JP2019115038A - データ送受信装置、これを含む半導体パッケージ、及びデータ送受信方法 - Google Patents

データ送受信装置、これを含む半導体パッケージ、及びデータ送受信方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 データ送受信装置及び方法と、データ送受信装置を含む半導体パッケージとを提供する。【解決手段】 データ送受信装置は、データ送信部、データ受信部、バス、及び基準信号供給部を含む。データ送信部は、第1乃至第Nデータ信号を提供する第1乃至第Nデータドライバーと、ストローブ信号を提供するストローブドライバーを含む。データ受信部は、ストローブ信号に基づいて制御信号を発生するストローブバッファと、制御信号、基準信号、及び第1乃至第Nデータ信号に基づいてNビットのデータをセンシングする第1乃至第N感知増幅器を含む。バスは、ストローブドライバー及びストローブバッファを連結するストローブTSVと、第1乃至第Nデータドライバー及び第1乃至第N感知増幅器を連結する第1乃至第NデータTSVを含む。基準信号供給部は基準信号を提供し、データ転送時に第1乃至第Nデータ信号より放電速度が遅いように基準信号を制御する。【選択図】 図1

Description

本発明は半導体集積回路に関し、より詳しくは、データ送受信装置及び方法と、前記データ送受信装置を含む半導体パッケージに関する。
半導体装置及び/又は半導体システムの性能及び集積度を向上させるために多様な技術が開発されている。また、半導体システムに含まれる半導体装置は互いにデータ信号をやりとりし、半導体装置は受信されたデータ信号が論理ハイなのか論理ローなのかを判断して動作を遂行する。このために、半導体メモリ装置はデータ信号を転送する送信装置と、データ信号を受信して、受信されたデータ信号が論理ハイなのか論理ローなのかを判断する受信装置を含むように具現される。最近には高容量、高速及び低電力半導体装置及び/又は半導体システムを具現するために送信装置及び/又は受信装置のサイズ、費用、電力消費などを減らすための多様な技術が研究されている。
本発明の一目的は、相対的に小さなサイズ及び少ない費用で具現されることができ、相対的に高速及び低電力でデータを転送することができるデータ送受信装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、相対的に小さなサイズ及び少ない費用で具現されることができ、相対的に高速及び低電力でデータを転送することができるデータ送受信方法を提供することにある。
本発明の更に他の目的は、前記データ送受信装置を含む半導体パッケージを提供することにある。
前記の目的を達成するために、本発明の実施形態に係るデータ送受信装置は、データ送信部、データ受信部、バス、及び基準信号供給部を含む。前記データ送信部は、第1乃至第N(Nは、自然数)データ信号を提供する第1乃至第Nデータドライバーと、ストローブ信号を提供するストローブドライバーを含む。前記データ受信部は、前記ストローブ信号に基づいて制御信号を発生するストローブバッファと、前記制御信号、基準信号、及び前記第1乃至第Nデータ信号に基づいてNビットのデータをセンシングする第1乃至第N感知増幅器(センスアンプ)を含む。前記バスは、前記ストローブドライバー及び前記ストローブバッファを連結するストローブTSV(through silicon via)と、前記第1乃至第Nデータドライバー及び前記第1乃至第N感知増幅器を連結する第1乃至第NデータTSVを含む。前記基準信号供給部は前記基準信号を提供し、データ転送時に前記第1乃至第Nデータ信号より放電速度が遅いように前記基準信号を制御する。
前記他の目的を達成するために、本発明の実施形態に係るデータ送受信方法において、第1乃至第N(Nは、自然数)データ信号を転送する以前に、プリチャージ(precharge)区間でプリチャージ制御信号に基づいて前記第1乃至第Nデータ信号を提供する第1乃至第Nデータ転送ライン及び基準信号を提供する基準ノードを同一なプリチャージレベルにプリチャージさせる。前記第1乃至第Nデータ信号の転送が始まると、デベロープ(develop)区間で前記第1乃至第Nデータ転送ラインの各々を、転送しようとする論理レベルに従って、前記プリチャージレベルに維持するか、または第1放電速度で放電させる。前記デベロープ区間で前記基準ノードを前記第1放電速度より遅い第2放電速度で放電させる。前記第1乃至第Nデータ信号の転送が完了した以後に、センシング(sensing)区間で前記第1乃至第Nデータ転送ラインと前記基準ノードのレベルの差に基づいてNビットのデータの各ビットの論理レベルをセンシングして、前記Nビットのデータを受信する。
前記更に他の目的を達成するために、本発明の実施形態に係る半導体パッケージは、基板、第1半導体チップ、第2半導体チップ、バス、及び基準信号供給部を含む。前記第1半導体チップは前記基板上に設けられ、第1乃至第N(Nは、自然数)データ信号を提供する第1乃至第Nデータドライバーと、ストローブ信号を提供するストローブドライバーとを備えるデータ送信部を含む。前記第2半導体チップは前記基板上に設けられ、前記ストローブ信号に基づいて制御信号を発生するストローブバッファと、前記制御信号、基準信号、及び前記第1乃至第Nデータ信号に基づいてNビットのデータをセンシングする第1乃至第N感知増幅器とを備えるデータ受信部を含む。前記バスは前記第1半導体チップ及び前記第2半導体チップの間に形成され、前記ストローブドライバー及び前記ストローブバッファを連結するストローブ転送ラインと、前記第1乃至第Nデータドライバー及び前記第1乃至第N感知増幅器を連結する第1乃至第Nデータ転送ラインを含む。前記基準信号供給部は前記基準信号を提供し、データ転送時に前記第1乃至第Nデータ信号より放電速度が遅いように前記基準信号を制御する。
前記のような本発明の実施形態に係るデータ送受信装置及び方法とこれを含む半導体パッケージは、データ信号をシングルエンディド方式により転送することによって、データ転送ラインの個数を減らすことができるので、相対的に小さなサイズ及び少ない費用で具現できる。この際、基準信号及び/又は基準信号が提供される基準ノードをデータ転送ラインより遅い放電速度を有するように具現することによって、1つの基準信号のみで複数のデータ信号の全てを効果的にセンシングすることができる。
また、データ転送ライン及びデータ信号が転送しようとする論理レベルによってフルスイングせず、相対的に小さな範囲にスイングするように具現され、データパターンによって放電されるデータ転送ラインの個数が減少できるので、高速及び低電力データ転送に効果的でありうる。
本発明の実施形態に係るデータ送受信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データ送受信装置を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係るデータ送受信装置のデータ転送動作を説明するためのタイミング図である。 図2のデータ送受信装置に含まれる感知増幅器の一例を示す回路図である。 図4の感知増幅器の動作を説明するためのタイミング図である。 本発明の実施形態に係るデータ送受信装置を示すブロック図である。 図6のデータ送受信装置に含まれる基準信号発生器の一例を示す回路図である。 図8、図9、及び図10は、本発明の実施形態に係るデータ送受信装置を含む半導体パッケージを示す断面図である。 図8、図9、及び図10は、本発明の実施形態に係るデータ送受信装置を含む半導体パッケージを示す断面図である。 図8、図9、及び図10は、本発明の実施形態に係るデータ送受信装置を含む半導体パッケージを示す断面図である。 本発明の実施形態に係るデータ送受信装置を含む半導体システムを示す平面図である。 本発明の実施形態に係るデータ送受信装置を含む記憶装置を示すブロック図である。
以下、添付した図面を参照して、本発明の好ましい実施形態をより詳細に説明する。図面上の同一な構成要素に対しては同一な参照符号を使用し、同一な構成要素に対して重複した説明は省略する。
図1は、本発明の実施形態に係るデータ送受信方法を示すフローチャートである。
