JP5599984B2 - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置 Download PDF

Info

Publication number
JP5599984B2
JP5599984B2 JP2009092282A JP2009092282A JP5599984B2 JP 5599984 B2 JP5599984 B2 JP 5599984B2 JP 2009092282 A JP2009092282 A JP 2009092282A JP 2009092282 A JP2009092282 A JP 2009092282A JP 5599984 B2 JP5599984 B2 JP 5599984B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
power supply
semiconductor device
temperature
circuit block
transistor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2009092282A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2010244616A (ja
Inventor
晋也 奥野
清広 古谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
PS4 Luxco SARL
Original Assignee
PS4 Luxco SARL
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by PS4 Luxco SARL filed Critical PS4 Luxco SARL
Priority to JP2009092282A priority Critical patent/JP5599984B2/ja
Priority to US12/753,582 priority patent/US7940112B2/en
Publication of JP2010244616A publication Critical patent/JP2010244616A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5599984B2 publication Critical patent/JP5599984B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C8/00Arrangements for selecting an address in a digital store
    • G11C8/10Decoders
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C5/00Details of stores covered by group G11C11/00
    • G11C5/14Power supply arrangements, e.g. power down, chip selection or deselection, layout of wirings or power grids, or multiple supply levels
    • G11C5/143Detection of memory cassette insertion or removal; Continuity checks of supply or ground lines; Detection of supply variations, interruptions or levels ; Switching between alternative supplies
    • G11C5/144Detection of predetermined disconnection or reduction of power supply, e.g. power down or power standby
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C5/00Details of stores covered by group G11C11/00
    • G11C5/14Power supply arrangements, e.g. power down, chip selection or deselection, layout of wirings or power grids, or multiple supply levels
    • G11C5/145Applications of charge pumps; Boosted voltage circuits; Clamp circuits therefor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Dram (AREA)
  • Logic Circuits (AREA)

