JP2019102118A - メモリ装置、これを含むシステムオンチップ、及びメモリ装置の動作方法 - Google Patents

メモリ装置、これを含むシステムオンチップ、及びメモリ装置の動作方法 Download PDF

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Abstract

【課題】動作性能を維持または向上させながら動作安定性を確保できるメモリ装置を提供する。【解決手段】メモリ装置は、メモリセルアレイ及び周辺回路を含む。メモリセルアレイは第1電源電圧の供給を受け、第1電源電圧に基づいてデータを格納する複数のビットセルを含む。周辺回路は第2電源電圧の供給を受けて、第2電源電圧に基づいてメモリセルアレイを制御する。周辺回路は、電圧生成回路を含む。電圧生成回路は、第1電源電圧と第2電源電圧の供給を受けて、ビットセルに対するメモリ動作時に、第1電源電圧と第2電源電圧との差によってビットセルのうちから選択された第1ビットセルに連結される第1ワードラインに印加されるワードライン駆動電圧を直接または間接に適応的に調節する。【選択図】図3

Description

本発明は半導体装置に係り、より詳しくは、メモリ装置、これを含むシステムオンチップ、及びメモリ装置の動作方法に関する。
SRAM(static random access memory)は格納されたデータを維持するために電源の供給を受けなければならない。一方、電力消費を減少させるために、SRAMに供給される電源電圧の電圧レベルが徐々に減少している。しかしながら、工程微細化によってメモリセルの特性ばらつきが増加するにつれて、低い電源電圧でのメモリセルの動作安定性が保証されず、特に読出動作での安定性が問題となることがある。
特開2017−130194号公報
本発明の一目的は、動作性能を維持または向上させながら動作安定性を確保できるメモリ装置を提供することにある。
本発明の一目的は、動作性能を維持または向上させながら動作安定性を確保できるメモリ装置を含むシステムオンチップを提供することにある。
本発明の一目的は、動作性能を維持または向上させながら動作安定性を確保できるメモリ装置の動作方法を提供することにある。
前述した本発明の一目的を達成するために、本発明の実施形態に係るメモリ装置は、メモリセルアレイ及び周辺回路を含む。前記メモリセルアレイは第1電源電圧の供給を受けて、前記第1電源電圧に基づいてデータを格納する複数のビットセルを含む。前記周辺回路は第2電源電圧の供給を受けて、前記第2電源電圧に基づいて前記メモリセルアレイを制御する。前記周辺回路は、電圧生成回路を含む。前記電圧生成回路は、前記周辺回路は前記第1電源電圧と前記第2電源電圧の供給を受けて、前記ビットセルに対するメモリ動作時に、前記第1電源電圧と前記第2電源電圧との差によって前記ビットセルのうちから選択された第1ビットセルに連結される第1ワードラインに印加されるワードライン駆動電圧を直接または間接的に適応的に調節する。
前述した本発明の一目的を達成するために、本発明の実施形態に係るシステムオンチップは、メモリ装置、プロセシング回路、及び電力管理集積回路を含む。前記メモリ装置は、データを格納する複数のビットセルを備えるメモリセルアレイ、及び前記メモリセルアレイを制御する周辺回路を含む。前記プロセシング回路は、前記メモリセルアレイにデータが格納されるように前記メモリ装置にデータを提供し、前記メモリ装置から前記メモリセルアレイに格納されたデータを受信する。前記電力管理集積回路は、前記メモリ装置の前記メモリセルアレイに第1電源電圧を提供し、前記周辺回路に第2電源電圧を提供する。前記周辺回路は、電圧生成回路を含む。前記電圧生成回路は、前記周辺回路は前記第1電源電圧と前記第2電源電圧の供給を受けて、前記ビットセルに対するメモリ動作時に、前記第1電源電圧と前記第2電源電圧との差によって前記ビットセルのうちから選択された第1ビットセルに連結される第1ワードラインに印加されるワードライン駆動電圧を直接または間接的に適応的に調節する。
前述した本発明の一目的を達成するために、本発明の実施形態に係るデータを格納する複数のビットセルを備えるメモリセルアレイ、及び前記メモリセルアレイを制御する周辺回路を含むメモリ装置の動作方法では、前記メモリセルアレイに提供される第1電源電圧と前記周辺回路に提供される第2電源電圧とを比較し、前記比較に基づいて、前記ビットセルに対するメモリ動作時に、前記第1電源電圧が前記第2電源電圧より小さいか等しければ、前記ビットセルのうちから選択された第1ビットセルに連結される第1ワードラインに印加されるワードライン駆動電圧のレベルを維持させ、前記比較に基づいて、前記ビットセルに対するメモリ動作時に、前記第1電源電圧が前記第2電源電圧より大きければ、前記第1電源電圧と前記第2電源電圧との差に比例して前記ビットセルのうちから選択された第1ビットセルに連結される第1ワードラインに印加されるワードライン駆動電圧のレベルを減少させる。
本発明の実施形態によれば、メモリセルアレイと周辺回路を含むメモリ装置において、電圧生成回路は前記メモリセルアレイに提供される第1電源電圧と前記周辺回路に提供される第2電源電圧との差によってワードラインの電圧レベルを適応的に調節してメモリ動作時の性能を維持または向上させながら動作安定性を確保できる。
本発明の実施形態に係るメモリ装置を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係るメモリ装置の動作を説明するための図である。 本発明の実施形態に係る図1のメモリ装置をより詳細に示すブロック図である。 本発明の実施形態に従って図3のメモリ装置に含まれるビットセルのうちの1つの構成を示す回路図である。 図4のビットセルにおけるデータ格納回路の第1インバータと第2インバータを示す回路図である。 本発明の実施形態に係る図3のメモリ装置における電圧生成回路の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る図6の電圧生成回路におけるトラッキング電圧生成器の構成を示す回路図である。 本発明の実施形態に係る図6の電圧生成回路におけるワードライン電源電圧生成器の構成を示す回路図である。 図8に図示した図3のメモリ装置の一部の動作を示すタイミング図である。 本発明の実施形態に係る図6のワードライン電源電圧生成器の他の実施形態を示す回路図である。 本発明の実施形態に係る図3のメモリ装置における電圧生成回路の他の実施形態を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る図11電圧生成回路におけるワードライン電源電圧生成器の構成を示す回路図である。 図12に図示した図3のメモリ装置の一部の動作を示すタイミング図である。 図12に図示した図3のメモリ装置の一部の動作を示すタイミング図である。 本発明の実施形態に係る図11のワードライン電源電圧生成器の他の例を示す回路図である。 本発明の実施形態に係る図3のメモリ装置におけるローデコーダの構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係るデュアルパワーレールメモリ装置を示す。 本発明の実施形態に係るメモリ装置の動作方法を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係るメモリ装置を含むシステム−オン−チップを示すブロック図である。 本発明の実施形態に係るメモリ装置をモバイル装置に適用した例を示すブロック図である。
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施形態をより詳しく説明する。図面上の同一の構成要素に対しては同一の参照符号を使用し、同一の構成要素に対して重複説明は省略する。
図1は本発明の実施形態に係るメモリ装置を示すブロック図であり、図2は本発明の実施形態に係るメモリ装置の動作を説明するための図である。
図1を参照すると、メモリ装置(または、SRAM)100は、データを格納するメモリセルアレイ110、及びメモリセルアレイ110を制御する周辺回路200を含む。
