KR100642396B1 - Input-output Line Driving Circuit for Reduced Latency - Google Patents
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Abstract
본 발명은 입출력라인 구동회로에 관한 것으로서, 외부전원 전압보다 더 높은 구동전압을 이용하여 온-칩(on-chip) 상의 입출력 라인을 구동하도록 함으로써, 외부 전원전압이 점점 감소하고 온-칩 상의 배선 길이가 점점 길어지는 시스템 환경 하에서도 온-칩 입출력 라인 상의 동작 지연이 발생하는 것을 방지하고 낮은 CAS 레이턴시(latency)를 구현할 수 있도록 하는 입출력 라인 구동회로에 관한 것이다.The present invention relates to an input / output line driver circuit, which drives an input / output line on an on-chip by using a driving voltage higher than an external power supply voltage, And more particularly, to an input / output line driver circuit that prevents an operation delay on an on-chip input / output line from occurring and realizes a low CAS latency even under a system environment where the length is getting longer.
입출력 라인 구동회로, 온-칩I / O line driving circuit, on-chip
Description
도 1은 종래 기술에 따른 입출력 라인 구동회로의 구성을 도시한 것이다.1 shows a configuration of an input / output line driving circuit according to the prior art.
도 2는 본 발명에 의한 일 실시예에 따른 입출력 라인 구동회로의 구성을 도시한 것이다. FIG. 2 shows a configuration of an input / output line driving circuit according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명에 의한 다른 실시예에 따른 입출력 라인 구동회로의 구성을 도시한 것이다. FIG. 3 illustrates a configuration of an input / output line driving circuit according to another embodiment of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>Description of the Related Art
110 : 제 1 레벨 쉬프터110: 1st level shifter
120 : 제 2 레벨 쉬프터120: Second-level shifter
210 : 제 1 부트회로부210: first boot circuit part
220 : 제 2 부트회로부220: Second boot circuit
221 : 버퍼부221: buffer unit
본 발명은 레이턴시 감소를 위한 입출력라인 구동회로에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 외부 전원전압이 점점 감소하고 온-칩 상의 배선 길이가 점점 길어지는 시스템 환경 하에서도 온-칩 입출력 라인 상의 동작 지연이 발생하는 것을 방지하고 낮은 CAS 레이턴시(latency)를 구현할 수 있도록 하는 입출력 라인 구동회로에 관한 것이다.The present invention relates to an input / output line driver circuit for reducing latency, and more particularly, to an input / output line driver circuit for reducing latency, and more particularly, an operation delay on an on-chip input / output line occurs even in a system environment in which an external power supply voltage gradually decreases and a wiring length on an on- Output line driving circuit for preventing a low CAS latency and preventing a low CAS latency.
종래의 입출력 라인 구동회로, 특히 온-칩(on-chip) 입출력 라인 구동회로는 외부전원을 인가받아 이를 이용하여 온-칩 상의 입출력 배선을 구동하였다. 즉, 종래 온-칩 입출력 라인 구동회로로서는 입력 신호의 상태에 따라 3개의 상태(state)를 가지는 인버터형의 구동회로가 사용되었는 바, 상기 입출력 라인 구동회로는 입력 신호에 응답하여 온-칩 상의 배선인 인터커넥션 라인(interconnection line)에 연결되는 입출력 라인을 외부전원 레벨인 하이레벨 또는 접지 레벨인 로우레벨로 구동하는 역할을 수행하였다. Conventionally, an input / output line driver circuit, particularly an on-chip input / output line driver circuit, receives an external power supply to drive an input / output wiring on an on-chip. That is, in the conventional on-chip input / output line driving circuit, an inverter type driving circuit having three states depending on the state of an input signal is used, and the input / And the input / output line connected to the interconnection line, which is a wiring line, is driven to a high level which is an external power supply level or a low level which is a ground level.
첨부한 도면을 참고로 하여 이러한 종래기술에 의한 입출력 라인 구동회로의 동작을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.The operation of the conventional input / output line driving circuit will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 종래 기술에 따른 입출력 라인 구동회로의 구성을 도시한 것이다. 도시된 바와 같이, 종래 입출력 라인 구동회로는 제 1 입력신호(in1)에 응답하여 출력단(out)을 전원전압(Vdd) 레벨로 풀-업구동하는 PMOS(MP)와; 제 2 입력신호(in2) 에 응답하여 출력단(out)을 접지(Vss) 레벨로 풀-다운 구동하는 NMOS(MN)을 포함하여 구성된다.1 shows a configuration of an input / output line driving circuit according to the prior art. As shown in the figure, the conventional input / output line driving circuit includes a PMOS (MP) for pull-up driving an output terminal OUT to a power supply voltage (Vdd) level in response to a first input signal in1; And an NMOS (MN) responsive to the second input signal in2 to pull-down drive the output stage out to the ground (Vss) level.