Description

本発明は半導体装置に関し、特に、トランジスタのオフリーク電流を低減することが可能な半導体装置に関する。
近年、半導体装置に対する低消費電力化の要求が高まっている。低消費電力化技術の一つとして、電源階層化技術が挙げられる。電源階層化技術とは、回路ブロックに電力供給する電源配線をメイン電源配線とサブ電源配線に階層化することによって、スタンバイ時におけるオフリーク電流(サブスレッショルド電流)を低減する技術である(特許文献1参照)。
具体的には、アクティブ時においてはメイン電源配線とサブ電源配線とを短絡させることによってこれら両方の電源配線に電力供給を行い、これにより、当該回路ブロックに動作電圧を正しく供給する。一方、スタンバイ時においてはメイン電源配線とサブ電源配線とを切断することによってサブ電源配線への電力供給をカットし、これにより、あらかじめ定められた固定論理の維持に無関係なトランジスタへの電力供給を停止させる。これにより、DRAM(Dynamic Random Access Memory)のメインワードドライバのように、スタンバイ時において論理が固定される回路ブロックのオフリーク電流を低減することが可能となる。
特開2000−195254号公報
特許文献1は、半導体装置のスタンバイ状態とアクティブ状態とにおいて、サブ電源配線にメイン電源配線の電源を供給するか否かを開示するのみである。しかしながら、半導体装置のスタンバイ時の全体の消費電力という視点から見れば、回路ブロック内に構成されるトランジスタのオフリーク電流はスタティック電流であり温度によって消費電力が変化する一方、メイン電源配線とサブ電源配線とを接続する電源制御トランジスタのスイッチング電流はダイナミック電流であり、温度によって消費電力が殆ど変化しない。例えば、代表的なトランジスタであるMOSトランジスタでは、温度が低くなるにつれてオフリーク電流が減少する一方、電源制御トランジスタのスイッチング電流は電源制御トランジスタのゲート容量の充放電による電流が支配的であることから、温度依存性が少ない。したがって、チップ温度が所定の温度よりも低い場合には、電源制御トランジスタを駆動する信号線の充放電電流による消費電力の方が、オフリーク電流の消費電力よりも大きくなる。このような温度領域においては電源制御トランジスタを常時オン(導通)にして、トランジスタで構成される回路を活性化する方が、逆に半導体装置のスタンバイ時の総消費電力は低くなる。
半導体装置の温度は、半導体装置自身もしくは隣接する半導体装置の動作状態によって、めまぐるしく変わる。半導体装置がメモリの場合、所定周期でメモリセルの情報を維持するためにメモリセルをリフレッシュする場合においても、そのリフレッシュ動作の前の状態が連続アクセス動作によって温度(シリコン基板の温度)が上昇している場合と、そのリフレッシュ動作の前の状態がスタンバイ状態で維持され、温度が低い状態で安定している場合とがある。MCPなどで他のシリコンチップからの熱を共有する場合もある。つまり、回路ブロックに生ずるオフリーク電流値は、常時変化する温度に対応して変化している。
近年においては、消費電力の低減を目的として半導体装置の動作電圧が徐々に低下しており、現在では外部電源電圧が1.0V台付近という非常に低い電圧が用いられつつ、それに対応して回路ブロックに供給する内部電源電圧も更に低下している。回路ブロックの動作電圧が低下すると、回路ブロックの動作電源を確保する等の目的で、これに応じてトランジスタのしきい値電圧を更に低下させる必要がある。よって、非導通状態にあるトランジスタのオフリーク電流が更に増大するという問題が生じる。
他方、半導体装置には、外部電源電圧の低下によらず、半導体装置の内部で生成される内部電源電圧(正または負の昇圧内部電圧)を備えることが多い。これら内部電源電圧が供給される回路ブロックも、前述のオフリーク電流の問題と電源制御トランジスタの問題を同様に備える。
このような背景から、スタンバイ時におけるオフリーク電流が過去においてはそれほど問題とならなかった様々な回路ブロックにおいても、電源階層化技術を適用する必要性が生じている。
しかしながら、トランジスタのオフリーク電流の温度特性は、回路ブロックごとに異なることがある。この場合、オフリーク電流よりも電源制御トランジスタの充放電電流の方が大きくなるしきい値温度も、回路ブロックごとに異なる。したがって、電源制御を停止させるしきい値温度を複数の回路ブロックに対して共通に設定する(一律に設定する)と、半導体装置全体の消費電力を十分に低減することができないという問題が生じる。
本発明による半導体装置は、オフリーク電流が第1の温度特性を有するトランジスタによって構成された第1の回路ブロックと、オフリーク電流が前記第1の温度特性とは異なる第2の温度特性を有するトランジスタによって構成された第2の回路ブロックと、スタンバイ時において温度が第1のしきい値温度を超えている場合、前記第1の回路ブロックの電源を非活性化させる第1の電源制御回路と、前記スタンバイ時において温度が前記第1のしきい値温度とは異なる第2のしきい値温度を超えている場合、前記第2の回路ブロックの電源を非活性化させる第2の電源制御回路と、を備えることを特徴とする。
ここで、「しきい値温度を超えている」とは、チップ温度がしきい値温度よりも高い場合及び低い場合のいずれか一方であることを意味する。具体的には、MOSトランジスタのように温度が低くなるにつれてオフリーク電流が減少するタイプのトランジスタにおいては、チップ温度がしきい値温度よりも低い場合がこれに該当する。逆に、温度が高くなるにつれてオフリーク電流が減少するタイプのトランジスタであれば、チップ温度がしきい値温度よりも高い場合がこれに該当する。
尚、本発明において回路ブロックの「活性化」とは、入力信号に応じて当該回路ブロックの出力信号が変化しうる状態とすることをいう。すなわち、当該回路ブロックが活性化されている場合、所定の組み合わせの入力信号が供給されると出力信号が活性化され、所定の組み合わせとは異なる組み合わせの入力信号が供給されると出力信号が非活性化される。逆に、「非活性化」とは、入力信号に関わらず当該回路ブロックの出力信号が固定される状態とすることをいう。すなわち、当該回路ブロックが非活性化されている場合、所定の組み合わせの入力信号が入力されても出力信号は活性化されず、もちろん、所定の組み合わせとは異なる組み合わせの入力信号が供給されても出力信号は活性化されない。
本発明によれば、複数の回路ブロックに対する電源制御の有無を、互いに異なる温度を基準として判断していることから、各回路ブロックに対して最適な電源制御を行うことが可能となる。
本発明の好ましい実施形態による半導体装置10の構成を示すブロック図である。 Xデコーダ12に含まれる単位デコーダ20の回路図である。 プリデコーダ13及び周辺回路14に含まれる論理回路30の回路図である。 電源制御回路16の回路図である。 電源制御回路17の回路図である。 オフリーク電流の温度特性を示すグラフである。 電源制御信号NA,NBの変化の一例を示すタイミング図である。
本発明の課題を解決する技術思想の代表的な一例は、以下に示される。但し、本願の請求内容はこの技術思想に限られず、本願の請求項に記載の内容であることは言うまでもない。
本発明は、オフリーク電流よりも電源制御トランジスタの充放電電流の方が大きくなるしきい値温度が回路ブロックごとに異なるケースがある点に着目し、電源制御を停止させるしきい値温度を回路ブロックごとに設定することを技術思想とするものである。
このような点を考慮し、電源階層化技術を適用した半導体装置では、チップ温度が、各々の所定しきい値温度(それらは、異なる温度である)以下になると、対応する各々の回路ブロックへの電源制御を個別に制御(活性/非活性)する方法が採用される。電源制御が停止(非活性)されると、スタンバイ時においても回路ブロック内の電源制御トランジスタは常時オン(導通)となるため、電源制御トランジスタのスイッチングによる電源制御回路自身の電力消費は生じない。
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。
図1は、本発明の好ましい実施形態による半導体装置10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10はDRAMなどの半導体メモリであり、複数のメモリセルを含むメモリセルアレイ11と、メモリセルアレイ11に対する行方向(ロウ方向)のアクセスを行うXデコーダ12と、Xデコーダ12に対してアドレス信号を供給するプリデコーダ13と、列方向(カラム方向)のアクセスを行うYデコーダや、リードデータ及びライトデータの制御を行うデータ入出力回路などを含む周辺回路14とを備えている。
