KR100733474B1 - 내부전원 공급장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 스탠바이 전류의 증가없이 안정적인 레벨의 내부전원을 공급할 수 있는 내부전원 공급장치를 제공하기 위한 것으로, 이를 위한 본 발명으로 내부전원을 공급하기 위한 내부전원 드라이버; 상기 내부전원의 전압레벨에 비례하는 전압 레벨을 갖는 피드백전압을 공급하기 위한 피드백수단; 원하는 기준전압 레벨로 상기 피드백전압이 유지되도록 상기 내부전원 드라이버를 제어하는 제어신호를 생성하기 위한 제어신호 생성수단; 상기 제어신호에 응답하여 추가적으로 상기 내부전원을 공급하기 위한 보조 드라이빙수단; 및 전류소모가 예상되는 경우에 상기 보조 드라이빙부가 액티브 되도록 제어하기 위한 보조 드라이빙 제어수단 을 구비하는 내부전원 공급장치를 제공한다.
구동력, 스탠드바이 전류, 레벨 안정, 출력 드라이버, 싸이즈 조절

Description

내부전원 공급장치{INTERNAL VOLTAGE DRIVING DEVICE}
도 1은 종래기술에 따른 내부전원 공급장치의 회로도.
도 2는 본 발명에 따른 내부전원 공급장치의 회로도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
100 : 피드백부
200 : 제어신호 생성부
300 : 보조 드라이빙부
420 : 보조 구동신호 생성부
440 : 구동 전원 공급부
본 발명은 반도체 설계 기술에 관한 것으로, 특히 스탠바이 전류의 증가없이 안정적인 레벨의 내부전원을 공급할 수 있는 내부전원 공급장치에 관한 것이다.
반도체 메모리 소자에서 내 내부전원 생성장치(Internal Voltage generator)는 외부 전원전압(External voltage, VDD)을 공급받아 다양한 레벨의 내부 전원전압(Internal voltage)을 만드는 회로이다.
특히, 메모리 반도체의 최근 추세가 저전압, 저소비 전력화되어 감에 따라 디램 제품에서 내부전원 생성장치를 채용하고 있다.
한편, 이와같이 소자의 내부에서 사용되는 전압을 자체적으로 생성하므로, 주변온도, 공정, 또는 압력 등의 변동에 관계없이 안정적인 내부전압을 생성하는 것에 많은 노력이 있어왔다.
도 1은 종래기술에 따른 내부전원 생성장치의 회로도이다.
도 1을 참조하면, 종래기술에 따른 내부전원 생성장치는 내부전원(VCORE)을 공급하기 위한 내부전원 드라이버(PM1)와, 내부전원(VCORE)에 비례하는 전압 레벨을 갖는 피드백전압(VCORE_FD)을 공급하기 위한 피드백부(10)와, 원하는 기준전압(VREFC) 레벨로 피드백전압(VCORE_FD)이 유지되도록 내부전원 드라이버(PM1)를 제어하는 제어신호(DR_CTR)를 생성하기 위한 제어신호 생성부(20)를 구비한다.
그리고 피드백부(10)는 내부전원(VCORE) 및 접지전압(VSS)의 공급단 사이에 직렬 연결된 복수의 저항을 포함한다. 제어신호 생성부(20)는 기준전압(VREFC)과 내부전원(VCORE)을 차동입력으로 갖는 차동증폭기(22)와, 구동신호(ACT)에 응답하여 차동증폭기(22)에 구동전원을 공급하기 위한 구동 제어부(NM1)를 구비한다.
내부전원 드라이버(PM1)는 제어신호(DR_CTR)를 게이트 입력으로 가지며 외부전원(VCORE)의 공급단과 내부전원(VCORE)의 공급단 사이에 드레인-소스 경로를 갖 는 PMOS트랜지스터(PM1)는 구비한다.
내부전원 생성장치의 동작을 간략히 살펴보면, 먼저 피드백부(10)는 출력되는 내부전원(VCORE)을 전압 디바이딩하여, 내부전원(VCORE)의 전압레벨에 비례하는 전압 레벨을 갖는 피드백전압(VCORE_FD)을 출력한다. 제어신호 생성부(20)는 피드백전압(VCORE_FD)과 기준전압(VREFC)을 차동 입력으로 갖는 차동증폭기(22)를 통해, 기준전압(VREFC)에 대해 피드백전압(VCORE_FD)이 갖는 레벨 차이에 비례하는 전압 레벨을 갖는 제어신호(DR_CTR)를 생성한다. 이때, 제어신호 생성부(20)는 구동신호(ACT)가 활성화 되어 구동제어부(NM1)가 구동전원을 차동증폭기(22)에 공급하는 경우에 제어신호(DR_CRT)를 출력한다. 따라서, 내부전원 드라이버(PM1)는 제어신호(DR_CTR)의 레벨에 따라 내부전원(VCORE)의 공급단을 드라이빙하므로서, 제어신호(DR_CRT)에 따라 내부전원(VCORE)의 레벨이 조절되도록 한다.
한편, 반도체메모리소자는 요구되는 전류량을 공급할 수 있도록 전술한 바와 같은 내부전원 공급장치를 복수개 구비한다. 특히, 출력되는 데이터가 종래 4,8비트에서 16비트로 증가된 현재와 같은 DDR2 방식에서는, 액티브 되는 셀의 수가 종래에 비해 2배로 증가하므로, DDR2에서는 2배 수의 내부전원 공급장치를 구비하게 된다. 전술한 충분한 양의 전류 공급은 빠른 응답속도를 위해서도 필요하다.
그런데, 이와같이 공급장치의 수를 증가시키면, 스탠드바이 전류의 양이 증가하여 스펙을 만족시킬 수 없는 문제점이 발생한다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 스탠바이 전류의 증가없이 안정적인 레벨의 내부전원을 공급할 수 있는 내부전원 공급장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 내부전원 공급장치는 내부전원을 공급하기 위한 내부전원 드라이버; 상기 내부전원의 전압레벨에 비례하는 전압 레벨을 갖는 피드백전압을 공급하기 위한 피드백수단; 원하는 기준전압 레벨로 상기 피드백전압이 유지되도록 상기 내부전원 드라이버를 제어하는 제어신호를 생성하기 위한 제어신호 생성수단; 및 상기 제어신호에 응답하여 추가적으로 상기 내부전원을 공급하기 위한 보조 드라이빙수단을 구비한다.
본 발명의 타측면에 따른 내부전원 공급장치는 내부전원을 공급하기 위한 내부전원 드라이버; 상기 내부전원의 전압레벨에 비례하는 전압 레벨을 갖는 피드백전압을 공급하기 위한 피드백수단; 원하는 기준전압 레벨로 상기 피드백전압이 유지되도록 상기 내부전원 드라이버를 제어하는 제어신호를 생성하기 위한 제어신호 생성수단; 상기 제어신호에 응답하여 추가적으로 상기 내부전원을 공급하기 위한 보조 드라이빙수단; 및 전류소모가 예상되는 경우에 상기 보조 드라이빙부가 액티브 되도록 제어하기 위한 보조 드라이빙 제어수단을 구비한다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명 의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 내부전원 공급장치의 내부 회로도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 내부전원 공급장치는 내부전원(VCORE)을 공급하기 위한 내부전원 드라이버(PM2)와, 내부전원(VCORE)에 비례하는 전압 레벨을 갖는 피드백전압(VCORE_FD)을 공급하기 위한 피드백부(100)와, 원하는 기준전압(VREFC) 레벨로 피드백전압(VCORE_FD)이 유지되도록 내부전원 드라이버(PM2)를 제어하는 제어신호(DR_CTR)를 생성하기 위한 제어신호 생성부(200)와, 제어신호(DR_CTR)에 응답하여 추가적으로 내부전원(VCORE)을 공급하기 위한 보조 드라이빙부(300)를 구비한다.
이때, 보조 드라이빙부(300)는 원하는 상황에 따라 내부전원을 공급하는 드라이버의 구동력을 조절할 수 있도록 복수개의 보조 드라이버(PM3, PM4, PM5)를 포함한다.
또한, 내부전원 공급장치는 많은 전류소모가 예상되는 경우에만 보조 드라이빙부(300)가 제어신호(DR_CTR)에 응답하여 액티브 되도록 제어하기 위한 보조 드라이빙 제어부(420, 440)를 더 구비한다.
보조 드라이빙 제어부(420, 440)는 많은 전류소모를 발생시키는 커맨드의 인가를 감지하여 보조 구동신호(X16B, WRB, CLB)를 생성하기 위한 보조 구동신호 생성부(420)와, 보조 구동신호(X16B, WRB, CLB)에 응답하여 보조 드라이빙부(300)의 구동전원을 공급하기 위한 구동 전원 공급부(440)를 구비한다.
여기서, 보조 구동신호 생성부(420) 및 구동전원 공급부(440)는 감지되는 커맨드의 종류에 따라 복수개 구비된다.
구동 전원 공급부(440)는 모드 구동신호(X16B)에 응답하여 외부전원(VDD)을 제1 보조 드라이버(PM3)의 구동전원으로 공급하기 위한 제1 구동 전원 공급부(PM6)와, 컬럼 구동신호(WRB)에 응답하여 외부전원(VDD)을 제2 보조 드라이버(PM4)의 구동전원으로 공급하기 위한 제2 구동전원 공급부(PM7)와, 카스 구동신호(CLB)에 응답하여 외부전원(VDD)을 제3 보조 드라이버(PM5)의 구동전원으로 공급하기 위한 제3 구동전원 공급부(PM8)를 구비한다.
구동전원 공급부(440) 및 보조 드라이빙부(300)의 구현을 살펴보면, 제1 구동전원 공급부(PM6)는 모드 구동신호(X16B)를 게이트 입력으로 가지며 외부전원(VDD)에 자신의 소스단이 접속된 PMOS트랜지스터를 포함하며, 제1 보조 드라이버(PM3)는 제어신호(DR_CTR)를 게이트 입력으로 가지며 PMOS트랜지스터(PM6)의 드레인단 및 내부전원(VCORE)의 공급단 사이에 소스-드레인 경로를 갖는 PMOS트랜지스터를 포함한다. 그리고 제2 및 제3 구동전원 공급부(PM7, PM8)와 제2 및 제3 보조 드라이버(PM4, PM5)는 구동신호만 다를 뿐 동일한 회로적 구현을 가지므로, 구체적 언급은 생략하도록 한다.
또한, 보조 구동신호 생성부(420)는 X16모드신호(X16), 읽기신호(RD), 쓰기신호(WT), 또는 카스신호(CL4, CL5, CL6) 등이 인가되어 소자 내에서 많은 전류소모가 예상되는 경우 해당 구동신호(X16B, WRB, CLB)를 활성화시키므로서, 구동전원 공급부(440)가 보조 드라이빙부(300)에 구동전원을 공급하여 내부전원(VCORE)이 공 급되도록 한다.
보조 구동신호 생성부(420)는 X16모드신호(X16)의 활성화 시 이를 반전시켜 모드 구동신호(X16B)로 출력하기 위한 인버터(I1)를 포함하는 모드 구동신호 생성부와, 쓰기신호(WT) 및 읽기신호(RD)의 입력신호 중 하나의 신호가 액티브되는 경우 컬럼 구동신호(WRB)를 활성화시켜 출력하기 위한 노어게이트(NR1)를 포함하는 컬럼 구동신호 생성부와, 복수의 카스신호(CL4, CL5, CL6)를 인가받아 그 중 하나의 신호가 액티브되는 경우 카스 구동신호(CLB)를 활성화시켜 출력하기 위한 노어게이트(NR2)를 포함하는 카스 구동신호 생성부를 구비한다.
다음에서는 본 발명에 따른 내부전원 공급장치의 동작을 간략히 살펴보도록 한다. 특히, 많은 전류소모가 예견되는 커맨드의 인가 시 추가적인 보조 드라이버(PM3, PM4, PM5)가 내부전원(VDD)을 공급하는 과정에 대해 살펴보도록 한다.
모드 구동신호 생성부는 X16모드신호(X16)가 논리레벨 'H'로 활성화되는 경우 모드 구동신호(X16B)를 논리레벨 'L'로 활성화시키며, 컬럼 구동신호 생성부는 쓰기신호(WT) 또는 읽기신호(RD)가 논리레벨 'H'로 활성화되면 컬럼 구동신호(WRB)를 논리레벨 'L'로 활성화시킨다. 그리고 카스 구동신호 생성부는 복수의 카스신호 CL4, CL5 및 CL6 중 하나가 논리레벨 'H'로 활성화되면 카스 구동신호(CLB)를 논리레벨 'L'로 활성화시킨다.
제1 내지 제3 구동전원 공급부(PM6, PM7, PM8)는 해당 구동신호의 활성화에 응답하여 외부전원(VDD)을 제1 내지 제3 보조 드라이버(PM3, PM4, PM5)의 구동전원으로 공급한다.
전술한 본 발명에 따른 내부전원 공급장치는 제어신호(DR_CTR)에 의해 액티브되는 보조 드라이버(PM3, PM4, PM5)를 더 구비하므로, 종래 내부전원 공급장치 자체를 복수개 구비하여 스탠드바이 전류가 증가하는 문제점을 제거한다.
또한, 내부전원 공급장치는 많은 전류의 소모가 예견되는 커맨드(X16, WT, RD, CL4, CL5, CL6)의 인가 시에만 복수의 보조 드라이버(PM3, PM4, PM5)를 추가적으로 액티브시켜, 내부전원(VCORE)을 드라이빙 하는 드라이버의 실질적 싸이즈를 전류가 요구되는 상황에 따라 증가시킨다.
그러므로, 전술한 본 발명에 따른 내부전원 공급장치는 추가적인 드라이버 및 드라이버의 액티브를 제어하기 위한 제어부를 더 포함하므로서, 스탠드바이 전류의 증가없이 많은 전류가 요구되는 경우에 안정적으로 내부전원을 공급한다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
전술한 본 발명은 요구되는 전류량에 따라 내부전원을 공급하는 드라이버의 실질적인 싸이즈를 조절하므로서, 스탠드바이 전류의 증가없이 내부전원을 안정적으로 공급한다.

Claims (14)

  1. 삭제
  2. 내부전원을 공급하기 위한 내부전원 드라이버;
    상기 내부전원의 전압레벨에 비례하는 전압 레벨을 갖는 피드백전압을 공급하기 위한 피드백수단;
    원하는 기준전압 레벨로 상기 피드백전압이 유지되도록 상기 내부전원 드라이버를 제어하는 제어신호를 생성하기 위한 제어신호 생성수단; 및
    상기 제어신호에 응답하여 추가적으로 상기 내부전원을 공급하기 위한 보조 드라이빙수단을 구비하며,
    상기 보조 드라이빙수단은 상기 제어신호에 응답하여 상기 내부전원을 공급하는 복수의 보조 드라이버를 구비하는 것을 특징으로 하는 내부전원 공급장치.
