KR100673123B1 - Non-volatile ferroelectric memory device in rfid - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명에 따른 불휘발성 강유전체 메모리를 포함하는 RFID의 전체 구성도. 1 is an overall configuration diagram of an RFID including a nonvolatile ferroelectric memory according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 RFID에서의 불휘발성 강유전체 메모리 장치의 구성도. 2 is a block diagram of a nonvolatile ferroelectric memory device in RFID according to the present invention;
도 3은 본 발명에 따른 RFID에서의 불휘발성 강유전체 메모리 장치의 다른 실시예. 3 is another embodiment of a nonvolatile ferroelectric memory device in RFID according to the present invention;
도 4는 도 2 및 도 3의 셀 어레이부에 관한 상세 구성도. 4 is a detailed configuration diagram illustrating the cell array unit of FIGS. 2 and 3.
도 5는 도 2 및 도 3의 셀 어레이부에 관한 동작 타이밍도. 5 is an operation timing diagram of the cell array unit of FIGS. 2 and 3.
도 6은 도 2 및 도 3의 레퍼런스 셀 어레이부에 관한 동작 타이밍도. 6 is an operation timing diagram of the reference cell array unit of FIGS. 2 and 3.
본 발명은 RFID에서의 불휘발성 강유전체 메모리 장치에 관한 것으로서, 메인 메모리 셀과 동일한 동작 횟수를 갖는 2T2C 레퍼런스 셀 어레이를 구비하여 RFID에서의 동작 전류를 감소시킬 수 있도록 하는 기술이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a nonvolatile ferroelectric memory device in RFID, and includes a 2T2C reference cell array having the same number of operations as a main memory cell so as to reduce the operating current in the RFID.
일반적으로 불휘발성 강유전체 메모리 즉, FeRAM(Ferroelectric Random Access Memory)은 디램(DRAM;Dynamic Random Access Memory) 정도의 데이터 처리 속도를 갖고, 전원의 오프시에도 데이타가 보존되는 특성 때문에 차세대 기억 소자로 주목받고 있다. In general, the nonvolatile ferroelectric memory, or ferroelectric random access memory (FeRAM), has a data processing speed of about DRAM (DRAM) and is attracting attention as a next-generation memory device due to its characteristic that data is preserved even when the power is turned off. have.
이러한 FeRAM은 디램과 거의 유사한 구조를 갖는 기억소자로써 캐패시터의 재료로 강유전체를 사용하여 강유전체의 특성인 높은 잔류 분극을 이용한 것이다. 이와 같은 잔류 분극 특성으로 인하여 전계를 제거하더라도 데이터가 지워지지 않는다. The FeRAM is a memory device having a structure almost similar to that of a DRAM, and uses a ferroelectric material as a capacitor material to utilize high residual polarization characteristic of the ferroelectric material. Due to this residual polarization characteristic, data is not erased even when the electric field is removed.
상술된 FeRAM에 관한 기술내용은 본 발명과 동일 발명자에 의해 출원된 대한민국 특허 출원 제 2001-57275호에 개시된 바 있다. 따라서, FeRAM에 관한 기본적인 구성 및 그 동작에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다. Description of the above-described FeRAM has been disclosed in Korean Patent Application No. 2001-57275 filed by the same inventor as the present invention. Therefore, a detailed description of the basic configuration of the FeRAM and its operation will be omitted.
한편, 일반적인 RFID(Radio Frequency Identification) 장치는 크게 아날로그 블럭, 디지탈 블럭 및 메모리 블럭을 구비한다. 그런데, 고주파의 RFID 칩의 경우 안테나 전원의 전력 공급량이 아주 작게 된다. 이때, RFID 태그(Tag) 칩의 전력 소모가 커서 전류가 많이 흐르게 되면 전압 발생기인 전압 멀티플라이어(Voltage Multiplier) 회로의 출력 전압 VDD가 낮아지게 된다. On the other hand, a general radio frequency identification (RFID) device includes an analog block, a digital block, and a memory block. However, in the case of a high frequency RFID chip, the power supply amount of the antenna power is very small. At this time, when the power consumption of the RFID tag chip is large and a large current flows, the output voltage VDD of the voltage multiplier circuit, which is a voltage generator, is lowered.
따라서, RFID 태그 칩의 안정적인 동작을 위해서는 상술된 전압 VDD을 인가받게 되는 RFID 태그 칩의 동작 전류가 작게 흐르도록 해야만 한다. 따라서, RFID 칩에서의 불필요한 전력 소모를 줄이기 위해 메모리 블럭에서 소비되는 전류의 소모를 줄일 수 있도록 하는 본 발명의 필요성이 대두되었다. Therefore, for stable operation of the RFID tag chip, the operating current of the RFID tag chip to which the above-described voltage VDD is applied should flow small. Therefore, there is a need for the present invention to reduce the consumption of current consumed in the memory block in order to reduce unnecessary power consumption in the RFID chip.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 메인 메모리 셀과 동일한 동작 횟수를 갖는 2T2C 레퍼런스 셀 어레이를 구비하여 RFID에서의 동작 전류를 감소시킬 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and has an object of reducing the operating current in RFID by providing a 2T2C reference cell array having the same number of operations as the main memory cell.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 RFID에서의 불휘발성 강유전체 메모리 장치는, 로오 및 컬럼 방향으로 배열되어 복수개의 비트라인으로부터 인가되는 데이타를 불휘발성 강유전체 캐패시터에 저장하는 복수개의 셀을 포함하는 셀 어레이부와, 레퍼런스 비트라인 및 레퍼런스 비트라인바와 각각 연결되어 서로 다른 데이타를 불휘발성 강유전체 캐패시터에 저장하는 레퍼런스 셀이 컬럼 방향으로 복수개 배열된 레퍼런스 셀 어레이부와, 레퍼런스 인에이블 신호의 활성화시 레퍼런스 비트라인 및 레퍼런스 비트라인바의 전압을 평균화하여 복수개의 레퍼런스 노드에 출력하는 레퍼런스 스위칭부와, 복수개의 레퍼런스 노드의 전압을 기준으로 하여 복수개의 비트라인상의 전압을 증폭하는 센스앰프부, 및 레퍼런스 비트라인 및 레퍼런스 비트라인바에 서로 다른 데이타를 증폭하여 출력하는 레퍼런스 센스앰프부를 포함하는 것을 특징으로 한다. A nonvolatile ferroelectric memory device in an RFID of the present invention for achieving the above object is a cell including a plurality of cells arranged in the row and column direction for storing data applied from a plurality of bit lines in a nonvolatile ferroelectric capacitor A reference cell array unit in which a plurality of reference cells connected to the array unit, the reference bit line and the reference bit line bar to store different data in the nonvolatile ferroelectric capacitor are arranged in the column direction, and the reference bits when the reference enable signal is activated. A reference switching unit for averaging the voltages of the lines and the reference bit line bars and outputting them to a plurality of reference nodes, a sense amplifier unit for amplifying voltages on the plurality of bit lines based on voltages of the plurality of reference nodes, and a reference bit line And reference bits It characterized in that it comprises a reference sense amplifier for amplifying and outputting different data in the Invar.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail an embodiment of the present invention.
도 1은 본 발명에 따른 불휘발성 강유전체 메모리를 포함하는 RFID의 전체 구성도이다. 본 발명의 RFID(Radio Frequency Identification) 장치는 크게 아날 로그 블럭(100)과, 디지탈 블럭(200) 및 불휘발성 강유전체 메모리(FeRAM;non-volatile ferroelectric random access memory;300)를 구비한다. 1 is an overall configuration diagram of an RFID including a nonvolatile ferroelectric memory according to the present invention. The radio frequency identification (RFID) device of the present invention generally includes an
여기서, 아날로그 블럭(100)은 전압 멀티플라이어(Voltage Multiplier;110), 전압 리미터(Voltage Limiter;120), 모듈레이터(Modulator;130), 디모듈레이터(Demodulator;140), 파워온 리셋부(Power On Reset;150) 및 클럭 발생부(160)를 구비한다. Here, the
그리고, 아날로그 블럭(100)의 안테나(10)는 외부의 리더기 또는 라이터기와 RFID 간에 무선 주파수 신호 RF를 송수신하기 위한 구성이다. 전압 멀티플라이어(110)는 안테나(10)로부터 인가되는 무선 주파수 신호 RF에 의해 RFID의 구동전압인 전원전압 VDD을 생성한다. 전압 리미터(120)는 안테나(10)로부터 인가된 무선 주파수 신호 RF의 전송 전압의 크기를 제한하여 디모듈레이터(140)와 클럭 발생부(160)에 출력한다. And, the
또한, 모듈레이터(130)는 디지탈 블럭(200)으로부터 인가되는 응답 신호 RP를 모듈레이팅하여 안테나(10)에 전송한다. 디모듈레이터(140)는 전압 멀티플라이어(110)와 전압 리미터(120)의 출력전압에 따라 안테나(10)로부터 인가되는 무선 주파수 신호 RF에서 동작 명령 신호를 검출하여 명령신호 DEMOD를 디지탈 블럭(200)에 출력한다. In addition, the
파워온 리셋부(150)는 전압 멀티플라이어(110)의 출력 전압 VDD을 감지하여 리셋 동작을 제어하기 위한 파워 온 리셋신호 POR를 디지탈 블럭(200)에 출력한다. 클럭 발생부(160)는 전압 멀티플라이어(110)의 출력 전압 VDD에 따라 디지탈 블럭 (200)의 동작을 제어하기 위한 클럭 CLK를 디지탈 블럭(200)에 공급한다. The power-on
또한, 상술된 디지탈 블럭(200)은 아날로그 블럭(100)으로부터 전원전압 VDD, 파워 온 리셋신호 POR, 클럭 CLK 및 명령신호 DEMOD를 인가받아 명령신호를 해석하고 제어신호 및 처리 신호들을 생성하여 아날로그 블럭(100)에 해당하는 응답신호 RP를 출력한다. 그리고, 디지탈 블럭(200)은 어드레스 ADD, 입/출력 데이터 I/O, 제어신호 CTR 및 클럭 CLK을 FeRAM(300)에 출력한다. FeRAM(300)은 불휘발성 강유전체 캐패시터 소자를 이용하여 데이타를 리드/라이트 하는 메모리 블럭이다. In addition, the above-described
도 2는 도 1의 FeRAM(300)에 관한 상세 회로도이다. FIG. 2 is a detailed circuit diagram of the FeRAM 300 of FIG. 1.
FeRAM(300)은 셀 어레이부(310), 레퍼런스 셀 어레이부(320), 레퍼런스 스위치부(330), 센스앰프부(340) 및 레퍼런스 센스앰프부(340)를 구비한다. The FeRAM 300 includes a
여기서, 셀 어레이부(310)는 복수개의 1T1C 셀 C0~Cn이 로오 및 컬럼 방향으로 배열된다. 각각의 1T1C 셀 C0~Cn은 하나의 스위칭 트랜지스터 T1와 하나의 불휘발성 강유전체 캐패시터 FC1를 구비한다. 스위칭 트랜지스터 T1는 불휘발성 강유전체 캐패시터 FC1와 비트라인 BL 사이에 연결되어 게이트 단자가 플레이트 라인 PL과 연결된다. 불휘발성 강유전체 캐패시터 FC1는 스위칭 트랜지스터 T1와 워드라인 WL 사이에 연결된다. In the
그리고, 레퍼런스 셀 어레이부(320)는 복수개의 2T2C 레퍼런스 셀 RC이 컬럼 방향으로 배열된다. 각각의 2T2C 레퍼런스 셀 RC은 단위 레퍼런스 셀 RC1,RC2을 개 구비하여 서로 다른 데이타를 저장한다. 또한, 단위 레퍼런스 셀 RC1은 하나의 스위칭 트랜지스터 T2와 하나의 불휘발성 강유전체 캐패시터 FC2를 구비한다. In the reference
여기서, 스위칭 트랜지스터 T2는 불휘발성 강유전체 캐패시터 FC2와 레퍼런스 비트라인 R_BL 사이에 연결되어 게이트 단자가 플레이트 라인 PL과 연결된다. 그리고, 불휘발성 강유전체 캐패시터 FC2는 스위칭 트랜지스터 T2와 워드라인 WL 사이에 연결된다. 또한, 스위칭 트랜지스터 T3는 불휘발성 강유전체 캐패시터 FC3와 레퍼런스 비트라인바 R_/BL 사이에 연결되어 게이트 단자가 플레이트 라인 PL과 연결된다. 그리고, 불휘발성 강유전체 캐패시터 FC3는 스위칭 트랜지스터 T3와 워드라인 WL 사이에 연결된다. Here, the switching transistor T2 is connected between the nonvolatile ferroelectric capacitor FC2 and the reference bit line R_BL so that the gate terminal is connected to the plate line PL. The nonvolatile ferroelectric capacitor FC2 is connected between the switching transistor T2 and the word line WL. In addition, the switching transistor T3 is connected between the nonvolatile ferroelectric capacitor FC3 and the reference bit line bar R_ / BL so that the gate terminal is connected to the plate line PL. The nonvolatile ferroelectric capacitor FC3 is connected between the switching transistor T3 and the word line WL.
또한, 레퍼런스 스위치부(330)는 복수개의 스위칭 트랜지스터 N0~N3를 구비한다. 여기서, 각각의 스위칭 트랜지스터 N0~N1는 노드 ND1과 복수개의 레퍼런스 노드 REF0~REFn 사이에 연결되어 각각의 게이트 단자를 통해 레퍼런스 인에이블 신호 REF_EN가 공통으로 인가된다. 그리고, 각각의 스위칭 트랜지스터 N2,N3는 노드 ND1과 레퍼런스 비트라인 R_BL, 레퍼런스 비트라인바 R_/BL 사이에 연결되어 각각의 게이트 단자를 통해 레퍼런스 인에이블 신호 REF_EN가 공통으로 인가된다. In addition, the
또한, 센스앰프부(340)는 복수개의 센스앰프 S/A<0>~S/A<n>를 구비한다. 여기서, 각각의 센스앰프 S/A<0>~S/A<n>는 복수개의 셀 C0~Cn과 이와 대응하는 복수개의 레퍼런스 노드 REF0~REFn 사이에 연결된다. 또한, 레퍼런스 센스앰프부(350)는 레퍼런스 비트라인 R_BL과 레퍼런스 비트라인바 R_/BL 사이에 연결된 레퍼런스 센스앰프 R_S/A를 포함한다. In addition, the
도 3은 도 1의 FeRAM(300)에 관한 다른 실시예이다. 3 is another embodiment of the FeRAM 300 of FIG. 1.
도 3의 실시예는 도 2의 구성에 비해 로드(Load) 조정부(360)를 더 구비한다. 이러한 로드 조정부(360)는 노드 ND1에 걸리는 로드를 조정하기 위해 노드 ND1와 접지전압단 사이에 병렬 연결된 캐패시터 CP1,CP2를 구비한다. The embodiment of FIG. 3 further includes a
도 4는 도 1의 셀 어레이부(310)와 레퍼런스 셀 어레이부(320)에 관한 상세 구성도이다. 4 is a detailed configuration diagram illustrating the
여기서, 셀 어레이부(310)는 비트라인 BL<0>~BL<n>과 레퍼런스 노드 REF0~REFn가 레이아웃 상에서 서로 다른 레이어에 형성된다. 이때, 레퍼런스 노드 REF0~REFn는 비트라인 BL<0>~BL<n>의 상부층에 형성되고, 레퍼런스 비트라인 R_BL과 레퍼런스 비트라인바 R_/BL는 비트라인 BL<0>~BL<n>과 동일한 레이어 상에 형성된다. In the
이러한 구성을 갖는 본 발명의 동작 과정을 도 5 및 도 6의 동작 타이밍도를 참조하여 설명하면 다음과 같다. An operation process of the present invention having such a configuration will be described with reference to the operation timing diagrams of FIGS. 5 and 6 as follows.
먼저, t1 구간에서 워드라인 WL과 플레이트 라인 PL이 활성화되면, 서로 다른 데이타를 저장하는 단위 레퍼런스 셀 RC1,RC2의 전하가 레퍼런스 비트라인 R_BL과 레퍼런스 비트라인바 R_/BL에 출력된다. First, when the word line WL and the plate line PL are activated in the period t1, the charges of the unit reference cells RC1 and RC2 storing different data are output to the reference bit line R_BL and the reference bit line bar R_ / BL.
즉, 단위 레퍼런스 셀 RC1에 데이타 '0'이 저장된 경우 단위 레퍼런스 셀 RC2에 데이타 '1'이 저장된다. 반면에, 단위 레퍼런스 셀 RC2에 데이타 '0'이 저장된 경우 단위 레퍼런스 셀 RC1에 데이타 '1'이 저장된다. 이에 따라, 레퍼런스 인에이블 신호 REF_EN가 활성화되면, 스위칭 트랜지스터 N2,N3가 턴온되어 레퍼런스 비트라인 R_BL과 레퍼런스 비트라인바 R_/BL의 전하가 평균화되어 노드 ND1에 출력된다. That is, when data '0' is stored in the unit reference cell RC1, data '1' is stored in the unit reference cell RC2. On the other hand, when data '0' is stored in the unit reference cell RC2, data '1' is stored in the unit reference cell RC1. Accordingly, when the reference enable signal REF_EN is activated, the switching transistors N2 and N3 are turned on so that the charges of the reference bit line R_BL and the reference bit line bar R_ / BL are averaged and output to the node ND1.
그리고, 레퍼런스 인에이블 신호 REF_EN가 활성화되면, 복수개의 스위칭 트랜지스터 N0~N1가 턴온되어 노드 ND1의 신호가 레퍼런스 노드 REF0~REFn에 인가된다. 이와 동시에, 셀 어레이부(310)의 불휘발성 강유전체 캐패시터 FC에 저장된 "1" 또는 "0" 데이타가 비트라인 BL에 인가된다. 여기서, 센스앰프 인에이블 신호 SEN는 비활성화 상태를 유지한다. When the reference enable signal REF_EN is activated, the plurality of switching transistors N0 to N1 are turned on to apply the signal of the node ND1 to the reference nodes REF0 to REFn. At the same time, " 1 " or " 0 " data stored in the nonvolatile ferroelectric capacitor FC of the
이후에, t2 구간에서 센스앰프 인에이블 신호 SEN가 활성화되고, 레퍼런스 인에이블 신호 REF_EN가 비활성화되면 복수개의 스위칭 트랜지스터 N0~N3가 턴오프된다. Thereafter, when the sense amplifier enable signal SEN is activated and the reference enable signal REF_EN is deactivated in the period t2, the plurality of switching transistors N0 to N3 are turned off.
이에 따라, 센스앰프부(340)는 레퍼런스 노드 REF0~REFn로부터 인가되는 레퍼런스 전압을 기준으로 하여, 비트라인 BL으로부터 인가되는 셀 어레이부(310)의 데이타를 증폭하여 출력한다. 그리고, 레퍼런스 센스앰프부(350)는 레퍼런스 비트라인 R_BL과 레퍼런스 비트라인바 R_/BL를 통해 인가된 레퍼런스 셀 어레이부(320)의 하이 또는 로우 데이타를 각각 증폭하여 출력한다. Accordingly, the
이때, 센스앰프부(340)를 통해 셀 C0~Cn에 데이타를 라이트할 수 있으며, 레퍼런스 센스앰프부(350)를 통해 단위 레퍼런스 셀 RC1,RC2에 서로 다른 데이타를 라이트할 수 있다. In this case, data may be written to the cells C0 to Cn through the
이어서, t3 구간에서 플레이트 라인 PL이 로우로 비활성화된다. 이에 따라, 센스앰프부(340)에 저장된 데이타 '1' 또는 '0'을 셀 C0~Cn에 재저장할 수 있으며, 레퍼런스 센스앰프부(350)에 저장된 데이타 '1' 또는 '0'을 단위 레퍼런스 셀 RC1,RC2에 재저장할 수 있다. Subsequently, the plate line PL is deactivated low in the period t3. Accordingly, data '1' or '0' stored in the
그리고, t4구간에서 워드라인 WL, 센스앰프 인에이블 신호 SEN가 비활성화되고, 레퍼런스 인에이블 신호 REF_EN가 활성화되면, 복수개의 스위칭 트랜지스터 N0~N3가 다시 턴온된다. When the word line WL and the sense amplifier enable signal SEN are inactivated and the reference enable signal REF_EN is activated in the period t4, the plurality of switching transistors N0 to N3 are turned on again.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다. As described above, the present invention provides the following effects.
첫째, 1T1C 메인 메모리 셀과 동일한 시간 간격을 갖는 2T2C 레퍼런스 셀 어레이를 구비하여 RFID에서의 동작 전류를 감소시키고, 레퍼런스 전압을 메인 셀의 데이타에 최적화시킬 수 있도록 한다. First, a 2T2C reference cell array with the same time interval as the 1T1C main memory cell is provided to reduce the operating current in the RFID and to optimize the reference voltage to the data of the main cell.
둘째, 1T1C 메인 메모리 셀과 동일한 동작 횟수를 갖는 2T2C 레퍼런스 셀 어레이를 구비하여 셀 레이아웃 효율을 증가시키고, 메인 셀과 동일한 스트레스 열화 특성을 가질 수 있도록 하는 효과를 제공한다. Second, the 2T2C reference cell array having the same number of operations as the 1T1C main memory cell increases the cell layout efficiency and provides the same stress degradation characteristics as the main cell.
아울러 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위한 것으로, 당업자라면 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상과 범위를 통해 다양한 수정, 변경, 대체 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다. In addition, a preferred embodiment of the present invention is for the purpose of illustration, those skilled in the art will be able to various modifications, changes, substitutions and additions through the spirit and scope of the appended claims, such modifications and changes are the following claims It should be seen as belonging to a range.
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2005
- 2005-11-09 KR KR1020050106890A patent/KR100673123B1/en not_active IP Right Cessation
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A201 | Request for examination | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20101224 Year of fee payment: 5 |
|
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |