KR102226821B1 - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 장치에 관한 것으로, 파워 온 시 전류 소비를 줄일 수 있도록 하는 기술이다. 이러한 본 발명은 센스앰프 인에이블신호에 응답하여 제 1센스앰프 구동신호와 제 2센스앰프 구동신호를 생성하며, 차단신호에 응답하여 제 1센스앰프 구동신호와 제 2센스앰프 구동신호의 인가단에 생성되는 누설전류를 차단하는 센스앰프 구동 제어부, 제 1센스앰프 구동신호와 제 2센스앰프 구동신호에 응답하여 제 1센스앰프 구동노드 및 제 2센스앰프 구동노드를 선택적으로 연결시키는 센스앰프 구동부 및 제 1센스앰프 구동노드와 제 2센스앰프 구동노드를 통해 제 1구동전압과 제 2구동전압을 인가받아 비트라인쌍의 전압 차를 센싱 및 증폭하는 센스앰프를 포함한다. The present invention relates to a semiconductor device, and is a technology for reducing current consumption during power-on. The present invention generates a first sense amplifier drive signal and a second sense amplifier drive signal in response to a sense amplifier enable signal, and an application terminal of the first sense amplifier drive signal and the second sense amplifier drive signal in response to the blocking signal. A sense amplifier driving control unit that blocks leakage current generated in the sensor, a sense amplifier driving unit that selectively connects the first sense amplifier driving node and the second sense amplifier driving node in response to the first sense amplifier driving signal and the second sense amplifier driving signal. And a sense amplifier configured to sense and amplify a voltage difference between a pair of bit lines by receiving a first driving voltage and a second driving voltage through the first sense amplifier driving node and the second sense amplifier driving node.
Description
본 발명은 반도체 장치에 관한 것으로, 파워 온 시 전류 소비를 줄일 수 있도록 하는 기술이다.The present invention relates to a semiconductor device, and is a technology for reducing current consumption during power-on.
일반적으로 반도체 메모리 장치는 데이터를 저장하고, 저장된 데이터를 출력하도록 구성된다. 이때, 반도체 메모리 장치는 데이터를 저장하는 메모리 셀, 메모리 셀에 저장된 전압을 센스 앰프로 전달하는 비트라인, 비트라인으로부터 인가된 전압을 감지 및 증폭하는 센스 앰프를 포함한다.In general, a semiconductor memory device is configured to store data and output the stored data. In this case, the semiconductor memory device includes a memory cell for storing data, a bit line for transferring a voltage stored in the memory cell to a sense amplifier, and a sense amplifier for sensing and amplifying a voltage applied from the bit line.
최근 휴대폰이나 노트북 컴퓨터 등 휴대형 시스템에 장착되는 반도체메모리장치의 소비전류를 줄이기 위한 여러 가지 기술이 연구되고 있다. 특히, 액티브 모드에서 소비되는 전류를 줄이려는 기술뿐만 아니라 프리차지 모드에서 소비되는 전류를 줄이려는 기술이 활발히 연구되고 있다.Recently, various technologies have been studied to reduce the current consumption of semiconductor memory devices installed in portable systems such as mobile phones and notebook computers. In particular, technologies for reducing current consumed in the precharge mode as well as technologies for reducing current consumed in the active mode are being actively researched.
본 발명의 실시예는 파워 온 동작시 일정 시간 동안 레벨 쉬프터의 출력을 특정 레벨로 유지시켜 불필요한 누설 전류를 차단할 수 있도록 하는데 그 특징이 있다. An embodiment of the present invention is characterized in that it is possible to block unnecessary leakage current by maintaining the output of the level shifter at a specific level for a predetermined time during a power-on operation.
본 발명의 실시예에 따른 반도체 장치는, 센스앰프 인에이블신호에 응답하여 제 1센스앰프 구동신호와 제 2센스앰프 구동신호를 생성하며, 차단신호에 응답하여 제 1센스앰프 구동신호와 제 2센스앰프 구동신호의 인가단에 생성되는 누설전류를 차단하는 센스앰프 구동 제어부; 제 1센스앰프 구동신호와 제 2센스앰프 구동신호에 응답하여 제 1센스앰프 구동노드 및 제 2센스앰프 구동노드를 선택적으로 연결시키는 센스앰프 구동부; 및 제 1센스앰프 구동노드와 제 2센스앰프 구동노드를 통해 제 1구동전압과 제 2구동전압을 인가받아 비트라인쌍의 전압 차를 센싱 및 증폭하는 센스앰프를 포함하고, 차단신호는 파워 온 동작시 전압 레벨이 상승하다가 일정시간 동안 특정 전압 레벨을 유지하고, 전원전압 레벨이 특정 전압 레벨로 유지되는 시점에서 접지전압 레벨로 천이하는 것을 특징으로 한다. A semiconductor device according to an embodiment of the present invention generates a first sense amplifier drive signal and a second sense amplifier drive signal in response to a sense amplifier enable signal, and generates a first sense amplifier drive signal and a second sense amplifier drive signal in response to a blocking signal. A sense amplifier driving control unit for blocking a leakage current generated at an application terminal of the sense amplifier driving signal; A sense amplifier driving unit selectively connecting the first sense amplifier driving node and the second sense amplifier driving node in response to the first sense amplifier driving signal and the second sense amplifier driving signal; And a sense amplifier that senses and amplifies a voltage difference between a pair of bit lines by receiving a first driving voltage and a second driving voltage through the first sense amplifier driving node and the second sense amplifier driving node, wherein the blocking signal is powered on. During operation, the voltage level rises, maintains a specific voltage level for a certain period of time, and transitions to the ground voltage level when the power supply voltage level is maintained at the specific voltage level.
본 발명의 실시예는 초기 동작시 레벨 쉬프터의 비정상적인 출력을 정상적으로 제어할 수 있으며 불필요한 누설 전류를 차단할 수 있도록 하는 효과를 제공한다. The embodiment of the present invention provides an effect of normally controlling an abnormal output of a level shifter during initial operation and blocking unnecessary leakage current.
도 1은 반도체 장치의 구성도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 장치의 구성도.
도 3은 도 2의 센스앰프 구동 제어부에 관한 상세 회로도.
도 4 및 도 5는 도 2의 센스앰프 구동 제어부에 관한 다른 실시예들.
도 6은 도 2의 센스앰프 구동 제어부에서 각 전압 레벨을 설명하기 위한 도면. 1 is a configuration diagram of a semiconductor device.
2 is a configuration diagram of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
3 is a detailed circuit diagram of the sense amplifier driving control unit of FIG. 2.
4 and 5 are other embodiments of the sense amplifier driving control unit of FIG. 2.
6 is a view for explaining each voltage level in the sense amplifier driving control unit of FIG. 2;
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다. Hereinafter, in order to describe in detail so that those of ordinary skill in the art can easily implement the technical idea of the present invention, a most preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지와 무관한 공지의 구성은 생략될 수 있다. 각 도면의 구성요소들에 참조 번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다.In describing the present invention, known configurations irrelevant to the gist of the present invention may be omitted. In adding reference numerals to elements of each drawing, it should be noted that only the same elements have the same reference numerals as much as possible, even if they are indicated on different drawings.
반도체 메모리 장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 센스앰프 구동부(10) 및 센스 앰프(20)를 포함한다.As shown in FIG. 1, the semiconductor memory device includes a
여기서, 센스앰프 구동부(10)는 제 1 내지 제 3 센스앰프 구동신호(SAP, SAN, SAPCG)에 응답하여 제 1 및 제 2 센스앰프 구동노드(RTO, SB)에 각각 제 1 및 제 2 센스앰프 구동전압(VDD, VSS) 또는 프리차지 전압(VBLP)을 인가시킨다.Here, the sense
예를 들어, 센스앰프 구동부(10)는 액티브 상태에서 제 3 센스앰프 구동신호(SAPCG)가 디스에이블되고 제 1 센스앰프 구동신호(SAP)가 인에이블되면 제 1 센스앰프 구동노드(RTO)에 제 1 센스 앰프 구동 전압(VDD)을 인가시킨다. For example, when the third sense amplifier driving signal SAPCG is disabled and the first sense amplifier driving signal SAP is enabled in the active state, the sense
또한, 센스앰프 구동부(10)는 액티브 상태에서 제 3 센스앰프 구동신호(SAPCG)가 디스에이블되고 제 2 센스앰프 구동신호(SAN)가 인에이블되면 제 2 센스앰프 구동노드(SB)에 제 2 센스앰프 구동전압(VSS)을 인가시킨다. In addition, when the third sense amplifier driving signal SAPCG is disabled and the second sense amplifier driving signal SAN is enabled in the active state, the sense
즉, 액티브 상태에서는 제 1 센스앰프 구동노드(RTO)와 제 2 센스앰프 구동노드(SB)가 서로 분리된 상태에서 제 1 센스앰프 구동노드(RTO)와 제 2 센스앰프 구동노드(SB)에 제 1 센스 앰프 구동 전압(VDD)과 제 2 센스앰프 구동전압(VSS)이 인가된다. That is, in the active state, the first sense amplifier driving node RTO and the second sense amplifier driving node SB are separated from each other, and the first sense amplifier driving node RTO and the second sense amplifier driving node SB are The first sense amplifier driving voltage VDD and the second sense amplifier driving voltage VSS are applied.
한편, 센스앰프 구동부(10)는 제 3 센스앰프 구동신호(SAPCG)가 인에이블되면 제 1 및 제 2 센스앰프 구동노드(RTO, SB)를 연결시키고, 연결된 노드에 비트라인 프리차지 전압(VBLP)을 인가시킨다.On the other hand, the
이러한 센스앰프 구동부(10)는 제 1 내지 제 5 트랜지스터(N1~N5)를 포함한다. 제 1 트랜지스터(N1)는 게이트 단자를 통해 제 1 센스앰프 구동신호(SAP)를 입력 받고 드레인 단자를 통해 외부 전압(VDD)을 인가받으며 소스 단자가 제 1 센스앰프 구동노드(RTO)에 연결된다. The
제 1 트랜지스터(N1)가 제 1 센스앰프 구동신호(SAP)에 의해 턴 온 될 경우 외부 전압(VDD)이 제 1 센스앰프 구동노드(RTO)에 제 1 센스앰프 구동전압(VDD) 레벨로 출력된다. When the first transistor N1 is turned on by the first sense amplifier driving signal SAP, the external voltage VDD is output to the first sense amplifier driving node RTO at the level of the first sense amplifier driving voltage VDD. do.
그리고, 제 2트랜지스터(N2)는 게이트 단자를 통해 제 3 센스앰프 구동신호(SAPCG)를 입력받고 드레인 단자가 제 1 센스앰프 구동노드(RTO)에 연결되며 소스 단자가 제 2 센스앰프 구동노드(SB)에 연결된다. In addition, the second transistor N2 receives the third sense amplifier driving signal SAPCG through the gate terminal, the drain terminal is connected to the first sense amplifier driving node RTO, and the source terminal is the second sense amplifier driving node ( SB).