メモリセルアレイ11は、DRAMセルなどのメモリセルがマトリクス状に多数配置された領域である。DRAMセルは、広く知られているように1つのセルトランジスタと1つのセルキャパシタによって構成されており、対応するワード線を活性化させることによっていずれかのDRAMセルを選択することができる。一般的なDRAMにおいてはワード線がメインワード線とサブワード線からなる階層構造を有しており、Xデコーダ12はこのうちメインワード線を駆動する回路ブロックである。サブワード線の選択は、メモリセルアレイ11に含まれるサブワードドライバ(図示せず)によって行われる。
図1に示すように、本実施形態による半導体装置10は、昇圧回路15と、電源制御回路16,17と、温度検知回路18とをさらに備えている。
昇圧回路15は、高位側電位をVINTとし、低位側電位をVSSとする内部電源電圧V2を受けてこれを昇圧し、これによって高位側電位をVPPとし、低位側電位をVKKとする昇圧電源電圧V1を生成する。VPPは正の昇圧電圧であり、VKKは負の昇圧電圧である。これら電位の具体的な値については特に限定されないが、一例を挙げれば、VINT=1.2V、VSS=0V、VPP=2.7V、VKK=−0.3Vである。この場合、内部電源電圧V2は1.2V(=1.2V−0V)となり、昇圧電源電圧V1は3.0V(=2.7V+0.3V)となる。内部電源電圧V2は外部電圧であっても構わないし、外部電圧を降圧したものであっても構わない。
昇圧電源電圧V1を規定する電位VPP,VKKは、Xデコーダ12に供給される。また、内部電源電圧V2を規定する電位VINT,VSSは、プリデコーダ13及び周辺回路14に供給される。したがって、昇圧電源電圧V1はXデコーダ12の動作電源として用いられ、内部電源電圧V2はプリデコーダ13及び周辺回路14の動作電源として用いられる。Xデコーダ12に昇圧電源電圧V1が用いられるのは、DRAMにおいてはワード線を内部電源電圧V2以上にスイングさせる必要があるからである。Xデコーダ12等の具体的な回路構成については後述する。
昇圧電源電圧V1を規定する電位VPP,VKKは、Xデコーダ12に供給される他、電源制御回路16にも供給される。また、内部電源電圧V2を規定する電位VINT,VSSは、プリデコーダ13及び周辺回路14に供給される他、電源制御回路16,17にも供給される。
次に、電源制御回路16,17について説明する。
電源制御回路16は、電源制御信号PB,NBを生成する回路であり、生成された電源制御信号PB,NBはXデコーダ12に供給される。電源制御信号PB,NBは、Xデコーダ12の活性化及び非活性化を切り替えるための信号であり、その切り替えは、スタンバイ信号STB1と温度検知信号TW1によって決まる。具体的には、スタンバイ信号STB1がスタンバイ状態を示しており、且つ、温度検知信号TW1が活性化している場合、電源制御信号PB,NBが非活性レベルとなることによりXデコーダ12が非活性化(電源が回路に供給されない非導通状態)される。その他の場合には、電源制御信号PB,NBが活性レベルとなることによりXデコーダ12が活性化(電源が回路に供給される導通状態)される。本実施形態において電源制御信号PB,NBの活性レベルはそれぞれVSS(0V),VINT(1.2V)であり、非活性レベルはそれぞれVPP(2.7V),VKK(−0.3V)である。
スタンバイ信号STB1は、Xデコーダ12がアクティブ状態であるかスタンバイ状態であるかを示す信号である。一方、温度検知信号TW1は温度検知回路18より供給される信号であり、チップ温度が第1のしきい値TMP1を超えている場合に活性状態となる。本実施形態では、第1のしきい値TMP1が70℃に設定されており、チップ温度が70℃を超えると温度検知信号TW1が活性化する。したがって、スタンバイ信号STB1がスタンバイ状態を示しており且つチップ温度が70℃を超えている場合に、Xデコーダ12が非活性化される。
電源制御回路17は、電源制御信号PA,NAを生成する回路であり、生成された電源制御信号PA,NAはプリデコーダ13及び周辺回路14に供給される。電源制御信号PA,NAは、プリデコーダ13及び周辺回路14の活性化及び非活性化を切り替えるための信号であり、その切り替えは、スタンバイ信号STB2と温度検知信号TW2によって決まる。具体的には、スタンバイ信号STB2がスタンバイ状態を示しており、且つ、温度検知信号TW2が活性化している場合、電源制御信号PA,NAが非活性レベルとなることによりプリデコーダ13及び周辺回路14が非活性化される。その他の場合には、電源制御信号PA,NAが活性レベルとなることによりプリデコーダ13及び周辺回路14が活性化される。本実施形態において電源制御信号PA,NAの活性レベルはそれぞれVSS(0V),VINT(1.2V)であり、非活性レベルはそれぞれVINT(1.2V),VSS(0V)である。
スタンバイ信号STB2は、プリデコーダ13及び周辺回路14がアクティブ状態であるかスタンバイ状態であるかを示す信号である。一方、温度検知信号TW2は温度検知回路18より供給される信号であり、チップ温度が第2のしきい値TMP2(<TMP1)を超えている場合に活性状態となる。本実施形態では、第2のしきい値TMP2が25℃に設定されており、チップ温度が25℃を超えると温度検知信号TW2が活性化する。したがって、スタンバイ信号STB2がスタンバイ状態を示しており且つチップ温度が25℃を超えている場合に、プリデコーダ13及び周辺回路14が非活性化される。
尚、スタンバイ信号STB1とスタンバイ信号STB2は、同一の信号であっても構わない。また、これらスタンバイ信号STB1、STB2は、半導体装置10の内部で生成される内部信号であっても構わないし、半導体装置10の外部から供給される外部信号であっても構わない。同様に、温度検知信号TW1,TW2についても、半導体装置10の内部で生成される内部信号であっても構わないし、半導体装置10の外部から供給される外部信号であっても構わない。温度検知信号TW1,TW2が外部信号である場合は、温度検知回路18は半導体装置10の外部に設けられることになる。
図2は、Xデコーダ12に含まれる単位デコーダ20の回路図である。単位デコーダ20は、1本のメインワード線RMWLを選択するための論理回路であり、したがって、Xデコーダ12には図2に示す単位デコーダ20がメインワード線の本数分だけ備えられていることになる。単位デコーダ20は、特殊なトランジスタ(後述する一般のトランジスタとは異なるという意味のトランジスタ)で構成される。本願において、特殊なトランジスタと一般のトランジスタは、少なくともオフリーク電流の温度特性が異なる視点である。前記オフリークの温度特性が異なる例としては、トランジスタに供給される電圧の違いであってもよい。トランジスタのチャネル幅/チャネル長の違いであっても良い。ゲート電極下の膜厚値の違いであっても良い。更に、トランジスタの構造の違いであっても良い。
図2に示すように、単位デコーダ20の電源は階層化されている。具体的には、昇圧電源電圧V1を規定する電位VPP,VKKがそれぞれ供給されるメイン電源配線21a,22aと、メイン電源配線21a,22aにそれぞれ対応するサブ電源配線21b,22bと、メイン電源配線21aとサブ電源配線21bとの間に接続された電源制御トランジスタ21cと、メイン電源配線22aとサブ電源配線22bとの間に接続された電源制御トランジスタ22cとを備えている。そして、単位デコーダ20に含まれるトランジスタの高位側電源ノード(PチャンネルMOSトランジスタのソース)はメイン電源配線21aとサブ電源配線21bのいずれか一方に接続され、単位デコーダ20に含まれるトランジスタの低位側電源ノード(NチャンネルMOSトランジスタのソース)はメイン電源配線22aとサブ電源配線22bのいずれか一方に接続されている。
電源制御トランジスタ21cはPチャンネル型のMOSトランジスタであり、そのゲートには電源制御信号PBが供給されている。上述の通り、電源制御信号PBの活性レベルはVSS(0V)であり、したがって電源制御信号PBが活性化するとメイン電源配線21aとサブ電源配線21bが短絡(導通)される。これにより、メイン電源配線21a及びサブ電源配線21bとも、そのレベルはVPP(2.7V)となる。また、電源制御信号PBの非活性レベルはVPP(2.7V)であり、したがって電源制御信号PBが非活性化するとメイン電源配線21aとサブ電源配線21bは切断(非導通)される。これにより、メイン電源配線21aのレベルはVPP(2.7V)に維持されるものの、サブ電源配線21bへの電力供給は電源制御トランジスタ21cのオフリーク電流のみとなることから、サブ電源配線21bのレベルは約2.2Vとなる。
