KR102504615B1 - 대기전류 감소를 위한 펌프 스위칭 제어장치 및 이를 이용한 펌핑 장치 - Google Patents

대기전류 감소를 위한 펌프 스위칭 제어장치 및 이를 이용한 펌핑 장치 Download PDF

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Abstract

본 기술은 스탠바이모드에서 펌핑 전압 검출기의 반응 속도를 반영하여 서로 다른 타입의 펌프들을 선택적으로 동작시키는 펌핑 장치를 개시한다. 본 기술의 일 실시 예에 따른 펌핑 장치는 펌핑 전압의 크기를 검출하고 그 크기에 따라 인에이블 신호를 선택적으로 출력하는 펌핑 전압 검출기, 상기 인에이블 신호가 활성화시 오실레이션 신호를 출력하는 펌프 오실레이터, 및 기 설정된 안정화 시간, 상기 인에이블 신호 및 상기 오실레이션 신호에 따라 제 1 펌프와 제 2 펌프 중 어느 하나를 선택적으로 동작시키는 펌프 스위칭 제어기를 포함할 수 있다.

Description

대기전류 감소를 위한 펌프 스위칭 제어장치 및 이를 이용한 펌핑 장치{PUMP SWITCHING CONTROLLER FOR REDUCING STANDBY CURRENT AND PUMPING APPARATUS USING THE SAME}
본 발명은 고전압 발생을 위한 펌프 스위칭 제어장치 및 펌핑 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스탠바이모드에서 펌핑 전압 검출기의 반응 속도를 반영하여 서로 다른 타입의 펌프들을 선택적으로 동작시킴으로써 반도체 장치의 전력 소모를 감소시킬 수 있는 펌프 스위칭 제어장치 및 펌핑 장치에 관한 것이다.
통상적으로 메모리 장치는 외부로부터 외부전압(VDD)과 접지전압(VSS)을 공급받아 내부동작에 필요한 내부전압을 생성하여 사용하고 있다. 메모리 장치의 내부동작에 필요한 전압으로는 메모리 코어영역에 공급하는 코어전압(Vcore), 워드라인을 구동하거나 오버드라이빙 시에 사용되는 고전압(VPP), 코어영역의 앤모스트랜지스터(NMOS)의 벌크(bulk)전압으로 공급되는 백바이어스전압(VBB) 등이 있다.
여기서, 코어전압(Vcore)은 외부에서 입력되는 외부전압(VDD)을 일정한 레벨로 감압하여 공급하면 되지만, 고전압(VPP)은 외부로부터 입력되는 외부전압(VDD)보다 높은 레벨의 전압을 가지기 때문에, 고전압(VPP)을 공급하기 위해서는 전압 레벨을 상승시켜주기 위한 펌핑 장치가 필요하다.
종래의 고전압 펌핑회로에는 도 1A에 도시된 바와 같이 파워업신호 생성부(1)와 더블러 구조의 고전압 펌프(2)를 사용하는 방식 또는 도 1B에 도시된 바와 같이 파워업신호 생성부(1)와 트리플러 구조의 고전압 펌프(3)를 사용하는 방식이 있다.
도 1A 및 도 1B에 도시된 방식의 고전압 펌핑 회로는 반도체 메모리 장치의 초기 동작 구간에서 외부전압(VDD)의 레벨이 기설정된 레벨 이상인 경우 하이레벨로 인에이블되는 파워업 신호(PWRUP)에 응답하여 구동된다.
본 발명은 펌핑 장치의 펌프 스위칭 방법을 개선한 새로운 고전압 펌핑 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 펌핑 장치는 펌핑 전압의 크기를 검출하고 그 크기에 따라 인에이블 신호를 선택적으로 출력하는 펌핑 전압 검출기, 상기 인에이블 신호가 활성화시 오실레이션 신호를 출력하는 펌프 오실레이터, 및 기 설정된 안정화 시간, 상기 인에이블 신호 및 상기 오실레이션 신호에 따라 제 1 펌프와 제 2 펌프 중 어느 하나를 선택적으로 동작시키는 펌프 스위칭 제어기를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 펌프 스위칭 제어기는 스탠바이모드가 시작되면 상기 안정화 시간 동안 상기 오실레이션 신호에 따라 상기 제 1 펌프를 동작시키고, 상기 안정화 시간이 종료되면 상기 오실레이션 신호에 따라 상기 제 2 펌프를 동작시키되, 상기 제 2 펌프를 동작시키는 도중에 기 설정된 조건이 만족되면 상기 제 2 펌프 대신 상기 제 1 펌프를 동작시킬 수 있다.
바람직하게는, 상기 펌프 스위칭 제어기는 상기 제 2 펌프가 동작한 후 그 동작 시간이 기 설정된 시간 보다 길어지면, 상기 제 2 펌프의 동작을 중단시키고 상기 제 1 펌프를 동작시킬 수 있다.
바람직하게는, 상기 펌프 스위칭 제어기는 스탠바이모드가 시작되면, 상기 안정화시간 동안 트리플러 시작신호를 활성화시키는 트리플러 컨트롤러, 상기 인에이블 신호가 활성화되어 있는 동안의 상기 오실레이션 신호의 토글 횟수를 카운트하여 그 카운트 값을 출력하는 오실레이션 카운터, 상기 트리플러 시작신호가 비활성화될 때의 상기 카운트 값을 래치하고 그 래치 값을 출력하는 래치, 상기 래치 값을 이용하여 보상값을 계산하고, 상기 카운트 값이 상기 보상값보다 크게 되면 스위칭 제어신호를 출력하는 비교기, 및 상기 트리플러 시작신호 및 상기 스위칭 제어신호에 따라 상기 오실레이션 신호를 이용하여 상기 제 1 펌프와 상기 제 2 펌프 중 어느 하나를 선택적으로 동작시키는 오실레이션 선택기를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 오실레이션 선택기는 상기 트리플러 시작신호가 활성화되어 있는 동안에는 상기 오실레이션 신호에 따라 상기 제 1 펌프를 동작시키고, 상기 트리플러 시작신호가 비활성화되면 상기 오실레이션 신호에 따라 상기 제 2 펌프를 동작시킬 수 있다.
바람직하게는, 상기 오실레이션 선택기는 상기 제 2 펌프를 동작시키는 도중에 상기 스위칭 제어신호가 활성화되면, 상기 제 2 펌프의 동작을 중단시키고 상기 제 1 펌프를 동작시킬 수 있다.
바람직하게는, 상기 오실레이션 선택기는 상기 스위칭 제어신호가 활성화되어 있는 동안에만 상기 제 1 펌프를 동작시킬 수 있다.
본 발명은 펌핑 장치의 펌프 스위칭 방법을 개선함으로써 스탠바이모드에서의 대기전류를 감소시킬 수 있다.
도 1A는 종래기술에 따른 더블러 구조의 고전압 펌핑 장치의 구성을 도시한 구성도.
도 1B는 종래기술에 따른 트리플러 구조의 고전압 펌핑 장치의 구성을 도시한 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 펌핑 장치의 구성을 도시한 구성도.
도 3은 도 2에서의 펌프 스위칭 제어기의 구성을 보다 상세하게 나타낸 구성도.
도 4는 도 2 및 도 3의 구성을 갖는 펌핑 장치의 동작을 설명하기 위한 타이밍도.
도 5는 본 발명의 펌핑 장치를 이용한 메모리 시스템의 일 실시예를 나타내는 도면.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 펌핑 장치의 구성을 도시한 구성도이다.
도 2의 펌핑 장치는 펌핑 전압(VPP) 검출기(VPP DETECTOR)(100), 펌프 오실레이터(PUMP OSCILLATOR)(200), 펌프 스위칭 제어기(PUMP SWITCHING CONTROLLER)(300), 트리플러 펌프(TRIPLER PUMP)(400) 및 더블러 펌프(DOUBLER PUMP)(500)를 포함한다.
펌핑 전압 검출기(100)는 트리플러 펌프(400) 또는 더블러 펌프(500)에서 출력되는 펌핑 전압(VPP)의 크기를 검출하고, 검출된 펌핑 전압의 크기가 기 설정된 크기(기준치)보다 작은 경우 인에이블 신호(ENABLE)를 활성화시킨다. 예컨대, 펌핑 전압 검출기(100)는 트리플러 펌프(400) 또는 더블러 펌프(500)의 출력 전압의 크기가 기준치보다 작은 경우, 트리플러 펌프(400) 또는 더블러 펌프(500)를 동작시키기 위한 오실레이션 신호(OSC)가 출력되도록 제어하는 인에이블 신호(ENABLE)를 하이레벨로 활성화시킨다. 인에이블 신호(ENABLE)가 활성화되는 시간은 트리플러 펌프(400) 또는 더블러 펌프(500)의 출력 전압의 크기에 따라 달라질 수 있다.
펌프 오실레이터(200)는 펌핑 전압 검출기(100)로부터의 인에이블 신호(ENABLE)가 하이레벨로 활성화되면, 인에이블 신호(ENABLE)가 활성화되어 있는 동안 일정 주기를 갖는 연속적인 펄스 신호인 오실레이션 신호(OSC)를 출력한다.
펌프 스위칭 제어기(300)는 기 설정된 안정화 시간, 펌핑 전압 검출기(100)에서 출력되는 인에이블 신호(ENABLE), 및 펌프 오실레이터(200)에서 출력되는 오실레이션 신호(OSC)에 따라 트리플러 펌프(400)와 더블러 펌프(500) 중 어느 하나를 선택적으로 동작시킨다. 예컨대, 펌프 스위칭 제어기(300)는 스탠바이모드가 되면, 우선 기 설정된 안정화 시간 동안, 오실레이션 신호(OSC)에 따라 트리플러 펌프(400)를 동작시키기 위한 트리플러 오실레이션 신호(OSC_TPL)를 출력한다. 이때, 안정화 시간은 스탠바이모드 진입 이후 내부 전압 상황의 안정화를 위한 시간으로, 인에이블 신호(ENABLE)를 이용하여 길이가 조절될 수 있다. 예컨대, 안정화 시간은 스탠바이모드가 시작된 이후 인에이블 신호(ENABLE)가 기 설정된 횟수만큼 토글(toggle)될 때까지 유지될 수 있다. 안정화 시간이 종료되면, 펌프 스위칭 제어기(300)는 오실레이션 신호(OSC)에 따라 더블러 펌프(500)를 동작시키기 위한 더블러 오실레이션 신호(OSC_DBL)를 출력한다. 더블러 오실레이션 신호(OSC_DBL)를 출력하는 도중에 기 설정된 일정 조건이 만족되면, 펌프 스위칭 제어기(300)는 더블러 오실레이션 신호(OSC_DBL)의 출력을 중단하고 트리플러 오실레이션 신호(OSC_TPL)를 출력한다. 예컨대, 펌프 스위칭 제어기(300)는 오실레이션 신호(OSC)의 토글 횟수를 카운트하여 그 카운트 값이 기 설정된 보상값을 초과하는 경우, 더블러 오실레이션 신호(OSC_DBL)를 트리플러 오실레이션 신호(OSC_TPL)로 스위칭 시킨다. 이때, 더블러 오실레이션 신호(OSC_DBL)를 트리플러 오실레이션 신호(OSC_TPL)로 스위칭 시키기 위한 기준이 되는 보상값은 안정화 시간이 끝나는 시점의 오실레이션 신호(OSC)의 토글 횟수(카운트 값)에 기 설정된 보상계수를 곱한 값이 될 수 있다.
트리플러 펌프(400)는 펌프 스위칭 제어기(300)로부터의 트리플 오실레이션 신호(OSC_TPL)에 따라 외부전압(VDD)을 일정 크기(외부전압의 3배 크기)까지 펌핑시킨다.
더블러 펌프(500)는 펌프 스위칭 제어기(300)로부터의 트리플 오실레이션 신호(OSC_TPL)에 따라 외부전압(VDD)을 일정 크기(외부전압의 2배 크기)까지 펌핑시킨다.
도 3은 도 2에서의 펌프 스위칭 제어기의 구성을 보다 상세하게 나타낸 구성도이다.
펌프 스위칭 제어기(300)는 트리플러 컨트롤러(TRIPLER CONTROLLER)(310), 오실레이션 카운터(OSCILLATION COUNTER)(320), 래치(LATCH)(330), 비교기(COMPARATOR)(340) 및 오실레이션 선택기(OSCILLATION SELECTOR)(350)를 포함할 수 있다.
트리플러 컨트롤러(310)는 펌핑 전압 검출기(100)로부터 인에이블 신호(ENABLE)를 수신하며, 스탠바이모드가 시작되면 트리플러 시작신호(TPL_INIT)를 기 설정된 안정화 시간 동안 하이레벨로 유지시킨다. 이때, 안정화 시간 즉 트리플러 시작신호(TPL_INIT)가 하이레벨로 유지되는 시간은 인에이블 신호(ENABLE)의 토글 횟수에 따라 결정될 수 있다. 예컨대, 트리플러 컨트롤러(310)는 스탠바이모드가 시작되면 바로 트리플러 시작신호(TPL_INIT)를 하이레벨로 활성화시킨 후 인에이블신호(ENABLE)가 기 설정된 횟수(예컨대, 2회)만큼 토글(toggle)할 때까지 트리플러 시작신호(TPL_INIT)를 하이레벨 상태로 유지시킨다. 이때, 트리플러 시작신호(TPL_INIT)는 인에이블 신호(ENABLE)의 폴리 에지(falling edge)에 맞춰 로우레벨로 비활성화된다.
오실레이션 카운터(320)는 펌핑 전압 검출기(100)에서 출력되는 인에이블 신호(ENABLE) 및 펌프 오실레이터(200)에서 출력되는 오실레이션 신호(OSC)를 수신하며, 인에이블 신호(ENABLE)가 활성화되어 있는 동안의 오실레이션 신호(OSC)의 토글 횟수를 카운트하여 그 카운트 값(CNT_OUT)을 비교기(340) 및 래치(330)에 출력한다. 이러한 카운트 값(CNT_OUT)은 인에이블 신호(ENABLE)가 토글될 때마다 리셋된다. 즉, 오실레이션 카운터(320)는 인에이블 신호(ENABLE)가 활성화될 때마다 새롭게 카운트를 시작한다.
래치(330)는 오실레이션 카운터(320)에서 출력되는 카운트 값(CNT_OUT) 및 트리플러 컨트롤러(310)에서 출력되는 트리플러 시작신호(TPL_INIT)를 수신하며, 트리플러 시작신호(TPL_INIT)가 비활성화(folling edge)될 때의 카운트 값(CNT_OUT)을 래치한 후 래치된 값(래치 값)(LAT_CNT)을 비교기(340)에 출력한다.
비교기(340)는 트리플러 컨트롤러(310)에서 출력되는 트리플러 시작신호(TPL_INIT), 오실레이션 카운터(320)에서 출력되는 카운트 값(CNT_OUT), 및 래치(330)로부터 출력되는 래치 값(LAT_CNT)을 수신한다. 비교기(340)는 스탠바이 모드에서 트리플러 시작신호(TPL_INIT)가 로우레벨로 비활성화되면, 래치 값(LAT_CNT)에 기 설정된 보상계수를 적용한 값(보상값)과 카운트 값(CNT_OUT)을 비교하여 카운트 값(CNT_OUT)이 보상값 보다 큰 경우 스위칭 제어신호인 오버플로우(overflow) 신호(OVF)를 하이레벨로 활성화시켜 오실레이션 선택기(350)에 출력한다. 예컨대, 비교기(340)는 래치 값(LAT_CNT)에 보상계수(예컨대, 1.5)를 곱하여 보상값(LAT_CNT * 1.5)을 구한 후 그 보상값을 카운트 값(CNT_OUT)과 비교한다. 활성화된 오버플로우 신호(OVF)는 인에이블 신호(ENABLE)의 폴링 에지에 맞춰 비활성화된다.
오실레이션 선택기(350)는 펌프 오실레이터(200)에서 출력되는 오실레이션 신호(OSC), 트리플러 컨트롤러(310)에서 출력되는 트리플러 시작신호(TPL_INIT), 및 비교기(340)에서 출력되는 오버플로우 신호(OVF)를 수신하며, 트리플러 시작신호(TPL_INIT) 및 오버플로우 신호(OVF)에 따라 오실레이션 신호(OSC)를 이용하여 트리플러 펌프(400)와 더블러 펌프(500) 중 어느 하나를 선택적으로 동작시킨다. 예컨대, 오실레이션 선택기(350)는 스탠바이모드가 시작되고 트리플러 시작신호(TPL_INIT)가 하이레벨 상태를 유지하는 동안에는, 오실레이션 신호(OSC)에 따라 오실레이션 신호(OSC_TPL)를 출력하여 트리플러 펌프(400)를 동작시킨다. 그리고, 오실레이션 선택기(350)는 트리플러 시작신호(TPL_INIT)가 로우레벨로 비활성화되면, 오실레이션 신호(OSC)에 따라 더블러 오실레이션 신호(OSC_DBL)를 출력하여 더블러 펌프(500)를 동작시킨다. 특히, 본 실시 예에 따른 오실레이션 선택기(350)는 더블러 오실레이션 신호(OSC_DBL)를 출력하는 도중에 오버플로우 신호(OVF)가 하이레벨로 활성화되면, 오버플로우 신호(OVF)가 활성화 되어있는 동안에는 더블러 오실레이션 신호(OSC_DBL)의 출력을 중단하고 대신에 트리플러 오실레이션 신호(OSC_TPL)를 출력한다. 즉, 오실레이션 선택기(350)는 트리플러 시작신호(TPL_INIT)가 비활성화인 상태에서 오버플로우 신호(OVF)가 활성화되면, 동작 펌프를 더블러 펌프(500)에서 트리플러 펌프(400)로 스위칭시킨다.
도 4는 상술한 도 2 및 도 3의 구성을 갖는 펌핑 장치의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.
스탠바이모드(Standby Mode)가 시작되면, 트리플 컨트롤러(310)는 트리플 시작신호(TPL_INIT)를 하이레벨로 활성화시킨다. 이때, 펌핑 전압 검출기(100)는 트리플러 펌프(400) 또는 더블러 펌프(500)에서 출력되는 전압(VPP)의 크기를 지속적으로 검출하여 기준치와 비교한다.
펌핑 전압 검출기(100)는 검출된 전압의 크기가 기준치보다 작아지면, 인에이블 신호(ENABLE)를 하이레벨로 활성화시킨다.
인에이블 신호(ENABLE)가 활성화되면, 펌프 오실레이터(200)는 일정 주기를 갖는 연속적인 펄스 신호인 오실레이션 신호(OSC)를 오실레이션 선택기(350)에 출력한다. 이러한 오실레이션 신호(OSC)는 인에이블 신호(ENABLE)가 활성화되어 있는 동안 계속 토글된다.
오실레이션 신호(OSC)를 수신한 오실레이션 선택기(350)는 오실레이션 신호(OSC)에 따라 트리플러 펌프(400)를 동작시키기 위한 트리플러 오실레이션 신호(OSC_TPL)를 출력한다. 즉, 오실레이션 선택기(350)는 트리플러 시작신호(TPL_INIT)가 활성화되어 있는 상태에서 오실레이션 신호(OSC)가 수신되면, 오실레이션 신호(OSC)를 트리플러 펌프(400)를 동작시키기 위한 트리플러 오실레이션 신호(OSC_TPL)로 변환하여 출력한다.
이때, 오실레이션 카운터(320)는 인에이블 신호(ENABLE)에 따라 발생되는 오실레이션 신호(OSC)의 토글(toggle) 횟수를 카운트하여 그 카운트 값(CNT_OUT)을 비교기(340) 및 래치(330)에 출력한다. 카운트 값(CNT_OUT)은 인에이블 신호(ENABLE)가 토글될 때마다 리셋된다.
도 4에서, 첫 번째 인에이블 신호(ENABLE)에 의해 발생된 오실레이션 신호(OSC)에 대한 카운트 값(CNT_OUT)은 9이며, 두 번째 인에이블 신호(ENABLE)에 의해 발생된 오실레이션 신호(OSC)에 대한 카운트 값(CNT_OUT)은 10이다.
트리플러 컨트롤러(310)는 트리플러 시작신호(TPL_INIT)를 활성화시킨 후 인에이블 신호(ENABLE)가 기 설정된 일정 횟수(도 4에서는 2회)만큼 토글되면, 인에이블 신호(ENABLE)의 폴링 에지에 맞춰 트리플러 시작신호(TPL_INIT)를 로우레벨로 비활성화시킨다.
트리플러 시작신호(TPL_INIT)가 비활성화되면, 래치(330)는 트리플러 시작신호(TPL_INIT)의 폴링 에지 시의 카운트 값(CNT_OUT)을 래치하고 그 래치 값(LAT_CNT)을 비교기(340)에 출력한다. 비교기(340)는 래치(330)로부터 래치 값(LAT_CNT)이 수신되면, 래치 값(LAT_CNT)에 기 설정된 보상계수(본 실시 예에서는 1.5)를 곱하여 보상값을 계산한 후, 이후 수신되는 카운트 값(CNT_OUT)을 보상값과 비교한다.
또한, 트리플러 시작신호(TPL_INIT)가 비활성화되면, 오실레이션 선택기(350)는 오실레이션 신호(OSC)에 따라 더블러 펌프(500)를 동작시키기 위한 더블러 오실레이션 신호(OSC_DBL)를 출력한다. 즉, 오실레이션 선택기(350)는 더블러 시작신호(TPL_INIT)가 비활성화되어 있는 상태에서 오실레이션 신호(OSC)가 수신되면, 오실레이션 신호(OSC)를 더블러 펌프(500)를 동작시키기 위한 더블러 오실레이션 신호(OSC_DBL)로 변환하여 출력한다.
더블러 펌프(500)가 동작되는 동안에도 오실레이션 카운터(320)는 오실레이션 신호(OSC)의 토글 횟수를 카운트하여 그 카운트 값(CNT_OUT)을 비교기(340)에 출력한다.
비교기(340)는 카운트 값(CNT_OUT)이 보상값(LAT_CNT * 1.5) 보다 크게 되면, 오버플로우 신호(OVF)를 하이레벨로 활성화시켜 오실레이션 선택기(350)에 출력한다. 예컨대, 원하는 고전압(VPP)에 도달하는데 소요되는 시간이 길어지거나 펌핑 전압 검출기(100)의 반응 속도 지연 등으로 인해, 인에이블 신호(ENABLE)의 활성화 상태가 일정시간 이상 길어지면(원하는 시간 내에 인에이블 신호(ENABLE)가 비활성화되지 않으면), 오버플로우 신호(OVF)가 활성화된다.
오실레이션 선택기(350)는 오버플로우 신호(OVF)가 활성화되면, 오실레이션 신호(OSC)를 트리플러 오실레이션 신호(OSC_TPL)로 변환시켜 출력한다. 즉, 오실레이션 선택기(350)는 더블러 펌프(500)의 동작을 중단시키고 트리플러 펌프(400)를 동작시킨다.
오버플로우 신호(OVF)가 비활성화되면, 오실레이션 선택기(350)는 다시 오실레이션 신호(OSC)를 더블러 오실레이션 신호(OSC_DBL)로 변환시켜 출력한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 펌핑 장치는 스탠바이모드가 시작되면, 기 설정된 안정화 시간 동안에는 고전압(VPP)을 발생시키기 위해 트리플러 펌프(400)를 동작시킨다. 안정화 시간이 경과되면, 본 발명의 펌핑 장치는 에너지 효율을 위해 더블러 펌프(500)를 동작시키되, 더블러 펌프(500)의 동작 시간이 일정 시간 이상 길어지면 펌프를 트리플러 펌프(400)로 스위칭시킨다.
예컨대, 스탠바이모드에서는 펌핑 전압 검출기(100)의 반응 속도가 느려져 원하는 시간 내에 인에이블 신호(ENABLE)가 비활성화되지 않을 수 있으며, 이러한 경우 불필요하게 추가적인 오실레이션 신호(OSC)가 발생하게 된다. 따라서, 본 발명의 펌핑 장치는 스탠바이모드 시작 후 안정화 시간 이후에 더블러 펌프(500)를 동작시키되, 원하는 시간 내에 인에이블 신호(ENABLE)가 비활성화되지 않으면 펌프를 트리플러 펌프(400)로 전환시킨다.
도 5는 본 발명의 펌핑 장치를 이용한 메모리 시스템의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 5의 메모리 시스템은 메모리 장치(1000)와 메모리 컨트롤러(2000)를 포함한다.
메모리 장치(1000)는 메모리 컨트롤러(2000)로부터의 제어신호(커맨드 신호(CMD), 어드레스 신호(ADD), 클럭신호(CLK))에 따라 메모리 컨트롤러(2000)로부터 인가되는 데이터(DATA)를 저장하거나 저장된 데이터를 판독하여 메모리 컨트롤러(2000)에 출력한다. 이러한 메모리 장치(1000)는 휘발성 메모리 및 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 휘발성 메모리는 DRAM(Dynamic Random Access Memory), Moblie DRAM, SRAM(Static Random Access Memory) 등을 포함할 수 있으며, 비휘발성 메모리는 Nor Flash Memory, NAND Flash Memory, 상변환 메모리(Phase Change Random Access Memory; PRAM), 저항 메모리(Resistive Random Access Memory;RRAM), 스핀 주입 메모리(Spin Transfer Torque Random Access Memory; STTRAM), 자기메모리(Magnetic Random Access Memory; MRAM) 등을 포함할 수 있다. 도 2에는 메모리 장치(210)가 하나의 블록으로 표시되었으나 복수개의 메모리 칩들이 모듈 형태 또는 하나의 패키지 형태로 이루어질 수 있다.
이때, 메모리 장치(1000)는 상술한 도 2의 펌핑 장치를 포함할 수 있다. 즉, 메모리 장치(1000)의 펌핑 장치는 펌핑 전압 검출기(100), 펌프 오실레이터(200), 펌프 스위칭 제어기(300), 트리플러 펌프(400) 및 더블러 펌프(500)를 포함한다.
이러한 메모리 장치(1000)의 펌핑 장치는 스탠바이모드가 시작되면, 기 설정된 안정화 시간 동안에는 고전압을 발생시키기 위해 트리플러 펌프(400)를 동작시킨다. 안정화 시간이 경과되면, 본 발명의 펌핑 장치는 에너지 효율을 위해 더블러 펌프(500)를 동작시키되, 더블러 펌프(500)의 동작 시간이 일정 시간 이상 길어지면 펌프를 트리플러 펌프(400)로 스위칭시킨다.
메모리 컨트롤러(2000)는 메모리 장치(1000)를 제어하기 위한 제어신호(CMD, ADD, CLK)를 생성하여 메모리 장치(1000)에 인가함으로써, 메모리 장치(1000)의 데이터 리드(READ)/라이트(WRITE)를 제어한다. 메모리 컨트롤러(2000)는 통상의 데이터 프로세싱 시스템에서 복수의 메모리 장치(1000)들에 대한 데이터 입출력을 제어하기 위한 제어장치를 포함할 수 있다. 이러한 메모리 컨트롤러(2000)는 메모리 시스템이 컴퓨팅 시스템의 주기억장치로 사용되는 경우 시스템 컨트롤러 또는 중앙처리장치(CPU)에 포함될 수 있다. 그리고, 메모리 컨트롤러(2000)는 IDE(Integrated Device Electronics), SATA(Serial Advanced Technology Attachment), SCSI(Small Computer System Interface), RAID(Redundant Array of Independent Disks), SSD(Solid State Disk), eSATA(External SATA), PCMCIA(Personal Computer Memory Card International Association), USB(Universal Serial Bus), 씨큐어 디지털 카드(Secure Digital; SD), 미니 씨큐어 디지털 카드(mini Secure Digital card; mSD), 마이크로 씨큐어 디지털 카드(micro SD), 고용량 씨큐어 디지털 카드(Secure Digital High Capacity; SDHC), 메모리 스틱 카드(Memory Stick Card), 스마트 미디어 카드(Smart Media Card; SM), 멀티 미디어 카드(Multi Media Card; MMC), 내장 멀티 미디어 카드(Embedded MMC; eMMC), 컴팩트 플래시 카드(Compact Flash; CF) 등을 제어하는 컨트롤러를 포함할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 펌핑 전압 검출기
200 : 펌프 오실레이터
300 : 펌프 스위칭 제어기
310 : 트리플러 컨트롤러
320 : 오실레이션 카운터
330 : 래치
340 : 비교기
350 : 오실레이션 선택기
400 : 트리플러 펌프
500 : 더블러 펌프

Claims (20)

  1. 펌핑 전압의 크기를 검출하고 그 크기에 따라 인에이블 신호를 선택적으로 출력하는 펌핑 전압 검출기;
    상기 인에이블 신호가 활성화시 오실레이션 신호를 출력하는 펌프 오실레이터; 및
    기 설정된 안정화 시간, 상기 인에이블 신호 및 상기 오실레이션 신호에 따라 제 1 펌프와 제 2 펌프 중 어느 하나를 선택적으로 동작시키는 펌프 스위칭 제어기를 포함하며,
    상기 펌프 스위칭 제어기는 상기 안정화 시간 동안에 상기 인에이블 신호에 근거하여 트리플러 시작신호를 출력하는 트리플러 컨트롤러를 포함하되, 상기 트리플러 시작신호는 상기 인에이블 신호가 기 설정된 횟수만큼 토글할 때까지 활성화상태로 유지되는 펌핑 장치.
  2. ◈청구항 2은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 1항에 있어서, 상기 펌프 스위칭 제어기는
    스탠바이모드가 시작되면 상기 안정화 시간 동안 상기 오실레이션 신호에 따라 상기 제 1 펌프를 동작시키고, 상기 안정화 시간이 종료되면 상기 오실레이션 신호에 따라 상기 제 2 펌프를 동작시키되, 상기 제 2 펌프를 동작시키는 도중에 기 설정된 조건이 만족되면 상기 제 2 펌프 대신 상기 제 1 펌프를 동작시키는 것을 특징으로 하는 펌핑 장치.
  3. ◈청구항 3은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 2항에 있어서, 상기 펌프 스위칭 제어기는
    상기 제 2 펌프가 동작한 후 그 동작 시간이 기 설정된 시간 보다 길어지면, 상기 제 2 펌프의 동작을 중단시키고 상기 제 1 펌프를 동작시키는 것을 특징으로 하는 펌핑 장치.
  4. ◈청구항 4은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 3항에 있어서, 상기 펌프 스위칭 제어기는
    상기 오실레이션 신호의 토글 횟수를 카운트하여 그 카운트 값이 기 설정된 보상값을 초과하는 경우, 상기 제 2 펌프의 동작을 중단시키고 상기 제 1 펌프를 동작시키는 것을 특징으로 하는 펌핑 장치.
  5. ◈청구항 5은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 1항에 있어서,
    상기 제 1 펌프는 트리플러 펌프이며,
    상기 제 2 펌프는 더블러 펌프인 것을 특징으로 하는 펌핑 장치.
  6. ◈청구항 6은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 1항에 있어서, 상기 펌프 스위칭 제어기는
    상기 인에이블 신호가 활성화되어 있는 동안의 상기 오실레이션 신호의 토글 횟수를 카운트하여 그 카운트 값을 출력하는 오실레이션 카운터;
    상기 트리플러 시작신호가 비활성화될 때의 상기 카운트 값을 래치하고 그 래치 값을 출력하는 래치;
    상기 래치 값을 이용하여 보상값을 계산하고, 상기 카운트 값이 상기 보상값보다 크게 되면 스위칭 제어신호를 출력하는 비교기; 및
    상기 트리플러 시작신호 및 상기 스위칭 제어신호에 따라 상기 오실레이션 신호를 이용하여 상기 제 1 펌프와 상기 제 2 펌프 중 어느 하나를 선택적으로 동작시키는 오실레이션 선택기를 포함하는 것을 특징으로 하는 펌핑 장치.
  7. 삭제
  8. ◈청구항 8은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 1항에 있어서, 상기 트리플러 컨트롤러는
    상기 인에이블 신호의 폴링 에지(falling edge)에 맞춰 상기 트리플러 시작신호를 비활성화시키는 것을 특징으로 하는 펌핑 장치.
  9. ◈청구항 9은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 6항에 있어서, 상기 비교기는
    상기 래치 값에 기 설정된 보상계수를 곱하여 상기 보상값을 계산하는 것을 특징으로 하는 펌핑 장치.
  10. ◈청구항 10은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 6항에 있어서, 상기 오실레이션 선택기는
    상기 트리플러 시작신호가 활성화되어 있는 동안에는 상기 오실레이션 신호에 따라 상기 제 1 펌프를 동작시키고, 상기 트리플러 시작신호가 비활성화되면 상기 오실레이션 신호에 따라 상기 제 2 펌프를 동작시키는 것을 특징으로 하는 펌핑 장치.
  11. ◈청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 10항에 있어서, 상기 오실레이션 선택기는
    상기 제 2 펌프를 동작시키는 도중에 상기 스위칭 제어신호가 활성화되면, 상기 제 2 펌프의 동작을 중단시키고 상기 제 1 펌프를 동작시키는 것을 특징으로 하는 펌핑 장치.
  12. ◈청구항 12은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 11항에 있어서, 상기 오실레이션 선택기는
    상기 스위칭 제어신호가 활성화되어 있는 동안에만 상기 제 1 펌프를 동작시키는 것을 특징으로 하는 펌핑 장치.
  13. 인에이블 신호를 입력받아 트리플러 시작신호를 선택적으로 활성화시키는 트리플러 컨트롤러;
    상기 인에이블 신호, 상기 트리플러 시작신호 및 오실레이션 신호를 입력받아 제 1 펌프와 제 2 펌프의 동작을 스위칭시키기 위한 스위칭 제어신호를 출력하는 스위칭 제어기; 및
    상기 트리플러 시작신호, 상기 오실레이션 신호 및 상기 스위칭 제어신호를 입력받아 상기 제 1 펌프와 상기 제 2 펌프 중 어느 하나를 선택적으로 동작시키는 오실레이션 선택기를 포함하는 펌프 스위칭 제어 장치.
  14. ◈청구항 14은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 13항에 있어서, 상기 트리플러 컨트롤러는
    스탠바이모드가 시작되면, 기 설정된 안정화시간 동안 트리플러 시작신호를 활성화시키는 것을 특징으로 하는 펌프 스위칭 제어 장치.
  15. ◈청구항 15은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 14항에 있어서, 상기 트리플러 컨트롤러는
    상기 인에이블 신호가 기 설정된 횟수만큼 토글할 때까지 상기 트리플러 시작신호를 활성화상태로 유지하며, 상기 인에이블 신호의 폴링 에지(falling edge)에 맞춰 상기 트리플러 시작신호를 비활성화시키는 것을 특징으로 하는 펌프 스위칭 제어 장치.
  16. ◈청구항 16은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 13항에 있어서, 상기 스위칭 제어기는
    상기 인에이블 신호가 활성화되어 있는 동안 상기 오실레이션 신호의 토글 횟수를 카운트하여 그 카운트 값을 출력하는 오실레이션 카운터; 및
    상기 카운트 값을 이용하여 보상값을 계산하고, 상기 카운트 값과 상기 보상값을 비교하여 상기 스위칭 제어신호를 선택적으로 출력하는 비교기를 포함하는 것을 특징으로 하는 펌프 스위칭 제어 장치.
  17. ◈청구항 17은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 16항에 있어서,
    상기 트리플러 시작신호가 비활성화될 때의 상기 카운트 값을 임시 저장하는래치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 펌프 스위칭 제어 장치.
  18. ◈청구항 18은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 16항에 있어서, 상기 비교기는
    상기 트리플러 시작신호가 비활성화될 때의 카운트 값에 기 설정된 보상계수를 곱하여 상기 보상값을 계산하는 것을 특징으로 하는 펌프 스위칭 제어 장치.
  19. ◈청구항 19은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 18항에 있어서, 상기 비교기는
    상기 트리플러 시작신호가 비활성화된 상태에서 상기 카운트 값이 상기 보상값보다 크면, 상기 스위치 제어신호를 활성화시키는 것을 펌프 스위칭 제어 장치.
  20. ◈청구항 20은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 13항에 있어서, 상기 오실레이션 선택기는
    스탠바이모드시, 상기 트리플러 시작신호가 활성화되거나 상기 스위칭 제어신호가 활성화된 동안에는 상기 오실레이션 신호에 따라 상기 제 1 펌프를 동작시키고, 상기 트리플러 시작신호와 상기 스위칭 제어신호가 모두 비활성화된 상태에서는 상기 오실레이션 신호에 따라 상기 제 2 펌프를 동작시키는 것을 특징으로 하는 펌프 스위칭 제어 장치.
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