図1を参照すると、本発明の実施形態に係るデータ送受信方法において、第1乃至第N(Nは、自然数)データ信号を転送する以前に、プリチャージ(precharge)区間で、前記第1乃至第Nデータ信号を提供する第1乃至第Nデータ転送ライン、及び基準信号を提供する基準ノードをプリチャージさせる(ステップS100)。例えば、プリチャージ制御信号に基づいて前記第1乃至第Nデータ転送ライン及び前記基準ノードが同一なプリチャージレベルにプリチャージされる。前記プリチャージ動作については、図3、図4、図5などを参照して後述する。
前記第1乃至第Nデータ信号の転送が始まれば、デベロープ(develop)区間で前記第1乃至第Nデータ転送ラインの各々を転送しようとする論理レベルによって前記プリチャージレベルに維持するか、または第1放電速度で放電させる(ステップS200)。また、前記デベロープ区間で前記基準ノードを前記第1放電速度より遅い第2放電速度で放電させる(ステップS300)。
一実施形態において、図2などを参照して後述するように、前記第1乃至第Nデータ信号を提供する第1乃至第Nデータドライバーより低い駆動能力(drivability)を有する基準ドライバーを用いて、前記基準ノードを前記第2放電速度で放電させることができる。他の実施形態で、図6などを参照して後述するように、第1キャパシタ及び第1抵抗を含む基準信号発生器を用いて前記基準ノードを前記第2放電速度で放電させることができる。
前記第1乃至第Nデータ信号の転送が完了した以後に、センシング(sensing)区間で前記第1乃至第Nデータ転送ラインと前記基準ノードのレベル差に基づいてNビットのデータの各ビットの論理レベルをセンシングして、前記Nビットのデータを受信する(ステップS400)。
本発明で、前記第1乃至第Nデータ信号は差動(differential)方式でないシングルエンディド(single-ended)方式により転送される。差動方式では1つのデータ信号を転送するために2つのデータ転送ラインが必要であるが、シングルエンディド方式では1つのデータ信号を転送するために1つのデータ転送ラインが用いられる。例えば、前記第1データ信号は前記第1データ転送ラインを通じて転送され、前記第Nデータ信号は前記第Nデータ転送ラインを通じて転送できる。
また本発明で、シングルエンディド方式により転送される前記第1乃至第Nデータ信号をセンシングするために、1つの基準信号が利用できる。この際、前記基準信号及び/又は前記基準信号が提供される前記基準ノードを前記第1乃至第Nデータ転送ラインより遅い放電速度を有するように具現することによって、1つの基準信号のみで前記第1乃至第Nデータ信号の全てを効果的にセンシングすることができる。これについては図2乃至図7を参照して詳細に後述する。
図2は、本発明の実施形態に係るデータ送受信装置を示すブロック図である。
図2を参照すると、データ送受信装置100は、データ送信部200、バス300、データ受信部400、及び基準信号供給部500を含む。
データ送信部200は、ストローブドライバー(strobe driver)210及び第1乃至第N(Nは、自然数)データドライバー(data driver)220a,220b,...,220nを含む。
第1乃至第Nデータドライバー220a,220b,...,220nは、第1乃至第Nデータ信号(D1,D2,...,DN)を提供する。例えば、第1データドライバー220aは第1データ信号(D1)を提供し、第2データドライバー220bは第2データ信号(D2)を提供し、第Nデータドライバー220nは第Nデータ信号(DN)を提供することができる。第1乃至第Nデータ信号(D1,D2,...,DN)はNビットのデータ(DAT)を構成することができる。
図示してはいないが、第1乃至第Nデータ信号(D1,D2,...,DN)はメモリ装置及び/又はデータ処理装置から提供されることができ、第1乃至第Nデータドライバー220a,220b,...,220nは前記メモリ装置及び/又は前記データ処理装置と連結できる。
ストローブドライバー210は、ストローブ信号(STB)を提供する。ストローブ信号(STB)はデータ受信部400に提供されて第1乃至第Nデータ信号(D1,D2,...,DN)の受信(または、センシング)をトリガー(trigger)することに利用できる。例えば、ストローブ信号(STB)は一定の周波数を有するクロック信号の形態に提供できる。
データ受信部400は、ストローブバッファ(strobe buffer)410及び第1乃至第N感知増幅器(SA、sense amplifier、センスアンプ)420a,420b,...,420nを含む。
ストローブバッファ410は、ストローブ信号(STB)に基づいて制御信号(CON)を発生する。例えば、制御信号(CON)はプリチャージ制御信号(図4のPCON)及びセンシング制御信号(図4のSCON)を含むことができ、デベロープ制御信号(図7のDCON)をさらに含むことができる。制御信号(CON)に基づいて第1乃至第N感知増幅器420a,420b,...,420nの動作タイミングが調節できる。
第1乃至第N感知増幅器420a,420b,...,420nは、制御信号(CON)、基準信号(REF)、及び第1乃至第Nデータ信号(D1,D2,...,DN)に基づいてNビットのデータ(DAT)をセンシングする。例えば、第1感知増幅器420aは制御信号(CON)に基づいて基準信号(REF)と第1データ信号(D1)のレベル差を検出してNビットのデータ(DAT)の第1ビットをセンシングすることができる。第2感知増幅器420bは制御信号(CON)に基づいて基準信号(REF)と第2データ信号(D2)のレベル差を検出してNビットのデータ(DAT)の第2ビットをセンシングすることができる。第N感知増幅器420nは、制御信号(CON)に基づいて基準信号(REF)と第Nデータ信号(DN)のレベル差を検出してNビットのデータ(DAT)の第Nビットをセンシングすることができる。
バス300は、ストローブ転送ライン310及び第1乃至第Nデータ転送ライン320a,320b,...,320nを含む。バス300は、チャンネルと称されることもできる。
ストローブ転送ライン310は、ストローブドライバー210及びストローブバッファ410を連結する。ストローブ転送ライン310を通じてストローブ信号(STB)がストローブドライバー210からストローブバッファ410に伝達できる。
第1乃至第Nデータ転送ライン320a,320b,...,320nは、第1乃至第Nデータドライバー220a,220b,...,220n及び第1乃至第N感知増幅器420a,420b,...,420nを連結する。第1乃至第N感知増幅器420a,420b,...,420nは、第1乃至第Nデータ転送ライン320a,320b,...,320nと連結される第1入力端子を含むことができる。第1乃至第Nデータ転送ライン320a,320b,...,320nを通じて第1乃至第Nデータ信号(D1,D2,...,DN)が第1乃至第Nデータドライバー220a,220b,...,220nから第1乃至第N感知増幅器420a,420b,...,420nに伝達できる。
例えば、第1データ転送ライン320aは第1データドライバー220a及び第1感知増幅器420aを連結することができ、第1データ転送ライン320aを通じて第1データ信号(D1)が第1データドライバー220aから第1感知増幅器420aに伝達できる。第2データ転送ライン320bは第2データドライバー220b及び第2感知増幅器420bを連結することができ、第2データ転送ライン320bを通じて第2データ信号(D2)が第2データドライバー220bから第2感知増幅器420bに伝達できる。第Nデータ転送ライン320nは第Nデータドライバー220n及び第N感知増幅器420nを連結することができ、第Nデータ転送ライン320nを通じて第Nデータ信号(DN)が第Nデータドライバー220nから第N感知増幅器420nに伝達できる。
基準信号供給部500は基準信号(REF)を提供し、データ転送時に第1乃至第Nデータ信号(D1,D2,...,DN)より放電速度が遅いように基準信号(REF)を制御する。第1乃至第Nデータ信号(D1,D2,...,DN)と基準信号(REF)の放電速度の差については図3を参照して後述する。
一実施形態において、基準信号供給部500は基準ドライバー510及び基準転送ライン520を含むことができる。
基準ドライバー510はデータ送信部200に含まれ、第1乃至第Nデータドライバー220a,220b,...,220nより低い駆動能力(drivability)を有することができる。基準転送ライン520はバス300に含まれ、基準ノードRNと連結され、基準ドライバー510及び第1乃至第N感知増幅器420a,420b,...,420nを連結することができる。第1乃至第N感知増幅器420a,420b,...,420nは、基準ノードRNを通じて基準転送ライン520と連結される第2入力端子を含むことができる。
一実施形態において、第1乃至第Nデータドライバー220a,220b,...,220n及び基準ドライバー510の駆動能力は、各ドライバーの抵抗値(resistance)と、各ドライバーに連結される転送ラインのキャパシタ値(capacitance)により決定できる。この際、基準ドライバー510が第1乃至第Nデータドライバー220a,220b,...,220nより低い駆動能力を有するように、即ち、基準信号(REF)が第1乃至第Nデータ信号(D1,D2,...,DN)より放電速度が遅いように、基準ドライバー510の抵抗値及び/又は基準転送ライン520のキャパシタ値が決定できる。
例えば、第1乃至第Nデータドライバー220a,220b,...,220n及び基準ドライバー510は同一な構造で具現され、各々少なくとも1つのトランジスタを含んで具現できる。この際、基準ドライバー510が第1乃至第Nデータドライバー220a,220b,...,220nより低い駆動能力を有するように、基準ドライバー510に含まれるトランジスタのサイズと第1乃至第Nデータドライバー220a,220b,...,220nに含まれるトランジスタのサイズを異なるように具現することができる。一般的に、抵抗値が増加するほど時定数(time constant)が増加して放電速度が遅くなるので、基準ドライバー510の抵抗値が相対的に大きいようにトランジスタのサイズを調節することができる。
他の例において、基準信号(REF)が第1乃至第Nデータ信号(D1,D2,...,DN)より放電速度が遅いように、基準信号(REF)を転送する基準転送ライン520の長さ及び/又は幅と第1乃至第Nデータ信号(D1,D2,...,DN)を転送する第1乃至第Nデータ転送ライン320a,320b,...,320nの長さ及び/又は幅を異なるように具現することができる。一般的に、キャパシタ値が増加するほど時定数が増加して放電速度が遅くなるので、基準転送ライン520のキャパシタ値が相対的に大きいように基準転送ライン520の長さ及び/又は幅を調節することができる。
更に他の例では、基準信号(REF)が第1乃至第Nデータ信号(D1,D2,...,DN)より放電速度が遅いように、基準ドライバー510に含まれるトランジスタのサイズ及び基準転送ライン520の長さ及び/又は幅の双方を調節することができる。
一方、図8乃至11を参照して後述するように、データ送信部200及びデータ受信部400は互いに異なる半導体チップに含まれることができる。この際、データ送信部200を含む第1半導体チップとデータ受信部400を含む第2半導体チップの配置によってバス300の構造が変わることができる。
一実施形態において、図8及び図9を参照して後述するように、データ送信部200を含む前記第1半導体チップとデータ受信部400を含む前記第2半導体チップは互いに積層して具現できる。この場合、ストローブ転送ライン310は前記第1半導体チップが形成される第1半導体基板及び前記第2半導体チップが形成される第2半導体基板のうち、少なくとも一方を貫通して形成されるストローブTSV(through silicon via、シリコン貫通ビア)を含み、第1乃至第Nデータ転送ライン320a,320b,...,320nは前記第1半導体基板及び前記第2半導体基板のうち、少なくとも一方を貫通して形成される第1乃至第NデータTSVを含み、基準転送ライン520は前記第1半導体基板及び前記第2半導体基板のうち、少なくとも一方を貫通して形成される基準TSVを含むことができる。
他の実施形態において、図10及び図11を参照して後述するように、データ送信部200を含む前記第1半導体チップとデータ受信部400を含む前記第2半導体チップは同一平面上に配置されて具現できる。この場合、ストローブ転送ライン310、第1乃至第Nデータ転送ライン320a,320b,...,320n、及び基準転送ライン520は、各々メタル配線のような少なくとも1つの配線を含むことができる。
図3は、本発明の実施形態に係るデータ送受信装置のデータ転送動作を説明するためのタイミング図である。図3で、“BSI”はバス300内の転送ラインでの信号レベルの変化を示し、“SAI”はデータ受信部400内の感知増幅器での信号レベルの変化を示し、“SAO”はデータ受信部400の出力端、即ち、感知増幅器の出力端での信号レベルの変化を示す。便宜上、第1データ転送ライン320a、基準転送ライン520、及び第1感知増幅器420aを中心にデータ転送動作を説明する。
図2及び図3を参照して、先ず、データ転送によるバス300内の転送ラインでの信号レベルの変化(BSI)を説明する。
第1乃至第Nデータ信号(D1,D2,...,DN)を転送する以前に、プリチャージ区間(TPREC)で第1乃至第Nデータ転送ライン320a,320b,...,320n及び基準転送ライン520は、同一なプリチャージレベルにプリチャージされる。
具体的に、プリチャージ区間(TPREC)で第1データ転送ライン320aに含まれる第1データTSV及び基準転送ライン520に含まれる基準TSVをプリチャージすることによって、第1データ信号(D1)及び基準信号(REF)が同一に前記プリチャージレベルを有することができる。
第1乃至第Nデータ信号(D1,D2,...,DN)の転送が始まると、プリチャージ区間(TPREC)の以後のデベロープ区間(TDEV)で第1乃至第Nデータ転送ライン320a,320b,...,320nの各々は転送しようとする論理レベルによって前記プリチャージレベルを維持するか、または第1放電速度で放電され、基準転送ライン520は前記第1放電速度より遅い第2放電速度で放電される。
具体的に、図3の“BSI”で相対的に薄い実線で図示したように、デベロープ区間(TDEV)で第1データ転送ライン320aに含まれる前記第1データTSVは、第1データ信号(D1)が第1論理レベル(DS1)を有する場合に、前記プリチャージレベルを維持することができる。図3の“BSI”で相対的に薄い点線で図示したように、デベロープ区間(TDEV)で第1データ転送ライン320aに含まれる前記第1データTSVは、第1データ信号(D1)が第1論理レベル(DS1)と異なる第2論理レベル(DS2)を有する場合に、前記第1放電速度で放電できる。例えば、第1論理レベル(DS1)は論理ハイレベル(または、“1”)であり、第2論理レベル(DS2)は論理ローレベル(または、“0”)でありうる。また、図3の“BSI”で相対的に太い実線で図示したように、デベロープ区間(TDEV)で基準転送ライン520に含まれ、基準信号(REF)を転送する前記基準TSVは常に前記第2放電速度で放電できる。
前記第1データTSVが前記第1放電速度で放電されたということは、デベロープ区間(TDEV)の終了時点、即ちデベロープ区間(TDEV)の以後のセンシング区間(TSEN)の開始時点で前記第1データTSV(または、第1データ信号(D1))が前記プリチャージレベルより低い第1レベルを有することを示すことができる。また、前記基準TSVが常に前記第2放電速度で放電されるということは、デベロープ区間(TDEV)の終了時点、即ち、デベロープ区間(TDEV)の以後のセンシング区間(TSEN)の開始時点で前記基準TSV(または、基準信号(REF))が前記プリチャージレベルより低く、前記第1レベルより高い第2レベルを有することを示すことができる。
言い換えると、デベロープ区間(TDEV)の終了時点及びセンシング区間(TSEN)の開始時点で、第1データ信号(D1)は論理レベルによって前記プリチャージレベルまたは前記第1レベルを有することができ、基準信号(REF)は常に前記第2レベルを有することができる。
第1乃至第Nデータ信号(D1,D2,...,DN)の転送が完了した以後に、センシング区間(TSEN)で第1乃至第Nデータ転送ライン320a,320b,...,320nと基準転送ライン520のレベル差に基づいてNビットのデータ(DAT)をセンシングする。
具体的に、第1データ転送ライン320aに含まれる前記第1データTSVのレベルから基準転送ライン520に含まれる前記基準TSVのレベルを引いた値が正(positive)の値を有する場合に、第1データ信号(D1)が第1論理レベル(DS1)を有すると判断することができる。前記第1データTSVのレベルから前記基準TSVのレベルを引いた値が負(negative)の値を有する場合に、第1データ信号(D1)が第2論理レベル(DS2)を有すると判断することができる。
以後に、前述したプリチャージ動作、デベロープ動作、及びセンシング動作が反復されることができ、Nビットのデータ(DAT)を順次にセンシング及び出力することができる。
一方、データ受信部400内の感知増幅器での信号レベルの変化(SAI)はバス300内の転送ラインでの信号レベルの変化(BSI)と類似することができる。例えば、データ受信部400内の感知増幅器での信号レベルの変化(SAI)曲線におけるDS1'、DS2'、及びREF'は各々、バス300内の転送ラインでの信号レベルの変化(BSI)曲線におけるDS1、DS2、及びREFに各々対応し、単に感知増幅器の増幅動作によりセンシング区間(TSEN)でのDS1'とDS2'のレベル差がDS1とDS2のレベル差より大きくなることができる。これによって、感知増幅器の出力端で信号レベルの変化(SAO)のようにセンシングされたデータを出力することができる。
本発明の実施形態によれば、デベロープ区間(TDEV)の終了時点及びセンシング区間(TSEN)の開始時点で、基準信号(REF)が常に前記プリチャージレベルと前記第1レベルとの間の前記第2レベルを有するように基準転送ライン520の放電速度または基準ノードRNの放電速度を設定することによって、差動方式でないシングルエンディド方式により転送する場合に、1つの基準信号(REF)を用いて第1乃至第Nデータ信号(D1,D2,...,DN)の全てを効果的にセンシングすることができる。
Nビットのデータを転送するために、差動方式では1つのストローブ転送ライン及び2*N個のデータ転送ラインが必要であるが、本発明の実施形態に係るシングルエンディド方式では1つのストローブ転送ライン310、1つの基準転送ライン520、及びN個のデータ転送ライン320a,320b,...,320nが利用できる。言い換えると、Nビットのデータを転送するために、差動方式では(2N+1)個の転送ラインが必要であるが、本発明の実施形態に係るシングルエンディド方式では(N+2)個の転送ラインが用いられるので、データ送受信装置100を相対的に小さなサイズ及び少ない費用で製造することができる。
本発明の実施形態によれば、図3に“BSI”として図示したようにデータ転送ライン320a,320b,...,320n及びデータ信号(D1,D2,...,DN)が転送しようとする論理レベルによってフルスイング(full-swing)せず、相対的に小さな範囲にスイングするように具現し、ストローブ信号(STB)に基づいてセンシングタイミングを決定することによって、データ送受信装置100の電力消費を減少させることができる。このために、ストローブ信号(STB)はクロック信号の形態に提供され、ストローブ転送ライン310及びストローブ信号(STB)は電源電圧(例えば、VDD)と接地電圧(例えば、VSSまたはGND)との間をフルスイングするように具現しなければならず、したがって、ストローブドライバー210はデータドライバー220a,220b,...,220nより高い駆動能力を有することができる。
Nビットのデータを転送するために、差動方式ではデータパターンに関わらず、常にN個のデータ転送ラインを放電させなければならないが、本発明の実施形態に係るシングルエンディド方式ではデータパターンによって最小0個のデータ転送ラインを放電させるか、または最大N個のデータ転送ラインを放電させ、平均的に約N/2個のデータ転送ラインを放電させることができる。したがって、データ送受信装置100の電力消費をより減少させることができる。
追加的に、転送ライン310、320a、320b,...,320n,520はTSVを含んで具現できる。一般的に、TSVは抵抗成分が無視されるが(negligible resistance)、キャパシタ値が相対的に大きい(heavy capacitance)容量性負荷(capacitive loading)であるので、TSVを駆動するための電力消費(P)は以下の<数式1>のように演算できる。
P=C*V*f <数式1>
上記の<数式1>で、CはTSVの全体キャパシタ値を示し、VはTSVを通じて転送される信号の電圧スイング幅を示し、fはTSVを通じて転送される信号の周波数を示す。この際、高速動作のために信号の周波数(f)が増加し、半導体チップの集積度が増加するにつれてTSVのキャパシタ値Cも増加するので、電力消費を減少させるためには信号の電圧スイング幅(V)を減少させる必要がある。
前述したように、本発明の実施形態に係るデータ送受信装置100は、データ転送ライン320a,320b,...,320n、及びデータ信号(D1,D2,...,DN)が転送しようとする論理レベルによってフルスイング(full-swing)せず、相対的に小さな範囲にスイングするように具現されるので、高速及び低電力データ転送に効果的でありうる。
図4は、図2のデータ送受信装置に含まれる感知増幅器の一例を示す回路図である。
図4及び以後の回路図で、トランジスタのまたはスイッチの一端と連結される水平線(−)は電源電圧を示すことができ、トランジスタ、キャパシタ、または抵抗の一端と連結される逆三角形(▽)は接地電圧を示すことができる。
図2及び図4を参照すると、第1感知増幅器420aは、第1入力端子IT1、第2入力端子IT2、プリチャージ回路422、及びセンシング回路424を含むことができる。第1感知増幅器420aは、スイッチング回路426、第1出力端子OT1、及び第2出力端子OT2をさらに含むことができる。
第1入力端子IT1は第1データ転送ライン320aと連結されて第1データ信号(D1)を受信することができる。第2入力端子IT2は、基準転送ライン520及び基準ノードRNと連結されて基準信号(REF)を受信することができる。
プリチャージ回路422はプリチャージ電圧(例えば、前記電源電圧)と連結されて、プリチャージ区間(TPREC)でプリチャージ制御信号(PCON)に基づいて第1入力端子IT1及び第2入力端子IT2をプリチャージさせることができる。
プリチャージ回路422は、トランジスタTP1、TP2を含むことができる。トランジスタTP1は、前記電源電圧と第1入力端子IT1との間に連結され、プリチャージ制御信号(PCON)を受信する制御電極(例えば、ゲート電極)を含むことができる。トランジスタTP2は前記電源電圧と第2入力端子IT2との間に連結され、プリチャージ制御信号(PCON)を受信する制御電極を含むことができる。
センシング回路424は、センシング区間(TSEN)でセンシング制御信号(SCON)に基づいて第1入力端子IT1と第2入力端子IT2のレベル差をセンシングしてNビットのデータ(DAT)の第1ビットを出力することができる。例えば、センシング回路424は図3を参照して前述した方式により第1データ信号(D1)と基準信号(REF)のレベル差に基づいて第1データ信号(D1)の論理レベルを感知することができる。
センシング回路424は、トランジスタTP3、TP4、TN1、TN2、TN3を含むことができる。トランジスタTP3は前記電源電圧とノードN2との間に連結され、ノードN1と連結される制御電極を含むことができる。トランジスタTP4は前記電源電圧とノードN1との間に連結され、ノードN2と連結される制御電極を含むことができる。トランジスタTN1はノードN2とノードN3との間に連結され、ノードN1と連結される制御電極を含むことができる。トランジスタTN2はノードN1とノードN3との間に連結され、ノードN2と連結される制御電極を含むことができる。トランジスタTN3はノードN3と前記接地電圧との間に連結され、センシング制御信号(SCON)を受信する制御電極を含むことができる。
スイッチング回路426は、センシング区間(TSEN)でセンシング制御信号(SCON)に基づいて第1及び第2入力端子IT1、IT2とセンシング回路424の電気的な連結を断絶させることができる。
スイッチング回路426は、第1スイッチSW1及び第2スイッチSW2を含むことができる。第1スイッチSW1は第1入力端子IT1とノードN1との間に連結され、センシング制御信号(SCON)に基づいて開いたり閉じたりすることができる。第2スイッチSW2は第2入力端子IT2とノードN2との間に連結され、センシング制御信号(SCON)に基づいて開いたり閉じたりすることができる。
第1出力端子OT1はノードN1と連結され、出力信号(SOUT)を提供することができる。第2出力端子OT2はノードN2と連結され、出力信号(SOUT)の反転信号(/SOUT)を提供することができる。
一実施形態において、トランジスタTP1、TP2、TP3、TP4は、PMOS(p-type metal oxide semiconductor)トランジスタであり、トランジスタTN1、TN2、TN3はNMOS(n-type metal oxide semiconductor)トランジスタでありうる。他の実施形態において、トランジスタ(TP1、TP2、TP3、TP4、TN1、TN2、TN3)のタイプは多様に変更できる。
一方、図示してはいないが、データ受信部400に含まれる残りの感知増幅器420b,...,420nの構造は、図4に図示した第1感知増幅器420aの構造と実質的に同一でありうる。
図5は、図4の感知増幅器の動作を説明するためのタイミング図である。図5で、“SO”は第1感知増幅器420aの出力端子OT1、OT2のレベル変化、即ち出力信号(SOUT、/SOUT)のレベル変化を示す。
図2、図4、及び図5を参照すると、ストローブバッファ410はストローブ信号(STB)に基づいてプリチャージ制御信号(PCON)及びセンシング制御信号(SCON)を発生することができる。この際、ストローブバッファ410は、ストローブ信号(STB)、プリチャージ制御信号(PCON)、及びセンシング制御信号(SCON)に基づいてプリチャージ区間(TPREC)、デベロープ区間(TDEV)、及びセンシング区間(TSEN)の長さを調節することができる。
先ず、時間t1で、ストローブ信号(STB)の下降エッジ(falling edge)に応答してプリチャージ制御信号(PCON)が論理ハイレベルから論理ローレベルに遷移し、プリチャージ区間(TPREC)が始まる。プリチャージ回路422は、プリチャージ区間(TPREC)で前記プリチャージ電圧(例えば、前記電源電圧)に基づいて第1入力端子IT1及び第2入力端子IT2をプリチャージさせることができる。これによって、第1入力端子IT1と連結される第1データ転送ライン320aと第2入力端子IT2と連結される基準転送ライン520及び基準ノードRNが同一な前記プリチャージレベルにプリチャージされる。
時間t2で、プリチャージ制御信号(PCON)が論理ローレベルから論理ハイレベルに遷移し、プリチャージ区間(TPREC)が終了し、デベロープ区間(TDEV)が始まる。図5の“SO”で実線で図示したように、第1入力端子IT1と連結される第1データ転送ライン320aは転送しようとする第1データ信号(D1)の論理レベルによって前記プリチャージレベルを維持するか、または前記第1放電速度で放電される。図5の“SO”で点線で図示したように、第2入力端子IT2と連結される基準転送ライン520及び基準ノードRNは前記第1放電速度より遅い前記第2放電速度で放電される。
時間t3で、センシング制御信号(SCON)が論理ローレベルから論理ハイレベルに遷移し、デベロープ区間(TDEV)が終了し、センシング区間(TSEN)が始まる。センシング制御信号(SCON)に基づいてスイッチ(SW1、SW2)が開いて、センシング回路424はセンシング区間(TSEN)で第1入力端子IT1と第2入力端子IT2のレベル差(即ち、ノード(N1、N2)のレベル差)をセンシングしてNビットのデータ(DAT)の第1ビットを出力する。
時間t4で、ストローブ信号(STB)の下降エッジに応答してセンシング制御信号(SCON)が論理ハイレベルから論理ローレベルに遷移し、プリチャージ制御信号(PCON)が論理ハイレベルから論理ローレベルに遷移し、次のプリチャージ区間が始まる。
一実施形態において、ストローブバッファ410は時間t2を調節してプリチャージ区間(TPREC)及びデベロープ区間(TDEV)の長さを調節し、時間t3を調節してデベロープ区間(TDEV)及びセンシング区間(TSEN)の長さを調節することができる。
図6は、本発明の実施形態に係るデータ送受信装置を示すブロック図である。
図6を参照すると、データ送受信装置100aは、データ送信部200a、バス300a、データ受信部400a、及び基準信号供給部500aを含む。
基準信号供給部500aの構造が変更され、これによってデータ送信部200a、バス300a、及びデータ受信部400aの構成が一部変更されることを除外すれば、図6のデータ送受信装置100aは図2のデータ送受信装置100と実質的に同じであり、図3、図4、及び図5を参照して前述したように動作することができる。したがって、重複説明は省略する。
基準信号供給部500aは、基準信号発生器530を含むことができる。基準信号発生器530はデータ受信部400aに含まれ、基準ノードRNと連結され、基準信号(REF)を発生することができる。
図2の実施形態と比較した時、図6の実施形態では基準信号発生器530がデータ受信部400aに含まれるので、基準信号(REF)をデータ送信部200aからデータ受信部400aに伝達する構造は必要でないとしうる。言い換えると、データ送信部200aは基準ドライバー510を含まず、バス300aは基準転送ライン520を含まず、したがって、バス300aに含まれる転送ラインの個数が減少できる。
図7は、図6のデータ送受信装置に含まれる基準信号発生器の一例を示す回路図である。
図6及び図7を参照すると、基準信号発生器530は、第1キャパシタC1、第1抵抗R1、第1スイッチ532、及び第2スイッチ534を含むことができる。
第1キャパシタC1及び第1抵抗R1は、基準信号(REF)を提供する基準ノードRNと前記接地電圧との間に並列接続できる。
第1スイッチ532は前記プリチャージ電圧(例えば、前記電源電圧)と基準ノードRNとの間に連結されて、プリチャージ区間(TPREC)で基準ノードRNをプリチャージさせることができる。第1スイッチ532は、プリチャージ制御信号(PCON)に基づいて開いたり閉じたりすることができる。例えば、第1スイッチ532はプリチャージ区間(TPREC)で閉じ、残りの区間で開くことができる。
第2スイッチ534は基準ノードRNと第1抵抗R1との間に連結されて、デベロープ区間(TDEV)で基準ノードRNを第1乃至第Nデータ転送ライン320a,320b,...,320nの前記第1放電速度より遅い前記第2放電速度で放電させることができる。第2スイッチ534はデベロープ制御信号(DCON)に基づいて開いたり閉じたりすることができる。例えば、第2スイッチ534はデベロープ区間(TDEV)で閉じ、残りの区間で開くことができる。
一実施形態において、ストローブバッファ410はデベロープ区間(TDEV)で活性化されるデベロープ制御信号(DCON)をさらに発生することができる。実施形態によって、第2スイッチ534に印加されるデベロープ制御信号(DCON)はプリチャージ制御信号(PCON)及びセンシング制御信号(SCON)の組合せに代替されることもできる。
一実施形態において、前記第2放電速度が前記第1放電速度より遅いように第1抵抗R1の抵抗値及び第1キャパシタC1のキャパシタ値が決定できる。図2を参照して前述したように、第1乃至第Nデータドライバー220a,220b,...,220nの駆動能力は、各ドライバーの抵抗値と各ドライバーに連結される転送ラインのキャパシタ値により決定され、したがって、第1乃至第Nデータドライバー220a,220b,...,220nの各々に対応する抵抗値及び第1乃至第Nデータ転送ライン320a,320b,...,320nの各々に対応するキャパシタ値に基づいて、前記第2放電速度が前記第1放電速度より遅いように第1抵抗R1の抵抗値及び第1キャパシタC1のキャパシタ値が決定できる。一般的に、抵抗値及びキャパシタ値が増加するほど時定数が増加して放電速度が遅くなるので、第1抵抗R1の抵抗値及び/又は第1キャパシタC1のキャパシタ値を相対的に大きいように設定することができる。
図8、図9、及び図10は、本発明の実施形態に係るデータ送受信装置を含む半導体パッケージを示す断面図である。
図8を参照すると、半導体パッケージ600は、基板(パッケージ基板)またはベース基板610、及び複数の半導体チップ630を含むことができる。半導体パッケージ600は、複数の導電性バンプ620、複数のTSV640、複数の導電性物質650、及び封入部材660をさらに含むことができる。
複数の半導体チップ630は、基板610上に形成される第1乃至第M(Mは、自然数)半導体チップ630a,630b,...,630mを含むことができる。複数の半導体チップ630は順次に積層されるマルチスタックチップパッケージの形態に具現できる。例えば、基板610上に第1半導体チップ630aが配置され、第1半導体チップ630a上に第2半導体チップ630bが配置され、第(M−1)半導体チップ(図示せず)上に第M半導体チップ630mが配置できる。
第1乃至第M半導体チップ630a,630b,...,630mは、第1領域(REG1)及び第2領域(REG2)に区分できる。第1領域(REG1)及び第2領域(REG2)には、それぞれ、半導体チップの核心的な構成要素及び付随的な構成要素が配置できる。例えば、各半導体チップがメモリチップである場合に、第1領域(REG1)にはメモリセルが配置され、第2領域(REG2)にはローデコーダ、データ入出力回路などが配置できる。第1領域(REG1)は、コア(core)領域、中心(center)領域、またはセル(cell)領域と称され、第2領域(REG2)は周辺領域と称される。
第1乃至第M半導体チップ630a,630b,...,630mは、第2領域(REG2)に形成される複数のTSV640を含むことができる。複数のTSV640の各々は第1乃至第M半導体チップ630a,630b,...,630mが形成される第1乃至第M半導体基板のうち、少なくとも1つの一部または全部を貫通して形成できる。
一実施形態において、複数のTSV640は、第1乃至第M半導体チップ630a,630b,...,630m内の同一な位置に形成できる。この際、第1乃至第M半導体チップ630a,630b,...,630mは、図8に図示したように、複数のTSV640が完全に重畳するように積層できる。このように積層された状態で、第1乃至第M半導体チップ630a,630b,...,630mは複数のTSV640及び導電性物質650を通じて互いに電気的に連結されることができ、基板610とも電気的に連結できる。基板610の下面には外部装置との電気的な連結のための複数の導電性バンプ620が形成できる。一方、図示してはいないが、第1乃至第M半導体チップ630a,630b,...,630mの間には接着部材または絶縁物質が介されることもできる。
一実施形態において、第1乃至第M半導体チップ630a,630b,...,630mのうち、最も下端の第1半導体チップ630aはマスター(master)チップとして動作し、残りの半導体チップ630b,...,630mはスレーブ(slave)チップとして動作することができる。前記マスターチップである第1半導体チップ630aは外部装置と連結されて前記外部装置と直接的に通信し、前記スレーブチップである半導体チップ630b,...,630mは第1半導体チップ630aを通じて前記外部装置と通信することによって、1つのチップの負荷(onechip loading)のみ考慮されて高速入出力動作を具現することができる。
また、高速入出力動作のために、半導体パッケージ600は本発明の実施形態に係るデータ送受信装置を含むことができる。
具体的に、第1半導体チップ630aは第2領域(REG2)に形成されるデータ受信部(SERX)(single-ended data receiver)634aを含むことができる。半導体チップ630b,...,630mは、第2領域(REG2)に形成されるデータ送信部(SETX)(single-ended data transmitter)632b,...,632mを含むことができる。
データ受信部634aは、図2乃至図5を参照して前述したデータ受信部400または図6及び図7を参照して前述したデータ受信部400aであり、データ送信部632b,...,632mの各々は図2乃至図5を参照して前述したデータ送信部200または図6及び図7を参照して前述したデータ送信部200aでありうる。複数のTSV640及びこれと連結される少なくとも1つの配線(図示せず)は図2乃至図5を参照して前述したバス300または図6及び図7を参照して前述したバス300aを構成することができる。例えば、複数のTSV640はストローブTSV及びデータTSVを含み、基準TSVをさらに含むことができる。図2乃至図5を参照して前述したように、基準信号供給部500がデータ送信部200及びバス300に含まれるか、または図6及び図7を参照して前述したように基準信号供給部500aがデータ受信部400aに含まれることができる。
前述したように、半導体パッケージ600が相対的に小さなサイズ及び少ない費用で具現される本発明の実施形態に係るデータ送受信装置を含む場合に、第1半導体チップ630aは半導体チップ630b,...,630mから転送されるデータを相対的に高速及び低電力で受信することができ、これを前記外部装置に提供することができる。
図9を参照すると、半導体パッケージ700は、基板710及び複数の半導体チップ730を含むことができる。半導体パッケージ700は、複数の導電性バンプ720、複数のTSV740、複数の導電性物質750、及び封入部材760をさらに含むことができる。
図9の基板710、複数の導電性バンプ720、複数のTSV740、複数の導電性物質750、及び封入部材760は、図8の基板610、複数の導電性バンプ620、複数のTSV640、複数の導電性物質650、及び封入部材660と各々実質的に同じであるので、重複説明は省略する。
半導体パッケージ700は、本発明の実施形態に係るデータ送受信装置を含むことができる。具体的に、マスターチップとして動作する第1半導体チップ730aは、第2領域(REG2)に形成されるデータ送信部732aを含むことができる。スレーブチップとして動作する半導体チップ730b,...,730mは、第2領域(REG2)に形成されるデータ受信部734b,...,734mを含むことができる。データ送信部732aは、図2のデータ送信部200または図6のデータ送信部200aであり、データ受信部734b,...,734mの各々は図2のデータ受信部400または図6のデータ受信部400aであり、複数のTSV740は図2のバス300または図6のバス300aを構成することができる。基準信号供給部は、データ送信部732aまたはデータ受信部734b,...,734mに含まれることができる。
前述したように、半導体パッケージ700が相対的に小さなサイズ及び少ない費用で具現される本発明の実施形態に係るデータ送受信装置を含む場合に、第1半導体チップ730aは前記外部装置から提供されるデータを相対的に高速及び低電力で半導体チップ730b,...,730mに転送することができる。
一方、図8及び図9を参照してマスターチップがデータ送信部及びデータ受信部のうちの1つのみを含み、スレーブチップがデータ送信部及びデータ受信部のうちの他の1つのみを含むものとして説明したが、本発明はこれに限定されず、マスターチップとスレーブチップとの間に双方向通信可能に全てのチップがデータ送信部及びデータ受信部を共に含むこともできる。
図10を参照すると、半導体パッケージ800は基板810及び複数の半導体チップ830a、830bを含むことができる。半導体パッケージ800は、複数の導電性バンプ820、複数のボンディングワイヤーBW、複数の配線W、及び封入部材860をさらに含むことができる。
図10の基板810、複数の導電性バンプ820、及び封入部材860は、図8の基板610、複数の導電性バンプ620、及び封入部材660と各々実質的に同じであるので、重複説明は省略する。
複数の半導体チップ830a、830bは、基板810上に形成される第1及び第2半導体チップ830a、830bを含むことができる。第1及び第2半導体チップ830a、830bは、同一平面上に互いに離隔して配置できる。第1及び第2半導体チップ830a、830bは、第1領域(REG1a、REG1b)及び第2領域(REG2a、REG2b)に区分できる。第1及び第2半導体チップ830a、830bは、第2領域(REG2a、REG2b)に形成される複数のボンディングワイヤーBW及び基板810内に形成される複数の配線Wを通じて互いに電気的に連結できる。
半導体パッケージ800は、本発明の実施形態に係るデータ送受信装置を含むことができる。具体的に、第1半導体チップ830aは第2領域(REG2a)に形成されるデータ送信部832a及びデータ受信部834aを含むことができる。第2半導体チップ830bは第2領域(REG2b)に形成されるデータ送信部832b及びデータ受信部834bを含むことができる。データ送信部832a、832bは各々図2及び図6のデータ送信部200、200aのうちの1つであり、データ受信部834a、834bの各々は図2及び図6のデータ受信部400、400aのうちの1つであり、複数のボンディングワイヤーBW及び複数の配線Wは、図2及び図6のバス300、300aを構成することができる。基準信号供給部は、データ送信部832a、832bまたはデータ受信部834a、834bに含まれることができる。
データ送信部832a及びデータ受信部834bを用いて第1半導体チップ830aから第2半導体チップ830bにデータを相対的に高速及び低電力で転送し、データ送信部832b及びデータ受信部834aを用いて第2半導体チップ830bから第1半導体チップ830aにデータを相対的に高速及び低電力で転送することができる。
図11は、本発明の実施形態に係るデータ送受信装置を含む半導体システムを示す平面図である。
図11を参照すると、半導体システム900は、基板910、複数の半導体装置920、930、及び複数の転送ライン940を含むことができる。
複数の半導体装置920、930は、基板910上に実装できる。例えば、基板910はPCB(printed circuit board)及び/又はFPCB(flexible PCB)でありうる。複数の半導体装置920、930は、複数の転送ライン940を通じて互いに連結できる。
半導体システム900は、本発明の実施形態に係るデータ送受信装置を含むことができる。具体的に、第1半導体装置920はデータ送信部922及びデータ受信部924を含み、第2半導体装置930はデータ送信部932及びデータ受信部934を含むことができる。データ送信部922、932は各々図2及び図6のデータ送信部200、200aのうちの1つであり、データ受信部924、934の各々は図2及び図6のデータ受信部400、400aのうちの1つであり、複数の転送ライン940は、図2及び図6のバス300、300aを構成することができる。基準信号供給部は、データ送信部922、932またはデータ受信部924、934に含まれることができる。データ送信部922、932及びデータ受信部924、934を用いて第1及び第2半導体装置920、930のうちの1つから他の1つにデータを相対的に高速及び低電力で転送することができる。
図12は、本発明の実施形態に係るデータ送受信装置を含む記憶装置を示すブロック図である。
図12を参照すると、記憶装置1000は複数の不揮発性メモリ装置1100及びコントローラ1200を含む。例えば、記憶装置1000は、eMMC(embedded multimedia card)、UFS(universal flash storage)、SSD(solid state drive)などの任意の記憶装置でありうる。不揮発性メモリ装置1100は、オプション的に外部高電圧(VPP)の提供を受けることができる。
コントローラ1200は、複数のチャンネル(CH1、CH2、CH3,...,CHi)を介して不揮発性メモリ装置1100に連結される。コントローラ1200は、少なくとも1つのプロセッサ1210、バッファメモリ1220、エラー訂正回路(error correction circuit;ECC)1230、ホストインターフェース1250、及び不揮発性メモリインターフェース1260を含む。バッファメモリ1220は、コントローラ1200の駆動に必要なデータを一時的に格納することができる。また、バッファメモリ1220は書込み要請時、プログラム動作に用いられるデータをバッファリングしておくことができる。エラー訂正回路1230は、書込み動作でプログラムされるデータのエラー訂正コード値を計算し、読出し動作で読み取られたデータをエラー訂正コード値に基づいてエラー訂正し、データ復旧動作で不揮発性メモリ装置1100から復旧されたデータのエラーを訂正することができる。ホストインターフェース1250及び不揮発性メモリインターフェース1260は、外部の装置及び不揮発性メモリ装置1100とインターフェース機能を提供することができる。
ホストインターフェース1250、不揮発性メモリインターフェース1260、及び不揮発性メモリ装置1100は、本発明の実施形態に係るデータ送受信装置を含むように、データ送信部1110、1252、1262、及びデータ受信部1120、1254、1264を含むことができる。
本発明の実施形態は、データ送受信装置を含む任意の集積回路、電子装置、及びシステムに有用に利用できる。例えば、本発明の実施形態はコンピュータ(computer)、ノートブック(laptop)、携帯電話(cellular)、スマートフォン(smart phone)、MP3プレーヤー、PDA(personal digital assistant)、PMP(portable multimedia player)、デジタルTV、デジタルカメラ、ポータブルゲームコンソール(portable game console)、ナビゲーション(navigation)機器、ウェアラブル(wearable)機器、IoT(internet of things)機器、IoE(internet of everything)機器、e−ブック(e-book)、VR(virtual reality)機器、AR(augmented reality)機器などの電子機器に一層有用に適用できる。
以上では本発明の好ましい実施形態を参照して説明したが、該当技術分野の熟練した当業者は以下の特許請求範囲に記載され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させることができることを理解するはずである。
100、100a データ送受信装置
200、200a データ送信部
210 ストローブドライバー
220a、220b、220n データドライバー
300、300a バス
310 ストローブ転送ライン
320a、320b、320n データ転送ライン
400、400a データ受信部
410 ストローブバッファ
420a、420b、420n 感知増幅器(センスアンプ)
422 プリチャージ回路
424 センシング回路
426 スイッチング回路
500、500a 基準信号供給部
510 基準ドライバー
520 基準転送ライン
530 基準信号発生器
600、700、800 半導体パッケージ
610、710、810 基板
630、730、830 半導体チップ
632、732、832 データ送信部
634、734、834 データ受信部
640、740 TSV(シリコン貫通ビア)

Claims (20)

  1. 第1乃至第N(Nは、自然数)データ信号を提供する第1乃至第Nデータドライバーと、ストローブ信号を提供するストローブドライバーと、を含むデータ送信部と、
    前記ストローブ信号に基づいて制御信号を発生するストローブバッファと、前記制御信号、基準信号、及び前記第1乃至第Nデータ信号に基づいてNビットのデータをセンシングする第1乃至第N感知増幅器と、を含むデータ受信部と、
    前記ストローブドライバー及び前記ストローブバッファを連結するストローブTSVと、前記第1乃至第Nデータドライバー及び前記第1乃至第N感知増幅器を連結する第1乃至第NデータTSVと、を含むバスと、
    前記基準信号を提供し、データ転送時に前記第1乃至第Nデータ信号より放電速度が遅いように前記基準信号を制御する基準信号供給部と、
    を含むデータ送受信装置。
  2. 前記基準信号供給部は、
    前記データ送信部に含まれ、前記第1乃至第Nデータドライバーより低い駆動能力を有する基準ドライバー、
    を含むことを特徴とする、請求項1に記載のデータ送受信装置。
  3. 前記基準信号供給部は、
    前記バスに含まれ、前記基準ドライバー及び前記第1乃至第N感知増幅器を連結する基準TSV、
    をさらに含むことを特徴とする、請求項2に記載のデータ送受信装置。
  4. 前記第1乃至第Nデータ信号を転送する以前に、プリチャージ区間で、前記第1乃至第NデータTSV及び前記基準TSVは同一なプリチャージレベルにプリチャージされ、
    前記第1乃至第Nデータ信号の転送が始まると、デベロープ区間で、前記第1乃至第NデータTSVの各々は、転送しようとする論理レベルに従って、前記プリチャージレベルを維持するか、または第1放電速度で放電され、前記基準TSVは前記第1放電速度より遅い第2放電速度で放電され、
    前記第1乃至第Nデータ信号の転送が完了した以後に、センシング区間で、前記第1乃至第NデータTSVと前記基準TSVとのレベル差に基づいて前記Nビットのデータをセンシングすることを特徴とする、請求項3に記載のデータ送受信装置。
  5. 前記デベロープ区間で前記第1乃至第NデータTSVのうち、少なくとも一部が前記第1放電速度で放電された以後に、前記センシング区間の開始時点で前記第1乃至第NデータTSVのうちの少なくとも一部は前記プリチャージレベルより低い第1レベルを有し、
    前記デベロープ区間で前記基準TSVが前記第2放電速度で放電された以後に、前記センシング区間の開始時点で前記基準TSVは前記プリチャージレベルより低く、前記第1レベルより高い第2レベルを有することを特徴とする、請求項4に記載のデータ送受信装置。
  6. 前記基準ドライバーに含まれるトランジスタは、前記第1乃至第Nデータドライバーに含まれるトランジスタとサイズが異なることを特徴とする、請求項2に記載のデータ送受信装置。
  7. 前記基準信号供給部は、
    前記データ受信部に含まれ、前記基準信号を発生する基準信号発生器を含むことを特徴とする、請求項1に記載のデータ送受信装置。
  8. 前記基準信号発生器は、
    前記基準信号を提供する基準ノードと接地電圧との間に並列接続される第1キャパシタ及び第1抵抗と、
    プリチャージ電圧と前記基準ノードとの間に連結されて、プリチャージ区間で前記基準ノードをプリチャージさせる第1スイッチと、
    前記基準ノードと前記第1抵抗との間に連結されて、デベロープ区間で前記基準ノードを前記第1乃至第NデータTSVの第1放電速度より遅い第2放電速度で放電させる第2スイッチと、を含むことを特徴とする、請求項7に記載のデータ送受信装置。
  9. 前記第1乃至第Nデータドライバーの各々に対応する抵抗値及び前記第1乃至第NデータTSVの各々に対応するキャパシタ値に基づいて、前記第2放電速度が前記第1放電速度より遅いように前記第1抵抗の抵抗値及び前記第1キャパシタのキャパシタ値が決定されることを特徴とする、請求項8に記載のデータ送受信装置。
  10. 前記第1感知増幅器は、
    前記第1データTSVと連結されて前記第1データ信号を受信する第1入力端子と、
    前記基準信号を受信する第2入力端子と、
    プリチャージ区間でプリチャージ制御信号に基づいて前記第1入力端子及び前記第2入力端子をプリチャージさせるプリチャージ回路と、
    センシング区間でセンシング制御信号に基づいて前記第1入力端子と前記第2入力端子とのレベル差をセンシングして前記Nビットのデータの第1ビットをセンシングするセンシング回路と、を含むことを特徴とする、請求項1に記載のデータ送受信装置。
  11. 前記制御信号は前記プリチャージ制御信号及び前記センシング制御信号を含み、
    前記ストローブバッファは、前記ストローブ信号に基づいて前記プリチャージ制御信号及び前記センシング制御信号を発生することを特徴とする、請求項10に記載のデータ送受信装置。
  12. 前記ストローブバッファは、
    前記ストローブ信号に基づいて、前記プリチャージ区間、前記センシング区間、及び前記プリチャージ区間と前記センシング区間との間のデベロープ区間の長さを調節することを特徴とする、請求項10に記載のデータ送受信装置。
  13. 第1乃至第N(Nは、自然数)データ信号を転送する以前に、プリチャージ区間で、前記第1乃至第Nデータ信号を提供する第1乃至第Nデータ転送ライン及び基準信号を提供する基準ノードを同一なプリチャージレベルにプリチャージさせるステップと、
    前記第1乃至第Nデータ信号の転送が始まると、デベロープ区間で、前記第1乃至第Nデータ転送ラインの各々を、転送しようとする論理レベルに従って、前記プリチャージレベルに維持するか、または第1放電速度で放電させるステップと、
    前記デベロープ区間で、前記基準ノードを前記第1放電速度より遅い第2放電速度で放電させるステップと、
    前記第1乃至第Nデータ信号の転送が完了した以後に、センシング区間で、前記第1乃至第Nデータ転送ラインと前記基準ノードとのレベル差に基づいてNビットのデータの各ビットの論理レベルをセンシングして、前記Nビットのデータを受信するステップと、
    を含むデータ送受信方法。
  14. 前記第1乃至第Nデータ転送ラインは、半導体基板を貫通して形成される第1乃至第NデータTSVを含むことを特徴とする、請求項13に記載のデータ送受信方法。
  15. 前記デベロープ区間で前記基準ノードを前記第2放電速度で放電させるステップは、
    前記第1乃至第Nデータ信号を提供する第1乃至第Nデータドライバーより低い駆動能力を有する基準ドライバーを用いて、前記基準ノードを前記第2放電速度で放電させるステップを含むことを特徴とする、請求項13に記載のデータ送受信方法。
  16. 前記デベロープ区間で前記基準ノードを前記第2放電速度で放電させるステップは、
    前記基準ノードと接地電圧との間に並列接続される第1キャパシタ及び第1抵抗を含む基準信号発生器を用いて前記基準ノードを前記第2放電速度で放電させるステップを含み、
    前記第1乃至第Nデータ信号を提供する第1乃至第Nデータドライバーの各々に対応する抵抗値及び前記第1乃至第Nデータ転送ラインの各々に対応するキャパシタ値に基づいて、前記第2放電速度が前記第1放電速度より遅いように前記第1抵抗の抵抗値及び前記第1キャパシタのキャパシタ値が決定されることを特徴とする、請求項13に記載のデータ送受信方法。
  17. 基板と、
    前記基板上に設けられ、第1乃至第N(Nは、自然数)データ信号を提供する第1乃至第Nデータドライバーと、ストローブ信号を提供するストローブドライバーと、を備えるデータ送信部、を含む第1半導体チップと、
    前記基板上に設けられ、前記ストローブ信号に基づいて制御信号を発生するストローブバッファと、前記制御信号、基準信号、及び前記第1乃至第Nデータ信号に基づいてNビットのデータをセンシングする第1乃至第N感知増幅器と、を備えるデータ受信部、を含む第2半導体チップと、
    前記第1半導体チップ及び前記第2半導体チップの間に形成され、前記ストローブドライバー及び前記ストローブバッファを連結するストローブ転送ラインと、前記第1乃至第Nデータドライバー及び前記第1乃至第N感知増幅器を連結する第1乃至第Nデータ転送ラインと、を含むバスと、
    前記基準信号を提供し、データ転送時に前記第1乃至第Nデータ信号より放電速度が遅いように前記基準信号を制御する基準信号供給部と、
    を含む半導体パッケージ。
  18. 前記第1半導体チップは前記第2半導体チップ上に配置され、
    前記ストローブ転送ラインは、前記第1半導体チップが形成される第1半導体基板及び前記第2半導体チップが形成される第2半導体基板のうち、少なくとも1つを貫通して形成されるストローブTSVを含み、
    前記第1乃至第Nデータ転送ラインは、前記第1半導体基板及び前記第2半導体基板のうち、少なくとも1つを貫通して形成される第1乃至第NデータTSVを含むことを特徴とする、請求項17に記載の半導体パッケージ。
  19. 前記第2半導体チップは、外部装置と直接的に通信し、
    前記第1半導体チップは、前記第2半導体チップを通じて前記外部装置と通信することを特徴とする、請求項18に記載の半導体パッケージ。
  20. 前記第1半導体チップ及び前記第2半導体チップは同一平面上に配置されることを特徴とする、請求項17に記載の半導体パッケージ。
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