一方、電源制御トランジスタ22cはNチャンネル型のMOSトランジスタであり、そのゲートには電源制御信号NBが供給されている。上述の通り、電源制御信号NBの活性レベルはVINT(1.2V)であり、したがって電源制御信号NBが活性化するとメイン電源配線22aとサブ電源配線22bが短絡(導通)される。これにより、メイン電源配線22a及びサブ電源配線22bとも、そのレベルはVKK(−0.3V)となる。また、電源制御信号NBの非活性レベルはVKK(−0.3V)であり、したがって電源制御信号NBが非活性化するとメイン電源配線22aとサブ電源配線22bは切断(非導通)される。これにより、メイン電源配線22aのレベルはVKK(−0.3V)に維持されるものの、サブ電源配線22bへの電力供給は電源制御トランジスタ22cのオフリーク電流のみとなることから、サブ電源配線22bのレベルは約0.3Vとなる。
かかる構成により、電源制御信号PB,NBが活性レベルである場合には、単位デコーダ20を構成する全てのトランジスタに正しく電力供給される。このため、プリデコード信号S1〜S4が所定の組み合わせになると、単位デコーダ20は対応するメインワード線RMWLを活性レベル(VKK)に駆動する。一方、プリデコード信号S1〜S4が所定の組み合わせとは異なる組み合わせになると、単位デコーダ20は対応するメインワード線RMWLを非活性レベル(VPP)に固定する。図2に示す例では、所定の組み合わせとは、プリデコード信号S1〜S3がハイレベル、プリデコード信号S4がローレベルとなった状態を指す。プリデコード信号S1〜S4は、図1に示したプリデコーダ13より供給される信号である。
これに対し、電源制御信号PB,NBが非活性レベルである場合には、サブ電源配線21b,22bがメイン電源配線21a,22aから切り離されることから、単位デコーダ20を構成する一部のトランジスタP1,N1には電位供給がされなくなる。しかしながら、これらトランジスタP1,N1は、対応するメインワード線RMWLを非活性レベル(VPP)に固定するために電位供給する必要のないトランジスタである。したがって、電源制御トランジスタ21c,22cがオフすることによってトランジスタP1,N1への電位供給が絶たれても、メインワード線RMWLは非活性レベル(VPP)に正しく固定される。そして、トランジスタP1,N1への電位供給が絶たれることにより、単位デコーダ20を構成するトランジスタのオフリーク電流が低減されることから、スタンバイ時における消費電力が低減される。
図2に示す単位デコーダ20は、電源として昇圧電源電圧V1を用いていることから、単位デコーダ20を構成するトランジスタのしきい値電圧は、昇圧電源電圧を用いない一般のトランジスタのしきい値電圧よりも相対的に高く設定される。このため、単位デコーダ20を構成するトランジスタの単位W/L(チャネル幅/チャネル長)比当たりのオフリーク電流は、しきい値電圧が相対的に低い前記一般のトランジスタの単位W/L比当たりのオフリーク電流よりも少ない。ここで、単位W/L比とは、トランジスタのチャネル幅をWとし、チャネル長をLとした場合における所定比である。また、単位デコーダ20においては、十分なゲート耐圧を確保すべく、各トランジスタのゲート膜厚が相対的に厚く設定されている。
図3は、プリデコーダ13及び周辺回路14に含まれる論理回路30の回路図である。当然ながら、プリデコーダ13及び周辺回路14は多くの論理回路30によって構成されており、図3に示す論理回路30はその一部である。プリデコーダ13及び周辺回路14は、前記一般のトランジスタで構成される。
図3に示す論理回路30はいわゆるインバータ列であり、その電源は階層化されている。具体的には、内部電源電圧V2を規定する電位VINT,VSSがそれぞれ供給されるメイン電源配線31a,32aと、メイン電源配線31a,32aにそれぞれ対応するサブ電源配線31b,32bと、メイン電源配線31aとサブ電源配線31bとの間に接続された電源制御トランジスタ31cと、メイン電源配線32aとサブ電源配線32bとの間に接続された電源制御トランジスタ32cとを備えている。そして、論理回路30に含まれるトランジスタの高位側電源ノード(PチャンネルMOSトランジスタのソース)はメイン電源配線31aとサブ電源配線31bのいずれか一方に接続され、論理回路30に含まれるトランジスタの低位側電源ノード(NチャンネルMOSトランジスタのソース)はメイン電源配線32aとサブ電源配線32bのいずれか一方に接続されている。
電源制御トランジスタ31cはPチャンネル型のMOSトランジスタであり、そのゲートには電源制御信号PAが供給されている。上述の通り、電源制御信号PAの活性レベルはVSS(0V)であり、したがって電源制御信号PAが活性化するとメイン電源配線31aとサブ電源配線31bが短絡される。これにより、メイン電源配線31a及びサブ電源配線31bとも、そのレベルはVINT(1.2V)となる。また、電源制御信号PAの非活性レベルはVINT(1.2V)であり、したがって電源制御信号PAが非活性化するとメイン電源配線31aとサブ電源配線31bは切断される。これにより、メイン電源配線31aのレベルはVINT(1.2V)に維持されるものの、サブ電源配線31bへの電力供給は電源制御トランジスタ31cのオフリーク電流のみとなることから、サブ電源配線31bのレベルは約0.9Vとなる。
一方、電源制御トランジスタ32cはNチャンネル型のMOSトランジスタであり、そのゲートには電源制御信号NAが供給されている。上述の通り、電源制御信号NAの活性レベルはVINT(1.2V)であり、したがって電源制御信号NAが活性化するとメイン電源配線32aとサブ電源配線32bが短絡される。これにより、メイン電源配線32a及びサブ電源配線32bとも、そのレベルはVSS(0V)となる。また、電源制御信号NAの非活性レベルはVSS(0V)であり、したがって電源制御信号NAが非活性化するとメイン電源配線32aとサブ電源配線32bは切断される。これにより、メイン電源配線32aのレベルはVSS(0V)に維持されるものの、サブ電源配線32bへの電力供給は電源制御トランジスタ32cのオフリーク電流のみとなることから、サブ電源配線32bのレベルは約0.34Vとなる。
かかる構成により、電源制御信号PA,NAが活性レベルである場合には、論理回路30を構成する全てのトランジスタに正しく電位供給される。このため、入力信号INの論理レベルに応じて出力信号OUTの論理レベルが正しく変化する。入力信号INは、スタンバイ時においてその論理レベルがローレベルとなる信号である。したがって、スタンバイ状態における出力信号OUTの論理レベルはローレベルである。
これに対し、電源制御信号PA,NAが非活性レベルである場合には、サブ電源配線31b,32bがメイン電源配線31a,32aから切り離されることから、論理回路30を構成する一部のトランジスタP2,P3,N2,N3には電位供給がされなくなる。しかしながら、これらトランジスタP2,P3,N2,N3は、出力信号OUTをローレベル(VSS)に固定するために電位供給する必要のないトランジスタである。したがって、電源制御トランジスタ31c,32cがオフすることによってトランジスタP2,P3,N2,N3への電位供給が絶たれても、出力信号OUTは非活性レベル(VSS)に正しく固定される。そして、トランジスタP2,P3,N2,N3への電位供給が絶たれることにより、論理回路30を構成するトランジスタのオフリーク電流が低減されることから、スタンバイ時における消費電力が低減される。
図3に示す論理回路30は、電源として内部電源電圧V2を用いていることから、しきい値電圧は相対的に低く設定される。このため、論理回路30を構成するトランジスタの単位W/L比当たりのオフリーク電流は、図2に示した単位デコーダ20を構成するトランジスタのように、しきい値電圧が相対的に高いトランジスタの単位W/L比当たりのオフリーク電流よりも多い。また、論理回路30においては、昇圧電源電圧V1が用いられないことから、各トランジスタのゲート膜厚は相対的に薄く設定されている。
図4は、電源制御回路16の回路図である。
図4に示すように、電源制御回路16は、スタンバイ信号STB1と同相及び逆相の内部信号を生成するインバータ列41と、これら内部信号に基づいて電源制御信号PB,NBをそれぞれ生成するレベル変換回路42,43とを備えている。
レベル変換回路42は、電位VPPと電位VSSとの間においてクロスカップルされたPチャンネルMOSトランジスタ42p1,42p2と、これらトランジスタ42p1,42p2に対してそれぞれ直列接続されたNチャンネルMOSトランジスタ42n1,42n2によって構成されている。そして、スタンバイ信号STB1の論理レベルに応じてトランジスタ42n1,42n2のいずれか一方がオン、他方がオフすることから、生成される電源制御信号PBのレベルはVPP又はVSSとなる。
同様に、レベル変換回路43は、電位VINTと電位VKKとの間においてクロスカップルされたNチャンネルMOSトランジスタ43n1,43n2と、これらトランジスタ43n1,43n2に対してそれぞれ直列接続されたPチャンネルMOSトランジスタ43p1,43p2によって構成されている。そして、スタンバイ信号STB1の論理レベルに応じてトランジスタ43p1,43p2のいずれか一方がオン(導通)、他方がオフ(非導通)することから、生成される電源制御信号NBのレベルはVINT又はVKKとなる。
図5は、電源制御回路17の回路図である。
図5に示すように、電源制御回路17は、スタンバイ信号STB2と同相及び逆相の内部信号を生成するインバータ列51によって構成されている。インバータ列51は電位VINTと電位VSS間の電圧、すなわち内部電源電圧V2を動作電源としている。このため、スタンバイ信号STB2論理レベルに応じて、電源制御信号PAのレベルはVINT及びVSSの一方となり、電源制御信号NAのレベルはVINT及びVSSの他方となる。
以上が本実施形態による半導体装置10の構成である。次に、チップ温度に応じた半導体装置10の動作について説明する。
図6は、オフリーク電流の温度特性を示すグラフである。
図6に示すラインA1は、プリデコーダ13及び周辺回路14のオフリーク電流の温度特性を示し、図6に示すラインB1は、Xデコーダ12のオフリーク電流の温度特性を示している。ラインA1,B1に示すように、これら回路ブロックのオフリーク電流(スタティック電流)は、温度が高くなるにつれて増大するという特性を有している。また、同じ温度である場合には、Xデコーダ12よりも、プリデコーダ13及び周辺回路14の方がオフリーク電流は大きい。ラインA1の電流値がラインB1の電流値よりも多いのは、ラインA1が薄膜トランジスタ等のしきい値が相対的に低いからである。
また、図6に示すラインA2は、図3に示した電源制御トランジスタ31c,32cのスイッチング電流を示し、図6に示すラインB2は、図2に示した電源制御トランジスタ21c,22cのスイッチング電流を示している。ラインA2,B2に示すように、これらトランジスタのスイッチング電流は、温度依存性がラインA1,B1の温度依存性よりも少ない。これは、電源制御トランジスタのスイッチング電流は、主に電源制御トランジスタのゲート容量の充放電電流(ダイナミック電流)に起因するものだからである。また、ラインB2に示す電源制御トランジスタ21c,22cのスイッチング電流は、ラインA2に示す電源制御トランジスタ31c,32cのスイッチング電流よりも多い。これは、プリデコーダ13及び周辺回路14では昇圧されていない内部電源電圧V2を動作電源としているのに対し、Xデコーダ12では昇圧電源電圧V1を動作電源としているためである。
ラインA2、B2の温度依存性は、共に温度が下がれば下がる。これは、半導体装置内部に搭載された内部タイマでメモリセルのリフレッシュ周期(内部周期)を長くしているからである。低い温度では記憶情報の更新が必要なメモリセルの情報維持時間が長くなる特性に対応して、リフレッシュ動作の内部周期を長くしているため、所定時間中のリフレッシュ回数が低下するからである。半導体装置のスタンバイであっても、半導体装置内部で所定の時間間隔で自立的に行なうリフレッシュ動作期間は、半導体装置が外部からのアクセス動作期間と同じアクティブ期間である。リフレッシュインターバル中は、リフレッシュ動作毎に、少なくともリフレッシュ動作に必要な電源制御トランジスタが全て活性化するので、電源制御トランジスタの充放電電流が発生し、それが消費電流となる。
リフレッシュ動作に関係のない周辺回路(例えばコラム系やI/O系の回路)に関連する電源制御は、非活性のままにすることが最良である。リフレッシュ動作に関係のない周辺回路の電源とサブ電源とを接続する電源制御トランジスタを常時非活性(非導通)とすることによって、ラインA2、B2の電流値は、更に低下する。コラム系やI/O系の回路としては、不図示のメモリセルアレイに関連するYデコーダ、Y−プリデコーダ等があり、不図示のリードライトアンプ、半導体装置の入出力端子に関連する入出力回路、DLLヤPLLに関連する位相ロックループ等がある。 尚、前記入出力回路は、厚膜トランジスタで構成される場合がある。不揮発性メモリ等では、Yデコーダも厚膜トランジスタで構成される。
また、前記内部周期を変更しなければ、ラインA2、B2の温度依存性はフラットになる。
ここで、ラインA1とラインA2は温度TMP2において交差している。このことは、温度がTMP2よりも高い領域は、電源制御トランジスタ31c,32cのスイッチング電流よりも、プリデコーダ13及び周辺回路14のオフリーク電流の方が大きい温度領域であり、この場合は電源制御回路17による電源制御を行った方が消費電力が低くなることを意味する。逆に、温度がTMP2よりも低い領域は、電源制御トランジスタ31c,32cのスイッチング電流よりも、プリデコーダ13及び周辺回路14のオフリーク電流の方が小さい温度領域であり、この場合は電源制御回路17による電源制御を行うと消費電力がむしろ増大することを意味する。温度TMP2は上述した第2のしきい値TMP2に相当し、具体的には25℃に設定されている。
同様に、ラインB1とラインB2は温度TMP1において交差している。このことは、温度がTMP1よりも高い領域は、電源制御トランジスタ21c,22cのスイッチング電流よりもXデコーダ12のオフリーク電流の方が大きい温度領域であり、この場合は電源制御回路16による電源制御を行った方が消費電力が低くなることを意味する。逆に、温度がTMP1よりも低い領域は、電源制御トランジスタ21c,22cのスイッチング電流よりもXデコーダ12のオフリーク電流の方が小さい温度領域であり、この場合は電源制御回路16による電源制御を行うと消費電力がむしろ増大することを意味する。温度TMP1は上述した第1のしきい値TMP1に相当し、具体的には70℃に設定されている。
上記の点を考慮して、本実施形態では、チップ温度がTMP1(=70℃)を超えている場合、スタンバイ信号STB1に応答して電源制御回路16によるXデコーダ12の電源制御を行う。つまり、チップ温度がTMP1(=70℃)を超えている場合には、スタンバイ信号STB1がスタンバイ状態を示していれば電源制御トランジスタ21c,22cをオフさせることによってオフリーク電流を低減し、スタンバイ信号STB1がアクティブ状態を示していれば電源制御トランジスタ21c,22cをオンさせることによってXデコーダ12を活性化させる。これに対し、チップ温度がTMP1(=70℃)以下である場合には、スタンバイ信号STB1がスタンバイ状態を示しているかアクティブ状態を示しているかに関わらず、電源制御トランジスタ21c,22cをオンさせる。この場合、Xデコーダ12を構成するトランジスタにはオフリーク電流が流れるが、この温度領域におけるオフリーク電流は電源制御トランジスタ21c,22cのスイッチング電流よりも小さいことから、電源制御トランジスタ21c,22cをオンさせたままにした方が、むしろ消費電力は低減する。
このように、電源制御回路16は、スタンバイ信号STB1のみならず、温度検知回路18により供給される温度検知信号TW1にさらに基づいてXデコーダ12の電源制御を行うか否かを決定し、これによりXデコーダ12の消費電力を低減させている。
同様の理由により、本実施形態では、チップ温度がTMP2(=25℃)を超えている場合、スタンバイ信号STB2に応答して電源制御回路17によるプリデコーダ13及び周辺回路14の電源制御を行う。つまり、チップ温度がTMP2(=25℃)を超えている場合には、スタンバイ信号STB2がスタンバイ状態を示していれば電源制御トランジスタ31c,32cをオフさせることによってオフリーク電流を低減し、スタンバイ信号STB3がアクティブ状態を示していれば電源制御トランジスタ31c,32cをオンさせることによってプリデコーダ13及び周辺回路14を活性化させる。これに対し、チップ温度がTMP2(=25℃)以下である場合には、スタンバイ信号STB2がスタンバイ状態を示しているかアクティブ状態を示しているかに関わらず、電源制御トランジスタ31c,32cをオンさせる。この場合、プリデコーダ13及び周辺回路14を構成するトランジスタにはオフリーク電流が流れるが、この温度領域におけるオフリーク電流は電源制御トランジスタ31c,32cのスイッチング電流よりも小さいことから、電源制御トランジスタ31c,32cをオンさせたままにした方が、むしろ消費電力は低減する。
このように、電源制御回路17は、スタンバイ信号STB2のみならず、温度検知回路18により供給される温度検知信号TW2にさらに基づいて、プリデコーダ13及び周辺回路14の電源制御を行うか否かを決定し、これによりプリデコーダ13及び周辺回路14の消費電力を低減させている。
