗値を調整する。調整完了後、ドライバレプリカのPchトランジスタ側のON抵抗値を基に、ドライバ部のPchトランジスタ側をON抵抗値を調整する。
これにより、ドライバレプリカを使用して、Pchトランジスタ側のON抵抗値と、抵抗素子の抵抗値とを容易に設定することができる。
上記構成からなる本発明の半導体装置では、ドライバ部において、Nchトランジスタ側のON抵抗値と抵抗素子の抵抗値の調整が完了した後に、ODT機能をOFF状態し、ドライバ部のNchトランジスタ側のON抵抗値と、Pchトランジスタ側のON抵抗とで決まる分圧レベルと、1/2VDDレベル(電源電圧VDDの1/2のレベル)とを比較し、分圧レベルが1/2VDDレベルになるようにPchトランジスタ側のON抵抗値を調整する。
これにより、ドライバレプリカを使用することなく、Pchトランジスタ側のON抵抗値と、抵抗素子の値とを容易に設定することができる。
上記手順を含む本発明のドライバ制御方法では、ドライバ部のプルアップ側において、抵抗素子が直列に挿入されたトランジスタを複数種類用意し、トランジスタのON抵抗と抵抗素子の抵抗値とを複数種類の値から選択可能に構成する。また、ドライバ部のプルダウン側においても、抵抗素子が直列に挿入されたトランジスタを複数種類用意し、トランジスタのON抵抗と抵抗素子の抵抗値とを複数種類の値から選択可能に構成する。そして、これらを任意に組み合わせる事で、線形なI−V特性をもつドライバ部を実現する。
これにより、半導体装置において、線形なI−V特性をもつドライバ部を提供することができ、信号の伝送特性を改善すると共に、線形なI−V特性をもつドライバ部を各種条件に適合できように制御できる。このため、終端抵抗値や基準電圧VRef値が変わったとしても、線形特性をもつ最適なドライバトランジスタ側のON抵抗値を任意に決定出来るので、終端条件や基準電圧VRef値が変わったとしても、Eyeパターンの対称性を確保でき、Low側のウインドウ幅が狭くなってしまう問題を解決出来る。
図1は、本発明の第1の実施の形態に係わる半導体装置の構成を示す図であり、ドライバ部の構成を示す図である。
図2に示すように、プルダウン側のNchトランジスタについては、出力抵抗Routを、ターゲット抵抗R_targetの特性(直線性のある特性)に近づけるために、NchトランジスタN1(ON抵抗値がRon_n1)と抵抗素子Rsn1を選択するか(Rout=Ron_n1+Rsn1)、または、NchトランジスタN2(ON抵抗値がRon_n2)と抵抗素子Rsn2を選択する(Rout=Ron_n2+Rsn2)。この場合、NchトランジスタN2と抵抗素子Rsn2を選択する方が(Rout=Ron_n2+Rsn2)、より直線性を得ることができる。
図3は、本発明の第2の実施の形態に係わる半導体装置の構成を示す図であり、ドライバ部の構成を示す図である。
上述した第1の実施の形態、および第2の実施の形態では、終端抵抗Rttの抵抗値や基準電圧VRef値から、半導体メーカが適宜、トランジおよび抵抗素子の最適な組み合わせを選ぶ例について説明したが、本発明の第3の実施の形態では、ドライバ部出力のON抵抗が最適になるような調整機能をもつ構成例について説明する。
次に、終端抵抗Rttの抵抗値に応じて、「Lowレベルと基準電圧VRefのマージン」と「Highレベルと基準電圧VRefのマージン」が等しくなる様に、ドライバ部11のNch側のON抵抗を調節する手法について説明する。
第1の手順として、VIL判定基準電圧の生成を行う。
「Lowレベルと基準電圧VRefのマージン」と「Highレベルと基準電圧VRefのマージン」が等しくなる様なLowレベルとは、電源電圧VDDとLowレベルの中間電圧が基準電圧VRefと等しくなるレベルであり、VIL判定基準電圧発生ブロック12により生成する。
VIL判定基準電圧発生ブロック12にてVIL判定基準電圧VLoを生成した後、VIL判定基準電圧VLoとドライバ部のLow出力レベルとを、VILレベル判定ブロック13内のコンパレータCP2により比較し、その結果を受けて、出力BUFコントロール部17はドライバ部11のNch側のON抵抗の調整を、第1および第2の実施の形態で説明した方法を用いて行う。この動作は、ドライバ部のLow出力レベルがVIL判定基準電圧VLoと等しくなるまで繰り返される。
第3の実施の形態では、レシーバ側にODT機能を有しない例について説明したが、本発明の第4の実施の形態では、レシーバ側にODT機能を備える場合の例について説明する。
PchトランジスタとPchトランジスタに接続された抵抗素子の抵抗値の調整を行う場合は、まずレシーバのODTをOFFにする。
上記具体例として、電源電圧が1.2Vで基準電圧VRefが電源電圧の0.7倍とした場合、基準電圧VRefは0.84Vとなり、「Highレベルと基準電圧VRefのマージン」は「1.2V−0.84V=0.36V」となるので、「Lowレベルと基準電圧VRefのマージン」と「Highレベルと基準電圧VRefのマージン」とが等しくなる様なLowレベルは、「0.84V−0.36V=0.48V」にする必要がある。
Claims (8)
- 電源終端されたデータ伝送路にデータを伝送するためのドライバ部を備える半導体装置であって、
前記ドライバ部は、
プルアップ側が、
前記データ伝送路をHighレベルに駆動するためのON抵抗値が異なる複数のトランジスタと、
前記トランジスタのそれぞれに対して直列に接続される抵抗素子であって、前記トランジスタの出力側に一端が接続されると共に他端が前記データ伝送路に接続される複数の抵抗素子と、
で構成され、
プルダウン側が、
前記データ伝送路をLowレベルに駆動するためのON抵抗値が異なる複数のトランジスタと、
前記トランジスタのそれぞれに対して直列に接続される抵抗素子であって、前記トランジスタの出力側に一端が接続されると共に他端が前記データ伝送路に接続される複数の抵抗素子と、
で構成され、
前記プルアップ側およびプルダウン側のそれぞれにおいて、前記複数のトランジスタの内のいずれかのトランジスタを選択する駆動トランジスタ選択部を、
備えることを特徴とする半導体装置。 - 電源終端されたデータ伝送路にデータを伝送するためのドライバ部を備える半導体装置であって、
前記ドライバ部は、
プルアップ側が、
前記データ伝送路をHighレベルに駆動するためのON抵抗値が異なる複数のPchトランジスタと、
前記Pchトランジスタのそれぞれに対して直列に接続される抵抗素子であって、前記Pchトランジスタの出力側に一端が接続されると共に他端が前記データ伝送路に接続される複数の抵抗素子と、
で構成され、
プルダウン側が、
前記データ伝送路をLowレベルに駆動するためのON抵抗値が異なる複数のNchトランジスタと、
前記Nchトランジスタのそれぞれに対して直列に接続される抵抗素子であって、前記Nchトランジスタの出力側に一端が接続されると共に他端が前記データ伝送路に接続される複数の抵抗素子と、
で構成され、
前記プルアップ側およびプルダウン側のそれぞれにおいて、前記複数のトランジスタの内のいずれかのトランジスタを選択する駆動トランジスタ選択部を、
備えることを特徴とする半導体装置。 - 電源終端されたデータ伝送路にデータを伝送するためのドライバ部を備える半導体装置であって、
前記ドライバ部は、
プルアップ側のPchトランジスタであって、ソースが電源側に接続され、ドレインが共通接続される、ON抵抗値がそれぞれ異なる第1群のPchトランジスタと、
前記第1群のPchトランジスタのドレイン側にソースが接続され、ドレインが異なる抵抗値の抵抗素子を介して前記データ伝送路に共通接続される抵抗素子選択用の第2群のPchトランジスタと、
プルダウン側のNchトランジスタであって、ソースがグランド側に接続され、ドレインが共通接続される、ON抵抗値がそれぞれ異なる第3群のNchトランジスタと、
前記第3群のNchトランジスタのドレイン側にソースが接続され、ドレインが異なる抵抗値の抵抗素子を介して前記データ伝送路に共通接続される抵抗素子選択用の第4群のNchトランジスタと、
前記第1群のPchトランジスタおよび第3群のNchトランジスタのゲートレベルを変更して、前記第1群の内のいずれかのPchトランジスタおよび前記第3群のうちのいずれかのNchトランジスタを選択する駆動トランジスタ選択部と、
前記第2群のPchトランジスタおよび第4群のNchトランジスタのゲートレベルを変更して、前記第2群の内のいずれかのPchトランジスタおよび前記第4群のうちのいずれかのNchトランジスタを選択して抵抗素子を選択する抵抗用トランジスタ選択部と、
を備えることを特徴とする半導体装置。 - 前記抵抗用トランジスタ選択部には、
前記第2群のPchトランジスタ、および第4群のNchトランジスタの中から所望のトランジスタを選択するためのヒューズまたはアンチヒューズを備えること、
を特徴とする請求項3に記載の半導体装置。 - 電源電圧VDDと基準電圧VRefを基に、ドライバ部出力のLowレベルと基準電圧VRefのマージンと、ドライバ部出力のHighレベルと基準電圧VRefのマージンとが等しくなるLowレベルを判定するためのVIL判定基準電圧VLoを発生するVIL判定基準電圧発生ブロックと、
レシーバ側の終端抵抗Rttの抵抗値と、ドライバ部のNchトランジスタのON抵抗値と、該Nchトランジスタに接続された抵抗素子の抵抗値とにより決まる信号のLowレベルと、前記VIL判定基準電圧発生ブロックにより生成されるVIL判定基準電圧VLoとを比較するVILレベル判定ブロックと、
前記VILレベル判定ブロックによる比較結果を基に、ドライバ部のNchトランジスタのON抵抗の調整を、ドライバ部のLow出力レベルが前記VIL判定基準電圧VLoと等しくなるまで繰り返す出力BUFコントロール部と、
を備えることを特徴とする請求項2から請求項4のいずれかに記載の半導体装置。 - 前記ドライバ部のドライバレプリカであって、前記BUFコトロールにより求めたドライバ部におけるNchトランジスタ側のON抵抗値を予め設定し、これに等しいPchトランジスタ側のON抵抗値を求めるためのドライバレプリカと、
電源電圧VDDを基に、1/2VDDレベルの電圧を生成する1/2VDDレベル発生部と、
前記ドライバレプリカ内のNchトランジスタ側のON抵抗値と、Pchトランジスタ側のON抵抗とで決まる分圧レベルと、前記1/2VDDレベル発生部で発生された1/2VDDレベルとを比較する1/2VDDレベル判定ブロックと、
前記1/2VDDレベル判定ブロックの出力を基に、前記分圧レベルが前記1/2VDDレベルになるように前記ドライバレプリカのPchトランジスタ側のON抵抗値を調整すると共に、該ドライバレプリカのPchトランジスタ側のON抵抗値を基に前記ドライバ部のPchトランジスタ側をON抵抗値を調整する出力BUFコントロール部と、
を備えることを特徴とする請求項5に記載の半導体装置。 - 前記レシーバ側がODT機能を備える場合のドライバ部であって、
電源電圧VDDを基に1/2VDDレベルの電圧を生成する1/2VDDレベル発生部と、
前記ODT機能をOFFにした状態において、前記ドライバ部のNchトランジスタ側のON抵抗値と、Pchトランジスタ側のON抵抗とで決まる分圧レベルと、前記1/2VDDレベル発生部で発生された1/2VDDレベルとを比較する1/2VDDレベル判定ブロックと、
前記1/2VDDレベル判定ブロックの出力を基に、前記分圧レベルが前記1/2VDDレベルになるように前記Pchトランジスタ側のON抵抗値を調整するBUFコトロール部と、
を備えることを特徴とする請求項5に記載の半導体装置。 - 電源終端されたデータ伝送路にデータを伝送するためのドライバ部を備える半導体装置におけるドライバ制御方法であって、
プルアップ側を、
前記データ伝送路をHighレベルに駆動するためのON抵抗値が異なる複数のトランジスタと、
前記トランジスタのそれぞれに対して直列に接続される抵抗素子であって、前記トランジスタの出力側に一端が接続されると共に他端が前記データ伝送路に接続される複数の抵抗素子と、
で構成する手順と、
プルダウン側を、
前記データ伝送路をLowレベルに駆動するためのON抵抗値が異なる複数のトランジスタと、
前記トランジスタのそれぞれに対して直列に接続される抵抗素子であって、前記トランジスタの出力側に一端が接続されると共に他端が前記データ伝送路に接続される複数の抵抗素子と、
で構成する手順と、
前記プルアップ側およびプルダウン側のそれぞれにおいて、前記複数のトランジスタの内のいずれかのトランジスタを選択する駆動トランジスタ選択手順と、
含むことを特徴とするドライバ制御方法。
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