KR101212736B1 - 코어전압 발생회로 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 코어전압을 발생하는 코어전압 발생회로에 관한 것이다. 본 발명에 따른 코어전압 발생회로는, 액티브_인에이블 신호에 응답하여 피드백된 코어전압과 기준전압을 비교하기 위한 비교부; 상기 비교부의 출력신호에 응답하여 액티브 코어전압단을 풀업 구동하기 위한 구동부; 상기 액티브 코어전압단의 전압을 분배하여 상기 피드백된 코어전압을 발생하는 피드백부; 및 상기 액티브 코어전압단과 코어전압라인 - 스탠바이 상태에서 코어전압을 발생하는 다른 코어전압 발생회로가 연결됨 - 사이에 삽입되어, 상기 액티브_인에이블 신호에 응답하여 스탠바이 상태에서 상기 코어전압라인으로부터 전류가 역류하는 것을 방지하기 위한 역류차단부를 구비한다.
Figure R1020070090908
반도체 메모리 장치, 코어전압, 전류

Description

코어전압 발생회로{CORE VOLTAGE DRIVER}
본 발명은 반도체 메모리 장치에서 회로 설계에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 코어전압을 발생하는 코어전압 발생회로에 관한 것이다.
반도체 메모리장치는, 다양한 분야에서 이용되어지지만 그 중의 하나가 각종 다양한 데이터를 저장하는데 이용되고 있다. 이러한 반도체 메모리장치는, 데스크탑 컴퓨터와 노트북 컴퓨터를 비롯하여 각종 휴대용 기기들에 이용되고 있기 때문에 대용량화, 고속화, 소형화 그리고 저전력화가 요구되어진다.
상기 저전력화에 따른 반도체 메모리장치를 설계하기 위한 하나의 방법으로서 메모리의 코아 영역(Core area)에서 전류소비를 최소한으로 하는 기술이 제시되고 있다. 상기 코아 영역은, 메모리 셀(memory cell)과 비트라인( Bit line) 그리고 워드 라인(word line)들로 구성되고, 극미세화된 디자인룰(design rule)에 따라 설계된다. 따라서 극미세화되고 고주파수 동작이 이루어지는 반도체 메모리장치를 설계하기 위해서는 기본적으로 전원전압이 매우 낮아질 수 밖에 없다.
한편, 반도체 메모리 장치는, 일정값 이하의 외부전원전압을 이용하여 장치 내부에서 필요한 크기의 전원을 생성하여 사용하고 있다. 그 중에서도 디램(DRAM)과 같이 비트라인 감지증폭기를 사용하는 메모리 소자의 경우, 셀 데이터를 감지하기 위하여 코어전압(Vcore)을 사용하고 있다.
워드라인이 활성화되면 그 워드라인에 연결된 다수개의 메모리 셀의 데이터가 비트라인에 전달되고, 비트라인 감지증폭기는 비트라인 쌍의 전압 차이를 감지 및 증폭하게 된다. 이러한 수천 개의 비트라인 감지증폭기가 한꺼번에 동작할 때 풀업 전원라인을 사용하고, 사용되는 코어전압단으로부터 많은 양의 전류가 소모된다.
도 1은 종래 코어전압 발생회로를 구성하는 회로도를 도시하고 있다.
도시되고 있는 바와 같이, 종래 코어전압 발생회로는, 코어 전압단 전위의 1/2 레벨인 하프 코어 전압(HF_VCORE)과 기준전압(VREFC)(목표 코어전압의 1/2 레벨; 0.75V)을 차동 비교하는 비교부(10), 상기 비교부(10)의 출력신호에 응답하여 증폭된 코어 전압(약 1.5V)을 발생 출력하는 증폭부(12), 그리고 상기 출력되는 코어 전압을 전압 분배하고, 출력되는 코어 전압의 감시에 이용될 코어 전압단 전위의 1/2 레벨인 하프 코어전압(HF_VCORE)을 발생하는 하프 코어전압 발생부(14) 등을 포함하여 구성되어진다. 그리고 상기 비교부(10)의 동작을 제어하기 위한 제어스위칭부(16)가 포함되어진다.
상기와 같이 구성되어지는 종래의 코어전압 발생회로는, 제어스위칭부(16)를 구성하는 NMOS 트랜지스터(MN2)의 게이트단자에 하이레벨신호(약 0.830V)의 액티브_인에이블신호(ACTIVE_ENABLE)가 인가되어질 때 비교부(10)의 동작이 이루어진다.
상기 NMOS 트랜지스터(MN2)에 하이레벨신호가 인가되어 턴-온 상태일 때, 외부에서 인가되는 기준전압(VREFC)에 의해 NMOS 트랜지스터(MN0)가 턴-온되어, 상기 트랜지스터(MN0)와 트랜지스터(MN2)의 드레인 전압이 낮아진다. 즉, 노드(N1)의 전위가 낮아진다. 상기 노드(N1)에 인가되는 전압에 의해서 동작되는 PMOS 트랜지스터(MP2)의 게이트단자에 로우레벨신호가 인가되어지고, 상기 트랜지스터(MP2)가 턴 온되면서 출력되는 코어 전압(VCORE)이 높아진다.
상기 코어전압(VCORE)이 상승될 때, 동시에 하프 코어전압(HF_VCORE)도 상승되면서 트랜지스터(MN1)를 턴 온시킨다. 상기 트랜지스터(MN1)이 턴온되면, 노드(N2)의 전위가 낮아지면서 PMOS 트랜지스터(MP0,MP1)의 게이트단자 전압이 낮아진다. 상기 PMOS 트랜지스터(MP0,MP1)의 게이트단자 전압이 낮아지면, 턴 온 상태로 전환되면서 노드(N1)의 전위가 점차 상승되어진다. 즉 트랜지스터(MP2)의 게이트 전압이 점차 상승되어지는 것이다. 이러한 동작이 하프 코어전압(HF_VCORE)과 기준전압(VREC)이 같아질때까지 이루어진다.
한편, 종래의 코어전압 발생회로는, 제어스위칭부(16)를 구성하는 NMOS 트랜지스터(MN2)의 게이트단자에 로우레벨신호(트랜지스터의 턴온전압보다 낮은 전압) 상태의 액티브_디스에이블신호가 인가되어질 때 비교부(10)의 동작이 정지되면서 코어전압 발생이 차단되어진다.
상기 NMOS 트랜지스터(MN2)에 로우레벨신호가 인가되어 턴-오프 상태일 때, NMOS 트랜지스터(MN0)의 전류통로가 형성되지 못하여 트랜지스터(MN0)가 턴-오프 된다. 이때 노드(N1)의 전위는 고전위상태가 되어 PMOS 트랜지스터(MP2)는 턴 오프 상태가 된다. 따라서 노드(N3)를 통해 발생되는 코어전압은 차단된 상태가 된다.
그러나 상기와 같이 동작하는 종래 코어전압 발생회로는, 코어전압 발생이 차단된 상태에서, 턴 오프 상태를 갖는 PMOS 트랜지스터(MP2)를 통하여 미세 전류가 흐르게 되고, 또한 코어전압에 의해 하프 코어전압 발생부(14)를 구성하는 NMOS 트랜지스터(MN3,MN4)에 전류 통로가 형성되어 불필요한 전류 소모가 발생되었다. 이와 같이 종래 코어전압 발생회로는, 코어전압 발생이 억제된 상황에서 전력소모가 발생되지 않아야 하지만, 코어전압 출력단자가 하프 코어전압 발생을 위한 NMOS 트랜지스터(MN3,MN4)와 연결되어 있어 접지전원으로 전류통로가 형성되어버리므로서 불필요한 전력소모가 발생되어지는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 코어전압 발생이 정지되어 있는 상태에서 코어전압 출력단에서 발생되는 불필요한 전류소모를 방지할 수 있는 코어전압 발생회로를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 코어전압 발생회로는, 액티브_인에이블 신호에 응답하여 피드백된 코어전압과 기준전압을 비교하기 위한 비교부; 상기 비교부의 출력신호에 응답하여 액티브 코어전압단을 풀업 구동하기 위한 구동부; 상기 액티브 코어전압단의 전압을 분배하여 상기 피드백된 코어전압을 발생하는 피드백부; 및 상기 액티브 코어전압단과 코어전압라인 - 스탠바이 상태에서 코어전압을 발생하는 다른 코어전압 발생회로가 연결됨 - 사이에 삽입되어, 상기 액티브_인에이블 신호에 응답하여 스탠바이 상태에서 상기 코어전압라인으로부터 전류가 역류하는 것을 방지하기 위한 역류차단부를 구비한다.
또한, 본 발명의 코어전압 발생회로는 상기 액티브_인에이블 신호에 응답하여 스탠바이 상태에서 상기 액티브 코어전압단을 방전시키기 위한 뮤트부를 더 구비할 수 있다.
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위에서 설명하고 있는 본 발명에 따른 코어전압 발생회로는, 코어전압을 차단시킨 상태에서 코어전압 출력단에서 불필요하게 발생되어지는 전류소모를 억제하는 것을 특징으로 한다. 이를 위하여 본 발명은 코어전압 발생이 차단되었을 때, 코어전압 출력단의 전위를 0볼트로 제어하여, 하프 코어전압 발생부에서 형성된 전 류통로에 의한 전류 소모를 방지한다. 또한 본 발명은 증폭부의 턴-오프 특성을 높여주므로서, 트랜지스터에 의한 누설전류 발생을 억제시킨다. 그리고 본 발명은 상기 코어전압 출력라인에 이중 스위치를 구성하여, 코어전압 발생이 차단되었을 때, 상기 이중 스위치에 의해 코어전압 출력을 완전하게 차단시키는 효과를 얻게 된다. 따라서 본 발명은 코어전압 발생이 차단된 상태에서, 코어전압 출력단에서 발생될 수 있는 전류소모를 완전하게 억제시키는 효과를 얻는다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 코어전압 발생회로의 실시예에 대하여 자세하게 살펴보기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 코어전압 발생회로도를 도시하고 있다.
도시하고 있는 바와 같이 본 발명에 따른 코어전압 발생회로는, 액티브_인에이블 신호(ACTIVE_ENABLE)에 응답하여 하프 코어 전압(HF_VCORE, 코어전압단 전위의 1/2 레벨)과 기준전압(VREFC)(목표 코어전압의 1/2 레벨, 예컨대 0.75V)을 차동 비교하는 비교부(20 및 26), 상기 비교부(20 및 26)의 출력신호에 응답하여 액티브 코어전압단(VCORE_ACT)을 외부 전원전압(VDD)으로 구동하기 위한 구동부(22), 코어전압단의 전압을 분배하여 하프 코어전압(NEW HF_VCORE)을 발생하는 피드백부(24), 액티브_인에이블 신호(ACTIVE_ENABLE)에 응답하여 코어전압 발생회로가 디스에이블 상태인 동안 액티브 코어전압단(VCORE_ACT)을 접지전압으로 방전시키기 위한 뮤트부(23), 액티브 코어전압단(VCORE_ACT)과 코어전압라인(VCORE) - 스탠바이 상태에서도 코어전압라인을 구동하는 다수의 스탠바이 코어전압 발생회로가 연결됨 - 사이에 삽입되어 액티브_인에이블 신호(ACTIVE_ENABLE)에 응답하여 코어전압 발생회로가 디스에이블 상태인 동안 코어전압라인(VCORE)으로부터 피드백부(24)로 전류가 역류하는 것을 방지하기 위한 역류차단부(25)를 구비한다.
또한, 액티브_인에이블 신호(ACTIVE_ENABLE)에 응답하여 코어전압 발생회로가 디스에이블 상태인 동안 구동부(22)를 오프시키기 위한 제어스위칭부(21)를 더 구비할 수 있다.
여기서, 비교부(20 및 26)는, 기준전압(VREFC)과 피드백된 하프 코어전압(HF_VCORE)을 입력하는 두 개의 NMOS 트랜지스터(MN10,MN11)와, NMOS 트랜지스터(MN10)의 드레인단자(N11)와 외부 전원전압(VDD) 사이에 접속되며 노드 N12를 게이트 입력으로 하는 PMOS 트랜지스터(MP7)와, NMOS 트랜지스터(MN11)의 드레인단자(N12)와 외부 전원전압(VDD) 사이에 접속되며 노드 N12를 게이트 입력으로 하는 PMOS 트랜지스터(MP8)와, 두 NMOS 트랜지스터(MN10,MN11)의 공통 소스 단자(N15)와 접지전압단 사이에 접속되고 액티브_인에이블 신호(ACTIVE_ENABLE)를 게이트 입력으로 하여 비교부의 차동증폭 동작을 제어하기 위한 NMOS 트랜지스터(MN12)를 구비한다.
한편, 구동부(22)는, 외부 전원전압(VDD)과 액티브 코어전압단(VCORE_ACT) 사이에 접속되며 비교부(20 및 26)의 출력단(N11)을 게이트 입력으로 하는 PMOS 트랜지스터(MP9)로 구현된다.
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또한, 피드백부(24)는, 코어전압단(VCORE_ACT, N13)과 접지전압단 사이에 직렬 연결된 두 개의 다이오드 접속된 NMOS 트랜지스터(MN13,MN14)로 구성된다. 즉, 두 개의 트랜지스터(MN13,MN14)가 액티브 코어전압단(VCORE_ACT)에 걸린 전압을 분배하여 두 개의 트랜지스터(MN13,MN14)의 접속 노드(N14)를 통해 하프 코어전압(HF_VCORE)을 출력하게 된다.
그리고, 뮤트부(23)는, 코어전압단(VCORE_ACT, N13)과 접지전압단 사이에 접속되며, 반전된 액티브_인에이블 신호(ACTIVE_ENABLE)를 게이트 입력(N16)으로 하는 NMOS 트랜지스터(MN15)로 구현할 수 있다.
또한, 역류차단부(25)는, 액티브_인에이블 신호(ACTIVE_ENABLE)를 반전시키기 위한 인버터(IV0)와, 인버터(IV0)의 출력신호 및 액티브_인에이블 신호(ACTIVE_ENABLE)에 응답하여 액티브 코어전압단(VCORE_ACT)과 코어전압라인(VCORE)을 선택적으로 연결하기 위한 트랜스미션 게이트(SM0)를 구비한다. 트랜스미션 게이트(SM0)는 액티브_인에이블 신호(ACTIVE_ENABLE)가 논리레벨 하이일 때만 액티브 코어전압단(VCORE_ACT)과 코어전압라인(VCORE)을 연결한다.
한편, 제어스위칭부(21)는, 외부 전원전압(VDD)과 비교부(20 및 26)의 출력단(N22) 사이에 접속되며, 액티브_인에이블 신호(ACTIVE_ENABLE)를 게이트 입력으로 하는 PMOS 트랜지스터(MP10)를 구비한다.
다음은 상기 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 코어전압 발생회로의 동작 과정에 대해서 설명한다.
우선, 비교부(20 및 26)가 동작하여 코어전압을 발생할 때, 즉 액티브_인에이블 신호(ACTIVE_ENABLE)가 논리레벨 하이로 활성화되면, NMOS 트랜지스터(MN12)가 턴-온 되고, 제어스위칭부(21)의 PMOS 트랜지스터(MP10)가 턴-오프 되어 비교 동작 및 구동 동작이 인에이블 된다.
이때, 액티브_인에이블 신호(ACTIVE_ENABLE)에 의해 역류차단부(25)의 트랜스미션 게이트(SM0)는 턴-온 되고, 뮤트부(23)의 NMOS 트랜지스터(MN15)는 턴-오프 된다.
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이와 같은 상태에서, 액티브 코어전압단(VCORE_ACT)의 전위가 예정된 레벨보다 낮아지면, 구동부(22)의 PMOS 트랜지스터(MP9)가 액티브 코어전압단(VCORE_ACT)을 풀업 구동하여 액티브 코어전압단(VCORE_ACT)의 전위를 상승시키며, 액티브 코어전압단(VCORE_ACT)의 코어전압이 코어전압라인(VCORE)으로 전달된다.
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한편, 상기와 같이 액티브 코어전압 발생회로가 코어전압을 발생하는 액티브 상태(예컨대, 오토 리프레쉬 모드(IDD5B))에서 외부에서 인가되는 액티브_인에이블 신호(ACTIVE_ENABLE)는 논리 레벨 하이로 활성화 된다. 그러나, 액티브 코어전압 발생회로가 코어전압을 발생하지 않는 스탠바이 상태(예컨대, 파워다운 모드(IDD2P))에서는 액티브_인에이블 신호(ACTIVE_ENABLE)는 논리 레벨 로우로 비활성화 된다.
액티브_인에이블 신호(ACTIVE_ENABLE)는 논리 레벨 로우로 비활성화 되면, NMOS 트랜지스터(MN12)를 턴-오프 시키고, 제어스위칭부(21)의 PMOS 트랜지스터(MP10)가 턴-온 되어 비교부(20 및 26) 및 구동부(22)가 디스에이블 된다.
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이때, 액티브_인에이블 신호(ACTIVE_ENABLE)에 의해 역류차단부(25)의 트랜스미션 게이트(SM0)는 턴-오프 되고, 뮤트부(23)의 NMOS 트랜지스터(MN15)는 턴-온 된다.
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여기서, 역류차단부(25)의 트랜스미션 게이트(SM0)가 턴-오프된 상태이기 때문에 코어전압라인(VCORE)으로부터 액티브 코어전압단(VCORE_ACT)을 거쳐 피드백부(24)로 역류하던 코어전류가 차단된다.
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더불어, 뮤트부(23)는 액티브 코어전압단(VCORE_ACT)을 접지전압으로 방전시켜 액티브 코어전압단(VCORE_ACT)이 플로팅되는 것을 방지한다.
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도 3은 본 발명에 따른 코어전압 발생회로를 외부전원전압(VDD =1.8볼트), 기준전압(VREFC=0.75볼트), 액티브_인에이블전압(0.83 볼트)의 조건에서 테스트한 결과를 나타내고 있는 그래프이다. 도시된 바에 따르면, 본 발명 적용시 파워다운 모드(IDD2P)에서 피드백부(24)의 트랜지스터(MN14)에 흐르는 전류가 종래에 비해 현저하게 줄어들었음을 확인할 수 있다.
이상 전술한 본 발명의 바람직한 실시예는, 예시의 목적을 위해 개시된 것으로, 당업자라면 이하 첨부된 특허청구범위에 개시된 본 발명의 기술적 사상과 그 기술적 범위 내에서 또 다른 다양한 실시예들을 개량, 변경, 대체 또는 부가 등이 가능할 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 코어전압 발생 회로도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 코어전압 발생 회로도.
도 3은 본 발명에 따른 동작 그래프.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
20 : 비교부 21,26 : 제어스위칭부
22 : 증폭부 23 : 뮤트부
24 : 하프 코어전압 발생부 25 : 출력스위칭부
MN10~MN15 : NMOS 트랜지스터 MP7~MP10 : PMOS 트랜지스터
IV0 : 인버터 SM0 : 스위치

Claims (10)

  1. 액티브_인에이블 신호에 응답하여 피드백된 코어전압과 기준전압을 비교하기 위한 비교부;
    상기 비교부의 출력신호에 응답하여 액티브 코어전압단을 풀업 구동하기 위한 구동부;
    상기 액티브 코어전압단의 전압을 분배하여 상기 피드백된 코어전압을 발생하는 피드백부; 및
    상기 액티브 코어전압단과 코어전압라인 - 스탠바이 상태에서 코어전압을 발생하는 다른 코어전압 발생회로가 연결됨 - 사이에 삽입되어, 상기 액티브_인에이블 신호에 응답하여 스탠바이 상태에서 상기 코어전압라인으로부터 전류가 역류하는 것을 방지하기 위한 역류차단부
    를 구비하는 코어전압 발생회로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 액티브_인에이블 신호에 응답하여 스탠바이 상태에서 상기 액티브 코어전압단을 방전시키기 위한 뮤트부를 더 구비하는 코어전압 발생회로.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 역류차단부는 상기 액티브_인에이블 신호에 응답하여 상기 액티브 코어전압단과 상기 코어전압라인을 선택적으로 연결하기 위한 트랜스미션 게이트를 구비하는 코어전압 발생회로.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 뮤트부는 상기 액티브 코어전압단과 접지전압단 사이에 접속되며, 상기 상기 액티브_인에이블 신호의 반전 신호를 게이트 입력으로 하는 NMOS 트랜지스터를 구비하는 코어전압 발생회로.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
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