제 3 트랜지스터(N3)는 게이트 단자를 통해 제 3 센스앰프 구동신호(SAPCG)를 입력받고 드레인 단자를 통해 비트라인 프리차지 전압(VBLP)을 인가받고 소스 단자가 제 1 센스앰프 구동노드(RTO)에 연결된다. The third transistor N3 receives the third sense amplifier driving signal SAPCG through the gate terminal, the bit line precharge voltage VBLP is applied through the drain terminal, and the source terminal is the first sense amplifier driving node RTO. Is connected to
제 4 트랜지스터(N4)는 게이트 단자를 통해 제 3 센스앰프 구동신호(SAPCG)를 입력받고 드레인 단자를 통해 비트라인 프리차지 전압(VBLP)을 인가받으며 소스 단자가 제 2 센스앰프 구동노드(SB)에 연결된다. The fourth transistor N4 receives the third sense amplifier driving signal SAPCG through the gate terminal, the bit line precharge voltage VBLP is applied through the drain terminal, and the source terminal is the second sense amplifier driving node SB. Is connected to
이때, 제 3 트랜지스터(N3)와 제 4 트랜지스터(N4)의 드레인 단자는 공통 연결되며, 공통 연결된 노드를 통해 비트라인 프리차지 전압(VBLP)이 인가된다. 제 5 트랜지스터(N5)는 게이트 단자를 통해 제 2 센스앰프 구동신호(SAN)를 입력받으며 드레인 단자가 제 2 센스앰프 구동노드(SB)에 연결되고, 소스 단자를 통해 접지 전압(VSS)을 인가받는다. At this time, the drain terminals of the third transistor N3 and the fourth transistor N4 are connected in common, and the bit line precharge voltage VBLP is applied through a node connected in common. The fifth transistor N5 receives the second sense amplifier driving signal SAN through the gate terminal, the drain terminal is connected to the second sense amplifier driving node SB, and the ground voltage VSS is applied through the source terminal. Receive.
이때, 제 5 트랜지스터(N5)는 제 2 센스앰프 구동 신호(SAN)가 인에이블되면 접지전압(VSS)을 제 2 센스앰프 구동노드(SB)에 제 2 센스앰프 구동전압(VSS) 레벨로 출력한다.At this time, when the second sense amplifier driving signal SAN is enabled, the fifth transistor N5 outputs the ground voltage VSS to the second sense amplifier driving node SB at the level of the second sense amplifier driving voltage VSS. do.
그리고, 센스 앰프(20)는 제 1 및 제 2 센스 앰프 구동 노드(RTO, SB)에 제 1 및 제 2 센스앰프 구동전압(VDD, VSS)이 인가되면 비트라인(BL)과 비트라인바(BLb)의 전압 레벨 차를 감지 및 증폭한다.In addition, when the first and second sense amplifier driving voltages VDD and VSS are applied to the first and second sense amplifier driving nodes RTO and SB, the
이와 같이, 구성된 반도체 메모리 장치에 외부 전압(VDD)이 처음 인가될 경우 제 1 내지 제 3 센스 앰프 구동 신호(SAP, SAN, SAPCG)의 전압 레벨을 초기화시키지 못하는 경우를 발생시키기도 한다. When the external voltage VDD is first applied to the semiconductor memory device configured as described above, the voltage levels of the first to third sense amplifier driving signals SAP, SAN, and SAPCG may not be initialized.
제 1 내지 제 3 센스 앰프 구동 신호(SAP, SAN, SAPCG)가 모두 초기화되지 못하는 경우 제 1 트랜지스터(N1), 제 2 트랜지스터(N2), 제 5 트랜지스터(N5)는 모두 턴 온 될 수 있다. 그리고, 이렇게 턴 온 된 제 1 및 제 2트랜지스터(N1, N2) 및 제 5 트랜지스터(N5)를 통해 전류 패스가 형성되어 예기치 않은 전류가 소모될 수 있다.When all of the first to third sense amplifier driving signals SAP, SAN, and SAPCG are not initialized, all of the first transistor N1, the second transistor N2, and the fifth transistor N5 may be turned on. In addition, a current path is formed through the turned-on first and second transistors N1 and N2 and the fifth transistor N5, so that unexpected current may be consumed.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 장치의 구성도이다. 2 is a block diagram of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예에 따른 반도체 장치는 도 2에 도시된 바와 같이, 센스앰프 구동 제어부(100), 센스앰프 구동부(200) 및 센스 앰프(300)를 포함한다.As shown in FIG. 2, a semiconductor device according to an exemplary embodiment of the present invention includes a sense amplifier