상기에서, 종래 입출력 라인 구동회로는 제 1, 제 2 입력신호(in1, in2)의 상태에 따라 3가지의 상태(tri-state)를 가진다. 우선, 제 1, 제 2 입력신호(in1, in2)가 모두 하이레벨인 경우에는 PMOS(MP)와 NMOS(MN)는 모두 턴-오프되어 하이-임피던스(high-impedance) 상태가 된다. 그리고, 제 1 입력신호(in1)는 로우레벨이고 제 2 입력신호(in2)는 하이레벨인 경우에는 PMOS(MP)만 턴-온되므로, 출력단(out)은 전원전압(Vdd) 레벨이 된다. 반면, 제 1 입력신호(in1)는 하이레벨이고 제 2 입력신호(in2)는 로우레벨인 경우에는 NMOS(MN)만 턴-온되므로, 출력단(out)은 접지(Vss) 레벨이 된다. In the above, the conventional input / output line driving circuit has three states (tri-states) according to the states of the first and second input signals in1 and in2. First, when the first and second input signals in1 and in2 are all at a high level, both the PMOS MP and the NMOS MN are turned off to be in a high-impedance state. When the first input signal in1 is at the low level and the second input signal in2 is at the high level, only the PMOS MP is turned on, so that the output terminal out becomes the power supply voltage Vdd level. On the other hand, when the first input signal in1 is at the high level and the second input signal in2 is at the low level, only the NMOS MN is turned on, so that the output terminal out becomes the ground Vss level.
여기서, 종래 입출력 라인 구동회로의 구동전압은 온-칩 상 배선의 기생 커패시턴스 성분과 기생 저항 성분, 및 상기 구동회로의 온(on)-저항성분에 의해 결정된다. 즉, 만약 상기 기생커패시턴스 성분을 "CL", 기생 저항성분을 "RL"이라 하고, 상기 온-저항성분을 "RS"라 하면, 출력단(out)이 하이레벨로 구동될 때의 출력전압은 다음과 같다. Here, the driving voltage of the conventional input / output line driving circuit is determined by the parasitic capacitance component and the parasitic resistance component of the on-chip wiring, and the on-resistance component of the driving circuit. Assuming that the parasitic capacitance component is "CL", the parasitic resistance component is "RL" and the on-resistance component is "RS", the output voltage when the output terminal out is driven to a high level is Respectively.
그리고, 출력단(out)이 로우레벨로 구동될 때의 출력전압은 다음과 같이 된다.The output voltage when the output terminal out is driven to a low level is as follows.
그런데, 반도체 장치의 회로의 복잡도가 증가하면서 온-칩 상의 배선의 길이가 증가하게 되면 상기 기생 저항(RL)의 값 또한 증가하게 되고, 시정수 (RS+RL)CL의 값도 함께 증가하게 되므로, 입출력 라인 구동회로의 구동속도는 현저히 감소하게 되어 입출력 라인 상에 동작지연이 발생하게 된다. 그리고, 더 나아가 최근 반도체 장치의 동작 전원 감소 경향에 따라 외부전원(Vdd)의 값이 감소하게 되면, 입출력 라인 상의 동작 지연 현상은 더욱 심화된다. 이러한 입출력 라인 동작 지연 현상의 심화는 디램(DRAM)의 CAS 레이턴시(latency)를 증가시키는 문제점을 유발하게 된다.However, as the complexity of the circuit of the semiconductor device increases and the length of the wiring on the on-chip increases, the value of the parasitic resistance RL also increases and the value of the time constant RS + RL CL also increases , The driving speed of the input / output line driving circuit is significantly reduced, and an operation delay occurs on the input / output line. Further, when the value of the external power supply Vdd decreases according to the tendency of the operation power of the semiconductor device to be reduced in recent years, the operation delay phenomenon on the input / output line is further exacerbated. The increase of the input / output line operation delay phenomenon causes a problem of increasing the CAS latency of the DRAM.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 외부 전원전압이 점점 감소하고 온-칩 상의 배선 길이가 점점 길어지는 시스템 환경 하에서 온-칩 입출력 라인 상의 동작 지연이 발생하는 것을 방지하고 낮은 CAS 레이턴시를 구현할 수 있도록 하는 레이턴시 감소를 위한 입출력 라인 구동회로를 제공하는 데 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a method and apparatus for preventing an operation delay on an on-chip input / output line from occurring in a system environment in which an external power supply voltage gradually decreases and a wiring length on an on- And to provide an input / output line driving circuit for reducing latency.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 제 1 입력신호를 레벨 쉬프트시켜 출력하는 제 1 레벨쉬프터와; 제 2 입력신호를 레벨 쉬프트시켜 출력하는 제 2 레벨쉬프터와; 상기 제 1 레벨쉬프터로부터의 신호에 응답하여 출력단을 외부전원보다 높은 전압레벨로 풀-업 구동하는 풀-업 구동부와; 상기 제 2 레벨쉬프터 로부터의 신호에 응답하여 출력단을 풀-다운 구동하는 풀-다운 구동부를 포함하여 구성되는 레이턴시 감소를 위한 입출력라인 구동회로를 제공한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a level shifter including: a first level shifter for level shifting a first input signal; A second level shifter for level shifting and outputting a second input signal; A pull-up driver for pulling up the output stage to a higher voltage level than the external power supply in response to a signal from the first level shifter; And a pull-down driver for pulling-down driving the output terminal in response to a signal from the second level shifter. The input / output line driving circuit for reducing latency is provided.
