KR100632474B1 - Semiconductor memory device - Google Patents
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Abstract
반도체 메모리 장치가 제공된다. 반도체 메모리 장치는 제1 전압 라인, 제1 전압 라인과 상보적인 노이즈 특성을 갖는 제2 전압 라인, 외부로부터 입력되는 다수 개의 입력 신호에 대한 기준이 되는 기준 전압을 입력 버퍼로 전달하는 기준 전압 라인, 제1 전압 라인과 기준 전압 라인을 전기적으로 연결하는 제1 디커플링 커패시터, 제2 전압 라인과 기준 전압 라인을 전기적으로 연결하는 제2 디커플링 커패시터를 포함한다.A semiconductor memory device is provided. The semiconductor memory device may include a first voltage line, a second voltage line having a noise characteristic complementary to that of the first voltage line, a reference voltage line transferring a reference voltage, which is a reference for a plurality of input signals input from the outside, to the input buffer; And a first decoupling capacitor electrically connecting the first voltage line and the reference voltage line, and a second decoupling capacitor electrically connecting the second voltage line and the reference voltage line.
기생 커패시터, 디커플링 커패시터, 노이즈Parasitic Capacitors, Decoupling Capacitors, Noise
Description
도 1은 종래의 기준 전압의 노이즈를 감소시키기 위한 반도체 메모리 장치를 나타낸 등가 회로도이다.1 is an equivalent circuit diagram illustrating a semiconductor memory device for reducing noise of a conventional reference voltage.
도 2는 도 1의 반도체 메모리 장치의 기준 전압을 나타낸 도면이다.2 is a diagram illustrating a reference voltage of the semiconductor memory device of FIG. 1.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기준 전압의 노이즈를 감소시키기 위한 반도체 메모리 장치의 등가 회로도이다. 3 is an equivalent circuit diagram of a semiconductor memory device for reducing noise of a reference voltage according to an embodiment of the present invention.
도 4는 도 3의 반도체 메모리 장치의 기준 전압을 나타낸 도면이다. 4 is a diagram illustrating a reference voltage of the semiconductor memory device of FIG. 3.
도 5a 내지 도 5h는 반도체 메모리 장치에 사용되는 전압의 노이즈 특성을 나타낸 도면이다.5A to 5H are diagrams illustrating noise characteristics of voltages used in semiconductor memory devices.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기준 전압의 노이즈를 감소시키기 위한 반도체 메모리 장치의 등가 회로도이다. 6 is an equivalent circuit diagram of a semiconductor memory device for reducing noise of a reference voltage according to another embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기준 전압의 노이즈를 감소시키기 위한 반도체 메모리 장치의 등가 회로도이다. 7 is an equivalent circuit diagram of a semiconductor memory device for reducing noise of a reference voltage according to another embodiment of the present invention.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명) (Explanation of symbols for the main parts of the drawing)
10, 11, 12 : 반도체 메모리 장치 C3 : 기생 커패시터10, 11, 12: semiconductor memory device C3: parasitic capacitor
C4, C5, C6 : 디커플링 커패시터 C4, C5, C6: Decoupling Capacitors
본 발명은 반도체 메모리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기준 전압의 노이즈를 감소시키기 위한 반도체 메모리 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor memory device, and more particularly, to a semiconductor memory device for reducing noise of a reference voltage.
일반적으로 동기식 반도체 메모리 장치는 입력 신호의 하이/로우(high/low)를 판단하는 기준을 제공하기 위해 외부에서 기준 전압(Vref)을 제공한다. 그리고, 입력 버퍼에서 기준 전압(Vref)과 입력 신호를 수신하여 그 차이를 증폭시켜 출력한다.In general, a synchronous semiconductor memory device provides a reference voltage Vref from an external source to provide a reference for determining a high / low of an input signal. In addition, the reference voltage Vref and the input signal are received from the input buffer, and the difference is amplified and output.
따라서, 입력 신호의 하이/로우를 명확하게 판단하기 위해서는 기준 전압(Vref)에 존재하는 노이즈(noise)를 감소시키거나 제거할 필요가 있다. 기준 전압(Vref)에는 주로 킥백 노이즈(kick back noise), 인터커넥트 커플링 노이즈(interconnect coupling noise) 등이 포함된다. 킥백 노이즈는 입력 버퍼의 오버랩 커패시터(overlap capacitor)에 의해 동요(fluctuate)되는 출력 신호가 기준 전압(Vref)에 영향을 미치는 것을 의미한다. 인터커넥트 커플링 노이즈는 기준 전압(Vref)과 입력 신호와 커플링되어 발생되는 노이즈를 의미한다. Therefore, in order to clearly determine the high / low of the input signal, it is necessary to reduce or eliminate the noise present in the reference voltage Vref. The reference voltage Vref mainly includes kick back noise, interconnect coupling noise, and the like. Kickback noise means that the output signal fluctuated by the overlap capacitor of the input buffer affects the reference voltage Vref. Interconnect coupling noise refers to noise generated by coupling the reference voltage Vref and an input signal.
도 1은 종래의 기준 전압의 노이즈를 감소시키기 위한 반도체 메모리 장치를 나타낸 등가 회로도이다. 도 2는 도 1의 반도체 메모리 장치의 기준 전압을 나타낸 도면이다.1 is an equivalent circuit diagram illustrating a semiconductor memory device for reducing noise of a conventional reference voltage. 2 is a diagram illustrating a reference voltage of the semiconductor memory device of FIG. 1.
우선 도 1을 참조하면, 종래의 기준 전압(Vref)의 노이즈를 감소시키기 위한 반도체 메모리 장치(1)는 기생 커패시터(C1), 디커플링 커패시터(C2)를 포함한다. 기생 커패시터(C1)는 다른 입력 신호(SN)와 커플링되어 기준 전압(Vref)에 영향을 주는 노이즈를 의미하고, 디커플링 커패시터(C2)는 기생 커패시터(C1)보다 충분히 큰 커패시턴스를 가지며(C1<<C2), 노이즈를 줄이기 위해 인위적으로 설치한다. 도 1의 등가 회로도에서는 기생 커패시터(C1)의 커패시턴스는 2fF, 디커플링 커패시터(C2)의 커패시턴스는 0.5pF를 사용한다.Referring first to FIG. 1, a
여기서, 디커플링 커패시터(C2)는 외부 전원 전압(VCC), 백 바이어스 전압(VBB), 접지 전압(VSS) 등 DRAM에서 사용되는 전원 라인(PW)과 전기적으로 연결된다. 그러나, 일반적으로 전원 라인(PW)도 많은 노이즈를 포함하고 있으므로, 이러한 노이즈는 기준 전압(Vref)에 영향을 미친다.Here, the decoupling capacitor C2 is electrically connected to a power supply line PW used in a DRAM such as an external power supply voltage VCC, a back bias voltage VBB, and a ground voltage VSS. However, since the power supply line PW generally contains a lot of noise, this noise affects the reference voltage Vref.
즉, 기준 전압(Vref)의 노이즈는 아래의 수학식 1과 같이 입력 신호(SN)의 진폭, 전원 라인(PW)의 진폭, 기생 커패시터(C1) 및 디커플링 커패시터(C2)에 의해 결정된다. 기준 전압(Vref)의 노이즈는 전원 라인(PW)의 영향에 의해 ΔPW만큼 더 커짐을 알 수 있다.That is, the noise of the reference voltage Vref is determined by the amplitude of the input signal SN, the amplitude of the power supply line PW, the parasitic capacitor C1 and the decoupling capacitor C2 as shown in
도 2를 참조하면, 노이즈가 전혀 없는 이상적인 경우(a)에 비해 종래의 반도체 메모리 장치의 경우(b)는 디커플링 커패시터(C2)에 전기적으로 연결된 전원 라인(PW)의 노이즈가 여과없이 기준 전압(Vref)으로 전달됨을 알 수 있다. 즉, 200mV 정도의 피크(peak)가 발생됨을 알 수 있다. 이와 같이 기준 전압(Vref)에 존재하는 노이즈는 입력 신호(SN)의 변화 시점(high to low transition 또는 low to high transition)을 구분하기 어렵게 만들기 때문에 셋업(setup) 및 홀드(hold) 특성이 나쁘게 된다. 또한, 입력 신호(SN)의 진폭이 커야 입력 버퍼가 정확한 출력 신호를 제공할 수 있으므로, 입력 신호(SN)의 신호 마진(margin)을 나쁘게 한다.Referring to FIG. 2, in the case of the conventional semiconductor memory device (b), the noise of the power supply line PW electrically connected to the decoupling capacitor C2 is compared with the reference voltage without filtering. Vref). That is, it can be seen that a peak of about 200mV is generated. As such, the noise present in the reference voltage Vref makes it difficult to distinguish the point of change (high to low transition or low to high transition) of the input signal SN, resulting in poor setup and hold characteristics. . In addition, since the amplitude of the input signal SN must be large so that the input buffer can provide an accurate output signal, the signal margin of the input signal SN is bad.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 기준 전압 라인의 노이즈를 감소시키기 위한 반도체 메모리 장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a semiconductor memory device for reducing noise of a reference voltage line.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. Technical problems of the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 메모리 장치는 제1 전압 라인, 제1 전압 라인과 상보적인 노이즈 특성을 갖는 제2 전압 라인, 외부로부터 입력되는 다수 개의 입력 신호에 대한 기준이 되는 기준 전압을 입력 버퍼로 전달하는 기준 전압 라인, 제1 전압 라인과 기준 전압 라인을 전기적으로 연결하는 제1 디커플링 커패시터, 제2 전압 라인과 기준 전압 라인을 전기적으로 연결하는 제2 디커플링 커패시터를 포함한다.In accordance with an aspect of the present invention, a semiconductor memory device may include a first voltage line, a second voltage line having a noise characteristic complementary to that of a first voltage line, and a plurality of input signals input from the outside. A reference voltage line for transferring a reference voltage as a reference to the input buffer, a first decoupling capacitor electrically connecting the first voltage line and the reference voltage line, and a second decoupling capacitor electrically connecting the second voltage line and the reference voltage line It includes.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 메모리 장치는 노이즈가 없는 안정된(regulated) 제3 전압 라인, 외부에서 입력되는 다수 개의 입력 신호의 기준이 되는 기준 전압을 입력 버퍼로 전달하는 기준 전압 라인, 제3 전압 라인과 기준 전압 라인을 전기적으로 연결하는 제3 디커플링 커패시터를 포함한다.According to another aspect of the present invention, a semiconductor memory device may transmit a regulated third voltage line without noise and a reference voltage serving as a reference for a plurality of input signals input from the outside to an input buffer. And a third decoupling capacitor electrically connecting the reference voltage line, the third voltage line, and the reference voltage line.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Other specific details of the invention are included in the detailed description and drawings.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various forms, and only the present embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention, and the general knowledge in the art to which the present invention pertains. It is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the present invention is defined only by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기준 전압의 노이즈를 감소시키기 위한 반도체 메모리 장치의 등가 회로도이다. 도 4는 도 3의 반도체 메모리 장치의 기준 전압을 나타낸 도면이다. 3 is an equivalent circuit diagram of a semiconductor memory device for reducing noise of a reference voltage according to an embodiment of the present invention. 4 is a diagram illustrating a reference voltage of the semiconductor memory device of FIG. 3.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기준 전압의 노이즈를 감소시키기 위한 반도체 메모리 장치(10)는 기생 커패시터(C3), 제1 디커플링 커패시터(C4), 제2 디커플링 커패시터(C5)를 포함한다.Referring to FIG. 3, a
기생 커패시터(C3)는 다른 입력 신호(SN1)와 커플링되어 기준 전압(Vref)에 영향을 주는 노이즈를 의미한다. The parasitic capacitor C3 refers to noise coupled to the other input signal SN1 to affect the reference voltage Vref.
제1 및 제2 디커플링 커패시터(C4, C5)는 기생 커패시터(C3)보다 충분히 큰 커패시턴스를 가지며(C3<<C4, C3<<C5), 노이즈를 줄이기 위해 인위적으로 설치한다. 도 3의 등가 회로도에서는 기생 커패시터(C3)의 커패시턴스는 2fF, 제1 및 제2 디커플링 커패시터(C4, C5)의 커패시턴스는 0.25pF를 사용한다.The first and second decoupling capacitors C4 and C5 have a capacitance sufficiently larger than the parasitic capacitor C3 (C3 << C4, C3 << C5), and are artificially installed to reduce noise. In the equivalent circuit diagram of FIG. 3, the capacitance of the parasitic capacitor C3 uses 2fF, and the capacitance of the first and second decoupling capacitors C4 and C5 uses 0.25 pF.
여기서, 제1 디커플링 커패시터(C4)는 제1 전압 라인과 기준 전원 라인을 전기적으로 연결하고, 제2 디커플링 커패시터(C5)는 제1 전압 라인과 상보적인 노이즈 특성을 갖는 제2 전압 라인을 기준 전원 라인과 연결한다. 제1 전압 라인과 제2 전압 라인이 상보적인 노이즈 특성을 갖는 경우, 기준 전압(Vref)에 영향을 주는 노이즈가 서로 상쇄될 수 있다. 여기서, 제1 전압(PW1)은 어레이(array)용 내부 전원 전압(IVCA), 제2 전압(PW2)은 어레이용 접지 전압(VSSA)을 사용하는 것이 바람직하다.Here, the first decoupling capacitor C4 electrically connects the first voltage line and the reference power supply line, and the second decoupling capacitor C5 references the second voltage line having a noise characteristic complementary to that of the first voltage line. Connect with the line. When the first voltage line and the second voltage line have complementary noise characteristics, noise that affects the reference voltage Vref may cancel each other. The first voltage PW1 may be an internal power supply voltage IVCA for the array, and the second voltage PW2 may be an array ground voltage VSSA.
도 5a 내지 도 5h는 반도체 메모리 장치에 사용되는 전압의 노이즈 특성을 나타낸 도면이다.5A to 5H are diagrams illustrating noise characteristics of voltages used in semiconductor memory devices.
도 5a 내지 도 5h는 각각 어레이용 내부 전압(IVCA), 어레이용 접지 전압(VSSA), 페리(peri)용 내부 전압(IVC), 글로벌(global) 접지 전압(VSS), 쓰기 동작시 사용되는 접지 전압(VSSW), 어레이용 전원 전압(VDDA), 외부 전원 전압(VDD), 승압 전압(VPP)의 노이즈 특성을 나타낸다.5A to 5H illustrate an internal voltage IVCA for an array, an earth voltage VSSA for an array, an internal voltage IVC for a peri, a global ground voltage VSS, and a ground used during a write operation. Noise characteristics of the voltage VSSW, the array power supply voltage VDDA, the external power supply voltage VDD, and the boosted voltage VPP are shown.
여기서, 비교적 상보적인 노이즈 특성을 나타내는 나타내는 전압은 도 5a의 어레이용 내부 전압(IVCA), 어레이용 접지 전압(VSSA)임을 알 수 있다.Here, it can be seen that the voltages representing the relatively complementary noise characteristics are the internal voltage IVCA for the array and the ground voltage VSSA for the array of FIG. 5A.
다시, 도 4를 참조하면, 상보적인 노이즈 특성을 나타내는 제1 및 제2 전압에 연결함으로써 기준 전압(Vref)의 동요(fluctuate)가 매우 줄어들었음을 알 수 있다. 즉, 40mV 정도의 노이즈만이 존재함을 알 수 있다. 따라서, 입력 신호(SN1)의 변화 시점을 명확히 판단할 수 있고 셋업 및 홀드 특성이 좋아질 수 있다. 또한, 입력 신호가 약하더라도(weak) 입력 버퍼가 정확한(strong) 출력 신호를 제공할 수 있으므로, 입력 신호(SN1)의 신호 마진이 개선된다.Referring back to FIG. 4, it can be seen that the fluctuation of the reference voltage Vref is greatly reduced by connecting to the first and second voltages exhibiting complementary noise characteristics. That is, it can be seen that only noise of about 40 mV exists. Therefore, the timing of change of the input signal SN1 can be clearly determined, and setup and hold characteristics can be improved. In addition, even if the input signal is weak, the input buffer can provide a strong output signal, thereby improving the signal margin of the input signal SN1.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기준 전압의 노이즈를 감소시키기 위한 반도체 메모리 장치의 등가 회로도이다. 도 3과 실질적으로 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하며, 해당 구성 요소에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.6 is an equivalent circuit diagram of a semiconductor memory device for reducing noise of a reference voltage according to another embodiment of the present invention. The same reference numerals are used for constituent elements that are substantially the same as in FIG. 3, and a detailed description of the corresponding constituent elements will be omitted.