센스앰프 구동 제어부(100)는 센스앰프 인에이블신호(SAE)에 응답하여 제 1 내지 제 3 센스 앰프 구동 신호(SAP, SAN, SAPCG)를 생성한다. 그리고, 센스앰프 구동 제어부(100)는 파워 온 동작시 차단신호(LEAKOFF)에 응답하여 센스앰프 구동부(200)에 발생할 수 있는 누설 전류를 차단시킨다. The sense amplifier
예를 들어, 센스앰프 구동 제어부(100)는 파워 업 신호가 인에이블되면 제 1 및 제 2 센스 앰프 구동 신호(SAP, SAN)를 디스에이블시키고, 제 3 센스앰프 구동신호(SAPCG)를 인에이블시킨다. 그리고, 파워업 신호(미도시)가 디스에이블 된 이후 센스앰프 인에이블 신호(SAE)에 응답하여 제 1 내지 제 3 센스앰프 구동신호(SAP, SAN, SAPCG)를 생성한다. For example, when the power-up signal is enabled, the sense amplifier
센스앰프 구동 제어부(100)는 파워 업 신호가 디스에이블된 이후 센스앰프 인에이블신호(SAE)가 인에이블되면 제 1 및 제 2 센스 앰프 구동 신호(SAP, SAN)를 인에이블시키고, 제 3 센스 앰프 구동 신호(SAPCG)를 디스에이블시킨다. When the sense amplifier enable signal SAE is enabled after the power-up signal is disabled, the sense amplifier
한편, 센스앰프 구동 제어부(100)는 센스앰프 인에이블 신호(SAE)가 디스에이블되면 제 1 및 제 2 센스앰프 구동신호(SAP, SAN)를 디스에이블시키고, 제 3 센스 앰프 구동 신호(SAPCG)를 인에이블시킨다. 이때, 센스앰프 구동 제어부(100)는 제 1 구동 전압으로서 외부 전압(VDD)을 인가받고, 제 2 구동 전압으로서 펌핑 전압(VPP)을 인가받는다. Meanwhile, when the sense amplifier enable signal SAE is disabled, the sense amplifier
센스앰프 구동부(200)는 제 1 내지 제 3 센스앰프 구동신호(SAP, SAN, SAPCG)에 응답하여 제 1 및 제 2 센스앰프 구동 노드(RTO, SB)를 선택적으로 연결시킨다. 이에 따라, 센스앰프 구동부(200)는 제 1 및 제 2 센스앰프 구동 노드(RTO, SB)를 동일한 전압 레벨 즉, 비트라인 프리차지 전압(VBLP) 레벨로 형성한다. 또는, 센스앰프 구동부(200)는 제 1 및 제 2 센스앰프 구동 노드(RTO,SB)를 분리시킨 상태에서 제 1 센스앰프 구동 노드(RTO)에 제 1 센스앰프 구동 전압(VDD)을 인가시키고, 제 2 센스앰프 구동 노드(SB)에 제 2 센스앰프 구동 전압(VSS)을 인가시킨다. The sense
예를 들어, 센스앰프 구동부(200)는 제 1 및 제 2 센스앰프 구동 신호(SAP, SAN)가 디스에이블되면 제 1 센스 앰프 구동 노드(RTO)에 제 1 센스 앰프 구동 전압(VDD)이 인가되는 것을 방지하고, 제 2 센스앰프 구동 노드(SB)에 제 2 센스 앰프 구동 전압(VSS)이 인가되는 것을 방지한다. For example, when the first and second sense amplifier driving signals SAP and SAN are disabled, the sense
한편, 센스앰프 구동부(200)는 제 3 센스 앰프 구동 신호(SAPCG)가 디스에이블되면 제 1 및 제 2 센스 앰프 구동 노드(RTO, SB)를 분리시킨다. 그리고, 센스앰프 구동부(200)는 제 1 및 제 2 센스앰프 구동신호(SAP, SAN)가 인에이블되면 제 1 센스앰프 구동 노드(RTO)에 제 1 센스 앰프 구동 전압(VDD)을 인가시키고, 제 2 센스 앰프 구동 노드(SB)에 제 2 센스 앰프 구동 전압(VSS)을 인가시킨다.Meanwhile, the sense
또한, 센스앰프(300)는 제 1 및 제 2 센스앰프 구동 노드(RTO, SB)로부터 제 1 및 제 2 센스앰프 구동 전압(VDD, VSS)을 인가받으면, 비트라인(BL)과 비트라인바(BLb)의 전압 차를 감지 및 증폭한다. 즉, 센스 앰프(300)는 제 1 및 제 2 센스앰프 구동 노드(RTO, SB)로부터 제 1 및 제 2 센스앰프 구동전압(VDD, VSS)을 인가받으면, 데이터 센싱 동작을 수행한다.In addition, when the
그리고, 센스앰프 구동 제어부(100)는 제 3 센스 앰프 구동 신호(SAPCG)가 인에이블 상태에서 제 1 및 제 2 센스앰프 구동신호(SAP, SAN) 인가 노드에 발생할 수 있는 누설전류를 차단시킨다. 즉, 파워 온 동작시 차단신호(LEAKOFF)가 인에이블 되면 제 1 센스앰프 구동 노드(RTO), 제 2 센스 앰프 구동 노드(SB)를 접지전압 레벨로 풀다운시켜 누설 전류를 차단시킨다. In addition, the sense amplifier
도 3은 도 2의 센스앰프 구동 제어부(100)에 관한 상세 회로도이다. 3 is a detailed circuit diagram of the sense amplifier
센스앰프 구동 제어부(100)는 인버터(IV1, IV5)와, 레벨 쉬프터(110, 120), 구동부(130, 140) 및 누설전류 차단부(150)를 포함한다. The sense amplifier
인버터(IV1, IV5)는 센스앰프 인에이블 신호(SAE)를 입력받아 반전 구동하여 레벨 쉬프터(110, 120)에 출력한다. 여기서, 인버터(IV1, IV5)는 구동 전압으로 외부전압(VDD)과 접지전압(VSS)을 인가받아 동작한다. 그러므로, 인버터(IV1, IV5)의 출력신호는 외부 전압(VDD)과 접지전압(VSS)로 스윙(swing)하는 신호이다.The inverters IV1 and IV5 receive the sense amplifier enable signal SAE, drive invertedly, and output them to the
그리고, 레벨 쉬프터(110)는 인버터(IV1)의 출력을 입력받아 레벨 쉬프팅한다. 즉, 레벨 쉬프터(110)는 외부전압(VDD) 레벨과 접지전압(VSS) 레벨로 스윙하는 신호를 펌핑전압(VPP)과 접지전압(VSS) 레벨로 스윙하는 신호로 쉬프팅한다. Further, the
또한, 레벨 쉬프터(120)는 인버터(IV5)의 출력을 입력받아 레벨 쉬프팅한다. 즉, 레벨 쉬프터(120)는 외부전압(VDD) 레벨과 접지전압(VSS) 레벨로 스윙하는 신호를 펌핑전압(VPP)과 접지전압(VSS) 레벨로 스윙하는 신호로 쉬프팅한다. In addition, the
여기서, 레벨 쉬프터(110, 120)는 입력신호를 비반전(Non inverting) 하여 출력하는 레벨 쉬프터인 것을 가정한다. 그리고, 펌핑전압(VPP)은 반도체 메모리 장치 내부에서 생성되는 전압 일수도 있고, 반도체 메모리 장치 외부에서 인가하는 외부 전압(VDD)보다 높은 전압 일수도 있다.Here, it is assumed that the
그리고, 구동부(130)는 레벨 쉬프터(110)의 출력을 반전 구동하여 제 1 센스앰프 구동신호(SAP)를 출력한다. 이러한 구동부(130)는 홀수 개수로 직렬 연결된 복수의 인버터(IV2~IV4)를 포함한다. 여기서, 복수의 인버터(IV2~IV4)는 구동 전압으로 펌핑전압(VPP)과 접지전압(VSS)을 인가받아 동작한다.In addition, the driving
그리고, 구동부(140)는 레벨 쉬프터(110)의 출력을 반전 구동하여 제 2 센스앰프 구동신호(SAN)를 출력한다. 이러한 구동부(140)는 홀수 개수로 직렬 연결된 복수의 인버터(IV6~IV8)를 포함한다. 여기서, 복수의 인버터(IV6~IV8)는 구동 전압으로 펌핑전압(VPP)과 접지전압(VSS)을 인가받아 동작한다.Further, the driving
즉, 구동부(130, 140)는 제 1 및 제 2 센스앰프 구동 신호(SAP, SAN)로 펌핑전압(VPP)을 인가시키거나 또는 접지전압(VSS)을 인가시킨다. 이러한 제 1 및 제 2 센스앰프 구동 신호(SAP, SAN)는 동시에 인에이블 되거나 디스에이블 될 수 있다. That is, the driving
예를 들어, 구동부(130, 140)는 레벨 쉬프터(110, 120)의 출력이 로우 레벨인 경우 제 1 및 제 2 센스앰프 구동 신호(SAP, SAN)를 펌핑전압(VPP) 레벨로 출력한다. 반면에, 구동부(130, 140)는 레벨 쉬프터(110, 120)의 출력이 하이 레벨인 경우 제 1 및 제 2 센스앰프 구동 신호(SAP, SAN)를 접지전압(VSS) 레벨로 출력한다.For example, when the outputs of the
또한, 누설전류 차단부(150)는 파워 온 동작시 차단신호(LEAKOFF)가 하이 레벨로 인에이블 되면 제 1 센스앰프 구동 노드(RTO), 제 2 센스 앰프 구동 노드(SB)를 접지전압(VSS) 레벨로 풀다운시켜 누설 전류를 차단한다. 이러한 누설전류 차단부(150)는 풀다운 구동소자인 NMOS 트랜지스터(N6, N7)를 포함한다. In addition, when the blocking signal LEAKOFF is enabled to a high level during the power-on operation, the leakage
여기서, NMOS 트랜지스터(N6)는 제 1 센스앰프 구동 신호(SAP)의 출력단과 접지전압단 사이이 연결되어 게이트 단자를 통해 차단신호(LEAKOFF)가 인가된다. 이에 따라, 파워 온 동작시 차단신호(LEAKOFF)가 하이 레벨로 천이하면 NMOS 트랜지스터(N6)가 턴 온 되어 제 1 센스앰프 구동 신호(SAP)가 접지전압(VSS) 레벨로 풀다운 구동된다. Here, the NMOS transistor N6 is connected between the output terminal of the first sense amplifier driving signal SAP and the ground voltage terminal, and the blocking signal LEAKOFF is applied through the gate terminal. Accordingly, when the blocking signal LEAKOFF transitions to a high level during the power-on operation, the NMOS transistor N6 is turned on and the first sense amplifier driving signal SAP is pulled down to the ground voltage VSS level.
그리고, NMOS 트랜지스터(N7)는 제 2 센스앰프 구동 신호(SAN)의 출력단과 접지전압단 사이이 연결되어 게이트 단자를 통해 차단신호(LEAKOFF)가 인가된다. 이에 따라, 파워 온 동작시 차단신호(LEAKOFF)가 하이 레벨로 천이하면 NMOS 트랜지스터(N7)가 턴 온 되어 제 2 센스앰프 구동 신호(SAN)가 접지전압(VSS) 레벨로 풀다운 구동된다.In addition, the NMOS transistor N7 is connected between the output terminal of the second sense amplifier driving signal SAN and the ground voltage terminal, and the blocking signal LEAKOFF is applied through the gate terminal. Accordingly, when the blocking signal LEAKOFF transitions to a high level during the power-on operation, the NMOS transistor N7 is turned on and the second sense amplifier driving signal SAN is pull-down driven to the ground voltage VSS level.
도 4 및 도 5는 도 2의 센스앰프 구동 제어부(100)에 관한 다른 실시예들이다. 4 and 5 are other embodiments of the sense amplifier
먼저, 도 4의 실시예는 도 3의 실시예에서 누설전류 차단부(160)를 더 포함하고, 구동부(130_1, 140_1)의 상세 구성이 상이하다. 이러한 도 4의 실시예는 레벨 쉬프터(110, 120)가 비반전 레벨 쉬프터인 경우에 적용할 수 있다. First, the embodiment of FIG. 4 further includes a leakage
누설전류 차단부(160)는 파워 온 동작시 차단신호(LEAKOFF)가 인에이블되면 하이 레벨로 천이하면 무조건 로우 레벨의 신호를 출력하게 된다. 즉, 차단신호(LEAKOFF)가 하이 레벨로 천이하면 레벨 쉬프터(110, 120)의 출력과 무관하게 무조건 로우 레벨의 신호를 구동부(130_1, 140_1)로 출력한다. 그러면, 구동부(130_1, 140_1)의 입력이 로우 레벨이 되어 구동부(130_1, 140_1)의 입력단에 발생할 수 있는 누설전류를 차단할 수 있게 된다. 반면에, 차단신호(LEAKOFF)가 로우 레벨로 천이하면 레벨 쉬프터(110, 120)의 출력에 대응하는 신호를 구동부(130_1, 140_1)로 출력한다.When the blocking signal LEAKOFF is enabled during the power-on operation, the leakage
이러한 누설전류 차단부(160)는 노아게이트(NOR1, NOR2)를 포함한다. 여기서, 노아게이트 NOR1는 레벨 쉬프터(110)의 출력과 차단신호(LEAKOFF)를 노아 연산한다. 그리고, 노아게이트 NOR2는 레벨 쉬프터(120)의 출력과 차단신호(LEAKOFF)를 노아 연산한다. 노아게이트(NOR1, NOR2)는 구동 전압으로 펌핑전압(VPP)과 접지전압(VSS)을 인가받아 동작한다.The leakage
또한, 구동부(130_1, 140_1)는 누설전류 차단부(160)의 출력을 비반전 구동하여 제 1 및 제 2 센스앰프 구동 신호(SAP, SAN)를 출력한다. 이러한 구동부(130_1)는 짝수 개수로 직렬 연결된 인버터(IV9, IV10)를 포함한다. 그리고, 구동부(140_1)는 짝수 개수로 직렬 연결된 인버터(IV11, IV12)를 포함한다. 여기서, 인버터(IV9~IV12)는 구동 전압으로 펌핑전압(VPP)과 접지전압(VSS)을 인가받아 동작한다.Further, the driving units 130_1 and 140_1 non-invertingly drive the output of the leakage
한편, 도 5의 실시예는 도 3의 실시예에서 누설전류 차단부(170)를 더 포함하고, 레벨 쉬프터(110_1, 120_1)와 구동부(130_1, 140_1)의 상세 구성이 상이하다. 이러한 도 5의 실시예는 레벨 쉬프터(110_1, 120_1)가 반전(Inverting) 레벨 쉬프터인 경우에 적용할 수 있다. Meanwhile, the embodiment of FIG. 5 further includes a leakage
누설전류 차단부(170)는 파워 온 동작시 차단신호(LEAKOFF)가 인에이블되면 하이 레벨로 천이하면 무조건 로우 레벨의 신호를 출력하게 된다. 즉, 차단신호(LEAKOFF)가 하이 레벨로 천이하면 레벨 쉬프터(110_1, 120_1)의 출력과 무관하게 무조건 하이 레벨의 신호를 구동부(130_2, 140_2)로 출력한다. 그러면, 구동부(130_2, 140_2)의 입력이 로우 레벨이 되어 구동부(130_2, 140_2)의 입력단에 발생할 수 있는 누설전류를 차단할 수 있게 된다. 반면에, 차단신호(LEAKOFF)가 로우 레벨로 천이하면 레벨 쉬프터(110_1, 120_1)의 출력에 대응하는 신호를 구동부(130_2, 140_2)로 출력한다.When the blocking signal LEAKOFF is enabled during the power-on operation, the leakage
이러한 누설전류 차단부(170)는 낸드게이트(ND1, ND2)와 인버터(IV13)를 포함한다. 여기서, 낸드게이트 ND1는 레벨 쉬프터(110_1)의 출력과 인버터(IV13)에 의해 반전된 차단신호(LEAKOFF)를 낸드 연산한다. 그리고, 낸드게이트 ND2는 레벨 쉬프터(120_1)의 출력과 인버터(IV13)에 의해 반전된 차단신호(LEAKOFF)를 낸드 연산한다. 낸드게이트(ND1, ND2)는 구동 전압으로 펌핑전압(VPP)과 접지전압(VSS)을 인가받아 동작한다.The leakage
또한, 구동부(130_2, 140_2)는 누설전류 차단부(170)의 출력을 반전 구동하여 제 1 및 제 2 센스앰프 구동 신호(SAP, SAN)를 출력한다. 이러한 구동부(130_2)는 홀수 개수의 인버터(IV4)를 포함한다. 그리고, 구동부(140_2)는 홀수 개수의 인버터(IV15)를 포함한다. 여기서, 인버터(IV14, IV15)는 구동 전압으로 펌핑전압(VPP)과 접지전압(VSS)을 인가받아 동작한다.Further, the driving units 130_2 and 140_2 invert the output of the leakage
도 6은 도 2의 센스앰프 구동 제어부에서 각 전압 레벨을 설명하기 위한 도면이다. 6 is a diagram for explaining each voltage level in the sense amplifier driving control unit of FIG. 2.
반도체 장치의 파워 온 동작이 시작되면 차단신호(LEAKOFF)의 전위가 파워 업 신호의 레벨을 따라 상승하기 시작한다. 그리고, 차단신호(LEAKOFF)의 전위가 일정 전압 레벨 이상이 되면 T1 구간 동안 차단신호(LEAKOFF)가 특정 전압 레벨을 유지하게 된다. 여기서, 차단신호(LEAKOFF)의 특정 전압 레벨은 고전압 레벨(VPPEXT)로 설정될 수 있다. 고전압 레벨(VPPEXT)은 펌핑전압(VPP) 보다 낮고 외부 전원전압(VDD) 보다 높은 전압 레벨을 갖는다. When the power-on operation of the semiconductor device starts, the potential of the blocking signal LEAKOFF starts to rise according to the level of the power-up signal. In addition, when the potential of the blocking signal LEAKOFF exceeds a predetermined voltage level, the blocking signal LEAKOFF maintains a specific voltage level during the period T1. Here, the specific voltage level of the blocking signal LEAKOFF may be set to the high voltage level VPPEXT. The high voltage level VPPEXT has a voltage level lower than the pumping voltage VPP and higher than the external power supply voltage VDD.
즉, 파워 온 동작이 시작된 이후에 T1 구간 동안 차단신호(LEAKOFF)가 하이 레벨로 천이하게 된다. 그러면, 레벨 쉬프터(110, 120)의 출력단과 제 1 및 제 2 센스앰프 구동 신호(SAP, SAN)가 접지전압(VSS) 레벨로 풀다운 구동되어 누설 전류를 차단할 수 있도록 한다 That is, after the power-on operation starts, the blocking signal LEAKOFF transitions to the high level during the period T1. Then, the output terminals of the
이후에, 외부 전원전압(VDD)의 레벨이 T2 구간 동안 상승하다가 일정 레벨의 전압을 유지하게 된다. 이때, T2구간이 지나는 시점에서 전원전압(VDD)이 특정 레벨을 유지하게 되면, 차단신호(LEAKOFF)가 접지전압(VSS) 레벨로 천이하게 된다. Thereafter, the level of the external power supply voltage VDD rises during the period T2 and maintains the voltage at a predetermined level. At this time, when the power voltage VDD maintains a specific level at the time point T2 passes, the blocking signal LEAKOFF transitions to the ground voltage VSS level.
차단신호(LEAKOFF)가 로우 레벨로 천이하는 경우 누설전류 차단부(150)가 턴 오프되어 누설 전류 차단 동작을 중지하게 된다. 그리고, 레벨 쉬프터(110, 120)는 전원전압(VDD)를 레벨 쉬프팅하여 펌핑전압(VPP) 레벨을 갖는 신호를 출력하게 된다. When the blocking signal LEAKOFF transitions to the low level, the leakage
파워 온 동작이 시작되어 전원전압(VDD)이 V1 전압 레벨이 되는 (A) 구간에서는 누설전류 차단부(150)가 동작하여 누설 전류를 차단할 수 있도록 한다. 즉, 전원전압(VDD) 레벨이 낮은 (A) 구간에서는 누설전류 차단부(150)를 통해 누설 전류를 차단하도록 한다. In the period (A) when the power-on operation starts and the power voltage VDD becomes the voltage level V1, the leakage
반면에, 전원전압(VDD)이 점차적으로 상승하여 전원전압(VDD)이 V2 레벨이 되는 (B) 구간에서는 누설전류 차단부(160) 또는 누설전류 차단부(170)가 동작하여 누설 전류를 차단할 수 있도록 한다. 즉, 전원전압(VDD) 레벨이 높은 (B) 구간에서는 누설전류 차단부(160, 170)를 통해 누설 전류를 차단하도록 한다.On the other hand, in the section (B) in which the power voltage VDD gradually rises and the power voltage VDD reaches the V2 level, the leakage
즉, 파워 온 동작이 시작되어 T2 구간에 진입하면 전원전압(VDD) 레벨이 상승하기 시작하고, 일정시간 이후에 펌핑전압(VPP) 레벨이 상승하게 된다. 그런데, 이러한 전원이 인가되는 타이밍에 의한 시간 차는 레벨 쉬프터(110, 120)의 초기 출력값에 영향을 줄 수 있다. That is, when the power-on operation starts and enters the T2 section, the power voltage VDD level starts to rise, and the pumping voltage VPP level rises after a certain time. However, the time difference due to the timing at which the power is applied may affect the initial output values of the
파워 온 동작이 종료된 후 아이들(Idle) 상태에서 레벨 쉬프터(110, 120)의 출력은 보통 디폴트(Default) 값인 로우 레벨이다. 하지만, 초기 파워 온 시에는 센스앰프 인에이블신호(SAE)와 무관하게 레벨 쉬프터(110, 120)의 오동작으로 인하여 레벨 쉬프터(110, 120)의 출력이 일정 타이밍 동안 하이 레벨로 출력될 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시예에서는 누설전류 차단부(150, 160, 170)를 통해 초기 파워 온 상태에서 오동작으로 인해 불필요한 전류를 소모되는 것을 방지할 수 있도록 한다. In the idle state after the power-on operation is finished, the output of the
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Those skilled in the art to which the present invention pertains, since the present invention may be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features thereof, the embodiments described above are illustrative in all respects and should be understood as non-limiting. Only do it. The scope of the present invention is indicated by the claims to be described later rather than the detailed description, and all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be interpreted as being included in the scope of the present invention. .
Claims (20)
상기 제 1센스앰프 구동신호와 상기 제 2센스앰프 구동신호에 응답하여 제 1센스앰프 구동노드 및 제 2센스앰프 구동노드를 선택적으로 연결시키는 센스앰프 구동부; 및
상기 제 1센스앰프 구동노드와 상기 제 2센스앰프 구동노드를 통해 제 1구동전압과 제 2구동전압을 인가받아 비트라인쌍의 전압 차를 센싱 및 증폭하는 센스앰프를 포함하고,
상기 차단신호는
파워 온 동작시 전압 레벨이 상승하다가 일정시간 동안 특정 전압 레벨을 유지하고, 전원전압 레벨이 특정 전압 레벨로 유지되는 시점에서 접지전압 레벨로 천이하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치. Generates a first sense amplifier drive signal and a second sense amplifier drive signal in response to a sense amplifier enable signal, and generates at the application end of the first sense amplifier drive signal and the second sense amplifier drive signal in response to a blocking signal A sense amplifier driving control unit that cuts off the leakage current that is generated;
A sense amplifier driving unit selectively connecting a first sense amplifier driving node and a second sense amplifier driving node in response to the first sense amplifier driving signal and the second sense amplifier driving signal; And
A sense amplifier configured to sense and amplify a voltage difference between a pair of bit lines by receiving a first driving voltage and a second driving voltage through the first sense amplifier driving node and the second sense amplifier driving node,
The blocking signal is
A semiconductor device, comprising: a voltage level rising during a power-on operation, maintaining a specific voltage level for a certain period of time, and transitioning to a ground voltage level when the power supply voltage level is maintained at a specific voltage level.
상기 센스앰프 인에이블신호에 따라 제 1구동전압을 레벨 쉬프팅하여 제 2구동전압 레벨로 출력하는 제 1레벨 쉬프터;
상기 센스앰프 인에이블신호에 따라 제 1구동전압을 레벨 쉬프팅하여 제 2구동전압 레벨로 출력하는 제 2레벨 쉬프터;
상기 제 1레벨 쉬프터의 출력을 구동하여 상기 제 1센스앰프 구동신호를 출력하는 제 1구동부;
상기 제 2레벨 쉬프터의 출력을 구동하여 상기 제 2센스앰프 구동신호를 출력하는 제 2구동부; 및
상기 차단신호에 응답하여 상기 제 1센스앰프 구동신호와 상기 제 2센스앰프 구동신호의 인가단에 생성되는 누설전류를 차단하는 누설전류 차단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치. The method of claim 1, wherein the sense amplifier driving control unit
A first level shifter level-shifting a first driving voltage according to the sense amplifier enable signal and outputting a second driving voltage level;
A second level shifter level-shifting a first driving voltage according to the sense amplifier enable signal and outputting a second driving voltage level;
A first driver for driving an output of the first level shifter to output the first sense amplifier driving signal;
A second driver configured to drive an output of the second level shifter to output the second sense amplifier driving signal; And
And a leakage current blocking unit configured to block a leakage current generated at an application terminal of the first sense amplifier driving signal and the second sense amplifier driving signal in response to the blocking signal.
직렬 연결된 복수의 인버터를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치. The method of claim 2, wherein the first driving part
A semiconductor device comprising a plurality of inverters connected in series.
홀수 개수인 것을 특징으로 하는 반도체 장치. The method of claim 5, wherein the plurality of inverters
A semiconductor device having an odd number.
비반전 레벨 쉬프터인 것을 특징으로 하는 반도체 장치. The method of claim 6, wherein the first level shifter is
A semiconductor device comprising a non-inverting level shifter.
직렬 연결된 복수의 인버터를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치. The method of claim 2, wherein the second driving part
A semiconductor device comprising a plurality of inverters connected in series.
홀수 개수인 것을 특징으로 하는 반도체 장치. The method of claim 8, wherein the plurality of inverters
A semiconductor device having an odd number.
비반전 레벨 쉬프터인 것을 특징으로 하는 반도체 장치. The method of claim 9, wherein the second level shifter
A semiconductor device comprising a non-inverting level shifter.
상기 차단신호의 인에이블시 상기 제 1센스앰프 구동신호와 상기 제 2센스앰프 구동신호의 인가단을 풀다운 구동시키는 것을 특징으로 하는 반도체 장치. The method of claim 2, wherein the leakage current blocking unit
And when the blocking signal is enabled, pull-down driving of an application terminal of the first sense amplifier driving signal and the second sense amplifier driving signal is driven.
상기 제 1센스앰프 구동신호의 인가단과 접지전압단 사이에 연결되어 게이트 단자를 통해 상기 차단신호가 인가되는 제 1풀다운 구동소자; 및
상기 제 2센스앰프 구동신호의 인가단과 상기 접지전압단 사이에 연결되어 게이트 단자를 통해 상기 차단신호가 인가되는 제 2풀다운 구동소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치. The method of claim 11, wherein the leakage current blocking unit
A first pull-down driving device connected between an application terminal of the first sense amplifier driving signal and a ground voltage terminal to which the blocking signal is applied through a gate terminal; And
And a second pull-down driving device connected between the application terminal of the second sense amplifier driving signal and the ground voltage terminal to which the blocking signal is applied through a gate terminal.
상기 차단신호의 인에이블시 상기 제 1구동부와 상기 제 2구동부의 입력단을 로우 레벨로 유지시키는 것을 특징으로 하는 반도체 장치. The method of claim 2, wherein the leakage current blocking unit
And maintaining the input terminals of the first driving unit and the second driving unit at a low level when the blocking signal is enabled.
상기 제 1레벨 쉬프터의 출력과 상기 차단신호를 노아연산하는 제 1노아게이트; 및
상기 제 2레벨 쉬프터의 출력과 상기 차단신호를 노아연산하는 제 2노아게이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치. The method of claim 13, wherein the leakage current blocking unit
A first NOA gate performing NOZ operation on the output of the first level shifter and the blocking signal; And
And a second NOA gate performing NOZ operation on the output of the second level shifter and the blocking signal.
짝수 개수로 직렬 연결된 복수의 인버터를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치. The method of claim 14, wherein the first driving part and the second driving part
A semiconductor device comprising a plurality of inverters connected in series in an even number.
비반전 레벨 쉬프터인 것을 특징으로 하는 반도체 장치. The method of claim 15, wherein the first level shifter and the second level shifter are
A semiconductor device comprising a non-inverting level shifter.
상기 차단신호의 인에이블시 상기 제 1구동부와 상기 제 2구동부의 입력단을 하이 레벨로 유지시키는 것을 특징으로 하는 반도체 장치. The method of claim 2, wherein the leakage current blocking unit
And maintaining the input terminals of the first driving unit and the second driving unit at a high level when the blocking signal is enabled.
상기 차단신호를 반전하는 인버터;
상기 인버터의 출력과 상기 제 1레벨 쉬프터의 출력을 낸드연산하는 제 1낸드게이트; 및
상기 인버터의 출력과 상기 제 2레벨 쉬프터의 출력을 낸드연산하는 제 2낸드게이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치. The method of claim 17, wherein the leakage current blocking unit
An inverter inverting the blocking signal;
A first NAND gate for NAND-operating the output of the inverter and the output of the first level shifter; And
And a second NAND gate for NAND-operating the output of the inverter and the output of the second level shifter.
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Legal Events
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E701 | Decision to grant or registration of patent right |