본 발명에서, 상기 입출력라인 구동회로는 온-칩(on-chip) 상의 입출력 라인을 구동하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the input / output line driving circuit drives an input / output line on an on-chip.
본 발명에서, 상기 제 1 레벨쉬프터는 상기 제 1 입력신호에 응답하여 외부전원보다 더 높은 레벨의 전압신호 또는 접지레벨의 신호로 변환하여 출력하는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the first level shifter converts a voltage signal having a higher level than the external power supply or a signal having a ground level in response to the first input signal and outputs the signal.
본 발명에서, 상기 제 2 레벨쉬프터는 상기 제 2 입력신호에 응답하여 외부전원보다 더 높은 레벨의 전압신호 또는 접지레벨의 신호로 변환하여 출력하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the second level shifter converts a voltage signal of a higher level or a signal of a ground level into a signal of a higher level than the external power supply in response to the second input signal, and outputs the signal.
본 발명에서, 상기 풀-업 구동부는 PMOS 소자이고, 상기 풀-다운 구동부는 NMOS 소자인 것이 바람직하다.In the present invention, it is preferable that the pull-up driver is a PMOS device and the pull-down driver is an NMOS device.
또한, 본 발명은 제 1 입력신호에 응답하여 동작하되, 외부전원을 인가받아 더 높은 전압레벨의 제 1 전압신호로 펌핑하여 출력단으로 출력하는 제 1 부트회로부와; 제 2 입력신호에 응답하여 동작하되, 접지전압을 인가받아 더 낮은 전압레벨의 제 2 전압신호로 펌핑하여 상기 출력단으로 출력하는 제 2 부트회로부와; 상기 제 1 입력신호에 응답하여 상기 출력단을 외부전원 레벨로 풀-업 구동하는 풀-업 구동부와; 상기 제 2 입력신호에 응답하여 상기 출력단을 접지레벨로 풀-다운 구동하는 풀-다운 구동부를 포함하여 구성되는 레이턴시 감소를 위한 입출력 라인 구동 회로를 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device comprising: a first boot circuit unit which operates in response to a first input signal, which is supplied with an external power supply and pumping a first voltage signal having a higher voltage level to an output terminal; A second boot circuit unit which operates in response to a second input signal and which is supplied with a ground voltage and pumped to a second voltage signal of a lower voltage level and outputs the second voltage signal to the output terminal; A pull-up driver for pulling up the output terminal to an external power supply level in response to the first input signal; And a pull-down driver for pulling-down driving the output terminal to a ground level in response to the second input signal. The present invention also provides an input / output line driving circuit for reducing latency.
본 발명에서, 상기 입출력라인 구동회로는 온-칩(on-chip) 상의 입출력 라인을 구동하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the input / output line driving circuit drives an input / output line on an on-chip.
본 발명에서, 상기 제 1 부트회로부는 상기 제 1 입력신호를 반전시켜 제 1 노드로 출력하는 인버터와; 상기 제 1 노드로부터의 신호에 응답하여 제 2 노드를 풀-업구동하는 풀-업 소자와; 상기 제 1 노드와 제 2 노드 간에 설치되는 제 1 커패시터와; 상기 제 2 노드와 상기 출력단 간에 설치되고, 상기 제 1 입력신호에 응답하여 동작하는 제 1 스위칭부를 포함하는 것이 바람직하다.In the present invention, the first boot circuit unit inverts the first input signal and outputs the inverted first input signal to the first node; A pull-up element for pulling up the second node in response to a signal from the first node; A first capacitor disposed between the first node and the second node; And a first switching unit provided between the second node and the output terminal and operating in response to the first input signal.
본 발명에서, 상기 제 2 부트회로부는 상기 제 2 입력신호를 버퍼링하여 제 3 노드로 출력하는 버퍼부와; 상기 제 3 노드로부터의 신호에 응답하여 제 4 노드를 풀-다운구동하는 풀-다운 소자와; 상기 제 3 노드와 제 4 노드 간에 설치되는 제 2 커패시터와; 상기 제 4 노드와 상기 출력단 간에 설치되고, 상기 제 2 입력신호에 응답하여 동작하는 제 2 스위칭부를 포함하는 것이 바람직하다.In the present invention, the second boot circuit unit buffers the second input signal and outputs the buffered signal to a third node; A pull-down element for pulling-down driving the fourth node in response to a signal from the third node; A second capacitor provided between the third node and the fourth node; And a second switching unit provided between the fourth node and the output terminal and operating in response to the second input signal.
본 발명에서, 상기 풀-업 구동부는 PMOS 소자이고, 상기 풀-다운 구동부는 NMOS 소자인 것이 바람직하다.In the present invention, it is preferable that the pull-up driver is a PMOS device and the pull-down driver is an NMOS device.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 이들 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 권리 보호 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. These embodiments are only for illustrating the present invention, and the scope of rights of the present invention is not limited by these embodiments.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 입출력 라인 구동회로의 구성을 도시한 것으로서, 이를 참조하여 본 발명을 설명하면 다음과 같다. 2 is a block diagram of an input / output line driving circuit according to a first embodiment of the present invention.
도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 입출력 라인 구동회로는 제 1 입력신호(in1)를 레벨 쉬프트시켜 출력하는 제 1 레벨쉬프터(110)와; 제 2 입력신호(in2)를 레벨 쉬프트시켜 출력하는 제 2 레벨쉬프터(120)와; 상기 제 1 레벨쉬프터(110)로부터의 신호에 응답하여 출력단(out)을 외부전원(Vdd)보다 높은 전압레벨(Vdd_boot)로 풀-업 구동하는 PMOS(MP11)와; 상기 제 2 레벨쉬프터(120)로부터의 신호에 응답하여 출력단(out)을 풀-다운 구동하는 NMOS(MN12)를 포함하여 구성된다. 여기서, 제 1 레벨 쉬프터(110)는 노드(A)를 풀-업 구동하는 PMOS(M11)와, 노드(B)를 풀-업 구동하는 PMOS(M12)와, 노드(A)를 풀-다운 구동하는 NMOS(M13) 및 노드(B)를 풀-다운 구동하는 NMOS(M14)를 포함한다. 그리고, 제 2 레벨 쉬프터(120)는 노드(C)를 풀-업 구동하는 PMOS(M15)와, 노드(D)를 풀-업 구동하는 PMOS(M16)와, 노드(C)를 풀-다운 구동하는 NMOS(M17) 및 노드(D)를 풀-다운 구동하는 NMOS(M18)를 포함한다.As shown in the figure, the input / output line driving circuit according to the present embodiment includes: a
이와 같이 구성된 제 1 실시예의 동작을 설명하면 다음과 같다.The operation of the first embodiment will now be described.
제 1 입력신호(in1)는 제 1 레벨쉬프터(110)를 구성하는 NMOS(M13)와 NMOS(M14)에 인가되고, 제 2 입력신호(in2)는 제 2 레벨쉬프터(120)를 구성하는 NMOS(M17)와 NMOS(M18)에 인가된다. The first input signal in1 is applied to the NMOS M13 and the NMOS M14 constituting the
우선, 만약 제 1, 제 2 입력신호(in1, in2)가 모두 하이레벨이면, 제 1 레벨 쉬프터(110)에서 NMOS(M13)는 턴-온되고 NMOS(M14)는 턴-오프되며, 제 2 레벨쉬프터(120)에서 NMOS(M17)는 턴-오프되고 NMOS(M18)는 턴-온된다. 이에 따라, 제 1 레벨쉬프터(110)에서 노드(A)는 접지레벨로 풀-다운 구동되어 PMOS(M12)를 턴-온시키므로, 노드(B)는 Vdd_boot레벨로 풀-업 구동되고, PMOS(MP11)는 이러한 Vdd_boot레벨의 전압신호를 게이트로 인가받아 턴-오프된다. 그리고, 제 2 레벨쉬프터(120)에서 노드(D)는 접지레벨로 풀-다운 구동되고, NMOS(MN11)는 이러한 접지레벨의 전압신호를 게이트로 인가받으므로 마찬가지로 턴-오프된다. 따라서, 제 1, 제 2 입력신호(in1, in2)가 모두 하이레벨인 경우에는 본 실시예의 입출력 라인 구동회로는 하이 임피던스 상태가 된다. 상기에서, Vdd_boot는 일반적인 외부전원(Vdd)보다 더 높은 전압레벨의 전원으로서, 전압 펌프(voltage pump) 등을 통하여 생성되며 PMOS(MP11)와 NMOS(MN11)에 인가되는 게이트 전압뿐만 아니라, PMOS(MP11)의 소스전원으로도 사용된다.First, if the first and second input signals in1 and in2 are all at a high level, the NMOS M13 is turned on and the NMOS M14 is turned off in the
다음으로, 제 1 입력신호(in1)는 로우레벨이고 제 2 입력신호(in2)는 하이레벨인 상태가 되면, 제 1 레벨쉬프터(110)에서 NMOS(M13)는 턴-오프되고 NMOS(M14)는 턴-온되며, 제 2 레벨쉬프터(120)에서 NMOS(M17)는 턴-오프되고 NMOS(M18)는 턴-온된다. 따라서, 제 1 레벨쉬프터(110)에서 노드(B)는 접지레벨로 풀-다운 구동되고, PMOS(MP11)는 이러한 접지레벨의 전압신호를 게이트로 인가받아 턴-온되어 출력단(out)을 Vdd_boot 레벨로 풀-업 구동한다. 그리고, 제 2 레벨쉬프터(120)에서 노드(D)는 접지레벨로 풀-다운 구동되고, NMOS(MN11)는 이러한 접지레벨의 전압신호를 게이트로 인가받으므로 턴-오프된다. 따라서, 제 1 입력신호(in1)는 로우레 벨이고 제 2 입력신호(in2)는 하이레벨인 경우, 본 실시예의 입출력 라인 구동회로는 출력단(out)을 하이레벨, 특히 외부전원(Vdd)보다 더 높은 전압레벨인 Vdd_boot로 풀-업 구동한다.Next, when the first input signal in1 is at a low level and the second input signal in2 is at a high level, the NMOS M13 is turned off in the
이어서, 제 1 입력신호(in1)는 하이레벨이고 제 2 입력신호(in2)는 로우레벨인 상태가 되면, 제 1 레벨쉬프터(110)에서 NMOS(M13)는 턴-온되고 NMOS(M14)는 턴-오프되며, 제 2 레벨쉬프터(120)에서 NMOS(M17)는 턴-온되고 NMOS(M18)는 턴-오프된다. 따라서, 제 1 레벨쉬프터(110)에서 노드(A)는 접지레벨로 풀-다운 구동되어 PMOS(M12)를 턴-온시키므로, 노드(B)는 Vdd_boot레벨로 풀-업 구동되고, PMOS(MP11)는 이러한 Vdd_boot레벨의 전압신호를 게이트로 인가받아 턴-오프된다. 그리고, 제 2 레벨쉬프터(120)에서 노드(C)는 접지레벨로 풀-다운 구동되어 PMOS(M16)를 턴-온시키므로, 노드(D)는 Vdd_boot레벨로 풀-업 구동되고, NMOS(MN11)는 이러한 Vdd_boot레벨의 전압신호를 게이트로 인가받아 턴-온되어 출력단(out)을 접지 레벨로 풀-다운 구동한다. 따라서, 제 1 입력신호(in1)는 하이레벨이고 제 2 입력신호(in2)는 로우레벨인 경우, 본 실시예의 입출력 라인 구동회로는 출력단(out)을 접지레벨로 풀-다운 구동한다.Then, when the first input signal in1 is at the high level and the second input signal in2 is at the low level, the NMOS M13 is turned on in the
상기에서 살펴 본 바와 같이, 제 1 실시예에 따른 입출력 라인 구동회로는 제 1, 2 입력신호(in1, in2)에 응답하여 출력단(out)을 풀-업 또는 풀-다운 구동하되, 풀-업 구동시의 출력단을 외부전원(Vdd)보다도 더 높은 Vdd_boot 레벨로 구동할 수 있다. 따라서, 본 실시예에 따른 입출력 라인 구동회로는 외부 전원전압이 점점 감소하고 온-칩 상의 배선 길이가 점점 길어지는 시스템 환경 하에서도 온-칩 입출력 라인을 높은 동작전압으로 구동함으로써, 동작 지연 발생을 방지하여 동작 속도를 증가시킬 수 있고 낮은 CAS 레이턴시를 구현할 수 있다.As described above, the input / output line driving circuit according to the first embodiment is configured to perform the pull-up or pull-down driving of the output terminal out in response to the first and second input signals in1 and in2, The output terminal at the time of driving can be driven to a Vdd_boot level higher than the external power supply Vdd. Therefore, the input / output line driving circuit according to the present embodiment drives the on-chip input / output line to a high operating voltage even in a system environment in which the external supply voltage gradually decreases and the wiring length on the on-chip becomes longer, The operation speed can be increased and a low CAS latency can be realized.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 입출력 라인 구동회로의 구성을 도시한 것으로서, 이를 참조하여 본 발명을 설명하면 다음과 같다. FIG. 3 illustrates a configuration of an input / output line driving circuit according to a second embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, the present invention is described as follows.
도시된 바와 같이, 제 2 실시예에 따른 입출력 라인 구동회로는 제 1 입력신호(in1)에 응답하여 동작하되, 외부전원(Vdd)을 인가받아 이보다 더 높은 전압레벨의 제 1 전압신호로 펌핑하여 출력단(out)으로 출력하는 제 1 부트회로부(210)와; 제 2 입력신호(in2)에 응답하여 동작하되, 접지전압(Vss)을 인가받아 이보다 더 낮은 전압레벨의 제 2 전압신호로 펌핑하여 상기 출력단(out)으로 출력하는 제 2 부트회로부(220)와; 상기 제 1 입력신호(in1)에 응답하여 상기 출력단(out)을 외부전원 레벨(Vdd)로 풀-업 구동하는 PMOS(M21)와; 상기 제 2 입력신호(in2)에 응답하여 상기 출력단(out)을 접지레벨(Vss)로 풀-다운 구동하는 NMOS(M22)를 포함하여 구성된다. As shown in the figure, the input / output line driving circuit according to the second embodiment operates in response to the first input signal in1, receives the external power supply Vdd, and pumps the first voltage signal having a higher voltage level A first
상기에서, 상기 제 1 부트회로부(210)는 상기 제 1 입력신호(in1)를 반전시켜 제 1 노드(E)로 출력하는 인버터(INV22)와; 상기 제 1 노드(E)로부터의 신호에 응답하여 제 2 노드(F)를 풀-업구동하는 PMOS(M23)와; 상기 제 1 노드(E)와 제 2 노드(F) 간에 설치되는 제 1 커패시터(CP)와; 상기 제 2 노드(F)와 상기 출력단(out) 간에 설치되고, 상기 제 1 입력신호(in1)에 응답하여 동작하는 제 1 스위칭부(X1)를 포함하여 구성된다.The
그리고, 상기 제 2 부트회로부(220)는 상기 제 2 입력신호(in2)를 버퍼링하여 제 3 노드(G)로 출력하는 버퍼부(221)와; 상기 제 3 노드(G)로부터의 신호에 응답하여 제 4 노드(H)를 풀-다운구동하는 NMOS(M24)와; 상기 제 3 노드(G)와 제 4 노드(H) 간에 설치되는 제 2 커패시터(CN)와; 상기 제 4 노드(H)와 상기 출력단(out) 간에 설치되고, 상기 제 2 입력신호(in2)에 응답하여 동작하는 제 2 스위칭부(X2)를 포함하여 구성된다.The second
이와 같이 구성된 제 2 실시예의 동작을 설명하면 다음과 같다.The operation of the second embodiment will now be described.
제 1 입력신호(in1)는 PMOS(M21)의 게이트와, 인버터(INV22) 및 제 1 스위칭부(X1)에 입력되고; 제 2 입력신호는 인버터(INV21)를 통하여 NMOS(M22)의 게이트와, 버퍼부(221) 및 제 2 스위칭부(X2)에 각각 입력된다.The first input signal in1 is input to the gate of the PMOS M21, the inverter INV22 and the first switching unit X1; The second input signal is input to the gate of the NMOS M22 via the inverter INV21 and to the
우선, 만약 제 1, 제 2 입력신호(in1, in2)가 모두 하이레벨이면, 풀-업 소자인 PMOS(M21)와 풀-다운 소자인 NMOS(M22)는 턴-오프된다. 먼저, 제 1 부트회로부(210)에서는, 제 1 입력신호(in1)가 하이레벨이므로 제 1 스위칭부(X1)는 턴-오프되고, 제 1 노드(E)는 접지레벨(Vss)이 되어 PMOS(M23)를 턴-온시킨다. 따라서, 제 2 노드(F)는 외부전원레벨(Vdd)이 되고, 제 1 커패시터(CP)에는 Cp ×Vdd의 전하가 충전된다(단, Cp는 제 1 커패시터의 커패시턴스). 그리고, 제 2 부트회로부(220)에서는, 제 2 입력신호(in2)가 하이레벨이므로 제 2 스위칭부(X2)는 턴-오프되고, 제 3 노드(G)는 외부전원레벨(Vdd)이 되어 NMOS(M24)를 턴-온시킨다. 따라서, 제 4 노드(H)는 접지레벨(Vss)이 되고, 제 2 커패시터(CN)에는 -Cn ×Vdd의 전하가 충전된다(단, Cn은 제 2 커패시터의 커패시턴스). 따라서, 제 1, 제 2 입력신호(in1, in2)가 모두 하이레벨인 경우에는 제 2 실시예의 입출력 라인 구동회로는 하이 임피던스 상태가 되고, 제 2 노드(F)와 제 4 노드(H)에는 소정 전하가 충전된다.First, if the first and second input signals in1 and in2 are all at a high level, the pull-up PMOS M21 and the pull-down NMOS M22 are turned off. The first switching unit X1 is turned off and the first node E is at the ground level Vss because the first input signal in1 is at the high level. In the first
다음으로, 제 1 입력신호(in1)는 로우레벨이고 제 2 입력신호(in2)는 하이레벨인 상태가 되면, 제 1 노드(E)의 전위는 하이레벨이 되어 PMOS(M23)는 턴-오프되므로, 제 1 커패시터(CP)의 전하량 보존을 위해 제 2 노드(F)의 전위는 2Vdd가 되게 된다. 그리고, 제 1 스위칭부(X1)는 턴-온되므로 제 2 노드(F)의 2Vdd 전압이 전달되어 출력단(out)을 구동하게 된다. 이 때 구동전하량은 제 1 커패시터(CP)에 충전되어 있던 전하량에 의해 결정된다. 아울러, PMOS(M21) 또한 로우레벨의 제 1 입력신호(in1)를 입력받아 턴-온되어 출력단(out)을 풀-업 구동하게 된다. 따라서, 제 1 입력신호(in1)가 하이레벨에서 로우레벨로 천이하게 되면, 출력단(out)은 먼저 2Vdd 레벨의 전압에 의해 구동된 후 제 1 커패시터(CP)에 충전되어 있던 전하가 방전됨에 따라 점차 서서히 외부전원 전압(Vdd)에 구동되게 된다. 한편, 제 2 부트회로부(220)는 제 2 입력신호(in2)가 하이레벨에 머물러 있으므로 제 2 커패시터(CN)에 -Cn ×Vdd의 전하를 충전시킨 상태를 유지한다. 결과적으로, 제 2 입력신호(in2)는 하이레벨이고, 제 1 입력신호(in1)는 로우레벨로 천이하게 되면, 제 2 실시예의 입출력 라인 구동회로는 출력단(out)을 2Vdd 전압레벨로 풀-업 구동하게 된다.Next, when the first input signal in1 is at a low level and the second input signal in2 is at a high level, the potential of the first node E becomes a high level, and the PMOS M23 is turned off The potential of the second node F becomes 2Vdd in order to conserve the charge amount of the first capacitor CP. Since the first switching unit X1 is turned on, the 2Vdd voltage of the second node F is transferred to drive the output terminal OUT. At this time, the amount of drive charge is determined by the amount of charge charged in the first capacitor CP. The PMOS M21 also receives the first input signal in1 of low level and is turned on to perform pull-up operation of the output terminal out. Therefore, when the first input signal in1 transits from the high level to the low level, the output terminal out is driven first by the voltage of 2Vdd level and then the charge charged in the first capacitor CP is discharged And gradually driven to the external power supply voltage Vdd. On the other hand, since the second input signal in2 stays at a high level, the second