図7は、電源制御信号NA,NBの変化の一例を示すタイミング図である。
図7に示す期間T1は、半導体装置10がスタンバイ状態である期間であり、チップ温度は20℃である。この場合、電源制御信号NA,NBのレベルはいずれもVINT(1.2V)となり、電源制御トランジスタ22c,32cはいずれもオンする。つまり、スタンバイ信号STB1,STB2がスタンバイ状態を示しているにもかかわらず、Xデコーダ12、プリデコーダ13及び周辺回路14にはそのまま電力供給される。これによりオフリーク電流が生じるが、上述した理由により、電源制御を行うよりもむしろ消費電力が低減される。
図7に示す期間T2は、半導体装置10がスタンバイ状態である期間であり、チップ温度は50℃である。この場合、電源制御信号NAについてはVSS(0V)となり、電源制御信号NBについてはVINT(1.2V)となる。これにより、電源制御トランジスタ22cはオン、電源制御トランジスタ32cはオフとなる。これにより、Xデコーダ12に対してはそのまま電力供給される一方、プリデコーダ13及び周辺回路14は非活性化される。
図7に示す期間T3は、半導体装置10がアクティブ状態である期間である。アクティブ状態においては、チップ温度にかかわらず電源制御信号NA,NBのレベルはいずれもVINT(1.2V)となり、電源制御トランジスタ22c,32cはいずれもオンする。これにより、Xデコーダ12、プリデコーダ13及び周辺回路14は全て活性化され、入力信号に応じて正しく動作することが可能となる。
図7に示す期間T4は、半導体装置10がスタンバイ状態である期間であり、チップ温度は80℃である。この場合、電源制御信号NAのレベルはVSS(0V)、電源制御信号NBのレベルはVKK(−0.3V)となり、電源制御トランジスタ22c,32cはいずれもオフする。これにより、Xデコーダ12、プリデコーダ13及び周辺回路14の論理が固定され、オフリーク電流が低減される。
以上説明したように、本実施形態では、Xデコーダ12に対して電源制御を行うか否かのしきい値となる温度T1と、プリデコーダ13及び周辺回路14に対して電源制御を行うか否かのしきい値となる温度T2とが互いに異なる温度に設定されている。これにより、Xデコーダ12、プリデコーダ13及び周辺回路14とも、各温度領域において最も消費電力の低い状態に設定することが可能となる。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
例えば、上記実施形態では、オフリーク電流の温度特性が異なる2種類のトランジスタをそれぞれ用いた回路ブロックに対して個別に電源制御を行うケースを例に説明したが、本発明がこれに限定されるものではない。したがって、オフリーク電流の温度特性が異なる3種類以上のトランジスタをそれぞれ用いた回路ブロックに対して、個別に電源制御を行うことも可能である。また、これら回路ブロックを構成するトランジスタは、オフリーク電流の温度特性が異なれば足り、ゲート膜厚が異なっている必要はない。
オフリーク電流の温度特性が異なる3種類のトランジスタの例としては、ゲート膜厚が相対的に厚い厚膜トランジスタ、ゲート膜厚が相対的に薄く且つ通常のしきい値に設定された第1の薄膜トランジスタ、ゲート膜厚が相対的に薄く且つ低しきい値に設定された第2の薄膜トランジスタの3種類が挙げられる。
これらトランジスタが利用される回路ブロックとしては、以下の回路ブロックを例示することができる。つまり、厚膜トランジスタを利用する回路ブロックとしては、Xデコーダの他、センスアンプ制御回路を挙げることができる、また、第1の薄膜トランジスタを利用する回路ブロックとしては、電源制御回路やテストモードデコーダ回路を挙げることができる。さらに、第2の薄膜トランジスタを利用する回路ブロックとしては、プリデコーダ13及び周辺回路14の他、Yデコーダ、データの読み出し回路、データの書き込み回路を挙げることができる。第1の薄膜トランジスタと第2の薄膜トランジスタのしきい値電圧の差は、イオンドーズ量によって調整される。
また、上記実施形態では、電源制御信号PBの活性レベルをVSS(0V)とし、非活性レベルをVPP(2.7V)としているが、これらはあくまで一例であり、活性レベルをVSS未満としても構わないし、非活性レベルをVPP超としても構わない。例えば、第1の変形例として、活性レベルをVKK(−0.3V)とし、非活性レベルをVPP(2.7V)に設定すれば、オン電流が増大することから、電源制御トランジスタ21cのサイズをより小さくすることが可能となる。また、第2の変形例として、活性レベルをVSS(0V)とし、非活性レベルをVPP+α(2.9V)に設定すれば、電源制御トランジスタ21aのオフリーク電流を低減させることが可能となる。さらに、第3の変形例として、活性レベルをVKK(−0.3V)とし、非活性レベルをVPP+α(2.9V)に設定すれば、第1及び第2の変形例の両方の効果を得ることが可能となる。
同様に、上記実施形態では、電源制御信号NBの活性レベルをVINT(1.2V)とし、非活性レベルをVKK(−0.3V)としているが、これらはあくまで一例であり、活性レベルをVINT超としても構わないし、非活性レベルをVKK未満としても構わない。例えば、第4の変形例として、活性レベルをVPP(2.7V)とし、非活性レベルをVKK(−0.3V)に設定すれば、オン電流が増大することから、電源制御トランジスタ22cのサイズをより小さくすることが可能となる。また、第5の変形例として、活性レベルをVINT(1.2V)とし、非活性レベルをVKK−α(−0.4V)に設定すれば、電源制御トランジスタ22aのオフリーク電流を低減させることが可能となる。さらに、第6の変形例として、活性レベルをVPP(2.7V)とし、非活性レベルをVKK−α(−0.4V)に設定すれば、第4及び第5の変形例の両方の効果を得ることが可能となる。
また、上記実施形態においては、階層化された電源配線を用いることによって回路ブロックを活性化又は非活性化しているが、回路ブロックを活性化又は非活性化する方法としては電源階層化技術を用いることは必須でない。
また、上記実施形態では、電源制御トランジスタ21c,31cとしてPチャンネルMOSトランジスタを用い、電源制御トランジスタ22c,32cとしてNチャンネルMOSトランジスタを用いているが、本発明がこれに限定されるものではない。したがって、例えば、電源制御トランジスタ21c,31cとしてNチャンネルMOSトランジスタを用いても構わないし、PチャンネルMOSトランジスタとNチャンネルMOSトランジスタが並列接続されたドライバ回路を用いても構わない。当業者ならば、本願の基本的技術思想により容易に理解できる。
また、上記実施形態では、本発明を半導体記憶装置(半導体メモリ)に適用した場合を例に説明したが、本願の基本的技術思想は半導体記憶装置に限られず、半導体装置全般に適用できることは言うまでもない。半導体装置にはCPU、MCU,DSP等の能動的な機能を備える半導体装置、受動的な機能を備える半導体装置を含む。また、本発明は、SOC(システムオンチップ)、MCP(マルチチップパッケージ)やPOP(パッケージオンパッケージ)等、メモリセルを搭載した半導体装置に適用できる。昇圧電圧生成回路や温度検知回路の回路構成や、それらの制御方法は問わない。
また、トランジスタは、MOSトランジスタに限定されず、他の種類の電界効果トランジスタ(Field Effect Transistor; FET)、例えば、MIS(Metal-Insulator Semiconductor)トランジスタ、TFT(Thin Film Transistor)等の様々なFETに適用できる。バイポーラ型トランジスタであっても良い。更に、NMOSトランジスタ(N型チャネルMOSトランジスタ)は、第1導電型のトランジスタ、PMOSトランジスタ(P型チャネルMOSトランジスタ)は、第2導電型のトランジスタの代表例である。
また、本発明の請求の範囲の枠内において種々の開示要素の多様な組み合わせ乃至選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。
10 半導体装置
11 メモリセルアレイ
12 Xデコーダ
13 プリデコーダ
14 周辺回路
15 昇圧回路
16,17 電源制御回路
18 温度検知回路
20 単位デコーダ
21a,22a メイン電源配線
21b,22b サブ電源配線
21c,22c 電源制御トランジスタ
30 論理回路
31a,32a メイン電源配線
31b,32b サブ電源配線
31c,32c 電源制御トランジスタ
41,51 インバータ列
42,43 レベル変換回路
STB1,STB2 スタンバイ信号
TW1,TW2 温度検知信号
V1 昇圧電源電圧
V2 内部電源電圧

Claims (20)

  1. オフリーク電流が第1の温度特性を有するトランジスタによって構成された第1の回路ブロックと、
    オフリーク電流が前記第1の温度特性とは異なる第2の温度特性を有するトランジスタによって構成された第2の回路ブロックと、
    スタンバイ時において温度が第1のしきい値温度を超えている場合、前記第1の回路ブロックの電源を非活性化させる第1の電源制御回路と、
    前記スタンバイ時において温度が前記第1のしきい値温度とは異なる第2のしきい値温度を超えている場合、前記第2の回路ブロックの電源を非活性化させる第2の電源制御回路と、を備えることを特徴とする半導体装置。
  2. 前記第1の温度特性を有するトランジスタと、前記第2の温度特性を有するトランジスタとは、互いにゲート膜厚が異なる、ことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
  3. 前記第1の温度特性を有するトランジスタと、前記第2の温度特性を有するトランジスタとは、互いにしきい値電圧が異なる、ことを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体装置。
  4. 前記第1及び第2の電源制御回路は、アクティブ時においては前記第1と第2のしきい値温度に関わらず前記第1及び第2の回路ブロックの電源をそれぞれ活性化させる、ことを請求項1乃至3のいずれか一項に記載の半導体装置。
  5. 前記第1の電源制御回路は、温度が前記第1のしきい値温度を超えていない場合、前記スタンバイ時及び前記アクティブ時のいずれにおいても前記第1の回路ブロックの電源を活性化させ、
    前記第2の電源制御回路は、温度が前記第2のしきい値温度を超えていない場合、前記スタンバイ時及び前記アクティブ時のいずれにおいても前記第2の回路ブロックの電源を活性化させる、ことを特徴とする請求項4に記載の半導体装置。
  6. 前記第1の回路ブロックは、高電位側の第1の電源電圧と低電位側の第2の電源電圧が各々供給される第1及び第2のメイン電源配線と、前記第1のメイン電源線と前記第2のメイン電源に各々関連した第1及び第2のサブ電源配線と、前記第1のメイン電源配線と前記第1のサブ電源配線との間に接続された第1の電源制御トランジスタと、前記第2のメイン電源配線と前記第2のサブ電源配線との間に接続された第2の電源制御トランジスタと、前記第1のメイン電源配線又は前記第1のサブ電源配線と前記第2のメイン電源配線又は前記第2のサブ電源配線との間に接続された第1の論理回路と、を含み、
    前記第2の回路ブロックは、高電位側の第3の電源電圧と低電位側の第4の電源電圧が各々供給される第3及び第4のメイン電源配線と、前記第3のメイン電源線と前記第4のメイン電源に各々関連した第3及び第4のサブ電源配線と、前記第3のメイン電源配線と前記第3のサブ電源配線との間に接続された第3の電源制御トランジスタと、前記第4のメイン電源配線と前記第4のサブ電源配線との間に接続された第4の電源制御トランジスタと、前記第3のメイン電源配線又は前記第3のサブ電源配線と前記第4のメイン電源配線又は前記第4のサブ電源配線との間に接続された第2の論理回路と、を含み、
    前記第1の電源制御回路は、前記第1及び第2の電源制御トランジスタを非活性にさせることによって前記第1の回路ブロックを非活性化させ、
    前記第2の電源制御回路は、前記第3及び第4の電源制御トランジスタを非活性にさせることによって前記第2の回路ブロックを非活性化させる、ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の半導体装置。
  7. 前記第1の電源電圧の値は前記第3の電源電圧の値よりも高い、ことを特徴とする請求項6に記載の半導体装置に記載の半導体装置。
  8. 前記第1の電源電圧の値は高電位側の外部電圧の値よりも高く、前記第3の電源電圧の値は前記外部電圧の値と同じかそれよりも低い、ことを特徴とする請求項7に記載の半導体装置に記載の半導体装置。
  9. 前記第2の回路ブロックを構成するトランジスタの単位チャネル幅/チャネル長比当たりのオフリーク電流は、同じ温度において、前記第1の回路ブロックを構成するトランジスタの単位チャネル幅/チャネル長比当たりのオフリーク電流よりも大きく、
    前記第2のしきい値温度が、前記第1のしきい値温度よりも低い、ことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載の半導体装置。
  10. オフリーク電流が第1の温度特性を有するトランジスタによって構成された第1の回路ブロックと、
    オフリーク電流が前記第1の温度特性とは異なる第2の温度特性を有するトランジスタによって構成された第2の回路ブロックと、
    第1のスタンバイ信号に基づいて前記第1の回路ブロックを非活性化させる第1の電源制御回路と、
    第2のスタンバイ信号に基づいて前記第2の回路ブロックを非活性化させる第2の電源制御回路と、を備え、
    前記第1の電源制御回路は、温度が第1のしきい値温度を超えていない場合、前記第1のスタンバイ信号にかかわらず前記第1の回路ブロックを活性化させ、
    前記第2の電源制御回路は、温度が第2のしきい値温度を超えていない場合、前記第2のスタンバイ信号にかかわらず前記第2の回路ブロックを活性化させる、ことを特徴とする半導体装置。
  11. オフリーク電流が第1の温度特性を有するトランジスタによって構成された高電位側の第1の電源電圧と低電位側の第2の電源電圧との間で動作する第1の回路ブロックと、
    オフリーク電流が前記第1の温度特性とは異なる第2の温度特性を有するトランジスタによって構成された前記第1の電源電圧よりも低い高電位側の第3の電源電圧と低電位側の第4の電源電圧との間で動作する第2の回路ブロックと、
    スタンバイ時において温度が第1のしきい値温度を超えている場合、前記第1の回路ブロックの電源を非活性化させる第1の電源制御回路と、
    前記スタンバイ時において温度が前記第1のしきい値温度とは異なる第2のしきい値温度を超えている場合、前記第2の回路ブロックの電源を非活性化させる第2の電源制御回路と、を備えることを特徴とする半導体装置。
  12. 前記第1の電源制御回路は、前記第1の電源電圧で振幅する第1の制御信号を含み、前記第1の制御信号が、前記第1の回路ブロックの電源を非活性化させ、
    前記第2の電源制御回路は、前記第3の電源電圧で振幅する第2の制御信号を含み、前記第2の制御信号が、前記第2の回路ブロックの電源を非活性化させる、ことを特徴とする請求項11に記載の半導体装置。
  13. 前記第1の電源電圧の値は高電位側の外部電圧の値よりも高く、前記第3の電源電圧の値は前記外部電圧の値と同じかそれよりも低い、ことを特徴とする請求項12に記載の半導体装置に記載の半導体装置。
  14. 前記第1の温度特性を有するトランジスタは、第1のゲート膜厚で構成され、前記第2の温度特性を有するトランジスタは、前記第1のゲート膜厚よりも薄いゲート膜厚で構成される、ことを特徴とする請求項11乃至13のいずれか一項に記載の半導体装置。
  15. 前記第1の温度特性を有するトランジスタのしきい値電圧は、前記第2の温度特性を有するトランジスタのしきい値電圧よりも高い、ことを特徴とする請求項11乃至14のいずれか一項に記載の半導体装置。
  16. 前記第2のしきい値温度が、前記第1のしきい値温度よりも低い、ことを特徴とする請求項11に記載の半導体装置。
  17. 前記第1及び第2の電源制御回路は、アクティブ時においては前記第1と第2のしきい値温度に関わらず前記第1及び第2の回路ブロックの電源をそれぞれ活性化させる、ことを請求項15または16に記載の半導体装置。
  18. 前記第1の電源制御回路は、温度が前記第1のしきい値温度を超えていない場合、前記スタンバイ時及び前記アクティブ時のいずれにおいても前記第1の回路ブロックの電源を活性化させ、
    前記第2の電源制御回路は、温度が前記第2のしきい値温度を超えていない場合、前記スタンバイ時及び前記アクティブ時のいずれにおいても前記第2の回路ブロックの電源を活性化させる、ことを特徴とする請求項17に記載の半導体装置。
  19. 前記第2の回路ブロックを構成するトランジスタの単位チャネル幅/チャネル長比当たりのオフリーク電流は、同じ温度において、前記第1の回路ブロックを構成するトランジスタの単位チャネル幅/チャネル長比当たりのオフリーク電流よりも大きい、ことを特徴とする請求項11乃至18のいずれか一項に記載の半導体装置。
  20. 前記半導体装置は、更に、所定時間毎に情報の更新が必要なメモリセルと、前記更新をスタンバイ期間中で行なうセルフリフレッシュモードと、を備え、
    前記セルフリフレッシュ期間中の前記更新時であるアクティブ時において、前記第1及び第2の電源制御回路は、前記更新時に動作しない前記第1の回路ブロックと前記第2の回路ブロックの各々の電源の少なくとも一方を非活性化させる、ことを特徴とする請求項11乃至16のいずれか一項に記載の半導体装置。
JP2009092282A 2009-04-06 2009-04-06 半導体装置 Expired - Fee Related JP5599984B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009092282A JP5599984B2 (ja) 2009-04-06 2009-04-06 半導体装置
US12/753,582 US7940112B2 (en) 2009-04-06 2010-04-02 Semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009092282A JP5599984B2 (ja) 2009-04-06 2009-04-06 半導体装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2010244616A JP2010244616A (ja) 2010-10-28
JP5599984B2 true JP5599984B2 (ja) 2014-10-01