  3. 내부전원을 공급하기 위한 내부전원 드라이버;
    상기 내부전원의 전압레벨에 비례하는 전압 레벨을 갖는 피드백전압을 공급 하기 위한 피드백수단;
    원하는 기준전압 레벨로 상기 피드백전압이 유지되도록 상기 내부전원 드라이버를 제어하는 제어신호를 생성하기 위한 제어신호 생성수단;
    상기 제어신호에 응답하여 추가적으로 상기 내부전원을 공급하기 위한 보조 드라이빙수단; 및
    전류소모가 예상되는 경우에 상기 보조 드라이빙부가 액티브 되도록 제어하기 위한 보조 드라이빙 제어수단
    을 구비하는 내부전원 공급장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 보조 드라이빙 제어수단은,
    많은 전류소모를 발생시키는 커맨드의 인가를 감지하여 보조 구동신호를 생성하기 위한 보조 구동신호 생성부와,
    상기 보조 구동신호에 응답하여 상기 보조 드라이빙수단의 구동전원을 공급하기 위한 구동 전원 공급부를 구비하는 것
    을 특징으로 하는 내부전원 공급장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 보조 드라이빙수단은,
    전류 소모량에 따라 상기 내부전원을 추가적으로 공급하는 복수의 보조 드라이버를 포함하는 것
    을 특징으로 하는 내부전원 공급장치.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 보조 구동신호 생성부 및 구동전원 공급부는 상기 커맨드의 종류에 따라 복수개 구비되는 것
    을 특징으로 하는 내부전원 공급장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 보조 구동신호 생성부는,
    출력데이터 비트신호, 읽기신호, 쓰기신호, 또는 카스신호 등이 인가되어 많은 전류소모가 예상되는 경우 상기 보조 구동신호를 활성화 시키는 것
    을 특징으로 하는 내부전원 공급장치.
  8. 제7항에 있어서,
    보조 구동신호 생성부는,
    상기 출력데이터 비트신호에 응답하여 모드 구동신호를 출력하기 위한 모드 구동신호 생성부와,
    상기 쓰기신호 및 상기 읽기신호에 응답하여 컬럼 구동신호를 출력하기 위한 컬럼 구동신호 생성부와,
    상기 복수의 카스신호에 응답하여 카스 구동신호를 출력하기 위한 카스 구동신호 생성부를 구비하는 것을 특징으로 하는 내부전원 공급장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 구동 전원 공급부는,
    상기 모드 구동신호에 응답하여 외부전원을 제1 보조 드라이버의 구동전원으로 공급하기 위한 제1 구동 전원 공급부와,
    상기 컬럼 구동신호에 응답하여 상기 외부전원을 제2 보조 드라이버의 구동전원으로 공급하기 위한 제2 구동전원 공급부와,
    상기 카스 구동신호에 응답하여 상기 외부전원을 제3 보조 드라이버의 구동전원으로 공급하기 위한 제3 구동전원 공급부
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 내부전원 공급장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 구동전원 공급부는,
    상기 모드 구동신호를 게이트 입력으로 가지며 상기 외부전원의 공급단에 자신의 소스단이 접속되고, 자신의 드레인단에 걸린 전압을 상기 제1 보조 드라이버의 구동전원으로 공급하는 제1 PMOS트랜지스터를 포함하는 것
    을 특징으로 하는 내부전원 공급장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 보조 드라이버는 상기 제어신호를 게이트 입력으로 가지며 상기 제1 PMOS트랜지스터의 드레인단 및 상기 내부전원의 공급단 사이에 소스-드레인 경로를 갖는 제2 PMOS트랜지스터를 포함하는 것
    을 특징으로 하는 내부전원 공급장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 모드 구동신호 생성부는,
    상기 출력데이터 비트신호를 반전시켜 상기 모드 구동신호로 출력하기 위한 인버터를 포함하는 것
    을 특징으로 하는 내부전원 공급장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 컬럼 구동신호 생성부는,
    상기 쓰기신호 및 상기 읽기신호를 인가받아 상기 컬럼 구동신호를 출력하기 위한 노어게이트를 포함하는 것
    을 특징으로 하는 내부전원 공급장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 카스 구동신호 생성부는 상기 복수의 카스신호를 인가받아 상기 카스 구동신호를 출력하기 위한 노어게이트를 포함하는 것
    을 특징으로 하는 내부전원 공급장치.
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