メモリセルアレイ110及び周辺回路200は、互いに異なる電源電圧(VDDCE、VDDPE)の供給を受ける。即ち、メモリセルアレイ110は外部の電力管理集積回路(power management integrated circuit:PMIC)50から第1電源電圧ライン65を通じて第1電源電圧(VDDCE)の供給を受けて、周辺回路200は電力管理集積回路50から第2電源電圧配ライン75を通じて第2電源電圧(VDDPE)の供給を受ける。
メモリセルアレイ110は供給された第1電源電圧(VDDCE)に基づいてデータを格納、維持、及び変更し、周辺回路200は供給された第2電源電圧(VDDPE)に基づいてメモリ装置100の動作、例えばメモリセルアレイ110に対する書込動作及び読出動作を遂行する。
一方、メモリ装置100及びこれを含む電子機器の電力消費減少の要求によって、メモリ装置100に提供される電源電圧の電圧レベルが徐々に減少している。しかしながら、工程微細化によってメモリセルの特性ばらつきが増加するにつれて、低い電源電圧でのメモリセルの動作安定性が保証されないことがある。
これを克服するために、本発明の実施形態に係るメモリセルアレイ110では、周辺回路200に相対的に低い電源電圧(VDDPE)を供給して電力消費を減少し、メモリセルアレイ110に相対的に高い電源電圧(VDDCE)を供給してメモリセルアレイ110の動作安定性を確保する。このように、メモリセルアレイ110と周辺回路200に互いに異なる電源電圧(VDDCE、VDDPE)を提供する技術は、デュアルパワーレール(Dual Power Rail)技術と呼ばれる。
但し、このようにデュアルパワーレール構造を有するメモリ装置100でも、電源電圧(VDDCE、VDDPE)の変動によってメモリ装置100の動作安定性が保証されないことがある。例えば、メモリ装置100を含むシステム−オン−チップ(System−On−Chip;SOC)に駆動中の電源電圧が可変されるDVFS(Dynamic Voltage and Frequency Scaling)技術が適用された場合、電力管理集積回路50がメモリセルアレイ110と周辺回路200に同一の電圧レベルを有する電源電圧(VDDCE、VDDPE)を供給するように決定できる。
しかしながら、この際、第1及び第2電源電圧ライン65、75が互いに異なる抵抗値及びメモリセルアレイ110と周辺回路200の互いに異なる漏洩電流により第1及び第2電源電圧(VDDCE、VDDPE)に互いに異なる電圧降下(IR Drop)が発生するので、メモリセルアレイ110と周辺回路200に実際に供給される第1及び第2電源電圧(VDDCE、VDDPE)は互いに異なる電圧レベルを有する。
特に、メモリセルアレイ110に供給される第1電源電圧(VDDCE)が周辺回路200に供給される第2電源電圧(VDDPE)より低い場合、周辺回路200の動作速度が相対的に高速であるので、メモリセルアレイ110に対する書込マージン(write margin)、読出マージン(read margin)が十分に確保されず、メモリ装置100の動作安定性(例えば、書込安定性(write stability)、読出安定性(read stability)など)が保証されないことがある。
特に、ビットセル120に連結されるワードラインの電圧がビットライン対に提供される第2電源電圧(VDDPE)のレベルより高くなれば、ビットセル120が半−選択されてビットセル120に格納されたデータがフリップできるので、読出ディスターブが発生する。
これを解決するために、本発明の実施形態に係るメモリ装置100では、周辺回路200が電圧生成回路300を含み、電圧生成回路300は第1電源電圧(VDDCE)と第2電源電圧(VDDPE)の供給を受けて、ビットセル120を含むメモリセルアレイ110に対するメモリ動作時に、第1電源電圧(VDDCE)と第2電源電圧(VDDPE)との差によってビットセル120のうちから選択された第1ビットセルに連結される第1ワードラインに印加されるワードライン駆動電圧を直接または間接に適応的に調節してメモリ動作時の安定性を確保する。
即ち、ワードライン駆動電圧のレベルを低める必要のない第1電源電圧(VDDCE)が第2電源電圧(VDDPE)と同一または低いノン(non)−アシスト区間では、ワードライン駆動電圧のレベルを一定に維持する。したがって、ノン−アシスト区間で、メモリ装置100は低くなったワードライン駆動電圧によって発生する動作スピードの低下を防止でき、書込マージンを改善できる。ワードライン駆動電圧のレベルを低めなければならないアシスト区間では、第1電源電圧(VDDCE)と第2電源電圧(VDDPE)との差に比例してワードライン駆動電圧のレベルを減少させて読出ディスターブ(read disturb)を防止して読出動作での動作安定性を確保する。
実施形態において、電圧生成回路300は第1電源電圧(VDDCE)と第2電源電圧(VDDPE)との差に比例してワードライン駆動電圧を前記第1ワードラインに印加するワードラインドライバに提供されるワードライン電源電圧のレベルを減少させる。実施形態において、電圧生成回路300は第1電源電圧(VDDCE)と第2電源電圧(VDDPE)との差に比例してワードライン駆動電圧のレベルを減少させる。即ち、メモリ装置100は第1電源電圧(VDDCE)と第2電源電圧(VDDPE)との差が増加すれば、アシスト動作を活性化させてワードライン駆動電圧のレベルを減少させる。また、第1電源電圧(VDDCE)と第2電源電圧(VDDPE)との差が減少すれば、メモリ装置100は読出アシスト動作を不活性化させてワードライン駆動電圧のレベルを維持する。
実施形態において、メモリ装置100は第1電源電圧(VDDCE)と第2電源電圧(VDDPE)との差が基準値より大きければ、アシスト動作を活性化させてワードライン駆動電圧のレベルを減少させる。また、第1電源電圧(VDDCE)と第2電源電圧(VDDPE)との差が基準値以下であれば、メモリ装置100は読出アシスト動作を不活性化させてワードライン駆動電圧のレベルを維持する。
図3は、本発明の実施形態に係る図1のメモリ装置をより詳細に示すブロック図である。
図3を参照すると、メモリ装置100は、データを格納するメモリセルアレイ110、及びメモリセルアレイ110を制御する周辺回路200を含む。メモリセルアレイ110と周辺回路200には互いに異なる第1及び第2電源電圧(VDDCE、VDDPE)が供給される。
メモリセルアレイ110は、複数のロー及び複数のコラムを有するマトリックス形態に配置された複数のビットセル120を含む。一実施形態において、メモリ装置100はSRAM(Static Random Access Memory)であり、ビットセル120はSRAMメモリセルである。
周辺回路200は、制御回路210、ローデコーダ230、データ書込/読出回路270、及び電圧生成回路300を含む。
ローデコーダ230は、複数のワードラインWL1乃至WLnを介してメモリセルアレイ110に連結される。ローデコーダ230は、制御回路210により制御されて、ワードラインWLを選択するためのワードライン電圧を印加する。
データ書込/読出回路270は、複数のビットラインBL1乃至BLm及び複数の相補ビットラインBLB1乃至BLBmを介してメモリセルアレイ110に連結される。データ書込/読出回路270は、制御回路210により制御されて、選択されたワードラインWLj及び選択された少なくとも1つのビットライン対(BLk、BLBk)に連結されたビットセル120に外部の回路、ブロック、または装置から提供されたデータ(DIN)を書き込むか、またはビットセル120からデータ(DOUT)を読み出して前記外部回路に提供する。
例えば、データ書込/読出回路270は、コラム選択器271、書込ドライバ273、感知増幅器275、データラッチ277、及びデータドライバ279を含む。
データラッチ277は、外部の回路、ブロック、または装置からデータ(DIN)を受信する。書込ドライバ273は、データラッチ277により受信されたデータ(DIN)をビットセル120に書き込む。コラム選択器271は、少なくとも1つのビットライン対(BLk、BLBk)を選択する。感知増幅器275は、ビットセル120に格納されたデータ(DOUT)をセンシングする。データドライバ279は、感知増幅器275により感知されたデータ(DOUT)を前記外部回路、ブロック、または装置に提供する。
制御回路210は、外部の回路、ブロック、または装置からアドレス信号(ADDR)、コマンド(CMD)、クロック信号(CLK)を受信して、メモリ装置100の動作を制御する。制御回路210は、外部の回路、ブロック、または装置からチップ選択信号(CSN)を受信することもできる。
制御回路210は、コマンド(CMD)。クロック信号(CLK)に基づいて、内部クロック信号(ICLK)、チップ選択信号(CSN)、アシスト信号(ASS)、書込イネーブル信号(WEN)、及び読出イネーブル信号(REN)を生成する。制御回路210は、内部クロック信号(ICLK)、チップ選択信号(CSN)、及びアシスト信号(ASS)を電圧生成回路300に提供し、書込イネーブル信号(WEN)及び読出イネーブル信号(REN)をデータ書込/読出回路270に提供する。また、制御回路210はプリチャージ信号(PCH)をデータ書込/読出回路270に提供する。
制御回路210は、アドレス信号(ADDR)のうちのローアドレス(RA)はローデコーダ230に提供し、アドレス信号(ADDR)のうちのコラムアドレス(CA)はコラム選択器271に提供する。
電圧生成回路300は、第1電源電圧(VDDCE)及び第2電源電圧(VDDPE)の供給を受けて、内部クロック信号(ICLK)、チップ選択信号(CSN)、及びアシスト信号(ASS)に応答して、第1電源電圧(VDDCE)と第2電源電圧(VDDPE)との差によって前記ビットセルのうちから選択された第1ビットセルに連結される第1ワードラインにワードライン駆動電圧を印加するワードラインドライバに印加されるワードライン電源電圧(VDDWL)のレベルを適応的に調節するか、または第1ワードラインに連結される電圧調節トランジスタに印加されるアシストパルス信号(ASSEN)のレベルを調節して第1ワードラインの電圧レベルを調節する。
電圧生成回路300は、第1電源電圧(VDDCE)が第2電源電圧(VDDPE)より大きく、第1電源電圧(VDDCE)と第2電源電圧(VDDPE)との差が増加すれば、これに比例してワードライン電源電圧(VDDWL)のレベルを減少させるか、またはアシストパルス信号(ASSEN)のレベルを減少させて第1ワードラインの電圧レベルを減少させる。したがって、メモリ装置100は動作性能を維持しながら動作安定性を向上できる。
図4は、本発明の実施形態に従って、図3のメモリ装置に含まれるビットセルのうちの1つの構成を示す回路図である。
図4を参照すると、ビットセル(またはメモリセル)120は、第1アクセストランジスタ121、第2アクセストランジスタ123、及びデータ格納回路125を含む。
データ格納回路125は、1つのビットを格納する。データ格納回路125は、第1インバータ126及び第2インバータ128を含む。第1インバータ126の出力端子は第2インバータ128の入力端子に連結され、第2インバータ128の出力端子は第1インバータ126の入力端子に連結されてラッチ回路を構成する。
第1アクセストランジスタ121は、第kビットラインBLkと第1インバータ126の入力端子が連結する第1ノードQとの間に連結される。また、第1アクセストランジスタ121はワードラインWLjに連結されるゲートを含む。第2アクセストランジスタ123は、第k相補ビットラインBLBkと第2インバータ128の入力端子に連結される第2ノードQNとの間に連結される。また、第2アクセストランジスタ123はワードラインWLjに連結されるゲートを含む。第1アクセストランジスタ121及び第2アクセストランジスタ123は、PMOSトランジスタで具現できる。
本発明の実施形態において、ビットラインBLkと相補ビットラインBLBkはビットセル120に対して読出動作が遂行される前に第2電源電圧(VDDPE)でプリチャージされる。したがって、第2電源電圧(VDDPE)はビットセル120に格納されたデータビットがビットラインBLと相補ビットラインBLBに印加される前のビットラインBLと相補ビットラインBLBの電圧を意味する。即ち、第2電源電圧(VDDPE)はビットラインBLと相補ビットラインBLBの電圧を意味する。
図5は、図4のビットセルにおけるデータ格納回路の第1インバータと第2インバータを示す回路図である。
図5を参照すると、第1インバータ126は第1プルアップトランジスタPU1及び第1プルダウントランジスタPD1を含み、第2インバータ128は第2プルアップトランジスタPU2及び第2プルダウントランジスタPD2を含む。
第1プルアップトランジスタPU1は、第1電源電圧(VDDCE)に連結されるソース、第2ノードQNに連結されるドレイン、及び第1ノードQに連結されるゲートを備えるPMOSトランジスタである。第1プルダウントランジスタPD1は、第2ノードQNに連結されるドレイン、接地電圧(VSS)に連結されるソース、及び第1ノードQに連結されるNMOSトランジスタである。
第2プルアップトランジスタPU2は、第1電源電圧(VDDCE)に連結されるソース、第1ノードQに連結されるドレイン、及び第2ノードQNに連結されるゲートを備えるPMOSトランジスタである。第2プルダウントランジスタPD2は、第1ノードQに連結されるドレイン、接地電圧(VSS)に連結されるソース、及び第2ノードQNに連結されるゲートを備えるNMOSトランジスタである。第1ノードQは図4の第1アクセストランジスタ121に連結され、第2ノードQNは図4の第2アクセストランジスタ123に連結される。
図6は、本発明の実施形態に係る図3のメモリ装置における電圧生成回路の構成を示すブロック図である。
図6では、説明の便宜のために、ワードラインWLjにワードライン駆動電圧(VWL)を印加するワードラインドライバ23jを電圧生成回路300aと共に図示する。
図6を参照すると、電圧生成回路300aはアシストパルス信号生成器310、トラッキング電圧生成器330、及び少なくとも1つのワードライン電源電圧生成器350を含む。
アシストパルス信号生成器310は、アシスト信号(ASS)及び内部クロック信号(ICLK)に応答してアシストパルス信号(ASSEN1)を生成する。したがって、アシストパルス信号(ASSEN1)はアシスト信号(ASS)が第1ロジックレベル(ハイレベル)の間に内部クロック信号(ICLK)により決定される活性化区間(第1ロジックレベルに維持された区間)を有する。アシストパルス信号生成器310は、アシストパルス信号(ASSEN1)をワードライン電源電圧生成器350に提供する。
トラッキング電圧生成器330は第1電源電圧(VDDCE)と第2電源電圧(VDDPE)を受信し、第1電源電圧(VDDCE)と第2電源電圧(VDDPE)とを比較し、第1電源電圧(VDDCE)と第2電源電圧(VDDPE)との差を反映するトラッキング電圧(VTR)を生成し、トラッキング電圧(VTR)をワードライン電源電圧生成器350に提供する。トラッキング電圧生成器330は、第1電源電圧(VDDCE)のレベルが第2電源電圧(VDDPE)のレベルより高い場合、第1電源電圧(VDDCE)と第2電源電圧(VDDPE)との差に比例して減少するレベルを有するトラッキング電圧(VTR)を生成する。
ワードライン電源電圧生成器350は、第1電源電圧(VDDCE)と接地電圧(VSS)に連結され、チップ選択信号(CSN)、トラッキング電圧(VTR)、及びアシストパルス信号(ASSEN1)を受信し、トラッキング電圧(VTR)のレベルによって可変するレベルを有するワードライン電源電圧(VDDWL)を内部電源電圧ラインPLを介してワードラインドライバ23jに提供する。ワードラインドライバ23jは図3のローデコーダ230に含まれ、ワードライン電源電圧(VDDWL)に基づいてワードラインWLjを駆動するワードライン駆動電圧(VWL)を生成する。
ワードライン電源電圧生成器350は、第1電源電圧(VDDCE)と第2電源電圧(VDDPE)との差に比例して減少するレベルを有するワードライン電源電圧(VDDWL)を生成する。
図7は、本発明の実施形態に係る図6の電圧生成回路におけるトラッキング電圧生成器の構成を示す回路図である。
図7を参照すると、トラッキング電圧生成器330は、演算増幅器(または、比較器)331、スイッチコントローラ333、電圧分配器335、及びスイッチ回路337を含む。
演算増幅器331は、第1電源電圧(VDDCE)と第2電源電圧(VDDPE)を受信し、第1電源電圧(VDDCE)と第2電源電圧(VDDPE)とを比較し、第1電源電圧(VDDCE)と第2電源電圧(VDDPE)との差に該当する比較信号(CS)を出力する。スイッチコントローラ333は比較信号(CS)を受信し、第1電源電圧(VDDCE)と第2電源電圧(VDDPE)との差を反映するスイッチング制御信号(SCS)をスイッチ回路337に出力する。
電圧分配器335は、第2電源電圧(VDDPE)と接地電圧(VSS)との間に直列に連結される複数の抵抗(R1乃至Rp、pは2より大きい自然数)を含む。スイッチ回路337は、複数のスイッチSW0、SW1乃至SWpを含む。スイッチSW0、SW1乃至SWpは抵抗(R1乃至Rp)の各々の両端と出力ノードONDの間に互いに並列に連結される。スイッチSW0、SW1乃至SWpは、スイッチング制御信号(SCS)の各ビットに応答して選択的にターン−オンされて出力ノードONDからトラッキング電圧(VTR)を出力する。したがって、トラッキング電圧(VTR)のレベルは第2電源電圧(VDDPE)のレベルと接地電圧(VSS)との間をスイングする。
例えば、第1電源電圧(VDDCE)のレベルが第2電源電圧(VDDPE)のレベルより相当に高い場合、スイッチ回路337はスイッチング制御信号(SCS)により接地電圧(VSS)に近接したレベルを有するトラッキング電圧(VTR)を出力する。例えば、第1電源電圧(VDDCE)のレベルが第2電源電圧(VDDPE)のレベルとほとんど同一の場合、スイッチ回路337はスイッチング制御信号(SCS)により第2電源電圧(VDDPE)に近接したレベルを有するトラッキング電圧(VTR)を出力する。
図8は、本発明の実施形態に係る図6の電圧生成回路におけるワードライン電源電圧生成器の構成を示す回路図である。
図8では、説明の便宜のために、ワードラインWLjに連結されるワードラインドライバ23j、ビットセル120、及びプリチャージ回路280を共に図示する。
図8を参照すると、ワードライン電源電圧生成器350aは、内部電源電圧ラインPLの一端にワードライン電源電圧(VDDWL1)を提供する第1ワードライン電源電圧生成器351を含む。第1ワードライン電源電圧生成器351は、第1電源電圧(VDDCE)と接地電圧(VSS)との間に直列に連結される第1PMOSトランジスタ352、第2PMOSトランジスタ354、及びNMOSトランジスタ356を含む。
第1PMOSトランジスタ352は、第1電源電圧(VDDCE)に連結されるソース、チップ選択信号(CSN)を受信するゲート、及び第1ノードN11で第2PMOSトランジスタ354に連結されるドレインを含む。第2PMOSトランジスタ354は、第1ノードN11に連結されるソース、トラッキング電圧(VTR)を受信するゲート、及び第2ノードN12に連結されるドレインを含む。NMOSトランジスタ356は、第2ノードN12に連結されるドレイン、アシストパルス信号(ASSEN1)を受信するゲート、及び接地電圧(VSS)に連結されるソースを備える。
第1PMOSトランジスタ352と第2PMOSトランジスタ354が互いに連結される第1ノードN11でワードライン電源電圧(VDDWL1)が提供され、チップ選択信号(CSN)はメモリ装置100の書込動作及び読出動作の間には第2ロジックレベルを有する。したがって、アシストパルス信号(ASSEN1)が第1ロジックレベルに活性化されるアシスト区間の間に、ワードライン電源電圧(VDDWL)のレベルは第2PMOSトランジスタ354のゲートに印加されるトラッキング電圧(VTR)に応答して可変できる。
ワードラインドライバ23jは、ワードライン電源電圧(VDDWL1)に基づいてデコーディングされたローアドレス(DRAj)の論理レベルを反転させてワードライン駆動電圧(VWL)を出力する。
ビットラインBLkと相補ビットラインBLBkの間に連結されるプリチャージ回路280は、PMOSトランジスタ281、283、285を含む。
PMOSトランジスタ281は、第2電源電圧(VDDPE)に連結されるソース、プリチャージ信号(PCH)を受信するゲート、及びビットラインBLkに連結されるドレインを備える。PMOSトランジスタ283は、第2電源電圧(VDDPE)に連結されるソース、プリチャージ信号(PCH)を受信するゲート、及び相補ビットラインBLBkに連結されるドレインを備える。PMOSトランジスタ285は、ビットラインBLkに連結されるソース、相補ビットラインBLBに連結されるドレイン、及びプリチャージ信号(PCH)を受信するゲートを備える。プリチャージ回路280は、プリチャージ信号(PCH)に応答してビットラインBLkと相補ビットラインBLBkを第2電源電圧(VDDPE)レベルにプリチャージさせる。プリチャージ信号(PCH)は、制御回路210から提供できる。
図9は、図8にも図示した図3のメモリ装置の一部の動作を示すタイミング図である。
図9で、チップ選択信号(CSN)はメモリ装置100の書込動作及び読出動作の間には第2ロジックレベルを有すると仮定する。したがって、第1PMOSトランジスタ351はターン−オン状態を維持する。
図3乃至図9を参照すると、アシストパルス信号(ASSEN1)が時点(t0)から遷移を始めて、時点(t11)で遷移を始め、時点(t14)まで第1ロジックレベル(VDDCE)を維持し、時点(t15)に第2ロジックレベル(VSS)に遷移される。したがって、アシストパルス信号(ASSEN1)が第1ロジックレベル(VDDCE)に維持された間、NMOSトランジスタ355はターン−オンされ、PMOSトランジスタ353のゲートに印加されるトラッキング電圧(VTR)が参照番号411が示すように変動することに応答して、時点(t11)から時点(t16)までワードライン電源電圧(VDDWL)のレベルが参照番号412が示すように変動する。
ワードラインドライバ23kは、デコーディングされたローアドレス(DRAj)の電圧レベルを反転させてワードライン駆動電圧(VWL)で出力するが、ワードライン電源電圧(VDDWL1)のレベルの変動に応答してワードラインWLjに印加されるワードライン駆動電圧(VWL)が時点(t12)から時点(t16)の間で第1電源電圧(VDDCE)と接地電圧(VSS)より高いレベルの間で、参照番号413が示すように変動する。
プリチャージ信号(PCH)は、第1時点(t12)で第1ロジックレベルに遷移され、第4時点(t17)で第2ロジックレベルに遷移される。プリチャージ信号(PCH)が第1ロジックレベルに遷移されることに応答して、第2時点(t13)にビットラインBLkは第2ロジックレベルに遷移され、プリチャージ信号(PCH)が第2ロジックレベルに遷移されることに応答して、第2時点(t17)にビットラインBLkは第1ロジックレベルにプリチャージされる。
図10は、本発明の実施形態に係る図6のワードライン電源電圧生成器の他の実施形態を示す回路図である。
図10を参照すると、ワードライン電源電圧生成器350bは内部電源電圧ラインPLの第1端に連結される第1ワードライン電源電圧生成器351及び内部電源電圧ラインPLの第2端に連結される第2ワードライン電源電圧生成器361を含む。第1ワードライン電源電圧生成器351は、第1ノードN11で内部電源電圧ラインPLに第1ワードライン電源電圧(VDDWL11)を出力し、第2ワードライン電源電圧生成器361は内部電源電圧ラインPLの第2端に第2ワードライン電源電圧(VDDWL12)を提供する。第1ワードライン電源電圧(VDDWL11)と第2ワードライン電源電圧(VDDWL12)は実質的に同一でありうる。
第2ワードライン電源電圧生成器361は、第1電源電圧(VDDCE)と接地電圧(VSS)との間に直列に連結される第1PMOSトランジスタ362、第2PMOSトランジスタ364、及びNMOSトランジスタ366を含む。
第1PMOSトランジスタ362は、第1電源電圧(VDDCE)に連結されるソース、チップ選択信号(CSN)を受信するゲート、及び第1ノードN22で第2PMOSトランジスタ364に連結されるドレインを含む。第2PMOSトランジスタ364は、第1ノードN21に連結されるソース、トラッキング電圧(VTR)を受信するゲート、及び第2ノードN22に連結されるドレインを含む。NMOSトランジスタ366は、第2ノードN12に連結されるドレイン、アシストパルス信号(ASSEN1)を受信するゲート、及び接地電圧(VSS)に連結されるソースを備える。
