KR101893346B1 - 비휘발성 메모리 장치 - Google Patents

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Abstract

소모 전류를 최소화할 수 있는 비휘발성 메모리 장치가 제공된다. 상기 비휘발성 메모리 장치는 비지 상태(busy state)에서의 구간 정보를 순차적으로 제공하는 스케쥴러(scheduler), 상기 구간 정보에 따라, 선택 신호를 제공하는 인에이블러(enabler), 및 다수의 내부 전압 드라이버를 포함하고, 상기 선택 신호에 따라 선택된 내부 전압 드라이버가 인에이블되는 내부 전압 생성부를 포함한다.

Description

비휘발성 메모리 장치{Nonvolatile memory device}
본 발명은 비휘발성 메모리 장치에 관한 것이다.
비휘발성 메모리 장치는 수십 개의 내부 전압 드라이버(internal voltage driver)를 포함할 수 있다.
준비(ready) 상태에서, 내부 전압 드라이버는 턴오프되어 소모 전류를 줄인다.
반면, 칩 동작 상태(예를 들어, 리드(read), 프로그램(program), 이레이즈(erase) 등)에서, 내부 전압 드라이버는 턴온되어 전압을 특정 영역에 내부 전압을 공급한다. 예를 들어, 메모리 코어에 파워 드롭(power drop)이 발생하였을 때, 내부 전압 드라이버는 이를 검출하여 원상 복귀시킨다. 여기서, 예를 들어, 50개의 내부 전압 드라이버가 있고 1개당 20㎂의 동작 전류가 발생하면, 동시에 1mA(=50×20㎂)의 소모 전류가 발생한다.
칩이 대용량화됨에 따라서, 비휘발성 메모리 장치는 더 많은 내부 전압 드라이버가 사용된다. 따라서, 동시에 소모되는 소모 전류의 양도 급격히 증가하게 된다.
본 발명이 해결하려는 과제는, 소모 전류를 줄일 수 있는 비휘발성 메모리 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 비휘발성 메모리 장치의 일 태양은 비지 상태(busy state)에서의 구간 정보를 순차적으로 제공하는 스케쥴러(scheduler), 상기 구간 정보에 따라, 선택 신호를 제공하는 인에이블러(enabler), 및 다수의 내부 전압 드라이버를 포함하고, 상기 선택 신호에 따라 선택된 내부 전압 드라이버가 인에이블되는 내부 전압 생성부를 포함한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 비휘발성 메모리 장치의 다른 태양은 외부에서 커맨드를 디코딩하여, 선택 신호를 생성하는 커맨드 버퍼, 및 다수의 내부 전압 드라이버를 포함하고, 상기 선택 신호에 따라 선택된 내부 전압 드라이버가 인에이블되는 내부 전압 생성부를 포함한다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 도 1의 비휘발성 메모리 장치의 예시적 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 7은 본 발명의 제5 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 8은 본 발명의 제5 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
하나의 소자(elements)가 다른 소자와 "접속된(connected to)" 또는 "커플링된(coupled to)" 이라고 지칭되는 것은, 다른 소자와 직접 연결 또는 커플링된 경우 또는 중간에 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 하나의 소자가 다른 소자와 "직접 접속된(directly connected to)" 또는 "직접 커플링된(directly coupled to)"으로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자를 개재하지 않은 것을 나타낸다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치를 설명하기 위한 블록도이다. 도 2는 도 1의 비휘발성 메모리 장치의 예시적 구성도이다. 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.
우선, 도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치(1)는 스케쥴러(110), 인에이블러(120), 내부 전압 생성부(130) 등을 포함한다.
스케쥴러(110)는 비지 상태(busy state)에서의 구간 정보(SECinfo)를 순차적으로 제공한다. 여기서, 비지 상태는 비휘발성 메모리 장치가 리드(read), 프로그램(program), 이레이즈(erase) 등과 같은 주요 동작을 하는 상태를 의미하고, 특히, 레디 앤 비지 신호(도 3의 RnBx)가 비지 상태(예를 들어, 로직 0)를 나타낼 때를 의미할 수 있다.
구간 정보(SECinfo)는 비지 상태에서 순차적으로 수행되어야 하는 동작 구간을 의미한다. 구체적인 내용은 도 3을 이용하여 후술한다.
인에이블러(enabler)(120)는 구간 정보(SECinfo)에 따라 선택 신호(S1~Sn)를 제공한다. 또한, 인에이블러(120)는 칩 인에이블 신호(nCEx)에 응답하여 인에이블될 수 있다.
인에이블러(120)는 구간 정보(SECinfo)에 따라 인에이블시켜야 하는 내부 전압 드라이버(130_1~130_n)의 개수 또는 위치를 저장하고 있다. 이를 위해서, 인에이블러(120)는 레이저 퓨즈(laser fuse), 로직 하드 코딩(logic hard coding), 래치(latch) 등을 이용한 전기 퓨즈(electrical fuse)를 구비할 수 있다.
내부 전압 생성부(130)는 다수의 내부 전압 드라이버(130_1~130_n)를 포함한다. 선택 신호(S1~Sn)에 따라 선택된 내부 전압 드라이버(130_1~130_n)가 인에이블될 수 있다. 선택 신호(S1~Sn)는 다수의 내부 전압 드라이버(130_1~130_n) 중 인에이블되어야 할 내부 전압 드라이버(130_1~130_n)를 지정하거나, 다수의 내부 전압 드라이버(130_1~130_n) 중 인에이블되어야 할 내부 전압 드라이버(130_1~130_n)의 개수를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 50개의 내부 전압 드라이버(130_1~130_n)가 있다면, 선택 신호(S1~Sn)에 따라 30개가 인에이블될 수도 있고, 10개가 인에이블될 수도 있다.
비휘발성 메모리 장치(1)는 도 2에 도시된 것과 같이, 다수의 메모리 매트(20), 고전압 펌프(30), 입출력 패드(40), 주변 회로 영역(50), 다수의 내부 전압 드라이버(130_1~130_4)를 포함할 수 있다. 선택 신호(S1~Sn)에 따라, 모든 내부 전압 드라이버(130_1~130_4)가 인에이블될 수도 있고, 일부 내부 전압 드라이버(예를 들어, 130_1, 130_4)가 인에이블될 수도 있다.
여기서, 도 3을 참조하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치(1)의 동작을 설명하도록 한다. 예를 들어, 프로그램 동작을 이용하여 설명하도록 한다. 레디 앤 비지 신호(RnBx)가 프로그램 비지(PGM BUSY) 상태가 되면, 비트라인을 셋업하고, 프로그램을 실행하고(즉, 워드라인에 프로그램 전압을 인가하고), 비트라인 및 워드라인을 디스차지하는 리커버리(recovery)를 하고, 프로그램 상태를 베리파이(verify)하게 된다. 여기서, 비트라인 셋업은 선택된 메모리 셀들이 프로그램되도록 비트라인들을 0V로 프리차지하고, 프로그램될 메모리 셀들과 연결되지 않은 비트라인들은 전원 전압(Vcc)으로 프리차지하는 것을 의미한다. 리커버리는 프로그래밍 이후에, 비트라인 및 워드 라인을 디스차지하는 것을 의미한다.
따라서, 구간 정보(SECinfo)는 비트라인 셋업 구간(BL SETUP), 프로그램 실행 구간(EXECUTION), 리커버리 구간(RECOVERY), 베리파이 구간(미도시)을 나타낼 수 있다. 각 구간에서 인에이블되는 내부 전압 드라이버(130_1~130_n)의 개수는 다를 수 있다. 예를 들어, 비트라인 셋업 구간(BL SETUP)에서는 50개가 인에이블되고, 프로그램 실행 구간(EXECUTION)에서는 20개가 인에이블되고, 리커버리 구간(RECOVERY)에서는 5개가 인에이블될 수 있다.
이와 같이 본 발명의 제1 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치(1)는, 각 동작 구간마다 필요한 위치 또는 필요한 개수의 내부 전압 드라이버(130_1~130_n)가 인에이블되기 때문에 소모 전류를 최소화할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치에서, 프로그램 비지 상태에서, 스케쥴러(도 1의 110)는 프로그램 루프 횟수(1~K)를 제공한다. 인에이블러(120)는 프로그램 루프 횟수에 따라 변하는 선택 신호(S1~Sn)를 제공할 수 있다. 이에 따라, 인에이블되는 내부 전압 드라이버(130_1~130_n)의 위치/개수가 변화될 수 있다. 예를 들어, 1번째 프로그램 루프에서는 50개의 내부 전압 드라이버(130_1~130_n)가 인에이블되고, 2번째 프로그램 루프에서는 40개의 내부 전압 드라이버(130_1~130_n)가 인에이블될 수 있다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치에서, 이레이즈(erase) 비지 상태에서, 스케쥴러(도 1의 110)는 이레이즈 루프 횟수(1~L)를 제공한다. 인에이블러(120)는 이레이즈 루프 횟수에 따라 변하는 선택 신호(S1~Sn)를 제공할 수 있다. 이에 따라, 인에이블되는 내부 전압 드라이버(130_1~130_n)의 위치/개수가 변화될 수 있다. 예를 들어, 1번째 이레이즈 루프에서는 50개의 내부 전압 드라이버(130_1~130_n)가 인에이블되고, 2번째 이레이즈 루프에서는 30개의 내부 전압 드라이버(130_1~130_n)가 인에이블될 수 있다.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치에서, 스케쥴러(도 1의 110)는 아이들 상태(idle state)에서의 구간 정보를 더 제공할 수 있다. 아이들 상태는 예를 들어, 레디 앤 비지 신호(도 3의 RnBx)가 로직 1을 의미하는 상태일 수 있다.
프로그램 비지 상태 전에, 스케쥴러(110)는 데이터인(data-in) 구간 정보(DATAIN)를 제공할 수 있다. 데이터인 구간에서, 프로그램될 데이터가 비휘발성 메모리 장치 내로 입력된다.
데이터인 구간에서 인에이블되는 내부 전압 드라이버(130_1~130_n)의 개수는, 프로그램 비지 상태에서 인에이블되는 내부 전압 드라이버(130_1~130_n)의 개수와 다를 수 있다. 예를 들어, 데이터인 구간에서는 내부 전압 드라이버(130_1~130_n)는 10개만 인에이블될 수 있다.
또한, 도면으로 도시하지 않았으나. 리드 동작과 관련된 아이들 상태에서도 인에이블되는 내부 전압 드라이버(130_1~130_n)의 개수가 조절될 수 있다.
리드 비지 상태 후에, 스케쥴러(110)는 데이터아웃(data-out) 구간 정보를 제공할 수 있다. 데이터아웃 구간에서, 리드된 데이터가 비휘발성 메모리 장치 외부로 출력된다. 데이터아웃 구간에서 인에이블되는 내부 전압 드라이버(130_1~130_n)의 개수는, 리드 비지 상태에서 인에이블되는 내부 전압 드라이버(130_1~130_n)의 개수와 다를 수 있다.
도 7은 본 발명의 제5 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치를 설명하기 위한 블록도이다. 도 8은 본 발명의 제5 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 제1 내지 제4 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치는 칩 내부에서 미리 설정된 것에 따라 인에이블할 내부 전압 드라이버(130_1~130_n)의 위치 또는 개수를 결정한다(즉, 스케쥴러(도 1의 110 참조)와 인에이블러(도 1의 120 참조)의 동작으로 결정). 그런데, 본 발명의 제5 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치(5)는 외부에서 사용자가 인에이블할 내부 전압 드라이버(130_1~130_n)의 위치 또는 개수를 결정할 수 있다.
이러한 본 발명의 제5 실시예에 따른 비휘발성 메모리 장치(5)는 커맨드 버퍼(150), 내부 전압 생성부(130) 등을 포함할 수 있다.
커맨드 버퍼(150)는 외부에서 커맨드를 디코딩하여, 선택 신호(S1~Sn)를 생성한다.
내부 전압 생성부(130)는 다수의 내부 전압 드라이버(130_1~130_n)를 포함하고, 선택 신호(S1~Sn)에 따라 선택된 내부 전압 드라이버(130_1~130_n)가 인에이블된다.
특히, 커맨드는 사용자가 결정한, 다수의 내부 전압 드라이버(130_1~130_n) 중 인에이블되어야 할 내부 전압 드라이버(130_1~130_n)를 지정하거나, 다수의 내부 전압 드라이버(130_1~130_n) 중 인에이블되어야 할 내부 전압 드라이버(130_1~130_n)의 개수를 포함한다.
구체적으로, 외부에서 순차적으로 입력되는 커맨드는 도 8과 같을 수 있다. 예를 들어, CAh, 20EA는 A 매트에 대응되는 내부 전압 드라이버 20개를 인에이블하라는 의미이고, 80h~10h는 프로그램 지시에 관한 것이다.
또한, 예를 들어, CBh, 10EA는 B 매트에 대응되는 내부 전압 드라이버 10개를 인에이블하라는 의미이고, 05h~E0h는 랜덤 데이터 아웃 지시에 관한 것이다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
110: 스케쥴러 120: 인에이블러
130: 내부 전압 생성부 150: 커맨드 버퍼

Claims (12)

  1. 비지 상태(busy state)에서 순차적으로 수행되는 동작 구간에 관한 구간 정보를 순차적으로 제공하는 스케쥴러(scheduler);
    상기 구간 정보에 따라, 복수의 내부 전압 드라이버 중, 상기 동작 구간에 따라 인에이블되어야 하는 내부 전압 드라이버의 개수 또는 위치를 지정하는 선택 신호를 제공하는 인에이블러(enabler); 및
    상기 복수의 내부 전압 드라이버를 포함하고, 상기 선택 신호에 따라 선택된 내부 전압 드라이버가 인에이블되는 내부 전압 생성부를 포함하는 비휘발성 메모리 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    프로그램 비지 상태에서, 상기 스케쥴러는 프로그램 루프 횟수를 제공하고,
    상기 인에이블러는 상기 프로그램 루프 횟수에 따라 변하는 선택 신호를 제공하는 비휘발성 메모리 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    이레이즈(erase) 비지 상태에서, 상기 스케쥴러는 이레이즈 루프 횟수를 제공하고,
    상기 인에이블러는 상기 이레이즈 루프 횟수에 따라 변하는 선택 신호를 제공하는 비휘발성 메모리 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 스케쥴러는 아이들 상태(idle state)에서의 구간 정보를 더 제공하는 비휘발성 메모리 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    프로그램 비지 상태 전에, 상기 스케쥴러는 데이터인(data-in) 구간 정보를 제공하고,
    상기 데이터인 구간에서 인에이블되는 내부 전압 드라이버의 개수는, 상기 프로그램 비지 상태에서 인에이블되는 내부 전압 드라이버의 개수와 다른 비휘발성 메모리 장치.
  6. 제 4항에 있어서,
    리드 비지 상태 후에, 상기 스케쥴러는 데이터아웃(data-out) 구간 정보를 제공하고,
    상기 데이터아웃 구간에서 인에이블되는 내부 전압 드라이버의 개수는, 상기 리드 비지 상태에서 인에이블되는 내부 전압 드라이버의 개수와 다른 비휘발성 메모리 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 인에이블러는 칩 인에이블 신호에 응답하여 인에이블되는 비휘발성 메모리 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    프로그램 비지 상태에서, 비트라인 셋업 구간에서 인에이블된 내부 전압 드라이버의 개수는, 프로그램 실행 구간에서 인에이블된 내부 전압 드라이버의 개수보다 적은 비휘발성 메모리 장치.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 외부에서 커맨드를 디코딩하여, 선택 신호를 생성하는 커맨드 버퍼; 및
    복수의 내부 전압 드라이버를 포함하고, 상기 선택 신호에 따라 선택된 내부 전압 드라이버가 인에이블되는 내부 전압 생성부를 포함하되,
    상기 커맨드는 메모리 매트를 지정하는 제1 데이터와, 상기 복수의 내부 전압 드라이버 중 상기 지정된 메모리 매트에 대응되고 인에이블되어야 할 내부 전압 드라이버의 개수를 지정하는 제2 데이터를 포함하고,
    상기 제1 데이터와 상기 제2 데이터는 연속적으로 상기 커맨드 버퍼에 입력되는 비휘발성 메모리 장치.
  12. 삭제
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