KR100968441B1 - An internal voltage generator for semiconductor device - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 장치용 내부전원 발생 장치에 관한 것으로, 특히 동작 모드에 따른 소비 전력 선택이 가능한 반도체 장치용 내부전원 발생 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an internal power generator for a semiconductor device, and more particularly, to an internal power generator for a semiconductor device capable of selecting power consumption according to an operation mode.

본 발명에 따른 반도체 장치용 내부전원 발생 장치는 제 1 기준전압 발생 장치로부터 출력되는 제 1 기준전압을 수신하는 스탠드바이용 증폭기와, 상기 제 1 기준전압 발생 장치로부터 출력되는 상기 제 1 기준전압을 수신하는 액티브용 증폭기와, 제 2 기준전압 발생 장치로부터 출력되는 제 2 기준전압을 수신하는 초절전 모드용 증폭기와, 상기 스탠드바이용 증폭기에 의하여 구동되며, 반도체 장치의 공급전원을 반도체 장치의 주변 회로부로 공급하는 제 1 구동부와, 상기 액티브용 증폭기에 의하여 구동되며, 반도체 장치의 공급전원을 반도체 장치의 주변 회로부로 공급하는 제 2 구동부와, 상기 초절전 모드용 증폭기에 의하여 구동되며, 반도체 장치의 공급전원을 반도체 장치의 주변 회로부로 공급하는 제 3 구동부를 구비한다. An internal power generator for a semiconductor device according to the present invention includes a standby amplifier for receiving a first reference voltage output from a first reference voltage generator, and a first reference voltage output from the first reference voltage generator. An active amplifier, an ultra low power mode amplifier receiving a second reference voltage output from the second reference voltage generator, and a standby amplifier, and supplying power supply of the semiconductor device to the peripheral circuit portion of the semiconductor device. A first driving unit configured to be driven by the active amplifier, a second driving unit supplying supply power of the semiconductor device to the peripheral circuit unit of the semiconductor device, and driven by the ultra power saving mode amplifier, and supplying power supply of the semiconductor device. And a third driver for supplying the peripheral circuit portion of the semiconductor device.

Description

반도체 장치용 내부전원 발생 장치{An internal voltage generator for semiconductor device}An internal voltage generator for semiconductor device

도 1은 종래의 내부전원 발생 장치의 일예이다.1 is an example of a conventional internal power generator.

도 2는 본 발명에 따른 내부전원 발생 장치의 일예이다.2 is an example of an internal power generator according to the present invention.

본 발명은 반도체 장치용 내부전원 발생 장치에 관한 것으로, 특히 동작 모드에 따른 소비 전력 선택이 가능한 반도체 장치용 내부전원 발생 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an internal power generator for a semiconductor device, and more particularly, to an internal power generator for a semiconductor device capable of selecting power consumption according to an operation mode.

최근 모바일 제품의 반도체 장치에 있어, DPD Mode(Deep Power Down Mode: 초절전 모드)는 소비 전류의 감소를 위해 중요한 이슈가 되고 있는데 이러한 초절전 모드는 모바일 제품의 메모리에 저장되어 있는 데이터가 손실되는 경우가 발생하더라도 소비 전류를 극소로 하겠다는 개념이다. Recently, the deep power down mode (DPD mode) has become an important issue for reducing the current consumption in the semiconductor device of the mobile products, such data loss is stored in the memory of the mobile product. It is a concept to minimize the current consumption even if it occurs.

일반적으로, 메모리 제품 특히 디램의 경우 초절전 모드시 외부 전원만 인가된 상태에서 전류 소모를 극소로 하기 위해 메모리 셀에 저장되어 있던 데이타의 유지를 위한 내부 전원의 발생도 멈추게 하여 전류 감소를 도모한다. In general, in the case of a memory product, especially a DRAM, in order to minimize current consumption in a state where only an external power source is applied in an ultra low power mode, the generation of an internal power source for maintaining data stored in a memory cell is also stopped to reduce current.

그러나, 모든 내부전원 발생 장치의 동작을 멈추게 하면 초절전 모드로부터의 다른 모드로의 전환시 어떤 부작용이 발생할 지 모르는 경우가 있다. However, when all the internal power generators are stopped, there may be a case where there are no side effects of switching from the ultra power saving mode to another mode.