이어서, 제 1 입력신호(in1)는 하이레벨이고 제 2 입력신호(in2)는 로우레벨인 상태로 천이되면, 제 3 노드(G)의 전위는 로우레벨이 되어 NMOS(M24)는 턴-오프 되므로, 제 2 커패시터(CN)의 전하량 보존을 위해 제 4 노드(H)의 전위는 -Vdd가 된다. 그리고, 제 2 스위칭부(X2)는 턴-온되므로 제 4 노드(H)의 -Vdd 전압이 전달되어 출력단(out)을 구동하게 된다. 이 때 구동전하량은 제 2 커패시터(CN)에 충전되어 있던 전하량에 의해 결정된다. 아울러, NMOS(M22) 또한 인버터(INV21)를 통하여 하이 레벨의 신호를 입력받아 턴-온되어 출력단(out)을 풀-다운 구동하게 된다. 따라서, 제 2 입력신호(in2)가 하이레벨에서 로우레벨로 천이하게 되면, 출력단(out)은 먼저 -Vdd 레벨의 전압에 의해 구동된 후 제 2 커패시터(CN)에 충전되어 있던 전하가 방전됨에 따라 점차 서서히 접지레벨(Vss)로 풀-다운 구동되게 된다. 한편, 제 1 부트회로부(210)는 제 1 입력신호(in1)가 하이레벨로 천이됨에 따라 제 1 커패시터(CP)에 CP ×2Vdd의 전하를 충전시키게 된다. 결과적으로, 제 1 입력신호(in1)는 하이레벨로, 제 2 입력신호(in2)는 로우레벨로 천이하게 되면, 제 2 실시예의 입출력 라인 구동회로는 출력단(out)을 -Vdd 전압레벨로 풀-다운 구동하게 된다.Then, when the first input signal in1 is at a high level and the second input signal in2 is at a low level, the potential of the third node G becomes a low level, and the NMOS M24 is turned off The potential of the fourth node H becomes -Vdd in order to conserve the charge amount of the second capacitor CN. Since the second switching unit X2 is turned on, the -Vdd voltage of the fourth node H is transferred to drive the output terminal out. At this time, the amount of drive charge is determined by the amount of charge charged in the second capacitor CN. In addition, the NMOS M22 also receives a high level signal through the inverter INV21 and is turned on to pull-down the output terminal OUT. Accordingly, when the second input signal in2 transits from the high level to the low level, the output terminal out is driven first by the voltage of -Vdd level and then the charge charged in the second capacitor CN is discharged And gradually becomes gradually pulled-down to the ground level (Vss). On the other hand, as the first input signal in1 transitions to the high level, the first
상기에서 살펴 본 바와 같이, 제 2 실시예에 따른 입출력 라인 구동회로는 제 1, 2 입력신호(in1, in2)에 응답하여 출력단(out)을 풀-업 또는 풀-다운 구동하되, 풀-업 구동시 출력단을 외부전원(Vdd)보다도 더 높은 2Vdd 레벨로 구동할 수 있고 풀-다운 구동시 출력단을 접지전위(Vss)보다도 더 낮은 -Vdd 레벨로 구동할 수 있다. 따라서, 제 2 실시예에 따른 입출력 라인 구동회로는 외부 전원전압이 점점 감소하고 온-칩 상의 배선 길이가 점점 길어지는 시스템 환경 하에서도 온-칩 입출력 라인을 더 높은 전압으로 풀-업 구동 또는 더 낮은 전압으로 풀-다운 구동 함으로써, 동작 지연 발생을 방지하여 동작 속도를 증가시킬 수 있고 낮은 CAS 레이턴시를 구현할 수 있다.As described above, the input / output line driving circuit according to the second embodiment is configured to pull-up or pull-down drive the output terminal out in response to the first and second input signals in1 and in2, It is possible to drive the output terminal at the time of driving to 2Vdd level higher than the external power supply Vdd and drive the output terminal at the -Vdd level lower than the ground potential Vss in the pull-down driving. Therefore, in the input / output line driving circuit according to the second embodiment, the on-chip input / output line can be pulled up to a higher voltage or pulled up even more in a system environment in which the external power supply voltage gradually decreases and the wiring length on the on- By pull-down driving at a low voltage, it is possible to prevent the occurrence of the operation delay, thereby increasing the operation speed and realizing the low CAS latency.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 입출력 라인 구동회로는 외부전원 전압보다 더 높은 전위의 구동전압을 이용하여 온-칩(on-chip) 상의 입출력 라인을 풀-업구동하거나, 접지보다 더 낮은 전위의 구동전압을 이용하여 상기 입출력 라인을 풀-다운 구동하도록 함으로써, 외부 전원전압이 점점 감소하고 온-칩 상의 배선 길이가 점점 길어지는 시스템 환경 하에서도 온-칩 입출력 라인 상의 동작 지연을 방지하여 동작속도를 향상시킬 수 있고 낮은 CAS 레이턴시를 구현할 수 있도록 하는 효과를 가진다.
As described above, the input / output line driving circuit according to the present invention can be used for pull-up driving an input / output line on an on-chip using a driving voltage having a higher potential than an external power supply voltage, The input / output line is pulled-down driven to prevent the operation delay on the on-chip input / output line from occurring even in a system environment in which the external power supply voltage gradually decreases and the wiring length on the on- It is possible to improve the speed and realize a low CAS latency.
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