図6のワードライン電源電圧生成器350が図10のワードライン電源電圧生成器350bで構成される場合のメモリ装置100の動作は、図8のタイミング図と実質的に類似している。また、図6のワードライン電源電圧生成器350が図10のワードライン電源電圧生成器350bで構成される場合に、メモリセルアレイ110のビットセルの位置に従うワードライン電源電圧(VDDWL)のレベルの偏差を最小化する。
図11は、本発明の実施形態に係る図3のメモリ装置における電圧生成回路の他の実施形態を示すブロック図である。
図11では、説明の便宜のために、ワードラインWLjにワードライン駆動電圧(VWL)を印加するワードラインドライバ23jを共に図示する。
図11を参照すると、電圧生成回路300bはトラッキング電圧生成器330、少なくとも1つのワードライン電源電圧生成器370、及び選択回路390を含む。
トラッキング電圧生成器330は第1電源電圧(VDDCE)と第2電源電圧(VDDPE)を受信し、第1電源電圧(VDDCE)と第2電源電圧(VDDPE)とを比較し、第1電源電圧(VDDCE)と第2電源電圧(VDDPE)との差を反映するトラッキング電圧(VTR)を生成し、トラッキング電圧(VTR)を選択回路390に提供する。
ワードライン電源電圧生成器370は第1電源電圧(VDDCE)と接地電圧(VSS)に連結され、チップ選択信号(CSN)に応答してワードライン電源電圧(VDDWL2)をワードラインWLjにワードライン駆動電圧(VWL)を印加するワードラインドライバ23jに提供する。
選択回路390はトラッキング電圧(VTR)及び第1電源電圧(VDDCE)を受信し、アシスト信号(ASS)に応答してトラッキング電圧(VTR)及び第1電源電圧(VDDCE)を選択し、選択された1つをアシストパルス信号(ASSEN2)に出力する。選択回路390は、アシストパルス信号(ASSEN2)をワードラインWLjに連結される電圧調節トランジスタ25jのゲートに印加する。
選択回路390は、アシスト信号(ASS)が第1ロジックレベルの場合、トラッキング電圧(VTR)をアシストパルス信号(ASSEN2)に出力し、アシスト信号(ASS)が第2ロジックレベルの場合、第1電源電圧(VDDCE)をアシストパルス信号(ASSEN2)に出力する。
図7を参照して説明したように、トラッキング電圧生成器330は第1電源電圧(VDDCE)と第2電源電圧(VDDPE)との差に比例して減少するレベルを有するトラッキング電圧(VTR)を生成する。したがって、アシスト信号(ASS)が第1ロジックレベルであるアシスト区間の間にはトラッキング電圧(VTR)が電圧調節トランジスタ25jのゲートに印加される。したがって、アシスト区間の間にはワードラインWLj上のワードライン駆動電圧(VWL)は第1電源電圧(VDDCE)と第2電源電圧(VDDPE)との差に比例して減少するようになる。
図12は、本発明の実施形態に係る図11の電圧生成回路におけるワードライン電源電圧生成器の構成を示す回路図である。
図12では、説明の便宜のために、ワードラインWLjに連結されるワードラインドライバ23j、ビットセル120、及び電圧調節トランジスタ25jを共に図示する。
図12を参照すると、1つのワードライン電源電圧生成器370aは、内部電源電圧ラインPLの一端にワードライン電源電圧(VDDWL2)を提供する第1ワードライン電源電圧生成器371を含む。第1ワードライン電源電圧生成器371は、第1電源電圧(VDDCE)に連結されるソース、チップ選択信号(CSN)を受信するゲート、及び内部電源電圧ラインPLの一端に連結されるPMOSトランジスタ372を含む。チップ選択信号(CSN)は、メモリ装置100の書込動作及び読出動作の間には第2ロジックレベルを有するので、ワードライン電源電圧(VDDWL2)はメモリ装置100の書込動作及び読出動作の間に一定のレベルを有する。
ワードラインドライバ23jは、ワードライン電源電圧(VDDWL2)に基づいてデコーディングされたローアドレス(DRAj)の論理レベルを反転させてワードライン駆動電圧(VWL)を出力する。電圧調節トランジスタ25jは、ワードラインWLjに連結されるソース、アシストパルス信号(ASSEN2)を受信するゲート、及び接地電圧(VSS)に連結されるドレインを備えるPMOSトランジスタで具現できる。したがって、アシスト信号(ASS)が第1ロジックレベルであるアシスト区間の間にはトラッキング電圧(VTR)がアシストパルス信号(ASSEN2)として電圧調節トランジスタ25jのゲートに印加される。したがって、アシスト区間の間にはワードラインWLj上のワードライン駆動電圧(VWL)は第1電源電圧(VDDCE)と第2電源電圧(VDDPE)との差に比例して減少するようになる。
図13は、図12にも図示した図3のメモリ装置の一部の動作を示すタイミング図である。
図13で、チップ選択信号(CSN)はメモリ装置100の書込動作及び読出動作の間には第2ロジックレベルを有すると仮定する。したがって、PMOSトランジスタ372はターン−オン状態を維持する。
図3乃至図5、図7、及び図11乃至図13を参照すると、アシスト信号(ASS)が第1ロジックレベルであるアシスト区間の間に選択回路390はトラッキング電圧(VTR)をアシストパルス信号(ASSEN2)として電流調節トランジスタ25jのゲートに印加する。したがって、アシスト区間の間にはワードラインWLj上のワードライン駆動電圧(VWL)は第1電源電圧(VDDCE)と第2電源電圧(VDDPE)との差に比例して減少するようになる。アシストパルス信号(ASSEN2)が参照番号421のように時間区間(t0乃至t25)の間で変動するようになる。
デコーディングされたローアドレス(DRAj)は、時点(t0)に第1ロジックレベルVDDCEから遷移を始めて、時点(t22)に第2ロジックレベル(VSS)に遷移し、時点(t23)まで第2ロジックレベルに維持されてから、時点(t24)に第1ロジックレベルに遷移する。デコーディングされたローアドレス(DRAj)の遷移に応答してワードラインWLjの電圧レベルは時点(t21)に第2ロジックレベルから遷移を始めて時点(t22)に第1ロジックレベルに遷移し、時点(t24)まで第1ロジックレベルに維持されてから時点(t25)に第2ロジックレベルに遷移する。ワードラインWLjの電圧レベルは、アシストパルス信号(ASSEN2)の変動に応答して参照番号423が示すように変動する。
図14は、図12にも図示した図3のメモリ装置の一部の動作を示すタイミング図である。
図14で、チップ選択信号(CSN)はメモリ装置100の書込動作及び読出動作の間には第2ロジックレベルを有すると仮定する。したがって、PMOSトランジスタ372はターン−オン状態を維持する。
図3乃至図5、図7、図11、図12、及び図14を参照すると、アシスト信号(ASS)が第2ロジックレベルであるノン(non)−アシスト区間の間に選択回路390は第1電源電圧(VDDCE)をアシストパルス信号(ASSEN2)として電流調節トランジスタ25jのゲートに印加する。したがって、前記ノン−アシスト区間の間には電圧調節トランジスタ25jはターン−オフされ、ワードラインWLj上のワードライン駆動電圧(VWL)は第1電源電圧(VDDCE)と第2電源電圧(VDDPE)との差に関わらず、第1電源電圧(VDDCE)レベルに維持される。
デコーディングされたローアドレス(DRAj)は、時点(t0)に第1ロジックレベル(VDDCE)から遷移を始めて、時点(t32)に第2ロジックレベル(VSS)に遷移し、時点(t33)まで第2ロジックレベルに維持されてから、時点(t34)に第1ロジックレベルに遷移する。デコーディングされたローアドレス(DRAj)の遷移に応答してワードラインWLjの電圧レベルは時点(t31)に第2ロジックレベルから遷移を始めて、時点(t32)に第1ロジックレベル(VSS)に遷移し、時点(t34)まで第1ロジックレベルに維持されてから時点(t35)に第2ロジックレベルに遷移する。
図15は、本発明の実施形態に係る図11のワードライン電源電圧生成器の他の例を示す回路図である。
図15を参照すると、ワードライン電源電圧生成器370bは内部電源電圧ラインPLの第1端に連結される第1ワードライン電源電圧生成器371、及び内部電源電圧ラインPLの第2端に連結される第2ワードライン電源電圧生成器381を含む。第1ワードライン電源電圧生成器371は内部電源電圧ラインPLの第1端に第1ワードライン電源電圧(VDDWL21)を提供し、第2ワードライン電源電圧生成器381は内部電源電圧ラインPLの第2端に第2ワードライン電源電圧(VDDWL22)を提供する。第1ワードライン電源電圧(VDDWL21)と第2ワードライン電源電圧(VDDWL22)は実質的に同一でありうる。
第2ワードライン電源電圧生成器381は、第1電源電圧(VDDCE)に連結されるソース、チップ選択信号(CSN)を受信するゲート、及び内部電源電圧ラインPLの第2端に連結されるドレインを備えるPMOSトランジスタ382で具現できる。
図11のワードライン電源電圧生成器370が図15のワードライン電源電圧生成器370bで構成される場合のメモリ装置100の動作は、図13及び図14のタイミング図と実質的に類似している。また、図11のワードライン電源電圧生成器370が図15のワードライン電源電圧生成器370bで構成される場合に、メモリセルアレイ110のビットセルの位置に従うワードライン電源電圧(VDDWL)のレベルの偏差を最小化する。
図16は、本発明の実施形態に係る図3のメモリ装置におけるローデコーダの構成を示すブロック図である。
図16を参照すると、ローデコーダ230はプリデコーダ260及び複数のワードラインドライバ231乃至23n(nはjより大きい自然数)を含む。
ワードラインドライバ231乃至23nは、ワードラインWL1乃至WLnの各々に連結され、ワードラインWL1乃至WLnのうちから選択された少なくとも1つのワードラインにワードライン駆動電圧(VWL)を印加する。ワードラインドライバ231乃至23nは、図8のワードライン電源電圧生成器350a、図10のワードライン電源電圧生成器350b、図12のワードライン電源電圧生成器370a、及び図15のワードライン電源電圧生成器370bのうちの1つから内部電源電圧ラインPLを介してワードライン電源電圧(VDDWL)の提供を受ける。
実施形態において、ローデコーダ230はワードラインWL1乃至WLnの各々と接地電圧(VSS)との間に連結される複数の電圧調節トランジスタ251乃至25nをさらに含む。
プリデコーダ260は、ローアドレスRAをデコーディングしてデコーディングされたローアドレス(DRA)をワードラインドライバ231乃至23nに印加する。ワードラインドライバ231乃至23nのうちのデコーディングされたローアドレス(DRA)のビットのうち、第2ロジックレベルのビットを受信するワードラインドライバは、ワードライン電源電圧(VDDWL)に基づいて相応するワードラインをワードライン駆動電圧で駆動させる。
前述したように、ワードライン電源電圧(VDDWL)のレベルが第1電源電圧(VDDCE)と第2電源電圧(VDDPE)との差によって変動するか、またはアシストパルス信号(ASSEN1)のレベルが第1電源電圧(VDDCE)と第2電源電圧(VDDPE)との差によって変動するので、メモリ装置100はアシスト信号(ASS)が第1ロジックレベルを有するアシスト区間の間に、ワードライン駆動電圧(VWL)のレベルを第1電源電圧(VDDCE)と第2電源電圧(VDDPE)との差に比例して減少させて読出動作での安定性を確保する。
図17は、本発明の実施形態に係るデュアルパワーレールメモリ装置を示す。
図17を参照すると、メモリ装置100は、ビットセル140、ワードライン150、及び周辺回路200を含み、周辺回路200は電圧生成回路300を含む。
ビットセル140は第1電源電圧ライン65を介して第1電源電圧(VDDCE)の供給を受けてデータを格納し、周辺回路200は第2電源電圧ライン75を介して第2電源電圧(VDDPE)の供給を受けてビットセル140を制御する。電圧生成回路300は第1電源電圧(VDDCE)と第2電源電圧(VDDPE)の供給を受けて、第1電源電圧(VDDCE)と第2電源電圧(VDDPE)との差によってワードライン150に印加されるワードライン駆動電圧(VWL)を直接または間接的に適応的に調節してメモリ装置100の動作安定性を確保する。
図18は、本発明の実施形態に係るメモリ装置の動作方法を示すフローチャートである。
図1乃至図18を参照すると、データを格納する複数のビットセル120を備えるメモリセルアレイ110及びメモリセルアレイ110を制御する周辺回路200を含むメモリ装置100の動作方法では、メモリセルアレイ110に提供される第1電源電圧(VDDCE)と前記周辺回路200に提供される第2電源電圧(VDDPE)とを比較する(S510)。
前記比較に基づいて、ビットセル120に対する読出動作時に、第1電源電圧(VDDCE)と第2電源電圧(VDDPE)との差によってビットセル120のうちから選択された第1ビットセルに連結される第1ワードラインに印加されるワードライン駆動電圧(VWL)を直接または間接的に適応的に調節する(S520、S530、S540)。
第1電源電圧(VDDCE)と第2電源電圧(VDDPE)との差によって選択された第1ビットセルに連結される第1ワードラインに印加されるワードライン駆動電圧(VWL)を適応的に調節するために、電圧生成回路300で第1電源電圧(VDDCE)が第2電源電圧(VDDPE)より大きいか否かを判断する(S520)。または、第1電源電圧(VDDCE)と第2電源電圧(VDDPE)との差が基準値より大きいか否かを判断する。
第1電源電圧(VDDCE)が第2電源電圧(VDDPE)より小さいか等しければ(S520で、NO)、または第1電源電圧(VDDCE)と第2電源電圧(VDDPE)との差が基準値以下であれば、第1電源電圧(VDDCE)と第2電源電圧(VDDPE)との差に関わらず、ワードライン駆動電圧(VWL)を維持しながら(即ち、アシスト機能をオフしながら)、選択された第1ビットセルに対するメモリ動作(読出動作、書込動作)を遂行する(S540)。
第1電源電圧(VDDCE)が第2電源電圧(VDDPE)より大きければ(S520で、YES)、または第1電源電圧(VDDCE)と第2電源電圧(VDDPE)との差が基準値より大きければ、第1電源電圧(VDDCE)と第2電源電圧(VDDPE)との差によってワードライン駆動電圧(VWL)を直接または間接的に可変しながら(即ち、アシスト機能をオンしながら)、選択された第1ビットセルに対するメモリ動作を遂行する(S530)。即ち、第1電源電圧(VDDCE)と前記第2電源電圧(VDDPE)との差に比例してワードライン駆動電圧(VWL)のレベルを減少させて、メモリ動作を遂行して、書込動作での書込マージンと読出動作での安定性を全て確保する。
前記メモリ動作は、読出動作でありうる。以後に、データを出力する(S550)。
図19は、本発明の実施形態に係るメモリ装置を含むシステム−オン−チップを示すブロック図である。
図19を参照すると、システム−オン−チップ700は、メモリ装置710、プロセシング回路740、及び電力管理集積回路750を含む。一実施形態において、システム−オン−チップ700はアプリケーションプロセッサ(Application Processor;AP)でありうる。
メモリ装置710は、データを格納するメモリセルアレイ720、及びメモリセルアレイ720を制御する周辺回路730を含む。一実施形態において、メモリ装置710はSRAM(Static Random Access Memory)でありうる。プロセシング回路740は、メモリセルアレイ720にデータが格納されるようにメモリ装置710にデータ(DIN)を提供し、メモリ装置710からメモリセルアレイ720に格納されたデータ(DOUT)を受信する。
電力管理集積回路750は、第1電源電圧ライン755を通じてメモリ装置710のメモリセルアレイ720に第1電源電圧(VDDCE)を供給する。また、電力管理集積回路750は第2電源電圧ライン765を通じてプロセシング回路740及びメモリ装置710の周辺回路730に第2電源電圧(VDDPE)を供給する。
実施形態において、電力管理集積回路750は第1電源電圧(VDDCE)を生成する第1電圧レギュレータ及び第2電源電圧(VDDPE)を生成する第2電圧レギュレータを含む。
実施形態において、周辺回路730は電圧生成回路735を含む。電圧生成回路735は、第1電源電圧(VDDCE)と第2電源電圧(VDDPE)の供給を受けて、前記ビットセルを含むメモリセルアレイ110に対する読出動作時に、第1電源電圧(VDDCE)と第2電源電圧(VDDPE)との差によって前記ビットセルのうちから選択された第1ビットセルに連結される第1ワードラインに印加されるワードライン駆動電圧を直接または間接的に適応的に調節する。したがって、メモリ装置710は動作性能を維持または向上しながら動作安定性を確保する。
図20は、本発明の実施形態に係るメモリ装置をモバイル装置に適用した例を示すブロック図である。
図20を参照すると、モバイル装置900はアプリケーションプロセッサ910及びイメージセンサー940を含み、通信回路920、格納装置930、ユーザインターフェース950、及び電力管理集積回路960をさらに含む。
アプリケーションプロセッサ910は、モバイル装置900の全般的な動作を制御する。アプリケーションプロセッサ910はSRAM911を含み、SRAM911は本発明の実施形態に係る図3のメモリ装置100である。
イメージセンサー940はアプリケーションプロセッサ910により制御され、被写体を撮影してイメージ信号を生成し、イメージ信号を格納装置930に格納するか、またはイメージ信号をアプリケーションプロセッサ910に提供する。
通信回路920は、外部装置と通信を遂行する。格納装置930は、モバイル装置900の動作に必要なデータを格納する。
ユーザインターフェース950は、キーボード、タッチスクリーンなどの入力装置、及びディスプレイなどの出力装置を含む。
電力管理集積回路960は、モバイル装置900の動作に必要な駆動電圧を提供する。電力管理集積回路960は第1電源電圧(VDDCE)と第2電源電圧(VDDPE)を生成し、第1電源電圧(VDDCE)はSRAM911のメモリセルアレイに提供し、第2電源電圧(VDDPE)はSRAM911の周辺回路に提供する。
前記周辺回路は、電圧生成回路を含む。前記電圧生成回路は、第1電源電圧(VDDCE)と第2電源電圧(VDDPE)との差によってメモリセルアレイのビットセルに連結されるワードラインに印加されるワードライン駆動電圧のレベルを直接または間接的に変動させて動作安定性を確保する。
モバイル装置900またはモバイル装置900の構成要素は、多様な形態のパッケージを用いて実装できる。
本発明は、メモリ装置の動作性能を維持または向上しながら動作安定性を確保することに有用に利用され、SRAMを含む多様なアプリケーションに含まれる。
前述したように、本発明の好ましい実施形態を図を参照して説明したが、該当技術分野で通常の知識を有する者であれば、以下の特許請求範囲に記載した本発明の思想及び領域から逸脱しない範囲内で本発明を多様に修正及び変更できる。
50、750、960 電力管理集積回路
65、755 第1電源電圧ライン
75、765 第2電源電圧ライン
100、710 メモリ装置
110、720 メモリセルアレイ
120、140 ビットセル
121 第1アクセストランジスタ
123 第2アクセストランジスタ
125 データ格納回路
126 第1インバータ
128 第2インバータ
150 ワードライン
200、730 周辺回路
210 制御回路
230 ローデコーダ
260 プリデコーダ
270 データ書込/読出回路
271 コラム選択器
273 書込ドライバ
275 感知増幅器
277 データラッチ
279 データドライバ
280 プリチャージ回路
281、283、285、372、382 PMOSトランジスタ
300、300a、300b 電圧生成回路
310 アシストパルス信号生成器
330 トラッキング電圧生成器
331 演算増幅器
333 スイッチコントローラ
335 電圧分配器
337 スイッチ回路
350、350a、350b ワードライン電源電圧生成器
351、371 第1ワードライン電源電圧生成器
352、362 第1PMOSトランジスタ
354、364 第2PMOSトランジスタ
356、366 NMOSトランジスタ
361、381 第2ワードライン電源電圧生成器
370、370a、370b ワードライン電源電圧生成器
390 選択回路
700 システム−オン−チップ
735 電圧生成回路
740 プロセシング回路
900 モバイル装置
910 アプリケーションプロセッサ
911 SRAM
920 通信回路
930 格納装置
940 イメージセンサー
950 ユーザインターフェース

Claims (20)

  1. 第1電源電圧の供給を受け、前記第1電源電圧に基づいてデータを格納する複数のビットセルを含むメモリセルアレイと、
    第2電源電圧の供給を受けて、前記第2電源電圧に基づいて前記メモリセルアレイを制御する周辺回路と、を含み、
    前記周辺回路は前記第1電源電圧と前記第2電源電圧の供給を受けて、前記ビットセルに対するメモリ動作時に、前記第1電源電圧と前記第2電源電圧との差によって前記ビットセルのうちから選択された第1ビットセルに連結される第1ワードラインに印加されるワードライン駆動電圧を直接または間接的に適応的に調節する電圧生成回路を含むことを特徴とする、メモリ装置。
  2. 前記電圧生成回路は、
    前記第1電源電圧と前記第2電源電圧の供給を受けて、前記第1電源電圧と前記第2電源電圧との差を反映するトラッキング電圧を生成するトラッキング電圧生成器と、
    アシスト信号及び内部クロック信号に応答してアシストパルス信号を生成するアシストパルス信号生成器と、
    前記第1電源電圧と接地電圧との間に連結され、前記トラッキング電圧、アシストパルス信号、及びチップ選択信号に応答して、前記第1ワードラインに前記ワードライン駆動電圧を印加するワードラインドライバに印加されるワードライン電源電圧を生成する少なくとも1つのワードライン電源電圧生成器と、を含むことを特徴とする、請求項1に記載のメモリ装置。
  3. 前記少なくとも1つのワードライン電源電圧生成器は、
    前記第1電源電圧に連結されるソース、前記チップ選択信号を受信するゲート、及び第1ノードに連結されるドレインを備える第1PMOSトランジスタと、
    前記第1ノードに連結されるソース、前記トラッキング電圧を受信するゲート、及び第2ノードに連結されるドレインを備える第2PMOSトランジスタと、
    前記第2ノードに連結されるドレイン、前記アシストパルス信号を受信するゲート、及び前記接地電圧に連結されるソースを備えるNMOSトランジスタと、を含み、
    前記第1ノードで前記ワードライン駆動電圧が提供されることを特徴とする、請求項2に記載のメモリ装置。
  4. 前記少なくとも1つのワードライン電源電圧生成器は、前記第1電源電圧と前記第2電源電圧との差に比例して減少する前記ワードライン電源電圧を生成することを特徴とする、請求項3に記載のメモリ装置。
  5. 前記トラッキング電圧生成器は、
    前記第1電源電圧と前記第2電源電圧との差を比較して、比較信号を出力する演算増幅器と、
    前記比較信号に応答してスイッチング信号を生成するスイッチコントローラと、
    前記第2電源電圧と前記接地電圧との間に直列に連結される複数の抵抗を含む電圧分配器と、
    前記抵抗の各々の両端と出力ノードとの間で互いに並列に連結される複数のスイッチを含むスイッチ回路と、を含み、
    前記複数のスイッチは前記スイッチング信号に応答して選択的にターン−オンされて前記出力ノードで前記トラッキング電圧を提供することを特徴とする、請求項2に記載のメモリ装置。
  6. 前記少なくとも1つのワードライン電源電圧生成器は、
    前記ワードラインドライバに連結される内部電源電圧ラインの第1端に連結されて前記ワードラインドライバに第1ワードライン電源電圧を提供する第1ワードライン電源電圧生成器と、
    前記内部電源電圧ラインの第2端に連結されて前記ワードラインドライバに第2ワードライン電源電圧を提供する第2ワードライン電源電圧生成器と、を含み、
    前記第1ワードライン電源電圧生成器と前記第2ワードライン電源電圧生成器は実質的に同一な構成を有することを特徴とする、請求項2に記載のメモリ装置。
  7. 前記電圧生成回路は、
    前記第1電源電圧と前記第2電源電圧の供給を受けて、前記第1電源電圧と前記第2電源電圧との差を反映するトラッキング電圧を生成するトラッキング電圧生成器と、
    前記第1電源電圧と接地電圧との間に連結され、チップ選択信号に応答して前記第1ワードラインに前記ワードライン駆動電圧を印加するワードラインドライバに印加されるワードライン電源電圧を生成する少なくとも1つのワードライン電源電圧生成器と、
    アシスト信号に応答して前記トラッキング電圧及び前記第1電源電圧のうちの1つを選択し、前記選択された1つをアシストパルス信号として前記第1ワードラインと前記接地電圧との間に連結される第1電圧調節トランジスタのゲートに印加する選択回路と、を含むことを特徴とする、請求項1に記載のメモリ装置。
  8. 前記少なくとも1つのワードライン電源電圧生成器は、前記第1電源電圧に連結されるソース、前記チップ選択信号を受信するゲート、及び前記ワードラインドライバに連結される内部電源電圧ラインに連結されるドレインを備える第1のPMOSトランジスタを含み、
    前記第1電圧調節トランジスタは、前記第1ワードラインに連結されるソース、アシストパルス信号を受信するゲート、及び前記接地電圧に連結されるドレインを備える第2PMOSトランジスタを含むことを特徴とする、請求項7に記載のメモリ装置。
  9. 前記選択回路は、
    前記第1電源電圧が前記第2電源電圧より小さいか等しい場合には、前記第1電源電圧を前記アシストパルス信号として選択し、
    前記第1電源電圧が前記第2電源電圧より大きい場合には、前記トラッキング電圧をアシストパルス信号として選択することを特徴とする、請求項7に記載のメモリ装置。
  10. 前記第1電圧調節トランジスタは、前記第1電源電圧が前記第2電源電圧より大きい場合に、前記アシストパルス信号に応答して前記第1電源電圧と前記第2電源電圧との差に比例して前記ワードライン駆動電圧のレベルを減少させることを特徴とする、請求項9に記載のメモリ装置。
  11. 前記少なくとも1つのワードライン電源電圧生成器は、
    前記ワードラインドライバに連結される内部電源電圧ラインの第1端に連結されて前記ワードラインドライバに第1ワードライン電源電圧を提供する第1ワードライン電源電圧生成器と、
    前記内部電源電圧ラインの第2端に連結されて前記ワードラインドライバに第2ワードライン電源電圧を提供する第2ワードライン電源電圧生成器と、を含み、
    前記第1ワードライン電源電圧生成器と前記第2ワードライン電源電圧生成器は実質的に同一な構成を有することを特徴とする、請求項7に記載のメモリ装置。
  12. 前記周辺回路は、
    複数のワードラインを介して前記メモリセルアレイに連結され、ローアドレスに基づいて前記ワードラインのうちの1つを前記第1ワードラインとして選択するローデコーダと、
    複数のビットラインと複数の相補ビットラインを介して前記メモリセルアレイに連結され、コラムアドレス、書込イネーブル信号、及び読出イネーブル信号に応答して前記メモリセルアレイに対する書込動作及び読出動作を遂行する書込/読出回路と、
    外部からのコマンド、アドレス、及びクロック信号に基づいて前記電圧生成回路、前記ローデコーダ、及び前記書込/読出回路を制御する制御回路と、をさらに含むことを特徴とする、請求項1に記載のメモリ装置。
  13. 前記ローデコーダは、前記電圧生成回路から提供されるワードライン電源電圧を前記第1ワードラインに提供するワードラインドライバを含むことを特徴とする、請求項12に記載のメモリ装置。
  14. 前記ローデコーダは、
    前記電圧生成回路から提供されるワードライン電源電圧を前記第1ワードラインに提供するワードラインドライバと、
    前記第1ワードラインに連結され、前記電圧生成回路から提供されるアシストパルス信号の印加を受ける第1電圧調節トランジスタと、を含むことを特徴とする、請求項12に記載のメモリ装置。
  15. 前記第1電圧調節トランジスタは、前記第1ワードラインに連結されるソース、前記アシストパルス信号の印加を受けるゲート及び接地電圧に連結されるドレインを備えるPMOSトランジスタを含むことを特徴とする、請求項14に記載のメモリ装置。
  16. 前記複数のビットセルの各々は、
    前記複数のワードラインのうちの相応するワードラインと、前記複数のビットラインのうちの相応するビットラインに連結される第1アクセストランジスタと、
    前記複数のワードラインのうちの相応するワードラインと、前記複数の相補ビットラインのうちの相応する相補ビットラインに連結される第2アクセストランジスタと、
    前記第1アクセストランジスタ及び前記第2アクセストランジスタに連結され、前記第1電源電圧の供給を受けて相応するデータを格納するデータ格納回路と、を含むことを特徴とする、請求項12に記載のメモリ装置。
  17. データを格納する複数のビットセルを備えるメモリセルアレイ、及び前記メモリセルアレイを制御する周辺回路を含むメモリ装置と、
    前記メモリセルアレイにデータが格納されるように前記メモリ装置にデータを提供し、前記メモリ装置から前記メモリセルアレイに格納されたデータを受信するプロセシング回路と、
    前記メモリ装置の前記メモリセルアレイに第1電源電圧を提供し、前記周辺回路に第2電源電圧を提供する電力管理集積回路と、を含み、
    前記周辺回路は前記第1電源電圧と前記第2電源電圧の供給を受けて、前記ビットセルに対する読出動作時に、前記第1電源電圧と前記第2電源電圧との差によって前記ビットセルのうちから選択された第1ビットセルに連結される第1ワードラインに印加されるワードライン駆動電圧を直接または間接的に適応的に調節する電圧生成回路とを含むことを特徴とする、システムオンチップ。
  18. 前記電圧生成回路は、
    前記第1電源電圧と前記第2電源電圧の供給を受けて、前記第1電源電圧と前記第2電源電圧との差を反映するトラッキング電圧を生成するトラッキング電圧生成器と、
    アシスト信号及び内部クロック信号に応答してアシストパルス信号を生成するアシストパルス信号生成器と、
    前記第1電源電圧と接地電圧との間に連結され、前記トラッキング電圧、前記アシストパルス信号、及びチップ選択信号に応答して、前記第1ワードラインに前記ワードライン駆動電圧を印加するワードラインドライバに印加されるワードライン電源電圧を生成する少なくとも1つのワードライン電源電圧生成器と、を含むことを特徴とする、請求項17に記載のシステムオンチップ。
  19. 前記電圧生成回路は、
    前記第1電源電圧と前記第2電源電圧の供給を受けて、前記第1電源電圧と前記第2電源電圧との差を反映するトラッキング電圧を生成するトラッキング電圧生成器と、
    前記第1電源電圧と接地電圧との間に連結され、チップ選択信号に応答して前記第1ワードラインに前記ワードライン駆動電圧を印加するワードラインドライバに印加されるワードライン電源電圧を生成する少なくとも1つのワードライン電源電圧生成器と、
    アシスト信号に応答して前記トラッキング電圧及び前記第1電源電圧のうちの1つを選択し、前記選択された1つをアシストパルス信号として前記第1ワードラインと前記接地電圧との間に連結される第1電圧調節トランジスタのゲートに印加する選択回路と、を含むことを特徴とする、請求項17に記載のシステムオンチップ。
  20. データを格納する複数のビットセルを備えるメモリセルアレイ、及び前記メモリセルアレイを制御する周辺回路を含むメモリ装置の動作方法であって、
    前記メモリセルアレイに提供される第1電源電圧と前記周辺回路に提供される第2電源電圧とを比較するステップと、
    前記比較に基づいて、前記ビットセルに対するメモリ動作時に、前記第1電源電圧が前記第2電源電圧より小さいか等しければ、前記ビットセルのうちから選択された第1ビットセルに連結される第1ワードラインに印加されるワードライン駆動電圧のレベルを維持させるステップと、
    前記比較に基づいて、前記ビットセルに対するメモリ動作時に、前記第1電源電圧が前記第2電源電圧より大きければ、前記第1電源電圧と前記第2電源電圧との差に比例して前記ビットセルのうちから選択された第1ビットセルに連結される第1ワードラインに印加されるワードライン駆動電圧のレベルを減少させるステップと、を含むことを特徴とする、メモリ装置の動作方法。


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