Family

ID=42825654

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009092282A Expired - Fee Related JP5599984B2 (ja) 2009-04-06 2009-04-06 半導体装置

Country Status (2)

Country Link
US (1) US7940112B2 (ja)
JP (1) JP5599984B2 (ja)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100950486B1 (ko) * 2008-10-02 2010-03-31 주식회사 하이닉스반도체 내부전압 생성회로
JP5706635B2 (ja) * 2010-06-24 2015-04-22 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置及びその内部回路の制御方法
JP2012026845A (ja) * 2010-07-22 2012-02-09 Sony Corp 半導体装置、および、積層半導体装置
US8995218B2 (en) 2012-03-07 2015-03-31 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device
JP6775971B2 (ja) * 2016-03-16 2020-10-28 ローム株式会社 レベルシフト回路、電子機器および集積回路
US9811267B1 (en) * 2016-10-14 2017-11-07 Sandisk Technologies Llc Non-volatile memory with intelligent temperature sensing and local throttling
JP6709825B2 (ja) 2018-06-14 2020-06-17 華邦電子股▲ふん▼有限公司Winbond Electronics Corp. Dram及びその操作方法
CN110739013B (zh) * 2018-07-18 2021-08-10 华邦电子股份有限公司 动态随机存取存储器
US11676669B2 (en) * 2021-03-18 2023-06-13 Macronix International Co., Ltd. Piecewise linear and trimmable temperature sensor

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5614847A (en) * 1992-04-14 1997-03-25 Hitachi, Ltd. Semiconductor integrated circuit device having power reduction mechanism
JPH08186180A (ja) * 1994-12-28 1996-07-16 Oki Electric Ind Co Ltd Cmis型集積回路装置及びその製造方法
JPH10335608A (ja) * 1997-06-03 1998-12-18 Hitachi Ltd 半導体集積回路装置
JP3853513B2 (ja) * 1998-04-09 2006-12-06 エルピーダメモリ株式会社 ダイナミック型ram
JP4390305B2 (ja) 1999-01-04 2009-12-24 株式会社ルネサステクノロジ 半導体装置
JP2002064150A (ja) * 2000-06-05 2002-02-28 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置
JP3878431B2 (ja) * 2000-06-16 2007-02-07 株式会社ルネサステクノロジ 半導体集積回路装置
JP4021643B2 (ja) * 2001-10-29 2007-12-12 富士通株式会社 温度検出機能を備えた半導体装置
JP2003168735A (ja) * 2001-11-30 2003-06-13 Hitachi Ltd 半導体集積回路装置
US7009904B2 (en) * 2003-11-19 2006-03-07 Infineon Technologies Ag Back-bias voltage generator with temperature control
US7266031B2 (en) * 2003-11-19 2007-09-04 Infineon Technologies Ag Internal voltage generator with temperature control
US7286432B2 (en) * 2005-07-22 2007-10-23 Infineon Technologies Ag Temperature update masking to ensure correct measurement of temperature when references become unstable
US7345931B2 (en) * 2005-08-01 2008-03-18 Infineon Technologies Ag Maintaining internal voltages of an integrated circuit in response to a clocked standby mode
JP5212370B2 (ja) * 2007-07-12 2013-06-19 富士通セミコンダクター株式会社 半導体装置

Also Published As

Publication number Publication date
US7940112B2 (en) 2011-05-10
JP2010244616A (ja) 2010-10-28
US20100253317A1 (en) 2010-10-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5599984B2 (ja) 半導体装置
US9653143B2 (en) Apparatuses including memory section control circuits with global drivers
US7471136B2 (en) Temperature compensated self-refresh circuit
US20050162943A1 (en) Method and apparatus for standby power reduction in semiconductor devices
US8300480B2 (en) Semiconductor device having sense amplifiers supplied with an over-drive voltage in a normal mode and supplied with a step-down voltage in a refresh mode
US10854273B1 (en) Apparatuses and methods for controlling word drivers
US7751230B2 (en) Negative voltage generating device
JPH09106676A (ja) 複数の内部電源電圧を用いる半導体メモリ装置
US10937476B2 (en) Apparatuses and methods for controlling word line discharge
US10854272B1 (en) Apparatuses and methods for controlling word line discharge
US7920429B2 (en) Semiconductor memory device for reducing power consumption
KR100307286B1 (ko) 반도체 메모리 장치의 계층적 워드 라인 구조
JP2012113793A (ja) 半導体装置およびその制御方法
KR20130072085A (ko) 반도체 집적회로의 기준전압 발생회로
US7706206B2 (en) Semiconductor integrated circuit
US8570815B2 (en) Semiconductor device and method of controlling the same
US20080080288A1 (en) Semiconductor memory device
JP2008004249A (ja) 半導体集積回路装置
US7978536B2 (en) Semiconductor memory device and method of operating the same
US10998022B2 (en) Apparatuses and methods for reducing access device sub-threshold leakage in semiconductor devices
JP2012018711A (ja) 半導体装置及びその制御方法
JP2009295274A (ja) 半導体装置
US8253480B2 (en) Internal voltage control circuit

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20120203

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20130730

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130822

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20131213

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140128

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140421

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20140729

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20140814

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5599984

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees