JP2012119883A - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ドライブ能力およびスルーレートを調節可能な出力ドライバを備え、従来よりも微細化することができる半導体装置を提供する。
【解決手段】半導体装置は、コア回路から転送されるデジタルデータを出力するために複数のサブドライバを含む出力ドライバODと、サブドライバを選択するセレクタとを備える。各サブドライバは、デジタルデータに従って出力データを立ち上げまたは立ち下げるために、第1の電源PS1と出力配線WOUTとの間に接続された出力トランジスタTP30と、出力トランジスタTP30のゲートと第2の電源VSSとの間に直列に接続されたスイッチングトランジスタTN33およびスルーレート調整トランジスタTN34とを備える。各スルーレート調整トランジスタTN34は、出力データの立ち上がりまたは立ち下がりのスルーレートを決定するために調整されたゲート電位をセレクタによって選択的に与えられる。
【選択図】図3
【解決手段】半導体装置は、コア回路から転送されるデジタルデータを出力するために複数のサブドライバを含む出力ドライバODと、サブドライバを選択するセレクタとを備える。各サブドライバは、デジタルデータに従って出力データを立ち上げまたは立ち下げるために、第1の電源PS1と出力配線WOUTとの間に接続された出力トランジスタTP30と、出力トランジスタTP30のゲートと第2の電源VSSとの間に直列に接続されたスイッチングトランジスタTN33およびスルーレート調整トランジスタTN34とを備える。各スルーレート調整トランジスタTN34は、出力データの立ち上がりまたは立ち下がりのスルーレートを決定するために調整されたゲート電位をセレクタによって選択的に与えられる。
【選択図】図3
Description
本発明の実施形態は、半導体装置に関する。
半導体メモリ等の半導体装置は、デジタルデータをチップの外部へ出力する出力ドライバを備えている。出力ドライバは、ストローブ信号DQSを基準クロックとしてデータDQを出力する。このとき、出力信号のプルアップとプルダウンとのドライブ能力(電流駆動能力)が相違する場合、ストローブ信号DQSおよびデータDQの立ち上がりまたは立ち下がりのタイミングがずれ、これにより、データの有効時間が減少する。このようなデータの有効時間の減少は、DDR(Double Data Rate)を適用したDRAMのように高速動作をする半導体装置において特に顕著な問題となる。出力データの有効時間の減少を抑制するために、出力ドライバでは、出力信号のプルアップとプルダウンとのドライブ能力を等しくすることが重要となる。
また、出力データ波形の立ち上がりまたは立ち下がりの傾き(スルーレート)も、データの有効時間に影響する。例えば、スルーレートが小さいと、出力データの立ち上がりまたは立ち下がりの傾きが緩やかになるため、出力データの有効時間は減少する。スルーレートが大きいと、出力データの立ち上がりまたは立ち下がりの傾きが急峻になるため、出力データの有効時間はほとんど減少しない。一方、出路y区データの急激な立ち上がりまたは立ち下がりは、データバスの急激な充放電を意味するので、出力の同時スイッチング(SSO(Simultaneous Switching Output))によって電源ノイズ、リンギングまたは出力信号の反射の原因となるおそれがある。従って、スルーレートは、出力データの有効時間を確保しつつ、電源ノイズまたは出力信号の反射を抑制することが求められる。このために、出力ドライバは、スルーレートを調整する機能を備えることが望ましい。
従来、ドライブ能力およびスルーレートを調節できる出力ドライバを構成しようとすると、サブドライバを選択する信号を受けるトランジスタTr1、出力データを受けるトランジスタTr2、および、スルーレートを調整する信号を受けるトランジスタTr3を直列に接続する必要があった。トランジスタTr3がスルーレートを調整するためには、他のトランジスタTr1、Tr2の電流駆動能力が、トランジスタTr3の電流駆動能力に対して十分に大きくなくてはならない。このため、トランジスタTr1、Tr2のサイズは、Tr3のサイズと同等かそれ以上である必要があった。近年、電源電圧の低電圧化が進んでいるため、トランジスタの電流駆動能力が必然的に低下している。従って、できるだけトランジスタの電流駆動能力を維持するために、トランジスタTr1〜Tr3のサイズは、益々大きくすることが要求される。しかし、トランジスタTr1〜Tr3のサイズが増大すると、半導体装置を微細化することが困難になる。
ドライブ能力およびスルーレートを調節可能な出力ドライバを備え、従来よりも微細化することができる半導体装置を提供する。
本実施形態による半導体装置は、集積回路からなるコア回路と、コア回路から転送されるデジタルデータを出力データとして出力するために複数のサブドライバを含む出力ドライバと、複数のサブドライバのうち駆動させるサブドライバを選択するセレクタとを備える。各サブドライバは、デジタルデータに従って出力データを立ち上げまたは立ち下げるために、第1の電源と出力配線との間に接続された出力トランジスタと、出力トランジスタのゲートと第2の電源との間に直列に接続されたスイッチングトランジスタおよびスルーレート調整トランジスタとを備える。スイッチングトランジスタは、デジタルデータに従って出力トランジスタをオンまたはオフする。各スルーレート調整トランジスタは、出力データの立ち上がりまたは立ち下がりのスルーレートを決定するために調整されたゲート電位をセレクタによって選択的に与えられる。
以下、図面を参照して本発明に係る実施形態を説明する。本実施形態は、本発明を限定するものではない。
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に従った半導体装置の構成を示すブロック図である。本実施形態による半導体装置は、コア回路CCと、周辺回路PCとを備えている。コア回路CCは、特に限定はしないが、例えば、メモリセルおよびそれを駆動する回路(例えば、ロウデコーダ、カラムデコーダ、センスアンプ等)を含む。
図1は、第1の実施形態に従った半導体装置の構成を示すブロック図である。本実施形態による半導体装置は、コア回路CCと、周辺回路PCとを備えている。コア回路CCは、特に限定はしないが、例えば、メモリセルおよびそれを駆動する回路(例えば、ロウデコーダ、カラムデコーダ、センスアンプ等)を含む。
周辺回路PCは、外部から命令を受けてコア回路CCを制御し、あるいは、外部から入力されたデータをコア回路CCへ格納するように構成されている。さらに、周辺回路PCは、コア回路CCからのデータを外部へ出力するように構成されている。
周辺回路PCは、出力データを増幅して半導体装置の外部へ出力する出力ドライバODを含む。
図2は、第1の実施形態による半導体装置における出力ドライバOD、セレクタSLCTおよびスルーレート制御部SRCの関係を示すブロック図である。本実施形態では、セレクタSLCTおよびスルーレート制御部SRCが複数の出力ドライバODに共有されている。セレクタSLCTは、プルアップセレクタUPSLCTとプルダウンセレクタDNSLCTとを含む。スルーレート制御部SRCは、プルアップスルーレート制御回路UPSRCとプルダウンスルーレート制御回路DNSRCとを含む。
出力ドライバOD(OD0〜ODx)は、出力パッドPAD(PAD0〜PADx)に対応して設けられている。各出力ドライバODは、複数のプルアップサブドライバUPSD<0>、UPSD<1>、...UPSD<n>(以下、まとめてUPSD<n:0>または単にUPSDとも言う)および複数のプルダウンサブドライバDNSD<0>、DNSD<1>、...DNSD<n>(以下、まとめてDNSD<n:0>または単にDNSDとも言う)を備えている(図3参照)。
スルーレート制御部SRCは、スルーレート制御信号UPSR<1:0>、DNSR<1:0>によって制御されたスルーレート調整信号VUP、VDNを出力する。
セレクタSLCTは、イネーブル信号ENUP<n:0>、ENDN<n:0>に基づいて、選択的にプルアップサブドライバUPSD<n:0>、プルダウンサブドライバDNSD<n:0>へスルーレート調整信号VUP、VDNを印加する。選択されたプルアップサブドライバUPSD<i>、プルダウンサブドラバDNSD<i>(iは0〜nの整数)に対しては、スルーレート調整信号VUP、VDNと等しいレベル電位を信号VUP<i>、VDN<i>として与える。非選択のプルアップサブドライバUPSD<i>、プルダウンサブドラバDNSD<i>に対しては、サブドライバが不活性となるレベルの電位を信号VUP<i>、VDN<i>として与える。尚、<n:0>は、n〜0と同意義である。nは整数である。
コア回路CCからDQバッファDQBを介して転送されるデジタルデータから信号DOP<k>、bDON<k>(kは0〜xの整数)が生成される。選択されたプルアップサブドライバUPSDは、信号DOP<k>が“L”から“H”に立ち上がるときに、スルーレート調整信号VUPによって決定されるスルーレートで出力データDOUT<k>を立ち上げる。選択されたプルダウンサブドライバDNSDは、信号bDON<k>が“H”から“L”に立ち下がるときに、スルーレート調整信号VDNによって決定されるスルーレート(傾き)で出力データDOUT<k>を立ち下げる。
ここで、信号DOP<k>は、論理ハイの時にプルアップドライバを駆動する信号である。信号bDON<k>は、論理ロウの時にプルダウンドライバを駆動する信号である。論理ハイのデータを出力する場合には、信号DOPは論理ハイ、信号bDONも論理ハイとなり、プルアップドライバのみが駆動する。論理ロウのデータを出力する場合には、信号DOPは論理ロウ、信号bDONも論理ロウとなり、プルアップドライバのみが駆動する。データを出力しない場合には、信号DOPは論理ロウ、信号bDONは論理ハイとなり、プルアップドライバ、プルダウンドライバはどちらも駆動しない。
また、非選択のプルアップサブドライバUPSD、プルダウンサブドライバDNSDは、それぞれ不活性となる信号VUP<i>、VDN<i>を与えられ、駆動しない。
このように、出力ドライバODは、複数のプルアップサブドライバUPSDおよび複数のプルダウンサブドライバDNSDを選択的に駆動させることによって適切なスルーレートで出力データDOUTを立ち上げまたは立ち下げることができる。
本実施形態では、スルーレート調整信号VUP<n:0>は、複数の出力ドライバOD0〜ODx(xは整数)に対して共通である。スルーレート調整信号VDN<n:0>も、複数の出力ドライバODに対して共通である。従って、各出力ドライバOD0〜ODxにおいて選択されるサブドライバUPSDおよびプルダウンサブドライバDNSDは同一なので、各出力ドライバOD0〜ODxはほぼ等しいスルーレートで出力データDOUTを立ち上げまたは立ち下げることができる。
図3は、第1の実施形態による出力ドライバOD、プルアップセレクタUPSLCTおよびプルダウンセレクタDNSLCTのより詳細な構成を示す回路図である。出力ドライバODは、上述のようにデータを出力するパッドに対応して設けられており、その対応するパッドからデータを出力するときに駆動される。出力ドライバODは、コア回路CCから転送されるデジタルデータを或る出力電圧で出力するために該出力電圧を決定する複数のプルアップサブドライバUPSD<0>〜UPSD<n>および複数のプルダウンサブドライバDNSD<0>〜DNSD<n>(nは整数)を含む。
プルアップサブドライバUPSD<0>〜UPSD<n>は、それぞれイネーブル信号ENUP<0>〜ENUP<n>によって選択され、選択された単数または複数のプルアップサブドライバは、出力データを立ち上げる(プルアップする)ために駆動される。プルダウンサブドライバDNSD<0>〜DNSD<n>は、それぞれイネーブル信号ENDN<0>〜ENDN<n>によって選択され、選択された単数または複数のプルダウンサブドライバは、出力データを立ち下げる(プルダウンする)ために駆動される。
出力ドライバODは、コア回路CCからのデジタルデータを出力電圧レベルに変換して出力パッドPADから出力データDOUTとして出力する。このとき、プルアップサブドライバ(論理ハイ出力サブドライバ)UPSD<0>〜UPSD<n>は論理ロウを論理ハイに立ち上げるときに出力データDOUTをプルアップするために用いられる。プルダウンサブドライバ(論理ロウ出力サブドライバ)DNSD<0>〜DNSD<n>は論理ハイを論理ロウに立ち下げるときに出力データDOUTをプルダウンするために用いられる。
[プルアップサブドライバUPSD<0>〜UPSD<n>およびプルアップセレクタUPSLCTの構成]
プルアップサブドライバUPSD<0>〜UPSD<n>は、P型トランジスタTP30〜TP32と、N型トランジスタTN33、TN34とを含む。出力トランジスタとしてのトランジスタTP30は、プルアップサブドライバの第1の電源PS1と出力配線WOUTとの間に接続されている。電源PS1は、高レベル電圧VDDQを供給する電源である。出力配線WOUTは、出力パッドPADに接続されている。出力データは、出力配線WOUTおよび出力パッドPADを介して半導体装置のチップの外部へ出力される。
プルアップサブドライバUPSD<0>〜UPSD<n>は、P型トランジスタTP30〜TP32と、N型トランジスタTN33、TN34とを含む。出力トランジスタとしてのトランジスタTP30は、プルアップサブドライバの第1の電源PS1と出力配線WOUTとの間に接続されている。電源PS1は、高レベル電圧VDDQを供給する電源である。出力配線WOUTは、出力パッドPADに接続されている。出力データは、出力配線WOUTおよび出力パッドPADを介して半導体装置のチップの外部へ出力される。
トランジスタTP30は、論理ハイを出力するために高レベル電源PS1を出力配線WOUTに接続するように動作する。トランジスタTP30のサイズは、各プルアップサブドライバUPSD<0>〜UPSD<n>によって異なる。プルアップサブドライバUPSD<0>〜UPSD<n>のトランジスタTP30のサイズは、Wp、2×Wp、22×Wp・・・2n×Wpと二進数的に相違させている。即ち、プルアップサブドライバUPSD<i>(i=0〜n)のトランジスタTP30は、2i×Wpのサイズを有する。これにより、UPSD<0>〜UPSD<n>から選択されるプルアップサブドライバ(以下、単にUPSDとも言う)の組み合わせによって、出力ドライバODは、出力データDOUTをプルアップするドライブ能力を調整することができる。
トランジスタTP30のゲートノードPGは、P型トランジスタTP31を介して電源PS1に接続され、かつ、P型トランジスタTP32を介して電源PS1に接続されている。つまり、トランジスタTP31、TP32は、電源PS1とゲートノードPGとの間に並列に接続されている。トランジスタTP31のゲートは、イネーブル信号ENUP<i>を受ける。トランジスタTP32のゲートは、トランジスタTN33のゲートと共通に信号DOPを受ける。
信号DOP、bDONが論理ハイである場合、プルアップサブドライバUPSDが出力データDOUTを立ち上げなければならない。しかし、信号DOPが論理ハイであってもプルアップサブドライバUPSD<i>が非選択である場合(イネーブル信号ENUP<i>が論理ロウ(非活性状態)である場合)には、非選択のプルアップサブドライバUPSD<i>は動作しない。従って、非選択のプルアップサブドライバUPSD<i>のトランジスタTP31は、対応するトランジスタTP30を確実にオフ状態にするためにゲートノードPGに電源電圧VDDQを与える。即ち、トランジスタTP31は、イネーブル信号ENUP<i>に基づいて非選択のプルアップサブドライバUPSD<i>のトランジスタTP30をオフ状態にするように機能する非選択用トランジスタである。
信号DOP、bDONが論理ロウである場合(プルダウンサブドライバDNSD<i>が出力データDOUTを立ち下げる場合)、プルアップサブドライバUPSD<0>〜UPSD<n>は全て非活性状態にしなければならない。従って、全プルアップサブドライバUPSD<0>〜UPSD<n>のトランジスタTP32は、トランジスタTP30を確実にオフ状態にするためにゲートノードPGに電源電圧VDDQを与える。即ち、トランジスタTP32は、信号DOPに基づいてトランジスタTP30をオフ状態にするためにトランジスタTP30のゲートノードPGと電源PS1との間に介在するスイッチングトランジスタとして機能する。
一方、トランジスタTP30のゲートノードPGは、N型トランジスタTN33およびTN34を介してプルアップサブドライバの第2の電源PS2(VSS)に接続されている。つまり、トランジスタTN33およびTN34は、ゲートノードPGと電源PS2との間に直列に接続されている。プルアップサブドライバの第2の電源PS2は、プルアップサブドライバの第1の電源PS1よりも低電圧を供給する低レベル電圧VSSを供給する電源である。トランジスタTN33は、信号DOPが論理ハイである場合に、トランジスタTP30を確実にオン状態にするためにゲートノードPGに電源電圧VSSを与える。即ち、トランジスタTN33は、信号DOPに基づいてトランジスタTP30をオン状態にするためにトランジスタTP30のゲートノードPGと電源PS2との間に介在するスイッチングトランジスタとして機能する。このように、トランジスタTN33およびTP32は、信号DOPに応じて出力トランジスタTP30をオン/オフ制御するために相補に動作するスイッチングトランジスタである。
スルーレート調整トランジスタとしてのトランジスタTN34は、トランジスタTN33と低レベル電圧源PS2との間に接続されており、プルアップセレクタUPSLCTによって制御される。このとき、プルアップセレクタUPSLCTは、イネーブル信号ENUP<i>によって選択された単数または複数のプルアップサブドライバUPSDのトランジスタTN34のみを導通状態に駆動し、それ以外の非選択のプルアップサブドライバのトランジスタTN34を非導通状態に維持する。選択されたプルアップサブドライバUPSDのトランジスタTN34のゲートに印加される電圧VUPは、トランジスタTN34の導通状態(オン抵抗)を調節し、ゲートノードPGの電圧降下の速度を調節する。これにより、トランジスタTP30がオン状態になる速度が調節されるので、出力電圧DOUTの立ち上がりのスルーレート(傾き)が決定される。このように、トランジスタTN34は、イネーブル信号ENUP<i>によって選択されたときにのみ導通状態となる選択トランジスタとしての機能と、出力電圧DOUTの立ち上がりのスルーレートを調整する機能とを兼ね備える。
プルアップセレクタUPSLCTは、プルアップサブドライバUPSD<i>を選択的に駆動させるために、プルアップサブドライバUPSD<0>〜UPSD<n>と同数のトランスファゲートTGP<0>〜TGP<n>を備えている。トランスファゲートTGP<0>〜TGP<n>は、プルアップサブドライバUPSD<0>〜UPSD<n>のそれぞれに対応して設けられており、イネーブル信号ENUP<0>〜ENUP<n>と、その反転信号bENUP<0>〜bENUP<n>に基づいて、スルーレート調整信号VUPをプルアップサブドライバUPSD<0>〜UPSD<n>へ選択的に転送する。トランスファゲートTGP<0>〜TGP<n>は、例えば、P型トランジスタおよびN型トランジスタを並列に接続したCMOS(Complementary Metal Oxide Silicon)でよい。このとき、トランスファゲートTGP<0>〜TGP<n>のN型トランジスタおよびP型トランジスタの各ゲートは、互いに相補のイネーブル信号ENUP<i>、bENUP<i>を受ける。スルーレート調整信号VUPは、トランスファゲートTGP<0>〜TGP<n>を介してトランジスタTN34のゲートへ伝達され、出力データDOUTの立ち上がりのスルーレートを調節するために用いられる。
プルアップセレクタUPSLCTは、トランジスタTN34のゲートと電源PS2との間に接続されたN型トランジスタTN0<0>〜TN0<n>をさらに備えている。トランジスタTN0<0>〜TN0<n>は、それぞれトランスファゲートTGP<0>〜TGP<n>に対応して設けられており、非選択のプルアップサブドライバUPSDのトランジスタTN34を確実に非導通状態にするように、低レベル電圧VSSをトランジスタTN34のゲートに印加する。
選択されるプルアップサブドライバUPSDの組み合わせによって、出力データを立ち上げるドライブ能力(電流駆動能力)が変わる。いずれのプルアップサブドライバUPSD<i>を選択するかは(いずれのイネーブル信号ENUP<i>を活性化させるか)は、例えば半導体装置の出荷前のテストによって出力ドライバのドライブ能力が適切な値になるように決定される。
[プルダウンサブドライバDNSD<0>〜DNSD<n>およびプルダウンセレクタDNSLCTの構成]
プルダウンサブドライバDNSD<0>〜DNSD<n>は、出力データを立ち下げるために、プルアップサブドライバUPSD<0>〜UPSD<n>とは逆導電型の素子で構成され、電源の電圧レベルも逆になる。以下、プルダウンサブドライバDNSD<0>〜DNSD<n>の構成を詳細に説明する。
プルダウンサブドライバDNSD<0>〜DNSD<n>は、出力データを立ち下げるために、プルアップサブドライバUPSD<0>〜UPSD<n>とは逆導電型の素子で構成され、電源の電圧レベルも逆になる。以下、プルダウンサブドライバDNSD<0>〜DNSD<n>の構成を詳細に説明する。
プルダウンサブドライバDNSD<0>〜DNSD<n>は、N型トランジスタTN30〜TN32と、P型トランジスタTP33、TP34とを含む。出力トランジスタとしてのトランジスタTN30は、プルダウンサブドライバの第1の電源PS11と出力配線WOUTとの間に接続されている。プルダウンサブドライバの第1の電源PS11は、低レベル電圧VSSを供給する電源である。よって、電源PS11は、プルアップ側における電源PS2と同一電源VSSでよい。
トランジスタTN30は、信号bDONの論理ロウを出力するために低レベル電源PS11を出力配線WOUTに接続するように動作する。尚、ロウレベルのデータ出力する場合には、信号bDONは、信号DOPと同一の論理である。トランジスタTN30のサイズは、各プルダウンサブドライバDNSD<0>〜DNSD<n>によって異なる。プルダウンサブドライバDNSD<0>〜DNSD<n>のトランジスタTN30のサイズは、Wn、2×Wn、22×Wn・・・2n×Wnと二進数的に相違させている。即ち、プルダウンサブドライバDNSD<i>(i=0〜n)のトランジスタTN30は、2i×Wnのサイズを有する。これにより、DNSD<0>〜DNSD<n>から選択されるプルダウンサブドライバ(以下、単にDNSDとも言う)の組み合わせによって、出力ドライバODは、出力データDOUTをプルダウンするドライブ能力を調整することができる。
トランジスタTN30のゲートノードNGは、N型トランジスタTN31を介して電源PS11に接続され、かつ、N型トランジスタTN32を介して電源PS11に接続されている。つまり、トランジスタTN31、TN32は、電源PS11とゲートノードNGとの間に並列に接続されている。トランジスタTN31のゲートは、イネーブル信号bENDN<i>を受ける。ここで、信号bENDN<i>はENDN<i>の反転信号である。トランジスタTN32のゲートは、トランジスタTP33のゲートと共通に信号bDONを受ける。
信号bDONが論理ロウである場合、プルダウンサブドライバDNSDが出力データDOUTを立ち下げなければならない。しかし、信号bDONが論理ロウであってもプルダウンサブドライバDNSD<i>が非選択である場合(イネーブル信号bENDN<i>が論理ハイ(非活性状態)である場合)には、非選択のプルダウンサブドライバDNSD<i>は動作しない。従って、非選択のプルダウンサブドライバDNSD<i>のトランジスタTN31は、対応するトランジスタTN30を確実にオフ状態にするためにゲートノードNGに電源電圧VSSを与える。即ち、トランジスタTN31は、イネーブル信号bENDN<i>に基づいて非選択のプルダウンサブドライバDNSD<i>のトランジスタTN30をオフ状態にするように機能する非選択用トランジスタである。
信号bDONが論理ハイである場合(プルアップサブドライバUPSD<i>が出力データDOUTを立ち上げる場合)、プルダウンサブドライバDNSD<0>〜DNSD<n>は全て非活性状態にしなければならない。従って、全プルダウンサブドライバDNSD<0>〜DNSD<n>のトランジスタTN32は、トランジスタTN30を確実にオフ状態にするためにゲートノードNGに電源電圧VSSを与える。即ち、トランジスタTN32は、信号bDONに基づいてトランジスタTN30をオフ状態にするためにトランジスタTN30のゲートノードNGと電源PS11との間に介在するスイッチングトランジスタとして機能する。
一方、トランジスタTN30のゲートノードNGは、P型トランジスタTP33およびTP34を介してプルダウンサブドライバの第2の電源PS12(VDDQ)に接続されている。つまり、トランジスタTP33およびTP34は、ゲートノードNGと電源PS12との間に直列に接続されている。プルダウンサブドライバの第2の電源PS12は、プルダウンサブドライバの第1の電源PS11よりも高電圧を供給する高レベル電圧VDDQを供給する電源である。従って、電源PS12は、プルアップ側の第1の電源PS1と同一電源VDDQでよい。
トランジスタTP33は、信号bDONが論理ロウである場合に、トランジスタTN30を確実にオン状態にするためにゲートノードNGに電圧VDDQを与える。即ち、トランジスタTP33は、信号bDONに基づいてトランジスタTN30をオン状態にするためにトランジスタTN30のゲートノードNGと電源PS12との間に介在するスイッチングトランジスタとして機能する。このように、トランジスタTP33およびTN32は、信号bDONに応じて出力トランジスタTN30をオン/オフ制御するために相補に動作するスイッチングトランジスタである。
スルーレート調整トランジスタとしてのトランジスタTP34は、トランジスタTP33と高レベル電圧源PS12との間に接続されており、プルダウンセレクタDNSLCTによって制御される。このとき、プルダウンセレクタDNSLCTは、イネーブル信号ENDN<i>によって選択された単数または複数のプルダウンサブドライバDNSDのトランジスタTP34のみを導通状態に駆動し、それ以外の非選択のプルダウンサブドライバのトランジスタTP34を非導通状態に維持する。選択されたプルダウンサブドライバDNSDのトランジスタTP34のゲートに印加される電圧VDNは、トランジスタTP34の導通状態(オン抵抗)を調節し、ゲートノードNGの電圧降下の速度を調節する。これにより、トランジスタTN30がオン状態になる速度が調節されるので、出力電圧DOUTの立ち下がりのスルーレート(傾き)が決定される。このように、トランジスタTP34は、イネーブル信号ENDN<i>によって選択されたときにのみ導通状態となる選択トランジスタとしての機能と、出力電圧DOUTの立ち下がりのスルーレートを調整する機能とを兼ね備える。
プルダウンセレクタDNSLCTは、プルダウンサブドライバDNSD<i>を選択的に駆動させるために、プルダウンサブドライバDNSD<0>〜DNSD<n>と同数のトランスファゲートTGN<0>〜TGN<n>を備えている。トランスファゲートTGN<0>〜TGN<n>は、プルダウンサブドライバDNSD<0>〜DNSD<n>のそれぞれに対応して設けられており、イネーブル信号ENDN<0>〜ENDN<n>と、その反転信号bENDN<0>〜bENDN<n>に基づいて、スルーレート調整信号VDNをプルダウンサブドライバDNSD<0>〜DNSD<n>へ選択的に転送する。トランスファゲートTGN<0>〜TGN<n>の構成は、基本的にトランスファゲートTGP<0>〜TGP<n>の構成と同様でよい。トランスファゲートTGN<0>〜TGN<n>のN型トランジスタおよびP型トランジスタの各ゲートは、互いに相補のイネーブル信号ENDN<i>、bENDN<i>を受ける。スルーレート調整信号VDNは、トランスファゲートTGN<0>〜TGN<n>を介してトランジスタTP34のゲートへ伝達され、出力データDOUTの立ち下がりのスルーレートを調節するために用いられる。
プルダウンセレクタDNSLCTは、トランジスタTP34のゲートと電源PS12との間に接続されたP型トランジスタTP0<0>〜TP0<n>をさらに備えている。トランジスタTP0<0>〜TP0<n>は、それぞれトランスファゲートTGN<0>〜TGN<n>に対応して設けられており、非選択のプルダウンサブドライバDNSDのトランジスタTP34を確実に非導通状態にするように、高レベル電圧VDDQをトランジスタTP34のゲートに印加する。
選択されるプルダウンサブドライバDNSDの組み合わせによって、出力データを立ち下げるドライブ能力(電流駆動能力)が変わる。従って、いずれのプルダウンサブドライバDNSD<i>を選択するかは(いずれのイネーブル信号ENDN<i>を活性化させるか)は、例えば半導体装置の出荷前のテストによって出力ドライバのドライブ能力が適切な値になるように決定される。
図4は、スルーレート調整信号VUPの電圧値を設定するスルーレート制御部UPSRC、DNSRCの構成例を示す回路図である。スルーレート制御部UPSRC、DNSRCは、高レベル電圧VDDQと低レベル電圧VSSとの間に直列に接続された抵抗と、隣接する抵抗間に接続されたスイッチSWと、スルーレート制御信号UPSR<1:0>、DNSR<1:0>に従ってスイッチSWを制御するデコーダとを備えている。このような構成により、スルーレート制御部UPSRC、DNSRCは、高レベル電圧VDDQと低レベル電圧VSSとの間で抵抗分割されたいずれかの電圧をスルーレート調整信号VUPまたはVDNとして出力する。即ち、スルーレート調整信号VUP、VDNはアナログ信号であり、スルーレート調整トランジスタTN34、TP34は、アナログ制御を受ける。
選択されるプルアップサブドライバUPSDまたはプルダウンサブドライバDNSDのスルーレートの調整が動作モードとして設定されている場合、動作モードごとに、スルーレート制御信号UPSR<1:0>、DNSR<1:0>が変更される。これにより、オン状態になるスイッチSWが変更され、スルーレート調整信号VUPまたはVDNが動作モードごとに変更され得る。
尚、スルーレート制御部UPSRC、DNSRCは、図4に示される構成に限定されず、スルーレート調整信号VUPおよびVDNを出力するものであればよい。また、スルーレート制御信号UPSR<1:0>、DNSR<1:0>は、2ビットの信号に限定されず、スルーレート調整信号VUP、VDNの調整可能レベルも4段階とは限定されない。
[プルアップ動作]
出力データDOUTのプルアップ動作では、所定のイネーブル信号ENUP<i>が論理ハイに活性化される。このとき、イネーブル信号ENUP<i>に対応するトランスファゲートTGP<i>は導通状態となり、トランスファゲートTGP<i>に対応するトランジスタTN0<i>は、オフ状態となる。これにより、スルーレート調整信号VUPがプルアップサブドライバUPSD<i>に転送され、プルアップサブドライバUPSD<i>が選択的に駆動される。選択されたプルアップサブドライバUPSD<i>のトランジスタTN34がスルーレート調整信号VUPに応じた導通状態となる。一方、非選択のイネーブル信号に対応するトランスファゲートTGPおよびトランジスタTN0は、それぞれオフ状態およびオン状態を維持する。従って、非選択のプルアップサブドライバのトランジスタTN34は非導通状態を維持する。
出力データDOUTのプルアップ動作では、所定のイネーブル信号ENUP<i>が論理ハイに活性化される。このとき、イネーブル信号ENUP<i>に対応するトランスファゲートTGP<i>は導通状態となり、トランスファゲートTGP<i>に対応するトランジスタTN0<i>は、オフ状態となる。これにより、スルーレート調整信号VUPがプルアップサブドライバUPSD<i>に転送され、プルアップサブドライバUPSD<i>が選択的に駆動される。選択されたプルアップサブドライバUPSD<i>のトランジスタTN34がスルーレート調整信号VUPに応じた導通状態となる。一方、非選択のイネーブル信号に対応するトランスファゲートTGPおよびトランジスタTN0は、それぞれオフ状態およびオン状態を維持する。従って、非選択のプルアップサブドライバのトランジスタTN34は非導通状態を維持する。
また、イネーブル信号ENUP<i>が論理ハイになることによって、選択されたプルアップサブドライバUPSD<i>のトランジスタTP31がオフ状態となる。一方、非選択のプルアップサブドライバのトランジスタTP31はオン状態を維持する。
そして、信号DOPが“L”から“H”に立ち上がると、トランジスタTP32がオフ状態になり、トランジスタTN33がオン状態になる。即ち、選択されたプルアップサブドライバUPSD<i>では、トランジスタTP31、TP32がオフ状態になり、トランジスタTN33,TN34がオン状態になる。これにより、ゲートノードPGは、信号VUPに基づいたスルーレートでVSSへ放電される。その結果、トランジスタTP30がオン状態になり、高レベル電圧VDDQが出力データDOUTを論理ハイに立ち上げる。
このとき、例えば、ENUP<0>、ENUP<2>が活性化された場合、選択的に駆動されるプルアップサブドライバUPSD0、UPSD2のトランジスタTP30のチャネル幅の合計は、5Wp(5Wp=Wp+22Wp)である。選択的に駆動されるプルアップサブドライバUPSD<i>のチャネル幅の総和に依って、出力データDOUTを立ち上げるドライブ能力が決定される。
尚、非選択のプルアップサブドライバでは、トランジスタTN34がオフ状態であり、トランジスタTP31がオン状態である。従って、非選択のプルアップサブドライバのゲートノードPGには、信号DOPに関わらず、高レベル電圧VDDQが印加され、トランジスタTP30はオフ状態を維持している。
また、出力動作を行わない場合には、信号DOPを“L”に固定し、データbDONを“H”に固定する。これにより、ゲートノードPGおよびNGは、それぞれ高レベル電圧VDDQおよび低レベル電圧VSSに固定され、トランジスタTP30およびTN30は非導通状態を維持する。
[プルダウン動作]
出力データDOUTのプルダウン動作では、所定のイネーブル信号ENDN<i>が論理ハイに活性化される。このとき、イネーブル信号ENDN<i>に対応するトランスファゲートTGN<i>は導通状態となり、トランスファゲートTGN<i>に対応するトランジスタTP0<i>は、オフ状態となる。これにより、スルーレート調整信号VDNをプルダウンサブドライバDNSD<i>に転送し、プルダウンサブドライバDNSD<i>が選択的に駆動される。選択されたプルダウンサブドライバDNSD<i>のトランジスタTP34がスルーレート調整信号VDNに応じた導通状態となる。一方、非選択のイネーブル信号に対応するトランスファゲートTGNおよびトランジスタTP0は、それぞれオフ状態およびオン状態を維持する。従って、非選択のプルダウンサブドライバのトランジスタTP34は非導通状態を維持する。
出力データDOUTのプルダウン動作では、所定のイネーブル信号ENDN<i>が論理ハイに活性化される。このとき、イネーブル信号ENDN<i>に対応するトランスファゲートTGN<i>は導通状態となり、トランスファゲートTGN<i>に対応するトランジスタTP0<i>は、オフ状態となる。これにより、スルーレート調整信号VDNをプルダウンサブドライバDNSD<i>に転送し、プルダウンサブドライバDNSD<i>が選択的に駆動される。選択されたプルダウンサブドライバDNSD<i>のトランジスタTP34がスルーレート調整信号VDNに応じた導通状態となる。一方、非選択のイネーブル信号に対応するトランスファゲートTGNおよびトランジスタTP0は、それぞれオフ状態およびオン状態を維持する。従って、非選択のプルダウンサブドライバのトランジスタTP34は非導通状態を維持する。
また、イネーブル信号ENDN<i>が論理ハイになることによって、選択されたプルダウンサブドライバDNSD<i>のトランジスタTN31がオフ状態となる。一方、非選択のプルダウンサブドライバのトランジスタTN31はオン状態を維持する。
そして、信号bDONが“H”から“L”に立ち下がると、トランジスタTN32がオフ状態になり、トランジスタTP33がオン状態になる。即ち、選択されたプルダウンサブドライバDNSD<i>では、トランジスタTN31、TN32がオフ状態になり、トランジスタTP33,TP34がオン状態になる。これにより、ゲートノードNGは、信号VDNに基づいたスルーレートでVDDQによって充電される。その結果、トランジスタTN30がオン状態になり、低レベル電圧VSSが出力データDOUTを論理ロウに立ち下げる。
このとき、例えば、ENDN<1>、ENDN<3>が活性化された場合、選択的に駆動されるプルダウンサブドライバDNSD1、DNSD3のトランジスタTN30のチャネル幅の合計は、10Wn(10Wn=21Wn+23Wn)である。選択的に駆動されるプルダウンサブドライバDNSD<i>のチャネル幅の総和に依って、出力データDOUTを立ち下げるドライブ能力が決定される。
尚、非選択のプルダウンサブドライバでは、トランジスタTP34がオフ状態であり、トランジスタTN31がオン状態である。従って、非選択のプルダウンサブドライバのゲートノードNGには、信号bDONに関わらず、低レベル電圧VSSが印加され、トランジスタTN30はオフ状態を維持している。
本実施形態による半導体装置では、セレクタUPSLCT、DNSLCTがスルーレート調整信号VUP、VDNをサブドライバUPSD<i>、DNSD<i>へ選択的に転送する。これにより、各サブドライバUPSD<i>、DNSD<i>において、スルーレート調整信号VUP、VDNを受けるトランジスタTN34、TP34は、出力信号のスルーレートを調整する機能と、セレクタUPSLCT、DNSLCTに選択されたときにのみ導通状態となるスイッチング機能とを併せ持つことができる。
従来では、上述のようにサブドライバを選択する信号を受けるトランジスタTr1、出力データを受けるトランジスタTr2、および、スルーレートを調整する信号を受けるトランジスタTr3を直列に接続する必要があった。
これに対し、本実施形態による半導体装置は、サブドライバの選択信号を受けるトランジスタと出力信号のスルーレートを調整するトランジスタとを個別に有する必要がない。即ち、上記トランジスタTr1およびTr3を1つのトランジスタTN34(またはTP34)にマージすることができる。これにより、半導体装置は、ドライブ能力およびスルーレートを調節することができ、尚且つ、従来よりも微細化することが可能になる。
もし、サブドライバを選択する信号を受けるトランジスタ(Tr1)と出力データを受けるトランジスタ(Tr2)とをマージしようとすると、セレクタSLCTは、デジタル信号DOP、bDONを用いてサブドライバを選択しなければならない。この場合、デジタル信号DOP(またはbDON)を伝送するデータ線はサブドライバUPSD(またはDNSD)ごとに設けられる必要がある。そして、サブドライバUPSD(またはDNSD)の選択は、デジタル信号DOP(またはbDON)とイネーブル信号ENUP(またはENDN)との論理によって信号DOP(またはbDON)を選択的にサブドライバUPSD(またはDNSD)へ与えることによって行われる。この場合、信号DOP(またはbDON)の信号線がサブドライバUPSD(またはDNSD)ごとに設ける必要がある。デジタル信号DOP(またはbDON)は、半導体装置の出力動作周波数に従って高速に充放電されため、信号線がサブドライバUPSD(またはDNSD)ごとに設けられていると、信号DOP(またはbDON)のタイミングのずれの原因となる。それぞれのサブドライバUPSD(またはDNSD)において信号DOP(またはbDON)のタイミングがずれると、出力データDOUTのスルーレートが歪む(スキューが生じる)おそれがある。これは、出力波形品質に悪影響を及ぼす。
これに対し、本実施形態では、それぞれスルーレート調整信号VUP、VDNを用いてサブドライバUPSD、DNSDを選択している。スルーレート調整信号VUP、VDNは、プルアップ/プルダウンのタイミングを決定するデジタル信号とは異なり、出力信号DOUTのスルーレート自体を調節する信号である。即ち、スルーレート調整信号VUP、VDNの電圧は、ドライブ能力およびスルーレートが決定された後、一定に維持される。スルーレート調整信号VUP、VDNの電圧は、動作モードによって変化する場合があるものの、高速動作させる必要はなく、出力データに従って遷移する信号DOP、bDONに比べて安定した信号である。従って、スルーレート調整信号VUP、VDNを転送する信号線は、サブドライバUPSD(またはDNSD)ごとに設けられていても問題とならない。一方、本実施形態において、信号DOP(またはbDON)の配線は、サブドライバUPSD(またはDNSD)において共有化されている。即ち、デジタルデータDOPのデータ線は複数のサブドライバUPSDにおいて1本に共有化されており、信号bDONの信号線は、複数のサブドライバDNSDにおいて1本に共有化されている。従って、信号DOP(またはbDON)のタイミングのずれが小さく、出力データDOUTのスルーレートは歪まない(スキューが小さい)。その結果、本実施形態による半導体装置の波形品質は良好に維持される。
本実施形態では、図2に示すように、セレクタSLCTおよびスルーレート制御部SRCが複数の出力ドライバODに対して共有されている。これにより、本実施形態は、セレクタSLCTおよびスルーレート制御SRCを備えることによる面積のオーバーヘッドが小さい。
(第2の実施形態)
図5は、第2の実施形態による半導体装置における出力ドライバOD、セレクタSLCTおよびスルーレート制御部SRCの関係を示すブロック図である。第2の実施形態は、出力ドライバODだけでなく、セレクタSLCTも、出力パッドPADに対応して設けられている点で第1の実施形態と異なる。即ち、セレクタSLCTは、各出力ドライバODに対応して設けられている。一方、第2の実施形態において、スルーレート制御部SRCは、複数のセレクタSLCTに対して共有されている。第2の実施形態のその他の構成は、第1の実施形態の対応する構成と同様でよい。
図5は、第2の実施形態による半導体装置における出力ドライバOD、セレクタSLCTおよびスルーレート制御部SRCの関係を示すブロック図である。第2の実施形態は、出力ドライバODだけでなく、セレクタSLCTも、出力パッドPADに対応して設けられている点で第1の実施形態と異なる。即ち、セレクタSLCTは、各出力ドライバODに対応して設けられている。一方、第2の実施形態において、スルーレート制御部SRCは、複数のセレクタSLCTに対して共有されている。第2の実施形態のその他の構成は、第1の実施形態の対応する構成と同様でよい。
第2の実施形態ではセレクタSLCTの個数が第1の実施形態のそれよりも多くなる。しかし、セレクタSLCTは、各出力ドライバODに対応しているため、セレクタLCTから対応する出力ドライバODまでの配線W10の長さが短縮される。即ち、スルーレート調整信号VUP0<n:0>〜VUPx<n:0>(以下、まとめてVUP<n:0>とも言う)、VDN0<n:0>〜VDNx<n:0>(以下、まとめてVDN<n:0>とも言う)の各信号配線W10が短くて済む。また、各配線W10の長さを等しくすることができる。
スルーレート調整信号VUP<n:0>、VDN<n:0>は、アナログ信号である。このため、スルーレート調整信号VUP<n:0>、VDN<n:0>の配線距離が長いと、他の配線や素子からの容量カップリングの影響を受けやすくなる。また、複数のセレクタLCTから複数の出力ドライバODまでの配線距離がばらつくと、スルーレート調整信号VUP<n:0>、VDN<n:0>の配線容量がばらつく。スルーレート調整信号VUP<n:0>、VDN<n:0>が不安定になると、出力データのスルーレートが不安定になる。これに対処するためには、スルーレート調整信号VUP<n:0>、VDN<n:0>の各配線の途中にキャパシタ(図示せず)を設けて信号を安定化させなければならない。また、シールド配線も必要となる。従って、この分だけ装置が大きくなってしまう。
これに対し、第2の実施形態では、複数のセレクタLCTから複数の出力ドライバODまでの配線距離が等しくかつ短い。従って、スルーレート調整信号VUP<n:0>、VDN<n:0>は、他の配線や素子からの容量カップリングの影響を受け難く、且つ、ばらつきも小さくなる。その結果、出力データのスルーレートを安定させることができる。
また、図2に示す構成では、2(n+1)本のスルーレート調整信号の配線W10を、セレクタSLCTから複数の出力ドライバODまで引き回す必要がある。従って、出力ドライバODの個数が多いと、配線W10の引き回す距離が比較的大きくなるため、安定化容量やシールド配線などの配慮が必要となり、半導体装置のサイズが大きくなる可能性がある。しかし、第2の実施形態では、配線W10は引き回す必要が無い。第2の実施形態では、スルーレート制御部SRCからセレクタSLTCまでの信号配線W20を引き回す必要があるが、信号配線W20は高々2本である。従って、スルーレート制御部SRCに対応する出力ドライバODの個数が多ければ、第2の実施形態は、半導体装置の微細化の観点で有利である。
尚、イネーブル信号ENUP、ENDNの配線W30は、サブドライバUPSD、DNSDと同数だけ引き回される。しかし、イネーブル信号ENUP、ENDNは、デジタル信号であるので、容量カップリング等のノイズに対して強い。このため、配線容量を大きくするためにキャパシタを設ける必要が無く、半導体装置の微細化に左程影響を与えない。さらに、イネーブル信号ENUP<n:0>、ENDN<n:0>は複数のセレクタSLCTに共通に用いられている。しかし、イネーブル信号ENUP<n:0>、ENDN<n:0>は各セレクタSLCTに対して個別であってもよい。これにより、出力ドライバODは、出力パッドPADことに独立にドライブ能力を制御し、パッド間のオフセットを補正することができる。さらに、第2の実施形態は、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
(第3の実施形態)
図6は、第3の実施形態による半導体装置における出力ドライバOD、セレクタSLCTおよびスルーレート制御部SRCの関係を示すブロック図である。第3の実施形態は、出力ドライバODおよびセレクタSLCTだけでなく、スルーレート制御部SRCも、出力パッドPADに対応して設けられている点で第2の実施形態と異なる。即ち、スルーレート制御部SRCは、各セレクタSLCTに対応して設けられている。第3の実施形態のその他の構成は、第2の実施形態の対応する構成と同様でよい。
図6は、第3の実施形態による半導体装置における出力ドライバOD、セレクタSLCTおよびスルーレート制御部SRCの関係を示すブロック図である。第3の実施形態は、出力ドライバODおよびセレクタSLCTだけでなく、スルーレート制御部SRCも、出力パッドPADに対応して設けられている点で第2の実施形態と異なる。即ち、スルーレート制御部SRCは、各セレクタSLCTに対応して設けられている。第3の実施形態のその他の構成は、第2の実施形態の対応する構成と同様でよい。
第3の実施形態では、スルーレート制御部SRCおよびセレクタSLCTがともに出力ドライバODの近傍に配置され得る。これにより、セレクタSLCTから出力ドライバODまでの配線W10の長さが短縮される。さらに、スルーレート制御部SRCからセレクタSLCTまでの配線W20の長さも短縮される。即ち、スルーレート調整信号VUP<n:0>、VDN<n:0>を転送する信号配線W10が短くて済む。スルーレート調整信号VUP0〜VUPx(以下、単にVUPとも言う)、VDN0〜VDNx(以下、単にVDNとも言う)を伝達する信号配線W20も短くて済む。また、各配線W10の長さを等しくすることができ、各配線W20の長さも等しくすることができる。
これにより、スルーレート制御部SRCから出力ドライバODまでのスルーレート調整信号が、他の配線や素子からの容量カップリングの影響を受け難く、且つ、ばらつきも小さくなる。その結果、出力データのスルーレートをさらに安定させることができ、各出力パッドにおいて均一なスルーレートを有する出力データが出力される。さらに、第3の実施形態は、第2の実施形態と同様の効果を得ることができる。
スルーレート制御部SRCおよびセレクタSLCTがともに出力ドライバODに対応して設けられているので、各スルーレート制御部SRCは対応するOD付近の局所的なばらつき(例えば、プロセスばらつき、電圧ばらつき、温度ばらつき)を反映してスルーレート調整信号VUP、VDNを出力する。このため、各出力パッドで比較的均一なスルーレートの出力を得ることができる。
また、スルーレート制御信号UPSR<1:0>、DNSR<1:0>をスルーレート制御部SRCごとに独立に設定するように変更すれば、パッド間のオフセットを補正することができる。
尚、スルーレート制御信号UPSR<1:0>、DNSR<1:0>は、イネーブル信号ENUP、ENDNと同様にデジタル信号である。従って、スルーレート制御信号UPSR<1:0>、DNSR<1:0>の配線についても、安定化容量を設ける必要が無く、半導体装置の微細化に左程影響を与えない。
(第4の実施形態)
図7は、第4の実施形態による半導体装置における出力ドライバOD、セレクタSLCTおよびスルーレート制御部SRCの関係を示すブロック図である。第4の実施形態では、セレクタSLCTが、隣接する複数の出力ドライバODに対して共有されている点で第2の実施形態と異なる。尚、出力ドライバODは、出力パッドPADに対応して設けられている。第4の実施形態のその他の構成は、第2の実施形態の対応する構成と同様でよい。
図7は、第4の実施形態による半導体装置における出力ドライバOD、セレクタSLCTおよびスルーレート制御部SRCの関係を示すブロック図である。第4の実施形態では、セレクタSLCTが、隣接する複数の出力ドライバODに対して共有されている点で第2の実施形態と異なる。尚、出力ドライバODは、出力パッドPADに対応して設けられている。第4の実施形態のその他の構成は、第2の実施形態の対応する構成と同様でよい。
一般に、複数の出力パッドPADが隣接して配置されることが頻繁にある。この場合、複数の出力ドライバODも、互いに隣接して配置される。従って、互いに隣接して配置された複数の出力ドライバODに対してセレクタSLCTを共通にしても、配線W10は左程長くならず、かつ、ばらつきも少ない。むしろ、セレクタSLCTの個数を削減することによって半導体装置を微細化することができる。
従って、第4の実施形態は、セレクタSLCTを隣接する複数の出力ドライバODに対して共有させることによって、半導体装置をさらに微細化することができ、尚且つ、スルーレート調整信号VUP<n:0>、VDN<n:0>のばらつきも小さく維持することができる。第4の実施形態は、さらに第2の実施形態の効果も得ることができる。
(第5の実施形態)
図8は、第5の実施形態による半導体装置における出力ドライバOD、セレクタSLCTおよびスルーレート制御部SRCの関係を示すブロック図である。第5の実施形態は、セレクタSLCTが、隣接する複数の出力ドライバODに対して共有されている点で第3の実施形態と異なる。尚、出力ドライバODは、出力パッドPADに対応して設けられている。第5の実施形態のその他の構成は、第3の実施形態の対応する構成と同様でよい。第5の実施形態は、第3の実施形態と第4の実施形態との組合せである。
図8は、第5の実施形態による半導体装置における出力ドライバOD、セレクタSLCTおよびスルーレート制御部SRCの関係を示すブロック図である。第5の実施形態は、セレクタSLCTが、隣接する複数の出力ドライバODに対して共有されている点で第3の実施形態と異なる。尚、出力ドライバODは、出力パッドPADに対応して設けられている。第5の実施形態のその他の構成は、第3の実施形態の対応する構成と同様でよい。第5の実施形態は、第3の実施形態と第4の実施形態との組合せである。
第5の実施形態も、第4の実施形態と同様に、セレクタSLCTを隣接する複数の出力ドライバODに対して共有させることによって、半導体装置をさらに微細化することができ、尚且つ、スルーレート調整信号VUP<n:0>、VDN<n:0>のばらつきも小さく維持することができる。第5の実施形態は、さらに第3の実施形態の効果も得ることができる。
第4および第5の実施形態では、セレクタSLCTに対応する出力ドライバODの個数は限定しない。
さらに、1つの半導体装置に対して、図2、図5から図8に示す構成を部分的に適用してもよい。
以下の第6から第10の実施形態は、出力ドライバODおよびセレクタの実施形態である。第6から第10の実施形態は、上記第2から第5の実施形態に適用可能である。
(第6の実施形態)
図9Aおよび図9Bは、第6の実施形態による出力ドライバOD、プルアップセレクタUPSLCTおよびプルダウンセレクタDNSLCTのより詳細な構成を示す回路図である。図9Aはプルアップ側の構成を示し、図9Bはプルダウン側の構成を示している。便宜的にプルアップ側の構成およびプルダウン側の構成は別図面に示されているが、図9Aおよび図9Bにおける出力データDOUTの信号線、電源VDDQ、VSSは、それぞれ共通である。これにより、図9Aおよび図9Bに示す構成は一体で出力データを立ち上げまたは立ち下げることができる。
図9Aおよび図9Bは、第6の実施形態による出力ドライバOD、プルアップセレクタUPSLCTおよびプルダウンセレクタDNSLCTのより詳細な構成を示す回路図である。図9Aはプルアップ側の構成を示し、図9Bはプルダウン側の構成を示している。便宜的にプルアップ側の構成およびプルダウン側の構成は別図面に示されているが、図9Aおよび図9Bにおける出力データDOUTの信号線、電源VDDQ、VSSは、それぞれ共通である。これにより、図9Aおよび図9Bに示す構成は一体で出力データを立ち上げまたは立ち下げることができる。
第6の実施形態による出力ドライバODは、スルーレート調整トランジスタ(TN34、TP34)が複数に分割されている点で第1の実施形態(図3)の出力ドライバODと異なる。第6の実施形態の出力ドライバODのその他の構成は、第1の実施形態の出力ドライバODにおける対応する構成と同様でよい。
第6の実施形態では、プルアップ側のスルーレート調整トランジスタはTN34aおよびTN34bに2分割され、プルダウン側のスルーレート調整トランジスタもTP34aおよびTP34bに2分割されている。
図9Aに示すプルアップ側のトランジスタTN34aおよびTN34bは、ゲート電極が分割されていればよく、微細化のためにソースおよびドレインは共通でよい。トランジスタTN34aおよびTN34bは、トランジスタTP30のスルーレートを調節するためにそれぞれ個別にオン/オフ制御される。トランジスタTP30のスルーレートを大きくするためには、トランジスタTN34aおよびTN34bの両方をオンにして、ゲートノードPGの電圧を速く変化させる。逆に、トランジスタTP30のスルーレートを小さくするためには、トランジスタTN34a、TN34bの一方をオンにして、ゲートノードPGの電圧を遅く変化させる。トランジスタTN34aおよびTN34bのサイズ(ゲート幅)は等しくてもよく、あるいは、相違していてもよい。例えば、トランジスタTN34aのゲート幅をWGとすると、トランジスタTN34bのゲート幅は、2*WGと相違させてよい。これにより、トランジスタTP30のスルーレートは、トランジスタTN34aおよびTN34bのオン/オフ制御だけで3段階(WG、2*WG、3*WG)に調節可能になる。このように、トランジスタTN34aおよびTN34bはロジック制御され、図3に示すトランジスタTN34のようなアナログ制御を受けない。従って、第6の実施形態では、図4に示すスルーレート制御部は不要である。
図9Bに示すプルダウン側のトランジスタTP34aおよびTP34bは、トランジスタTN34aおよびTN34bと導電型が異なるだけで、基本的にトランジスタTN34aおよびTN34bと同様の構成を有する。従って、トランジスタTP34aおよびTP34bは、ゲート電極が分割されていればよく、ソースおよびドレインは共通でよい。トランジスタTP34aおよびTP34bは、トランジスタTN30のスルーレートを調節するためにそれぞれ個別にオン/オフ制御される。トランジスタTP34aおよびTP34bのサイズは等しくてもよく、あるいは、相違していてもよい。トランジスタTP34aおよびTP34bのサイズを相違させた場合、トランジスタTN30のスルーレートは、3段階に調節可能になる。このように、トランジスタTP34aおよびTP34bもロジック制御される。従って、第6の実施形態は、アナログ信号VUP、VDNを省略することができる。
図9Aに示すように、トランジスタTN34aおよびTN34bをそれぞれ個別にロジック制御するために、プルアップセレクタ回路UPSLCTは、ロジック回路で構成されている。プルアップセレクタ回路UPSLCTは、イネーブル信号ENUP<i>およびイネーブル信号ENa1、ENb1を入力し、これらの信号の演算結果に応じて、プルアップサブドライバUPSD<i>のトランジスタTN34aおよび/またはTN34bを選択的に駆動させる。イネーブル信号ENUP<i>は駆動させるプルアップサブドライバUPSD<i>を選択し、イネーブル信号ENa1、ENb1は、駆動させるスルーレート調整トランジスタTN34aおよび/またはTN34bを選択する。例えば、イネーブル信号ENUP<i>およびイネーブル信号ENa1が論理ハイの場合、ANDゲートGa1によってプルアップサブドライバUPSD<i>のトランジスタTN34aが駆動される。イネーブル信号ENUP<i>およびイネーブル信号ENb1が論理ハイの場合、ANDゲートGb1によってプルアップサブドライバUPSD<i>のトランジスタTN34bが駆動される。
図9Bに示すトランジスタTP34aおよびTP34bは、プルダウンセレクタ回路DNSLCTによってロジック制御される。プルダウンセレクタ回路DNSLCTは、NANDゲートGa2で構成されている点で図9Aのプルアップセレクタ回路UPSLCTと異なる。プルダウンセレクタ回路DNSLCTは、イネーブル信号ENDN<i>およびイネーブル信号ENa2、ENb2を入力し、これらの信号の演算結果に応じて、プルダウンサブドライバDNSD<i>のトランジスタTP34aおよび/またはTP34bを選択的に駆動させる。イネーブル信号ENDN<i>は駆動させるプルダウンサブドライバDNSD<i>を選択し、イネーブル信号ENa2、ENb2は駆動させるスルーレート調整トランジスタTP34aおよび/またはTP34bを選択する。例えば、イネーブル信号ENDN<i>およびイネーブル信号ENa2が論理ハイの場合、NANDゲートGa2によってプルダウンサブドライバDNSD<i>のトランジスタTP34aが駆動される。イネーブル信号ENDN<i>およびイネーブル信号ENb2が論理ハイの場合、NANDゲートGb2によってプルダウンサブドライバDNSD<i>のトランジスタTP34bが駆動される。
第6の実施形態の出力ドライバODは、スルーレート調整トランジスタが分割され、そのゲート電位にデジタル信号が与えられること以外において第1の実施形態のそれと相違しない。従って、第6の実施形態は、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。尚、スルーレート調整トランジスタは、分割されているものの、ゲート電極が分割されているだけで、ソースおよびドレインは共通である。従って、第6の実施形態におけるスルーレート調整トランジスタの全体の大きさは、第1の実施形態のそれとさほど変わらず、従来と比較して微細化に適している点でも第1の実施形態と同様である。
(第7の実施形態)
図10Aおよび図10Bは、第7の実施形態による出力ドライバOD、プルアップセレクタUPSLCTおよびプルダウンセレクタDNSLCTのより詳細な構成を示す回路図である。図10Aはプルアップ側の構成を示し、図10Bはプルダウン側の構成を示している。便宜的にプルアップ側の構成およびプルダウン側の構成は別図面に示されているが、図10Aおよび図10Bにおける出力データDOUTの信号線、電源VDDQ、VSSは、それぞれ共通である。これにより、図10Aおよび図10Bに示す構成は一体で出力データを立ち上げまたは立ち下げることができる。
図10Aおよび図10Bは、第7の実施形態による出力ドライバOD、プルアップセレクタUPSLCTおよびプルダウンセレクタDNSLCTのより詳細な構成を示す回路図である。図10Aはプルアップ側の構成を示し、図10Bはプルダウン側の構成を示している。便宜的にプルアップ側の構成およびプルダウン側の構成は別図面に示されているが、図10Aおよび図10Bにおける出力データDOUTの信号線、電源VDDQ、VSSは、それぞれ共通である。これにより、図10Aおよび図10Bに示す構成は一体で出力データを立ち上げまたは立ち下げることができる。
第7の実施形態では、プルアップサブドライバUPSD<i>がそれぞれ複数(UPSDa<i>、UPSDb<i>)に分割され、プルダウンサブドライバDNSD<i>もそれぞれ複数(DNSDa<i>、DNSDb<i>)に分割されている。プルアップサブドライバUPSDa<i>とUPSDb<i>は、グループを成しており、互いに並列に接続されている。プルダウンサブドライバDNSDa<i>とDNSDb<i>も、グループを成しており、互いに並列に接続されている。
以下、プルアップサブドライバUPSDa<0>、UPSDb<0>のグループおよびプルダウンサブドライバDNSDa<0>、DNSDb<0>のグループを一例として挙げる。
プルアップサブドライバUPSDa<0>、UPSDb<0>のグループでは、図10Aに示すように、トランジスタTP30aとTP30bとは互いに並列に接続されている。ただし、トランジスタTP30aのゲートノードPGaとトランジスタTP30bのゲートノードPGbとは分離されている。トランジスタTP31a、TP31bは、それぞれ電源PS1とゲートノードPGa、PGbの間に接続され、それらのゲートは共通にイネーブル信号ENUP<0>を受けている。ゲートノードPGa、PGbは、トランジスタTP32a、TN33aおよびTN34aから成る直列回路と、トランジスタTP32b、TN33bおよびTN34bから成る直列回路に接続されている。トランジスタTP32a、TN33a、TP32b、TN33bの各ゲートは、共通に信号DOPを受ける。トランジスタTN34aおよびTN34bの各ゲートは、共通にスルーレート調整信号VUP<0>を受ける。
セレクタUPSLCTは、プルアップサブドライバUPSDa<0>またはUPSDb<0>の一方を選択するのではなく、プルアップサブドライバUPSDa<0>およびUPSDb<0>を1つのグループUPSD<0>として選択し、同時に駆動する。
トランジスタTP30aのゲート幅Wpaは、トランジスタTP30bのゲート幅Wpbと相違してよい。この場合、ゲートノードPGaの容量CPGaはゲートノードPGbの容量CPGbと相違する。また、トランジスタTN34aのゲート幅WN34aは、トランジスタTN34bのゲート幅WN34bと相違してよい。これにより、トランジスタTN34aの電流駆動能力はトランジスタTN34bの電流駆動能力と相違する。ゲートノードPGaとPGbとの容量の相違、および、トランジスタTN34aとTN34bとの電流駆動能力の相違は、トランジスタTP30aおよびTP30bのゲートノードPGa、PGbの放電速度を相違させる。CPGa/CPGbがWN34a/WN34bと等しいと、ゲートノードPGa、PGbの放電速度が等しくなってしまうので、これらの放電速度を相違させるための条件は、CPGa/CPGbがWN34a/WN34bと相違することである。トランジスタTP30aおよびTP30bが寄与する出力のスルーレートを相違させることによって、第7の実施形態は、出力データDOUTの電圧の急激な上昇を抑制し、その結果、リンギングまたは出力信号の反射を防止することができる。
他のプルアップサブドライバグループ(UPSDa<1>、UPSDb<1>)〜(UPSDa<n>、UPSDb<n>)の構成は、上記プルアップサブドライバグループ(UPSDa<0>、UPSDb<0>)の説明から容易に類推できるので、その説明を省略する。
プルダウンサブドライバ(DNSDa<0>、DNSDb<0>)のグループでは、図10Bに示すように、トランジスタTN30aとTN30bとは互いに並列に接続されている。ただし、トランジスタTN30aのゲートノードNGaとトランジスタTN30bのゲートノードNGbとは分離されている。トランジスタTN31b、TN31bはそれぞれ電源PS11とゲートノードNGa、NGbの間に接続され、それらのゲートは共通にイネーブル信号bENDN<0>を受けている。ゲートノードNGa、NGbは、トランジスタTN32a、TP33aおよびTP34aから成る直列回路と、トランジスタTN32b、TP33bおよびTP34bから成る直列回路に接続されている。トランジスタTN32a、TP33a、TN32b、TP33bの各ゲートは、共通に信号bDONを受ける。トランジスタTP34aおよびTP34bの各ゲートは、共通にスルーレート調整信号VDN<0>を受ける。
プルダウンセレクタDNSLCTは、プルダウンサブドライバDNSDa<0>またはDNSDb<0>の一方を選択するのではなく、プルダウンサブドライバDNSDa<0>およびDNSDb<0>を1つのグループDNSD<0>として選択し、同時に駆動する。
トランジスタTN30aのゲート幅Wnaは、トランジスタTN30bのゲート幅Wnbと相違してよい。この場合、ゲートノードNGaの容量CNGaはゲートノードNGbの容量CNGbと相違する。また、トランジスタTP34aのゲート幅WP34aは、トランジスタTP34bのゲート幅WP34bと相違してよい。これにより、トランジスタTP34aの電流駆動能力はトランジスタTP34bの電流駆動能力と相違する。ゲートノードNGaとNGbとの容量の相違、および、トランジスタTP34aとTP34bとの電流駆動能力の相違は、トランジスタTN30aおよびTN30bのゲートノードNGa、NGbの充電速度を相違させる。CNGa/CNGbがWP34a/WP34bと等しいと、ゲートノードNGa、NGbの充電速度が等しくなってしまうので、これらの充電速度を相違させるための条件は、CNGa/CNGbがWP34a/WP34bと相違することである。トランジスタTN30aおよびTN30bが寄与する出力のスルーレートを相違させることによって、第7の実施形態は、出力データDOUTの電圧の急激な上昇を抑制し、その結果、リンギングまたは出力信号の反射を防止することができる。
他のプルダウンサブドライバグループ(DNSDa<1>、DNSDb<1>)〜(DNSDa<n>、DNSDb<n>)の構成は、上記プルダウンサブドライバグループ(DNSDa<0>、DNSDb<0>)の説明から容易に類推できるので、その説明を省略する。
図11Aおよび図11Bは、第7の実施形態の出力ドライバODの動作を示すタイミング図である。例えば、プルアップサブドライバUPSDa<0>、UPSDb<0>では、図11Aに示すように、信号DOPが立ち上がると(図11A(A))、ゲートノードPGaおよびPGbの電圧が、それぞれトランジスタTN34aおよびTN34bの導通状態に応じて低下する(図11A(B))。このとき、信号VUP<i>は、トランジスタTN34aおよびTN34bの各ゲートに共通に入力されるので、トランジスタTN34aおよびTN34bのサイズの相違およびゲートノードPGaおよびPGbの容量の相違によって、ゲートノードPGaの電圧降下の傾きおよびゲートノードPGbの電圧降下の傾きが異なる。これにより、トランジスタTP30a、TP30bが一斉にオン状態となって、急激に大きな電流が流れることに伴うリンギングまたは出力信号の反射を防止することができる。
例えば、図11Bに示すように、信号bDONが立ち下がると(図11B(A))、ゲートノードNGaおよびNGbの電圧が、それぞれトランジスタTP34aおよびTP34bの導通状態に応じて上昇する(図11B(B))。このとき、信号VDN<i>は、トランジスタTP34aおよびTP34bの各ゲートに共通に入力されるので、トランジスタTP34aおよびTP34bのサイズの相違およびゲートノードNGaおよびNGbの容量の相違によって、ゲートノードNGaの電圧降下の傾きおよびゲートノードNGbの電圧降下の傾きが異なる。これにより、トランジスタTN30a、TN30bが一斉にオン状態となって、急激に大きな電流が流れることに伴うリンギングまたは出力信号の反射を防止することができる。
このように、第7の実施形態では、サブドライバUPSDa<i>、UPSDb<i>(DNSDa<i>、DNSDb<i>)において、同じレベルの信号VUP<i>(VDN<i>)で、信号DOP(bDON)のタイミングをずらすことなく、サブドライバUPSDa<i>、UPSDb<i>(DNSDa<i>、DNSDb<i>)がそれぞれ寄与する出力のスルーレートを相違させることができる。その結果、データ出力に伴う急激な電流変化を抑制し、リンギングまたは出力信号の反射を防止することができる。
尚、第7の実施形態では、プルアップサブドライバUPSD<i>がそれぞれ2つに分割され、プルダウンサブドライバDNSD<i>もそれぞれ2つに分割されているが、それらは3つ以上に分割されていてもよい。
サブドライバUPSD<i>、DNSD<i>が分割されているが、並列に接続されたトランジスタやゲートが共通化されたトランジスタが多いため、レイアウト面積は、他の実施形態と比べてさほど増大しない。
(第8の実施形態)
図12Aおよび図12Bは、第8の実施形態による出力ドライバOD、プルアップセレクタUPSLCTおよびプルダウンセレクタDNSLCTのより詳細な構成を示す回路図である。第8の実施形態では、スイッチングトランジスタ(TN33a、TN33b)とスルーレート調整トランジスタ(TN34a、TN34b)との接続関係が第7の実施形態のそれと逆になっている。また、スイッチングトランジスタ(TP33a、TP33b)とスルーレート調整トランジスタ(TP34a、TP34b)との接続関係が第7の実施形態のそれと逆になっている。第8の実施形態のその他の構成は、第7の実施形態の対応する構成と同様でよい。また、第8の実施形態の動作は、第7の実施形態の動作と同様である。従って、第8の実施形態は、第7の実施形態と同様の効果を得ることができる。
図12Aおよび図12Bは、第8の実施形態による出力ドライバOD、プルアップセレクタUPSLCTおよびプルダウンセレクタDNSLCTのより詳細な構成を示す回路図である。第8の実施形態では、スイッチングトランジスタ(TN33a、TN33b)とスルーレート調整トランジスタ(TN34a、TN34b)との接続関係が第7の実施形態のそれと逆になっている。また、スイッチングトランジスタ(TP33a、TP33b)とスルーレート調整トランジスタ(TP34a、TP34b)との接続関係が第7の実施形態のそれと逆になっている。第8の実施形態のその他の構成は、第7の実施形態の対応する構成と同様でよい。また、第8の実施形態の動作は、第7の実施形態の動作と同様である。従って、第8の実施形態は、第7の実施形態と同様の効果を得ることができる。
(第9の実施形態)
図13Aおよび図13Bは、第9の実施形態による出力ドライバOD、プルアップセレクタUPSLCTおよびプルダウンセレクタDNSLCTのより詳細な構成を示す回路図である。第9の実施形態では、プルアップサブドライバ(UPSDa<i>、UPSDb<i>)のグループにおいて、スイッチングトランジスタ(TN33a、TN33b)が1つに共通化されている。また、プルダウンサブドライバ(DNSDa<i>、DNSDb<i>)のグループにおいて、スイッチングトランジスタ(TP33a、TP33b)が1つに共通化されている。この場合、図13AのトランジスタTP30a、TP30bのゲートノードPGa、PGbの放電速度を相違させるために、ゲートノードPGaの容量とゲートノードPGbの容量とを相違させる必要がある。即ち、トランジスタTP30aのゲート幅はトランジスタTP30bのゲート幅と相違する。または、トランジスタTN34aとトランジスタTN34bのゲート幅を相違させ、電流駆動能力を相違させる。また、図13BのトランジスタTN30a、TN30bのゲートノードNGa、NGbの充電速度を相違させるために、ゲートノードNGaの容量とゲートノードNGbの容量とを相違させる必要がある。即ち、トランジスタTN30aのゲート幅はトランジスタTN30bのゲート幅と相違する。または、トランジスタTP34aとトランジスタTP34bのゲート幅を相違させ、電流駆動能力を相違させる。
図13Aおよび図13Bは、第9の実施形態による出力ドライバOD、プルアップセレクタUPSLCTおよびプルダウンセレクタDNSLCTのより詳細な構成を示す回路図である。第9の実施形態では、プルアップサブドライバ(UPSDa<i>、UPSDb<i>)のグループにおいて、スイッチングトランジスタ(TN33a、TN33b)が1つに共通化されている。また、プルダウンサブドライバ(DNSDa<i>、DNSDb<i>)のグループにおいて、スイッチングトランジスタ(TP33a、TP33b)が1つに共通化されている。この場合、図13AのトランジスタTP30a、TP30bのゲートノードPGa、PGbの放電速度を相違させるために、ゲートノードPGaの容量とゲートノードPGbの容量とを相違させる必要がある。即ち、トランジスタTP30aのゲート幅はトランジスタTP30bのゲート幅と相違する。または、トランジスタTN34aとトランジスタTN34bのゲート幅を相違させ、電流駆動能力を相違させる。また、図13BのトランジスタTN30a、TN30bのゲートノードNGa、NGbの充電速度を相違させるために、ゲートノードNGaの容量とゲートノードNGbの容量とを相違させる必要がある。即ち、トランジスタTN30aのゲート幅はトランジスタTN30bのゲート幅と相違する。または、トランジスタTP34aとトランジスタTP34bのゲート幅を相違させ、電流駆動能力を相違させる。
第9の実施形態のその他の構成は、第8の実施形態の対応する構成と同様でよい。トランジスタTP30a、TP30bまたはトランジスタTN30a、TN30bのオンタイミングが相違するので、第9の実施形態は、第8の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、第9の実施形態では、プルアップサブドライバ(UPSDa<i>、UPSDb<i>)またはプルダウンサブドライバ(DNSDa<i>、DNSDb<i>)の各グループにおいて、スイッチトランジスタTN33またはTP33が共通化されるので、出力ドライバODのレイアウト面積が第7および第8の実施形態のそれに比べて小さくなる。
(第10の実施形態)
図14Aおよび図14Bは、第10の実施形態による出力ドライバOD、プルアップセレクタUPSLCTおよびプルダウンセレクタDNSLCTのより詳細な構成を示す回路図である。第10の実施形態では、遅延回路DLYがプルアップサブドライバグループ(UPSDa<0>、UPSDb<0>)のうち一方のサブドライバUPSDb<0>のスイッチングトランジスタTN33bのゲートに接続されている。また、遅延回路DLYがプルダウンサブドライバグループ(DNSDa<0>、DNSDb<0>)のうち一方のサブドライバDNSDb<0>のスイッチングトランジスタTN33bのゲートに接続されている。第10の実施形態のその他の構成は、第7の実施形態の対応する構成と同様でよい。
図14Aおよび図14Bは、第10の実施形態による出力ドライバOD、プルアップセレクタUPSLCTおよびプルダウンセレクタDNSLCTのより詳細な構成を示す回路図である。第10の実施形態では、遅延回路DLYがプルアップサブドライバグループ(UPSDa<0>、UPSDb<0>)のうち一方のサブドライバUPSDb<0>のスイッチングトランジスタTN33bのゲートに接続されている。また、遅延回路DLYがプルダウンサブドライバグループ(DNSDa<0>、DNSDb<0>)のうち一方のサブドライバDNSDb<0>のスイッチングトランジスタTN33bのゲートに接続されている。第10の実施形態のその他の構成は、第7の実施形態の対応する構成と同様でよい。
図15Aおよび図15Bは、第10の実施形態の出力ドライバODの動作を示すタイミング図である。プルアップサブドライバグループ(UPSDa<i>、UPSDb<i>)では、スイッチングトランジスタTN33bのゲートに入力される信号DOPdが、スイッチングトランジスタTN33aのゲートに入力される信号DOPに比べてtdだけ遅延する(図15A(A))。従って、ゲートノードPGbの電圧は、ゲートノードPGaの電圧に遅延して低下する(図15A(B))。その結果、出力トランジスタTP30aの動作タイミングとTP30bのオンタイミングとがずれて、データ出力に伴う急激な電流変化を抑制することができる(図15A(C))。
プルダウンサブドライバグループ(DNSDa<i>、DNSDb<i>)では、スイッチングトランジスタTP33bのゲートに入力される信号bDONdが、スイッチングトランジスタTP33aのゲートに入力される信号bDONに比べてtdだけ遅延する(図15B(A))。従って、ゲートノードNGbの電圧は、ゲートノードNGaの電圧に遅延して低下する(図15B(B))。その結果、出力トランジスタTN30aの動作タイミングとTN30bのオンタイミングとがずれて、データ出力に伴う急激な電流変化を抑制することができる(図15B(C))。
第10の実施形態では、図14AのトランジスタTN34aのゲート幅WN34aとトランジスタTN34bのゲート幅WN34bとの比(WN34a/WN34b)、すなわちトランジスタTN34aとトランジスタTN34bの電流駆動能力は、ゲートノードPGaの容量CPGaとゲートノードPGbの容量CPGbとの比(CPGa/CPGb)と等しい。さらに、図14BのトランジスタTP34aのゲート幅WP34aとトランジスタTP34bのゲート幅WP34bとの比(WP34a/WP34b)、すなわちトランジスタTP34aとトランジスタTP34bの電流駆動能力は、ゲートノードNGaの容量CNGaとゲートノードNGbの容量CNGbとの比(CNGa/CNGb)と等しい。これにより、図15Aおよび図15Bに示すように、ゲートノードPGaおよびPGbの電圧降下の傾きは等しく、ゲートノードNGaおよびNGbの電圧上昇の傾きも等しくなる。
このように、第10の実施形態では、出力トランジスタTP30aのゲートノードPGaとTP30bのゲートノードPGbの放電速度を等しくしているが、トランジスタTP30aおよびTP30bのオンタイミングをずらしている。並びに、出力トランジスタTN30aのゲートノードNGaとTN30bのゲートノードNGbの充電速度を等しくしているが、トランジスタTN30aおよびTN30bのオンタイミングをずらすことによって、データ出力に伴う急激な電流変化を抑制し、リンギングまたは出力信号の反射を防止することができる。従って、第10の実施形態は、第7の実施形態と同様の効果を得ることができる。
(第11の実施形態)
本変形例では、上記の比WN34a/WN34bと比CPGa/CPGbとを相違させ、かつ、比WP34a/WP34bと比CNGa/CNGbとを相違させている。本変形例のその他の構成は、第10の実施形態の構成と同様でよい。従って、本変形例の回路構成は、図14Aおよび図14Bに示す構成と同じである。
本変形例では、上記の比WN34a/WN34bと比CPGa/CPGbとを相違させ、かつ、比WP34a/WP34bと比CNGa/CNGbとを相違させている。本変形例のその他の構成は、第10の実施形態の構成と同様でよい。従って、本変形例の回路構成は、図14Aおよび図14Bに示す構成と同じである。
図16Aおよび図16Bは、第11の実施形態による出力ドライバODの動作を示すタイミング図である。プルアップサブドライバUPSDa<i>、UPSDb<i>では、スイッチングトランジスタTN33bのゲートに入力される信号DOPdが、スイッチングトランジスタTN33aのゲートに入力される信号DOPに比べてtdだけ遅延する(図16A(A))。従って、ゲートノードPGbの電圧は、ゲートノードPGaの電圧に遅延して低下する(図16A(B))。ここで、比WN34a/WN34bは、比CPGa/CPGbと相違するため、ゲートノードPGbの電圧降下の傾きは、ゲートノードPGaの電圧降下の傾きと異なる。即ち、トランジスタTP30aが寄与する出力のスルーレートとトランジスタTP30bが寄与する出力のスルーレートが相違する。従って、トランジスタTP30aのオンタイミングとTP30bのオンタイミングとがずれ、なおかつ、それらが寄与する出力のスルーレートも相違するので、データ出力に伴う急激な電流変化を抑制することができる(図16A(C))。
プルダウンサブドライバDNSDa<i>、DNSDb<i>では、スイッチングトランジスタTP33bのゲートに入力される信号bDONdが、スイッチングトランジスタTP33aのゲートに入力される信号bDONに比べてtdだけ遅延する(図16B(A))。従って、ゲートノードNGbの電圧は、ゲートノードNGaの電圧に遅延して低下する(図16B(B))。ここで、比WP34a/WP34bは、比CNGa/CNGbと相違するため、ゲートノードNGbの電圧降下の傾きは、ゲートノードNGaの電圧降下の傾きと異なる。即ち、トランジスタTN30aのスルーレートとトランジスタTN30bが寄与する出力のスルーレートが相違する。従って、トランジスタTN30aのオンタイミングとTN30bのオンタイミングとがずれ、なおかつ、それらが寄与する出力のスルーレートも相違するので、出力データDOUTの電圧の急激な低下を抑制することができる(図16B(C))。
本変形例の遅延回路DLYは、第7から第9の実施形態に適用することもできる。
OD…出力ドライバ、UPSD…プルアップサブドライバ、DNSD…プルダウンサブドライバ、UPSLCT…プルアップセレクタ、DNSLCT…プルダウンセレクタ、UPSRC、DNSRC…スルーレート制御部、TP30、TN30…出力トランジスタ、TP32、TN32、TP33、TN33…スイッチングトランジスタ、TN34、TP34…スルーレート調整トランジスタ
Claims (10)
- 集積回路からなるコア回路と、
前記コア回路から転送されるデジタルデータを出力データとして出力するために複数のサブドライバを含む出力ドライバと、
複数の前記サブドライバのうち駆動させるサブドライバを選択するセレクタとを備え、
各前記サブドライバは、
前記デジタルデータに従って前記出力データを立ち上げまたは立ち下げるために、第1の電源と出力配線との間に接続された出力トランジスタと、
前記出力トランジスタのゲートと第2の電源との間に直列に接続されたスイッチングトランジスタおよびスルーレート調整トランジスタとを備え、
前記スイッチングトランジスタは、前記デジタルデータに従って前記出力トランジスタをオンまたはオフし、
各前記スルーレート調整トランジスタは、前記出力データの立ち上がりまたは立ち下がりのスルーレートを決定するために前記セレクタによって選択的に駆動されることを特徴とする半導体装置。 - 前記セレクタは、複数の前記サブドライバのうち駆動させる選択サブドライバを決定するイネーブル信号に基づいて、前記スルーレートを決定するスルーレート調整信号を前記選択サブドライバの前記スルーレート調整トランジスタへ転送するトランスファゲートを備えていることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
- 複数の前記サブドライバは、前記デジタルデータの論理ハイを出力するために第1の電源と出力配線との間に接続された第1の出力トランジスタを含む複数のプルアップサブドライバと、前記デジタルデータの論理ロウを出力するために前記第1の電源よりも低電位の第2の電源と出力配線との間に接続された第2の出力トランジスタを含む複数のプルダウンサブドライバと、を含み、
複数の前記プルアップサブドライバのスイッチングトランジスタのゲートは共通に前記デジタルデータに応じた信号を受け取り、
複数の前記プルダウンサブドライバのスイッチングトランジスタのゲートも共通に前記デジタルデータに応じた信号を受け取ることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の半導体装置。 - 前記スルーレート調整トランジスタの導電状態を制御するために前記スルーレート調整信号の電圧を設定するスルーレート制御部をさらに備えたことを特徴とする請求項2または請求項3に記載の半導体装置。
- 前記出力ドライバは、データを当該半導体装置の外部へ出力する出力パッドに対応して設けられており、
前記セレクタは、複数の前記出力ドライバに対して共有されていることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の半導体装置。 - 前記出力ドライバおよび前記セレクタは、データを当該半導体装置の外部へ出力する出力パッドに対応して設けられていることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の半導体装置。
- 前記出力ドライバは、データを当該半導体装置の外部へ出力する出力パッドに対応して設けられており、
前記セレクタは、隣接する複数の前記出力ドライバに対して共有されていることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の半導体装置。 - 前記スルーレート調整トランジスタは、それぞれ互いに並列に接続された複数のトランジスタからなり、
前記セレクタは、前記スルーレート調整トランジスタを構成する複数のトランジスタのうち少なくとも1つのトランジスタを選択的に駆動するロジック回路であることを特徴とする請求項1から請求項7のいずれかに記載の半導体装置。 - 各前記プルアップサブドライバは、それぞれ複数に分割されており、プルアップサブドライバグループを成しており、
各前記プルアップサブドライバグループに含まれる複数の前記第1の出力トランジスタは、互いに並列に接続され、かつ、該複数の第1の出力トランジスタのゲートはそれぞれ分離されており、
前記プルアップサブドライバグループに含まれる複数の前記スイッチングトランジスタの各ゲートは共通に接続されており、
前記プルアップサブドライバグループに含まれる複数の前記スルーレート調整トランジスタの各ゲートは共通に接続されており、
前記プルアップサブドライバグループに含まれる複数の前記第1の出力トランジスタのゲート容量の比は、同じプルアップサブドライバグループに含まれる複数の前記スルーレート調整トランジスタのゲート幅の比と異なり、
各前記プルダウンサブドライバは、それぞれ複数に分割されており、プルダウンサブドライバグループを成しており、
前記プルダウンサブドライバグループに含まれる複数の前記第2の出力トランジスタは、互いに並列に接続され、かつ、該複数の第2の出力トランジスタのゲートは分離されており、
前記プルダウンサブドライバグループに含まれる複数の前記スイッチングトランジスタの各ゲートは共通に接続されており、
前記プルダウンサブドライバグループに含まれる複数の前記スルーレート調整トランジスタの各ゲートは共通に接続されており、
前記プルダウンサブドライバグループに含まれる複数の前記第2の出力トランジスタのゲート容量の比は、同じプルダウンサブドライバグループに含まれる複数の前記スルーレート調整トランジスタのゲート幅の比と異なり、
前記セレクタは、複数の前記プルアップサブドライバグループのうち駆動させるプルアップサブドライバグループを選択し、かつ、複数の前記プルダウンサブドライバグループのうち駆動させるプルダウンサブドライバグループを選択することを特徴とする請求項3に記載の半導体装置。 - 各前記プルアップサブドライバは、それぞれ複数に分割されており、プルアップサブドライバグループを成しており、
前記プルアップサブドライバグループに含まれる複数の前記第1の出力トランジスタは、互いに並列に接続され、かつ、該複数の出力トランジスタのゲートは分離されており、
前記プルアップサブドライバグループに含まれる複数の前記スイッチングトランジスタの各ゲートは共通に接続されており、
前記スルーレート調整トランジスタは前記プルアップサブドライバグループにおいて共通化されており、
前記プルアップサブドライバグループに含まれる複数の前記第1の出力トランジスタのゲート容量は、互いに異なり、
各前記プルダウンサブドライバは、それぞれ複数に分割されており、プルダウンサブドライバグループを成しており、
前記プルダウンサブドライバグループに含まれる複数の前記出力トランジスタは、互いに並列に接続され、かつ、該複数の第2の出力トランジスタのゲートは分離されており、
前記プルダウンサブドライバグループに含まれる複数の前記スイッチングトランジスタの各ゲートは共通に接続されており、
前記スルーレート調整トランジスタは、前記プルダウンサブドライバグループにおいて共通化されており、
前記プルダウンサブドライバグループに含まれる複数の前記第2の出力トランジスタのゲート容量は、互いに異なり、
前記セレクタは、複数の前記プルアップサブドライバグループのうち駆動させるプルアップサブドライバグループを選択し、かつ、複数の前記プルダウンサブドライバグループのうち駆動させるプルダウンサブドライバグループを選択することを特徴とする請求項3に記載の半導体装置。
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