따라서, 종래의 경우 초절전 모드시 전류 소모를 줄이기 위해 내부 전압을 발생하기 위한 기준전원 발생 장치와 소정의 스탠드바이용 전원 회로부만 동작하여 전류 소모를 줄인다.Therefore, in the conventional case, only a reference power generator for generating an internal voltage and a predetermined standby power supply circuit unit operate to reduce current consumption in a low power saving mode, thereby reducing current consumption.

도 1은 종래의 내부전원 발생 장치의 일예이다.1 is an example of a conventional internal power generator.

도 1에서, 내부전원 발생 장치에서 발생된 내부전원(VINT)은 전원을 필요로 하는 반도체 장치내의 주변 회로부(110)로 공급된다. In FIG. 1, an internal power source VINT generated by an internal power generator is supplied to a peripheral circuit unit 110 in a semiconductor device requiring power.

스탠드바이용 증폭기(11)와 액티브용 증폭기(12)는 기준전압 발생 장치(100)로부터 출력되는 기준전압(VREF)을 수신하여 각각 구동 트랜지스터(P11, P12)를 구동하여 주변 회로부(110)에 내부전원(VINT)을 공급한다. 참고로, 스탠드바이용 증폭기(11)와 액티브용 증폭기(12) 각각에서 소비하는 전력은 서로 상이하도록 구현된다. 즉, 스탠드바이용 증폭기(11)에서의 소비 전력이 액티브용 증폭기(12)의 그것보다 더 적다. The standby amplifier 11 and the active amplifier 12 receive the reference voltage VREF output from the reference voltage generator 100 and drive the driving transistors P11 and P12, respectively, to be internal to the peripheral circuit unit 110. Supply the power (VINT). For reference, power consumed by each of the standby amplifier 11 and the active amplifier 12 are implemented to be different from each other. In other words, the power consumption in the standby amplifier 11 is less than that of the active amplifier 12.

동작에 있어서, 초절전 모드 신호(DPD)가 하이 레벨로 인에이블되는 경우, 액티브용 증폭기(12)의 동작이 차단되고 스탠드바이용 증폭기(11)에 의하여 구동 트랜지스터(P11)가 구동된다. 따라서, 외부 공급전압(VDD)은 구동 트랜지스터(P11)을 통하여 주변 회로부(110)에 공급되며, 구동 트랜지스터(P11)의 출력전압이 내부전압(VINT)이다. In operation, when the ultra power saving mode signal DPD is enabled at a high level, the operation of the active amplifier 12 is interrupted and the driving transistor P11 is driven by the standby amplifier 11. Therefore, the external supply voltage VDD is supplied to the peripheral circuit unit 110 through the driving transistor P11, and the output voltage of the driving transistor P11 is the internal voltage VINT.

이처럼, 초절전 모드시, 소비 전력이 적은 스탠드바이용 증폭기(11)를 구동함으로써 내부전원 발생 장치의 소비 전력을 감소시킬 수 있음을 알 수 있다.As described above, it can be seen that the power consumption of the internal power generator can be reduced by driving the standby amplifier 11 having low power consumption in the ultra power saving mode.

그러나, 종래의 경우 1) 동작 모드를 스탠드바이와 액티브 모드의 2 가지로만 양분하고 있으며 2) 스탠드바이용 증폭기(11)와 액티브용 증폭기(12)는 하나의 기준전압 발생장치를 공통으로 사용하고 있다.However, in the conventional case, 1) the operation mode is divided into only two types, the standby mode and the active mode, and 2) the standby amplifier 11 and the active amplifier 12 use one reference voltage generator in common. .

이로 인하여 종래의 경우 1) 초절전 모드와 통상적인 스탠드바이 모드의 구별이 곤란하고 2) 스탠드바이 모드의 경우에도 일정 전위 레벨을 출력하는 기준전압 발생 장치를 이용함으로써 불필요한 전력을 소모하는 문제점이 있었다. For this reason, in the conventional case, 1) it is difficult to distinguish between the ultra power saving mode and the normal standby mode, and 2) there is a problem in that unnecessary power is consumed by using a reference voltage generator that outputs a constant potential level even in the standby mode.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 스탠드바이와 액티브 모드 이외에 초절전 모드 개념을 추가한 내부전원 발생 장치를 제공하고자 한다.The present invention has been proposed to solve the above-mentioned problems, and to provide an internal power generation apparatus in which a super power saving concept is added in addition to standby and active modes.

또한, 본 발명은 기준전압의 전위 레벨이 서로 다른 복수개의 기준전압 발생 장치를 사용하여 동작 모드에 따라 선택적으로 사용함으로써 전력 소모를 감소시키는 내부전원 발생 장치를 제공하고자 한다. In addition, the present invention is to provide an internal power generation device that reduces power consumption by selectively using in accordance with the operation mode using a plurality of reference voltage generators having different potential levels of the reference voltage.

본 발명에 따른 반도체 장치용 내부전원 발생 장치는 제 1 기준전압 발생 장치로부터 출력되는 제 1 기준전압을 수신하는 스탠드바이용 증폭기와, 상기 제 1 기준전압 발생 장치로부터 출력되는 상기 제 1 기준전압을 수신하는 액티브용 증폭기와, 제 2 기준전압 발생 장치로부터 출력되는 제 2 기준전압을 수신하는 초절전 모드용 증폭기와, 상기 스탠드바이용 증폭기에 의하여 구동되며, 반도체 장치의 공급전원을 반도체 장치의 주변 회로부로 공급하는 제 1 구동부와, 상기 액티브용 증폭기에 의하여 구동되며, 반도체 장치의 공급전원을 반도체 장치의 주변 회로부로 공급하는 제 2 구동부와, 상기 초절전 모드용 증폭기에 의하여 구동되며, 반도체 장치의 공급전원을 반도체 장치의 주변 회로부로 공급하는 제 3 구동부를 구비한다. An internal power generator for a semiconductor device according to the present invention includes a standby amplifier for receiving a first reference voltage output from a first reference voltage generator, and a first reference voltage output from the first reference voltage generator. An active amplifier, an ultra low power mode amplifier receiving a second reference voltage output from the second reference voltage generator, and a standby amplifier, and supplying power supply of the semiconductor device to the peripheral circuit portion of the semiconductor device. A first driving unit configured to be driven by the active amplifier, a second driving unit supplying supply power of the semiconductor device to the peripheral circuit unit of the semiconductor device, and driven by the ultra power saving mode amplifier, and supplying power supply of the semiconductor device. And a third driver for supplying the peripheral circuit portion of the semiconductor device.

(실시예)(Example)

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따른 내부전원 발생 장치의 일예이다.2 is an example of an internal power generator according to the present invention.

도 2에서, 반도체 장치용 내부전원 발생 장치는 제 1 기준전압 발생 장치(200)로부터 출력되는 제 1 기준전압(VREF1)을 수신하는 스탠드바이용 증폭기(21)와, 제 1 기준전압 발생 장치(200)로부터 출력되는 제 1 기준전압(VREF1)을 수신하는 액티브용 증폭기(23)와, 제 2 기준전압 발생 장치(210)로부터 출력되는 제 2 기준전압(VREF2)을 수신하는 초절전 모드용 증폭기(22)와, 스탠드바이용 증폭기(21)에 의하여 구동되며 반도체 장치의 공급전원을 반도체 장치의 주변 회로부(220)로 공급하는 제 1 구동부(P21)와, 액티브용 증폭기(23)에 의하여 구동되며 반도체 장치의 공급전원을 반도체 장치의 주변 회로부(220)로 공급하는 제 2 구동부(P23)와, 초절전 모드용 증폭기(22)에 의하여 구동되며 반도체 장치의 공급전원을 반도체 장치의 주변 회로부로 공급하는 제 3 구동부(P22)를 구비한다.In FIG. 2, an internal power generator for a semiconductor device includes a standby amplifier 21 for receiving a first reference voltage VREF1 output from the first reference voltage generator 200, and a first reference voltage generator 200. The active amplifier 23 receiving the first reference voltage VREF1 output from the second power supply mode amplifier 22 receiving the second reference voltage VREF2 output from the second reference voltage generator 210. And the first driver P21 for supplying the power supply of the semiconductor device to the peripheral circuit portion 220 of the semiconductor device, and the active amplifier 23 for driving the semiconductor device. A third driving unit P23 for supplying the supply power to the peripheral circuit unit 220 of the semiconductor device and a third power supply unit for supplying the supply power of the semiconductor device to the peripheral circuit unit of the semiconductor device. Drive unit P22 The rain.

도 2에서, 트랜지스터(N21, N22, N23, N24, N25)는 바이어스 트랜지스터로서, 이들 트랜지스터가 인에이블되는 경우 증폭기 또는 기준전압 발생 장치가 인에이블되어 동작한다.In Fig. 2, transistors N21, N22, N23, N24, and N25 are bias transistors, and when these transistors are enabled, an amplifier or a reference voltage generator is enabled and operated.

도 2에서, 구동부(P21, P22, P23)는 PMOS 트랜지스터로 구현되며, 각 트랜지스터의 게이트는 그에 대응하는 증폭기의 출력단과 연결된다. 여기서, PMOS 트랜지스터의 드레인은 반도체 장치의 공급전압과 연결되며, 그 소오스를 통하여 주변회로부(20)에 필요한 내부전압(VINT)을 공급한다.In FIG. 2, the drivers P21, P22, and P23 are implemented as PMOS transistors, and the gates of the transistors are connected to the output terminals of the corresponding amplifiers. Here, the drain of the PMOS transistor is connected to the supply voltage of the semiconductor device, and supplies the necessary internal voltage VINT to the peripheral circuit unit 20 through the source.

도 2에서, 액티브용 증폭기의 소비 전력은 스탠드바이용 증폭기의 소비 전력보다 크며, 스탠드바이용 증폭기의 소비 전력은 초절전 모드용 증폭기의 소비 전력보다 크다. In Fig. 2, the power consumption of the active amplifier is larger than the power consumption of the standby amplifier, and the power consumption of the standby amplifier is larger than that of the amplifier for the ultra power saving mode.

도 2에서, 제 1 기준전압(VREF1)은 제 2 기준전압(VREF2)보다 전위 레벨이 높으며, 초절전 모드시에는 초절전 모드용 증폭기(22)와 제 3 구동부(P22)만이 인에이블되어 동작한다.In FIG. 2, the first reference voltage VREF1 has a higher potential level than the second reference voltage VREF2, and in the ultra power saving mode, only the amplifier 22 and the third driver P22 for the ultra power saving mode are enabled to operate.

동작에 있어서, 초절전 모드 신호(DPD)가 로우 레벨로 디스에이블되는 경우, 트랜지스터(N21, N23, N24)가 턴온된다. 따라서, 기준전압 발생장치(200)와 스탠드바이용 증폭기(21)와 액티브용 증폭기(23)가 인에이블된다. 따라서, 구동부(P21, P23)를 통하여 주변 회로부(220)으로 내부 전압이 인가된다. In operation, when the deep sleep mode signal DPD is disabled to a low level, the transistors N21, N23, and N24 are turned on. Therefore, the reference voltage generator 200, the standby amplifier 21 and the active amplifier 23 are enabled. Therefore, an internal voltage is applied to the peripheral circuit unit 220 through the driving units P21 and P23.

동작에 있어서, 초절전 모드 신호(DPD)가 하이 레벨로 인에이블되는 경우, 트랜지스터(N22, N25)가 턴온된다. 따라서, 기준전압 발생장치(210)와 초절전 모드용 증폭기(22)가 인에이블된다. 따라서, 구동부(P22)를 통하여 주변 회로부(220)으로 내부 전압이 인가된다. In operation, when the ultra low power mode signal DPD is enabled at a high level, the transistors N22 and N25 are turned on. Therefore, the reference voltage generator 210 and the ultra low power mode amplifier 22 are enabled. Therefore, the internal voltage is applied to the peripheral circuit unit 220 through the driver P22.

이러한 초절전 모드의 경우, 제 2 기준전압(VREF2)의 전위 레벨이 제 1 기준전압(VREF1)보다 낮으므로, 주변 회로부(220)에 공급되는 내부전압(VINT)은 초절전 모드 신호가 디스에이블 상태인 전자의 동작 모드의 경우(비초절전 모드)보다 내부전압(VINT)보다 낮다. 따라서, 비초절전 모드의 경우보다 초절전 모드시, 주변 회로부(220)에서 소모되는 전류의 양을 감소시킬 수 있다. In the ultra power saving mode, since the potential level of the second reference voltage VREF2 is lower than the first reference voltage VREF1, the internal voltage VINT supplied to the peripheral circuit unit 220 may have the super power saving mode signal disabled. The former operation mode is lower than the internal voltage VINT than in the non-ultra sleep mode. Therefore, in the ultra low power mode, the amount of current consumed by the peripheral circuit unit 220 may be reduced in the ultra low power mode.

즉, 본 발명에서는 초절전 모드시 주변 회로부에 공급되는 내부전압의 전위 레벨을 매우 낮게 함으로써 주변 회로부에서 소모되는 전력을 극소화하고 있다. 실험에 의하면, 기준전압 발생 장치에서 생성되는 기준전압을 약 0.1V 정도씩 낮추는 경우 반도체 장치의 종류에 따라 다르지만 최근의 모바일 제품의 경우 소모 전류가 약 10㎂ 정도씩 다운되었다. That is, the present invention minimizes the power consumed in the peripheral circuit portion by making the potential level of the internal voltage supplied to the peripheral circuit portion very low in the ultra power saving mode. According to the experiment, when the reference voltage generated by the reference voltage generator is lowered by about 0.1V, depending on the type of semiconductor device, the current consumption of the current mobile products is reduced by about 10 mA.

본 실시예에서, 비초절전 모드의 경우, 스탠드바이용 증폭기와 액티브용 증폭기가 동시에 구동하게 되어 있으나, 필요한 경우 동작 모드에 따라 또 다른 제어 신호를 사용하여 스탠드바이용 증폭기와 액티브용 증폭기를 선택적으로 구동할 수 있다. In this embodiment, in the non-ultra sleep mode, the standby amplifier and the active amplifier are driven simultaneously, but if necessary, another control signal may be used to selectively drive the standby amplifier and the active amplifier according to the operation mode. Can be.

이상에서 알 수 있는 바와같이, 본 발명에 따른 내부전원 발생장치를 사용하는 경우, 초절전 모드시 소비되는 전력을 상당히 감소시킬 수 있다. As can be seen from the above, in the case of using the internal power generator according to the present invention, it is possible to considerably reduce the power consumed in the ultra power saving mode.

Claims (3)

반도체 장치용 내부전원 발생 장치에 있어서, In the internal power generator for semiconductor devices, 제 1 기준전압 발생 장치로부터 출력되는 제 1 기준전압을 수신하는 스탠드바이용 증폭기와,A standby amplifier for receiving a first reference voltage output from the first reference voltage generator; 상기 제 1 기준전압 발생 장치로부터 출력되는 상기 제 1 기준전압을 수신하는 액티브용 증폭기와,An active amplifier receiving the first reference voltage output from the first reference voltage generator; 제 2 기준전압 발생 장치로부터 출력되는 제 2 기준전압을 수신하는 초절전 모드용 증폭기와,An amplifier for ultra power saving mode for receiving a second reference voltage output from the second reference voltage generator; 상기 스탠드바이용 증폭기에 의하여 구동되며, 반도체 장치의 공급전원을 반도체 장치의 주변 회로부로 공급하는 제 1 구동부와,A first driving unit driven by the standby amplifier, the first driving unit supplying supply power of the semiconductor device to the peripheral circuit unit of the semiconductor device; 상기 액티브용 증폭기에 의하여 구동되며, 반도체 장치의 공급전원을 반도체 장치의 주변 회로부로 공급하는 제 2 구동부와,A second driver which is driven by the active amplifier and supplies supply power of the semiconductor device to the peripheral circuit part of the semiconductor device; 상기 초절전 모드용 증폭기에 의하여 구동되며, 반도체 장치의 공급전원을 반도체 장치의 주변 회로부로 공급하는 제 3 구동부를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치용 내부전원 발생 장치.And a third driving unit which is driven by the ultra low power mode amplifier, and supplies a supply power of the semiconductor device to the peripheral circuit portion of the semiconductor device. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 액티브용 증폭기의 소비 전력은 상기 스탠드바이용 증폭기의 소비 전력보다 크며, 상기 스탠드바이용 증폭기의 소비 전력은 상기 초절전 모드용 증폭기의 소비 전력보다 큰 것을 특징으로 하는 반도체 장치용 내부전원 발생 장치. The power consumption of the active amplifier is greater than the power consumption of the standby amplifier, the power consumption of the standby amplifier is greater than the power consumption of the amplifier for the ultra-power saving mode. 제 2 항에 있어서, The method of claim 2, 상기 제 1 기준전압은 상기 제 2 기준전압보다 전위 레벨이 높으며, 초절전 모드시에는 상기 초절전 모드용 증폭기와 제 3 구동부만이 인에이블되어 동작하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치용 내부전원 발생 장치. The first reference voltage has a higher potential level than the second reference voltage, and in the ultra power saving mode, only the ultra low power mode amplifier and the third driving unit are enabled to operate.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH11219586A (en) 1998-02-03 1999-08-10 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor integrated circuit

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