도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 기준 전압의 노이즈를 감소시키기 위한 반도체 메모리 장치(11)는 제1 디커플링 커패시터(C4) 및 제2 디커플링 커패시터(C5)를 기준 전압 라인과 전기적으로 연결하는 저항(R)을 더 포함한다.Referring to FIG. 6, a
도 4에서와 같이 제1 전압(PW1)과 제2 전압(PW2)은 비교적 상보적인 노이즈 특성을 나타내지만, 완전히 상보적이지는 않다. 따라서, 제1 및 제2 전압(PW1, PW2)이 상보적이지 않은 미세한 구간은 기준 전압(Vref)에 날카로운 피크(sharp peak)형 노이즈를 만들 수 있다. 따라서, 저항(R)은 이러한 노이즈를 필터링(filtering) 하는 역할을 한다.As shown in FIG. 4, the first voltage PW1 and the second voltage PW2 exhibit relatively complementary noise characteristics, but are not completely complementary. Therefore, a minute section in which the first and second voltages PW1 and PW2 are not complementary may create sharp peak noise at the reference voltage Vref. Therefore, the resistor R serves to filter this noise.
다만, 제1 및 제2 디커플링 캐패시터(C4, C5)와 제1 및 제2 전압(PW1, PW2)사이에 각각 저항을 전기적으로 연결하는 것을 고려할 수도 있다. 이 경우, 제1 및 제2 디커플링 캐패시터(C4, C5)와 저항은 로우 패스 필터(low pass filter) 역할을 한다. 일반적으로 DRAM 내부에서 사용되는 전원 라인의 노이즈는 저주파(low frequency) 성분이 대부분이기 때문이다. 하지만, 로우 패스 필터를 사용할 때에는 오히려 고주파(high frequency) 성분이 빨리 소산(dissipation)되지 않아 기준 전압(Vref)에 날카로운 피크가 생기게 되므로 바람직하지 않다.However, it may be considered to electrically connect a resistor between the first and second decoupling capacitors C4 and C5 and the first and second voltages PW1 and PW2, respectively. In this case, the first and second decoupling capacitors C4 and C5 and the resistor serve as a low pass filter. In general, the noise of the power line used inside the DRAM is mostly due to low frequency components. However, when the low pass filter is used, it is not preferable because the high frequency component is not quickly dissipated and a sharp peak occurs at the reference voltage Vref.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기준 전압의 노이즈를 감소시키기 위한 반도체 메모리 장치의 등가 회로도이다. 7 is an equivalent circuit diagram of a semiconductor memory device for reducing noise of a reference voltage according to another embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기준 전압의 노이즈를 감소시키기 위한 반도체 메모리 장치(12)는 기생 커패시터(C3), 제3 디커플링 커패시터(C6)를 포함한다. 제3 디커플링 커패시터(C6)의 커패시턴스는 기생 커패시터(C3)의 커패시턴스에 비해 충분히 크다(C3<<C6). 여기서 제3 디커플링 커패시터(C6)는 노이즈가 없는 안정된(regulated) 제3 전압 라인과 기준 전압 라인을 전기적으로 연결한다.Referring to FIG. 7, a
이 경우, 제3 전압 라인이 노이즈가 없기 때문에 기준 전압(Vref)의 노이즈는 수학식 2와 같이 입력 신호(SN)의 진폭, 기생 커패시터(C1) 및 디커플링 커패시터(C2)에 의해 결정된다.In this case, since the third voltage line has no noise, the noise of the reference voltage Vref is determined by the amplitude of the input signal SN, the parasitic capacitor C1, and the decoupling capacitor C2 as shown in Equation 2.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. Although embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, those skilled in the art to which the present invention pertains may implement the present invention in other specific forms without changing the technical spirit or essential features thereof. I can understand that. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive.
상기한 바와 같은 반도체 메모리 장치에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다. According to the semiconductor memory device as described above has one or more of the following effects.
첫째, 기준 전압 라인의 노이즈를 감소시킬 수 있다.First, the noise of the reference voltage line can be reduced.
둘째, 입력 신호의 변화 시점을 명확하게 판단할 수 있으므로, 셋업 및 홀드 특성이 향상된다.Second, since the timing of change of the input signal can be clearly determined, setup and hold characteristics are improved.
셋째, 입력 신호의 신호 마진이 개선된다.Third, the signal margin of the input signal is improved.
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E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
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Payment date: 20090914 Year of fee payment: 4 |
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LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |