KR20060050821A - Pre-emphasis output buffer and semiconductor memory device for driving output pin connected pull-up termination, method for driving output - Google Patents
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Abstract
풀업 종단저항을 가진 전송선을 구동하는 데이터 출력버퍼를 개시한다. 데이터 출력버퍼는 풀업 종단저항이 일단에 연결된 전송선의 타단에 연결된 출력단자와, 출력 데이터에 응답하여 상기 출력단자를 제1전원전압으로 풀업시키거나 또는 제2전원전압으로 풀다운시키는 버퍼와, 상기 출력 데이터에 응답하여 상기 출력단자의 풀다운 구동 초기를 프리엠퍼시스하는 풀다운 구동부를 포함한다. 따라서, 풀업 종단저항을 가진 전송라인의 풀다운 특성을 개선할 수 있다. A data output buffer for driving a transmission line having a pull-up termination resistor is disclosed. The data output buffer includes an output terminal connected to the other end of a transmission line having a pull-up termination resistor connected to one end, a buffer for pulling up the output terminal to a first power supply voltage or a second power supply voltage in response to output data, and the output. And a pull-down driving unit for preemphasizing the initial pull-down driving of the output terminal in response to data. Therefore, it is possible to improve the pulldown characteristics of the transmission line having the pull-up termination resistor.
Description
도 1은 종래의 VDDQ 종단저항에 연결된 전송선을 구동하기 위한 푸쉬풀 데이터 출력버퍼를 나타낸 도면.1 is a diagram illustrating a push-pull data output buffer for driving a transmission line connected to a conventional VDDQ termination resistor.
도 2는 도 1의 동작을 설명하기 위한 타이밍도.2 is a timing diagram for explaining the operation of FIG.
도 3은 종래의 데이터 스트로브 신호를 설명하기 위한 타이밍도.3 is a timing diagram for explaining a conventional data strobe signal.
도 4는 본 발명에 의한 프리엠퍼시스 출력버퍼를 가진 메모리 장치의 블록도.4 is a block diagram of a memory device having a pre-emphasis output buffer according to the present invention.
도 5는 도 4의 프리엠퍼시스 데이터 출력버퍼의 상세 회로도.FIG. 5 is a detailed circuit diagram of the pre-emphasis data output buffer of FIG. 4. FIG.
도 6은 도 5의 선단검출부의 바람직한 일실시예의 구성도.6 is a block diagram of a preferred embodiment of the tip detection unit of FIG.
도 7은 도 5의 동작을 설명하기 위한 타이밍도.7 is a timing diagram for explaining the operation of FIG.
도 8a는 본 발명에 의한 프리엠퍼시스 데이터 출력버퍼의 아이패턴을 나타낸 도면. 8A illustrates an eye pattern of a pre-emphasis data output buffer according to the present invention.
도 8b는 종래의 프리 엠퍼시스 기능이 없는 데이터 출력버퍼의 아이패턴을 나타낸 도면. 8B is a view showing an eye pattern of a data output buffer without a conventional pre-emphasis function.
도 9는 본 발명에 의한 프리엠퍼시스 데이터 스트로브 신호 출력버퍼의 블록 도.9 is a block diagram of a pre-emphasis data strobe signal output buffer according to the present invention.
도 10은 도 9의 드라이버들의 상세 회로도.10 is a detailed circuit diagram of the drivers of FIG.
도 11은 도 9 및 도 10의 각 부 파형도. FIG. 11 is a view of each sub waveform of FIGS. 9 and 10.
본 발명은 데이터 출력버퍼, 데이터 스트로브 출력버퍼 및 메모리 장치에 관한 것으로 특히, 출력 데이터의 전송선 손실을 보상하기 위하여 프리엠퍼시스 기능을 가진 데이터 출력버퍼, 데이터 스트로브 출력버퍼 및 메모리 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a data output buffer, a data strobe output buffer, and a memory device, and more particularly, to a data output buffer, a data strobe output buffer, and a memory device having a pre-emphasis function for compensating transmission line loss of output data.
컴퓨터 및 네트워크 시스템의 고속화 추세에 따라 디램과 같은 메모리도 고속화와 대용량화가 요구되고 있다. 컴퓨터 시스템에서는 중앙처리부(CPU)와 메모리를 메모리 콘트롤러를 통하여 상호 연결하고 메모리는 마더보드 상에 형성된 슬롯에 삽입되는 메모리 모듈로 구성된다. 메모리 콘트롤러와 메모리 모듈은 인쇄회로기판 상에 형성된 전송선을 통하여 전기적으로 연결된다. 그러므로, 전송선에 의한 신호감쇄에 의해 메모리 콘트롤러와 메모리 모듈 사이의 거리에 비례하여 전송선의 신호감쇄가 증가하게 된다. As the speed of computer and network systems increases, the speed and capacity of memory such as DRAM are also required. In a computer system, a central processing unit (CPU) and a memory are interconnected through a memory controller, and the memory is composed of a memory module inserted into a slot formed on a motherboard. The memory controller and the memory module are electrically connected through transmission lines formed on the printed circuit board. Therefore, signal attenuation by the transmission line increases the signal attenuation of the transmission line in proportion to the distance between the memory controller and the memory module.
전송선 종단에서의 신호반사에 의한 감쇄를 보상하기 위하여 전송선 종단에 종단저항을 통하여 종단전압을 인가하는 터미네이션(Termination) 기술이 도입되었다. In order to compensate for attenuation due to signal reflection at the transmission line termination, a termination technique has been introduced to apply the termination voltage to the transmission line termination through the termination resistor.
DDR2 메모리 모듈에서는 마더보드 상의 배선을 간략화 하기 위하여 각 모듈 내의 디램 칩에 종단저항을 설치하고 스탠바이 상태 모듈의 종단저항을 액티브시켜서 액티브 상태 모듈의 종단저항은 오프시켜서 스탠바이 상태 모듈의 종단저항이 액티브 상태의 모듈의 종단저항으로 작용하도록 하는 온 다이 터미네이션(ODT :On Die Termination)기술을 채택하고 있다. In the DDR2 memory module, in order to simplify the wiring on the motherboard, terminating resistors are installed in the DRAM chips in each module, and the terminating resistors of the active state modules are activated by turning off the terminating resistors of the active state modules. On Die Termination (ODT) technology is adopted to act as the termination resistor of the module.
도 1은 종래의 푸쉬풀 데이터 출력버퍼와 VDDQ를 전송선에 인가하는 종단저항(RTT)으로 구성한 시스템의 전송라인을 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 도 1의 동작 타이밍을 나타낸다. FIG. 1 is a diagram illustrating a transmission line of a system including a conventional push-pull data output buffer and a termination resistor (RTT) for applying a VDDQ to a transmission line, and FIG. 2 illustrates an operation timing of FIG. 1.
송신 칩(100)은 내부 데이터신호(DATA)를 푸쉬풀 데이터 출력버퍼(102)를 통하여 출력단자(104)에 구동한다. 출력단자(104)는 전송선(106)을 통하여 종단저항(RTT)에 연결되고 종단저항(RTT)은 전원전압(VDDQ)에 연결된다. The
수신 칩(110)은 전송선(106)을 통하여 수신된 신호를 입력버퍼(112)에서 수신하여 기준전압(VREF)와 비교하여 데이터 하이 상태 또는 데이터 로우 상태를 입력한다. The
송신 칩(100)에서 데이터 하이 상태를 출력할 때에는 데이터신호(DATA)가 로우 상태이므로 출력버퍼(102)의 풀업 트랜지스터(PUD)는 턴온되고, 풀다운 트랜지스터(PDD)는 턴오프된다. 그러므로, 출력단자(104)는 풀업 트랜지스터(PUD)를 통하여 전원전압(VDDQ)이 인가되고 또한, 종단저항(RTT)을 통해서 VDDQ가 인가되므로 출력단자의 데이터 출력전압(DQ)은 VDDQ 레벨로 빠르게 상승하게 된다.When the
송신 칩에서 데이터 로우 상태를 출력할 때에는 데이터신호(DATAB)가 하이 상태이므로 출력버퍼(102)의 풀업 트랜지스터(PUD)는 턴오프되고, 풀다운 트랜지스터(PDD)는 턴온된다. 그러므로, 출력단자(104)는 풀다운 트랜지스터(PDD)를 통하여 전원전압(VSSQ)이 인가되므로 출력단자의 데이터 출력전압(DQB)은 다음 수식의 VOL 레벨로 DQ 상승속도에 비해 느리게 다운된다. Since the data signal DATAB is high when the transmitting chip outputs the data low state, the pull-up transistor PUD of the
RONPDD ; 풀다운 트랜지스터의 온 저항RON PDD ; On-resistance of pulldown transistor
RTL ; 전송선 저항 RTL; Transmission line resistance
그러므로, 도 2의 A로 표시된 부분에서 나타난 바와 같이 상승 천이와 하강천이의 교차점이 VREF 레벨보다 높은 레벨에서 발생되는 것을 알 수 있다. 즉, 데이터 출력신호의 상승 천이와 하강 천이 사이에 스큐(Skew)가 발생하여 신호 보전성(Signal Integrity)을 떨어뜨리게 된다. Therefore, it can be seen that the intersection of the rising transition and the falling transition occurs at a level higher than the VREF level, as indicated by the portion indicated by A in FIG. 2. That is, skew occurs between the rising transition and the falling transition of the data output signal, thereby degrading signal integrity.
종래에는 이와 같은 문제점을 해결하고자 데이터 하이 구동시에 출력버퍼에 인가되는 인에이블 신호를 데이터 로우 구동에 비해 상대적으로 딜레이 시켜서 VREF 레벨에서 상승천이와 하강천이가 서로 교차하도록 맞추는 기술을 사용하였다. Conventionally, in order to solve the above problem, the enable signal applied to the output buffer during the data high driving is relatively delayed compared to the data low driving so that the rising transition and the falling transition at the VREF level intersect with each other.
그러나, 이와 같은 방식은 타이밍으로 콘트롤하기 때문에 공정변동변수, 전원전압변동변수, 온도변동변수 등에 의해 설정된 상대적인 딜레이 값이 변동될 우려가 있고, 따라서, 각각의 조건에 따른 변동이 메모리의 tDQSQ 특성에 영향을 줄 우려가 있다. However, since this method is controlled by timing, the relative delay value set by the process variable, power supply voltage variable, and temperature variable may fluctuate. Therefore, the variation according to each condition affects the tDQSQ characteristic of the memory. There is a risk of giving.
한편, 고속 동기식 반도체 메모리 장치에서는 데이터의 스큐를 줄이기 위하여 데이터 스트로브 신호(DQS)를 사용한다. DQS 신호는 데이터 스트로브 신호 출력버퍼를 통하여 외부로 출력된다. 데이터 스트로브 신호 출력버퍼는 하이 임피던스 상태, 하이상태, 로우상태의 3상태로 제어되는 푸시풀 회로로 구성된다.In the high-speed synchronous semiconductor memory device, the data strobe signal DQS is used to reduce data skew. The DQS signal is output to the outside through the data strobe signal output buffer. The data strobe signal output buffer consists of a push-pull circuit controlled in three states: high impedance, high and low.
도 3은 버스트 렝스 8의 경우에 종래의 데이터 스트로브 신호를 설명하기 위한 타이밍을 나타낸다. 3 shows timing for describing a conventional data strobe signal in the case of burst length 8.
도 3을 참조하면, DQS는 클록신호의 1주기에 대응하는 기간동안 로우상태를 유지하는 프리앰블(Preamble) 기간(도면에 A로 표시)), 클록신호와 동위상으로 토글되는 기간(B로 표시), 포스트앰블(Postamble) 기간(C로 표시)으로 구성된다. 따라서 구간 B, 및 C에 비해 로우상태로 구동되는 기간이 긴 A 기간동안에는 상대적으로 더 낮은 상태로 떨어지게 된다. 그러므로, 첫 번째 상승천이 시간이 지연되므로 펄스폭 W1이 다른 펄스폭 W2에 비해 상대적으로 좁게 형성된다. Referring to FIG. 3, the DQS is a preamble period (indicated by A in the figure) that remains low for a period corresponding to one cycle of the clock signal, and a period (indicated by B) that toggles in phase with the clock signal. ), And a postamble period (indicated by C). Therefore, the period driven in the low state compared to the intervals B and C falls to a relatively lower state during the long A period. Therefore, since the first rising transition time is delayed, the pulse width W1 is formed relatively narrower than other pulse widths W2.
그러므로, 이와 같은 데이터 스트로브 신호에 동기하여 데이터를 입력하는 메모리 콘트롤러에서 다른 데이터들에 비해 상대적으로 데이터 D0을 안정되게 입력하기 위한 폭이 좁아지게 되므로 DO의 신호 보존성이 상대적으로 떨어지게 된다. Therefore, in the memory controller that inputs data in synchronization with the data strobe signal, the width for stably inputting the data D0 becomes narrower than other data, so the signal preservation of DO is relatively inferior.
본 발명의 목적은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 신호 보존성을 높이기 위하여 프리엠퍼시스 특성을 가진 프리엠퍼시스 출력버퍼를 제공하는 데 있다. An object of the present invention is to provide a pre-emphasis output buffer having a pre-emphasis characteristics in order to improve the signal retention in order to solve the problems of the prior art.
본 발명의 다른 목적은 반도체 메모리 장치의 데이터 스트로브 신호의 신호 보존성을 높이기 위한 프리엠퍼시스 데이터 스트로브 출력버퍼를 제공하는 데 있다. Another object of the present invention is to provide a pre-emphasis data strobe output buffer for improving signal retention of a data strobe signal of a semiconductor memory device.
본 발명의 또 다른 목적은 프리엠퍼시스 기능을 가진 출력버퍼를 포함하는 반도체 메모리 장치를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a semiconductor memory device including an output buffer having a pre-emphasis function.
본 발명의 또 다른 목적은 반도체 메모리 장치의 데이터 출력구동방법을 제공하는 데 있다. Another object of the present invention is to provide a data output driving method of a semiconductor memory device.
본 발명의 또 다른 목적은 반도체 메모리 장치의 데이터 스트로브 신호 출력구동방법을 제공하는 데 있다. Another object of the present invention is to provide a data strobe signal output driving method of a semiconductor memory device.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 프리엠퍼시스 출력버퍼는 풀업 종단저항이 일단에 연결된 전송선의 타단에 연결된 출력단자와, 출력 데이터에 응답하여 상기 출력단자를 제1전원전압으로 풀업시키거나 또는 제2전원전압으로 풀다운시키는 버퍼와, 출력 데이터에 응답하여 출력단자의 풀다운 구동 초기를 프리 엠퍼시스하는 풀다운 구동부를 포함한다. In order to achieve the above object, the pre-emphasis output buffer of the present invention includes an output terminal connected to the other end of a transmission line having a pull-up termination resistor connected to one end, and the output terminal pulled up to a first power supply voltage in response to output data; And a pull-down driving unit for pre-emphasizing the pull-down driving initial stage of the output terminal in response to the output data.
본 발명의 출력버퍼는 제1전원전압과 상기 출력단자 사이에 소스 및 드레인이 각각 연결되고, 게이트에 상기 출력 데이터가 인가되는 제1접합 폭을 가진 피모스 트랜지스터로 구성한 풀업 소자와, 제2전원전압과 상기 출력단자 사이에 소스 및 드레인이 각각 연결되고, 게이트에 상기 출력 데이터가 인가되는 상기 제1접합 폭을 가진 엔모스 트랜지스터로 구성한 풀다운 소자로 구성하고, 풀다운 구동부는 출력단자를 풀다운 구동시키는 출력 데이터신호의 선단을 검출하는 선단 검출부와, 제2전원전압과 상기 출력단자 사이에 소스 및 드레인이 각각 연결되고, 게이트에 상기 선단검출신호가 인가되고 상기 제1접합 폭에 비해 넓은 제2접합 폭을 가진 엔모스 트랜지스터로 구성한 것이 바람직하다. The output buffer of the present invention includes a pull-up element comprising a PMOS transistor having a first junction width to which a source and a drain are respectively connected between a first power supply voltage and the output terminal, and the output data is applied to a gate, and a second power supply. A source and a drain are connected between a voltage and the output terminal, respectively, and a pull-down element composed of an NMOS transistor having the first junction width to which the output data is applied to a gate, and the pull-down driving unit pulls down the output terminal. A second junction that detects a tip of an output data signal, a source and a drain are respectively connected between a second power supply voltage and the output terminal, and a tip detection signal is applied to a gate and is wider than the first junction width; It is preferable to comprise the NMOS transistor having a width.
또한, 본 발명에서 넓은 접합 폭을 가진 엔모스 트랜지스터는 정전기 보호용 엔모스 트랜지스터의 설계사양으로 구성하는 것이 입력 커패시턴스의 증가를 방지할 수 있고, tDQSQ(복수의 출력단자들의 출력신호와 RDQS 신호 사이의 스큐) 특성을 얻을 수 있다. In addition, in the present invention, the NMOS transistor having a wide junction width is configured as a design specification of the NMOS transistor for protecting the static electricity, which can prevent an increase in input capacitance, and the tDQSQ (between the output signal of the plurality of output terminals and the RDQS signal). Skew) characteristics can be obtained.
본 발명의 선단검출부의 선단검출신호의 액티브 기간은 풀업 스피드를 쫓아가도록 풀업 종단저항에 의한 출력단자의 풀다운 지연을 보상할 정도의 액티브 기간을 가진 것이 바람직하다. The active period of the tip detection signal of the tip detection section of the present invention preferably has an active period to compensate for the pull-down delay of the output terminal by the pull-up termination resistor so as to follow the pull-up speed.
본 발명의 프리엠퍼시스 데이터 스트로브 신호 출력버퍼는 데이터 스트로브 신호 출력단자와, 데이터 스트로브 신호를 상기 출력단자에 제공하기 위하여 데이터 스트로브 업 및 다운 구동신호에 응답하여 상기 데이터 스트로브 신호 출력단자를 제1전원전압으로 풀업시키거나 또는 제2전원전압으로 풀다운시키는 출력 드라이버와, 데이터 스트로브 신호의 프리앰블 구간에 상기 데이터 스트로브 신호 출력단자를 프리 엠퍼시스하는 프리엠퍼시스부를 포함한다. 여기서, 프리엠퍼시스부는 상기 프리앰블 구간의 1사이클 기간 중 후반 0.5 사이클 동안 프리엠퍼시스 하는 것이 바람직하다. 프리엠퍼시스부는 프리엠블 신호와 클록신호를 조합하여 프리엠블 기간의 후반 0.5 사이클 동안 액티브되는 프리엠퍼시스 제어신호를 발생하는 프리엠퍼시스 제어신호 발생부와, 프리엠퍼시스 제어신호와 상기 데이터 스트로브 업 및 다운신호에 응답하여 상기 데이터 스트로브 신호 출력단자를 풀업시키는 프리엠퍼시스 드라이버를 포함한다. 프리엠퍼시스 드라이버의 풀업구동능력은 출력드라이버의 풀다운 구동능력에 비하여 상기 프리앰블 구동 기간의 차이(0.5사이클)로 인한 레벨 하강을 올려주는 정도로 상기 출력드라이버의 풀다운 구동능력에 비하여 상대적으로 작게 설계하는 것이 바람직하다. The pre-emphasis data strobe signal output buffer of the present invention includes a data strobe signal output terminal and a data strobe signal output terminal in response to a data strobe up and down drive signal to provide a data strobe signal to the output terminal. And a pre-emphasis unit for pre-emphasizing the data strobe signal output terminal in the preamble section of the data strobe signal. Here, the pre-emphasis unit is preferably pre-emphasized for the last 0.5 cycles of one cycle of the preamble period. Pre-emphasis control signal generation unit for generating a pre-emphasis control signal that is active during the second half of the preamble period by combining the preamble signal and the clock signal, the pre-emphasis control signal and the data strobe up And a preemphasis driver configured to pull up the data strobe signal output terminal in response to a down signal. The pull-up driving capability of the pre-emphasis driver is designed to be relatively small compared to the pull-down driving capability of the output driver to increase the level drop due to the difference (0.5 cycles) of the preamble driving period compared to the pull-down driving capability of the output driver. desirable.
본 발명의 반도체 메모리 장치는 메모리 셀 어레이와, 칩 외부의 풀업 종단저항이 일단에 연결된 전송선의 타단에 각각 연결된 적어도 하나의 출력단자와, 메모리 셀 어레이로부터 독출된 데이터에 응답하여 상기 적어도 하나의 출력단자를 제1전원전압으로 풀업시키거나 또는 제2전원전압으로 풀다운시키되, 상기 독출된 데이터에 응답하여 상기 적어도 하나의 출력단자의 풀다운 구동 초기를 프리엠퍼시스하는 적어도 하나의 프리엠퍼시스 데이터 출력버퍼를 포함한다. The semiconductor memory device of the present invention includes a memory cell array, at least one output terminal connected to the other end of a transmission line having a pull-up termination resistor external to a chip, and the at least one output in response to data read from the memory cell array. At least one pre-emphasis data output buffer for pulling up a terminal to a first power supply voltage or a pull-down to a second power supply voltage and preemphasizing the initial pull-down driving of the at least one output terminal in response to the read data; It includes.
또한, 반도체 메모리 장치는 데이터 스트로브 신호 발생부와, 데이터 스트로브 신호를 출력하기 위한 출력단자와, 데이터 스트로브 신호 발생부로부터 발생된 데이터 스트로브 신호를 상기 제2 출력단자에 구동하되, 상기 데이터 스트로브 신호의 프리앰블 구간을 프리엠퍼시스하는 프리엠퍼시스 데이터 스트로브 신호 출력버퍼를 더 포함하는 것이 바람직하다. The semiconductor memory device may drive a data strobe signal generator, an output terminal for outputting a data strobe signal, and a data strobe signal generated from the data strobe signal generator to the second output terminal. It is preferable to further include a preemphasis data strobe signal output buffer for preemphasizing the preamble section.
본 발명의 반도체 메모리 장치의 출력구동방법은 메모리 셀 어레이로부터 독출된 데이터신호의 선단을 검출하여 선단검출신호를 발생하고, 클록신호에 동기하여 상기 데이터 신호에 의해 데이터 출력단자를 풀다운 구동함과 동시에 검출된 선단검출신호에 응답하여 상기 데이터 출력단자의 풀다운 구동 초기에 상기 데이터 출력단자를 프리엠퍼시스 시킨다. The output driving method of the semiconductor memory device of the present invention detects the leading end of the data signal read out from the memory cell array to generate the leading detection signal, and simultaneously pulls down the data output terminal by the data signal in synchronization with the clock signal. In response to the detected tip detection signal, the data output terminal is pre-emphasized at the beginning of the pull-down driving of the data output terminal.
또한, 본 발명의 구동방법은 메모리 셀 어레이의 데이터 독출 동작에 동기하여 데이터 스트로브 신호를 발생하고, 데이터 스트로브 신호의 프리앰블 구간에 대응하는 프리엠퍼시스 제어신호를 발생하고, 클록신호에 동기하여 상기 데이터 스트로브 신호에 의해 데이터 스트로브 신호 출력단자를 구동함과 동시에 프리엠퍼시스 제어신호에 응답하여 상기 데이터 스트로브 신호 출력단자의 프리앰블 구동 시에 상기 데이터 스트로브 신호 출력단자를 프리엠퍼시스 시킨다. In addition, the driving method of the present invention generates a data strobe signal in synchronization with a data read operation of a memory cell array, generates a preemphasis control signal corresponding to a preamble section of the data strobe signal, and synchronizes the data in synchronization with a clock signal. The data strobe signal output terminal is driven by the strobe signal and the data strobe signal output terminal is pre-emphasized at the time of preamble driving of the data strobe signal output terminal in response to a preemphasis control signal.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 구체적으로 설명하고자 한다. 이 실시예는 이 기술에 숙련된 자들이 본 발명을 실시할 수 있게 충분히 상세하게 기술한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. This embodiment is described in sufficient detail to enable those skilled in the art to practice the invention.
도 4는 본 발명에 의한 반도체 메모리 장치의 블록도를 나타낸다. 4 shows a block diagram of a semiconductor memory device according to the present invention.
도 4를 참조하면, 반도체 메모리 장치(300)는 동기식 GDDR(Graphic Double Data Rate) SDRAM으로 어드레스버퍼(310), 로우 디코더(320), 컬럼 디코더(330), 메모리 셀 어레이(340), 타이밍 제어부(350), 입력버퍼(360), 출력버퍼(370), 레이턴시제어부(380), 데이터 스트로브 신호 발생기(390), DLL(395)를 포함한다. Referring to FIG. 4, the
어드레스버퍼(310)는 외부 어드레스신호(ADDR)를 클록신호(CK)에 동기하여 버퍼링하고 버퍼링된 어드레스신호를 로우 디코더(320) 및 컬럼 디코더(330)에 제공한다. 또한, 타이밍 제어부(350)에 포함된 모드세트 레지스터(MSR)에 저장할 모드 세트정보를 포함한 어드레스신호를 제공한다. The
입력버퍼(360)는 입출력단자(PAD1)를 통하여 입력된 입력 데이터를 내부클록 신호에 응답하여 버퍼링하여 메모리 셀 어레이(340)에 제공한다. 여기서 입력버퍼(360)와 메모리 셀 어레이(340) 사이에 미도시한 데이터 입력 레지스터를 포함한다. 데이터 입력 레지스터는 라이트 인에이블신호와 데이터 마스킹신호에 응답하여 발생된 입출력제어신호에 응답하여 동작한다. The
출력버퍼(370)는 프리엠퍼시스 기능을 가지며 메모리셀 어레이(340)로부터 독출된 데이터를 제공받아 내부클록신호와 출력제어신호에 응답하여 입출력단자(PAD1)로 출력한다. 출력버퍼(370)와 메모리 셀 어레이(340) 사이에 미도시한 프리패치회로를 포함한다. The
레이턴시 제어부(380)는 타이밍 제어부(350)로부터 MSR에 세팅된 레이턴시 정보와 버스트 렝스 정보에 대응하는 신호와 리드 커멘드 신호등을 입력받아 레이턴시 제어신호를 발생한다. 발생된 레이턴시 제어신호는 컬럼디코더(330), 출력버퍼(370), 데이터 스트로브 신호 출력버퍼(390)에 제공된다. The
데이터 스트로브 신호 출력버퍼(380)는 레이턴시 제어신호와 내부클록신호에 응답하여 프리엠퍼시스된 데이터 스트로브 신호(DQS)를 데이터 스트로브 출력단자(PAD2)로 출력한다. The data strobe
DLL(395)은 외부 클록신호를 입력하여 내부 클록신호를 발생한다. The
타이밍 제어부(350)는 외부로부터 클록신호(CK), 클록 인에이블 신호(CKE), 칩 선택 신호(CS), 로우 스트로브 신호(RAS), 컬럼 스트로브 신호(CAS), 기입 인에이블 신호(WE) 등을 입력받아 커맨드를 디코딩하고 디코딩된 커맨드를 수행하기 위한 내부제어신호들을 발생한다. 타이밍 제어부(350)는 프로그래밍 레지스터, 즉 모 드세트 레지스터(MSR)를 포함하고 어드레스신호로 제공된 모드 세트정보를 저장하고 관련된 모드세트신호를 발생한다. The
따라서, 반도체 메모리 장치는 데이터 독출 동작시 주어진 컬럼 레이턴시 정보, 예컨대 CL = 2, 3, 4, 5, 6, 7, --- 와, 버스트 렝스 정보, 예컨대, BL = 2, 4, 8, 16, --- 에 응답하여 데이터 스트로브 신호를 발생한다. 이어서, 데이터 스트로브 신호의 프리앰블 구간에 대응하는 프리엠퍼시스 제어신호를 발생하고, 클록신호에 동기하여 데이터 스트로브 신호에 의해 데이터 스트로브 신호 출력단자를 구동한다. 동시에 프리엠퍼시스 제어신호에 응답하여 데이터 스트로브 신호 출력단자의 프리앰블 구동 시에 데이터 스트로브 신호 출력단자를 프리엠퍼시스 시킨다. Accordingly, the semiconductor memory device may have given column latency information, for example, CL = 2, 3, 4, 5, 6, 7, --- and burst length information, for example, BL = 2, 4, 8, 16 during a data read operation. Generates a data strobe signal in response to, ---. Next, a preemphasis control signal corresponding to the preamble section of the data strobe signal is generated, and the data strobe signal output terminal is driven by the data strobe signal in synchronization with the clock signal. At the same time, in response to the preemphasis control signal, the data strobe signal output terminal is preemphasized when the data strobe signal output terminal is preamble driven.
한편, 프리엠퍼시스 데이터 출력버퍼에서는 메모리 셀 어레이로부터 독출된 데이터신호의 선단을 검출하여 선단검출신호를 발생하고, 클록신호에 동기하여 데이터 신호에 의해 데이터 출력단자가 풀다운 구동될 때, 검출된 선단검출신호에 응답하여 데이터 출력단자의 풀다운 구동 초기에 데이터 출력단자를 프리엠퍼시스 시킨다. On the other hand, the pre-emphasis data output buffer detects the leading end of the data signal read out from the memory cell array to generate the leading detection signal, and detects the detected leading edge when the data output terminal is pulled-down driven by the data signal in synchronization with the clock signal. In response to the signal, the data output terminal is pre-emphasized at the beginning of the pull-down driving of the data output terminal.
이하, 프리엠퍼시스 데이터 출력버퍼와 프리엠퍼시스 데이터 스트로브 신호 출력버퍼를 구체적으로 살펴보기로 한다. Hereinafter, the pre-emphasis data output buffer and the pre-emphasis data strobe signal output buffer will be described in detail.
< 프리엠퍼시스 데이터 출력버퍼 ><Pre-emphasis data output buffer>
도 5는 도 4의 프리엠퍼시스 데이터 출력버퍼의 바람직한 일 실시예를 나타낸다. FIG. 5 illustrates a preferred embodiment of the pre-emphasis data output buffer of FIG. 4.
도 4를 참조하면, 출력버퍼(370)는 버퍼(372), 풀다운구동부(374)를 포함한다. 버퍼(372)는 풀업 트랜지스터(PUD) 및 풀다운 트랜지스터(PDD)로 구성한다. 풀업 트랜지스터(PUD)는 소스가 전원전압(VDDQ)에 연결되고, 드레인이 출력단자(380)에 연결되고, 게이트에 데이터신호(DATA)가 인가된다. 풀다운 트랜지스터(PDD)는 소스가 접지전압(VSSQ)에 연결되고, 드레인이 출력단자(380)에 연결되고, 게이트에 데이터신호(DATA)가 인가된다.Referring to FIG. 4, the
풀다운구동부(374)는 서브 풀다운 트랜지스터(SPDD)와 선단검출부(DET)를 포함한다. 서브 풀다운 트랜지스터(SPDD)는 출력단자(380)에 드레인이 연결되고, 접지전압(VSSQ)에 소스가 연결되고 게이트에 선단검출신호(FEDG)가 인가된다.The pull-down
풀업 트랜지스터(PUD) 및 풀다운 트랜지스터(PDD)에 비교하여 서브 풀다운 트랜지스터(SPDD)는 폭이 넓은 트랜지스터로 구성한다. 바람직하기로는 정전기 보호용 트랜지스터의 사이즈를 가진 큰 트랜지스터로 설계하는 것이 입력 커패시턴스의 증가를 방지할 수 있다. 그러므로, 원하는 tDQSQ 특성을 얻을 수 있다. Compared to the pull-up transistor PUD and the pull-down transistor PDD, the sub pull-down transistor SPDD is composed of a wide transistor. Preferably, designing with a large transistor having a size of an electrostatic protection transistor can prevent an increase in input capacitance. Therefore, desired tDQSQ characteristics can be obtained.
도 6은 도 5의 선단검출부의 일예를 나타낸다. 도 6의 선단검출부(DET)는 데이터신호(DATA)를 입력하여 소정 시간 지연하는 지연기(DLY)와 부정 배타적 논리합 게이트(G1)와 앤드 게이트(G2)를 포함한다. 6 illustrates an example of the front end detector of FIG. 5. The front end detector DET of FIG. 6 includes a delay unit DLY, a negative exclusive OR gate G1, and an AND gate G2 that input a data signal DATA and delay a predetermined time.
부정 배타적 논리합 게이트(G1)는 지연된 신호(DDATA)와 데이터신호(DATA)의 서로 일치하는 구간을 검출하여 데이터신호(DATA)의 상승에지와 하강에지를 각각 검출하여 에지검출신호(EDGE)를 발생한다. 앤드게이트(G2)는 에지검출신호(EDGE)와 데이터신호(DATA)를 조합하여 에지검출신호 중 선단신호만을 통과시키고 후단신호 는 차단하여 선단검출신호(FEDG)를 발생한다. The negative exclusive OR gate G1 detects a section in which the delayed signal DDATA and the data signal DATA coincide with each other to detect the rising edge and the falling edge of the data signal DATA to generate the edge detection signal EDGE. do. The AND gate G2 combines the edge detection signal EDGE and the data signal DATA to pass only the leading end signal of the edge detection signal and blocks the trailing end signal to generate the leading detection signal FEDG.
도 7을 참조하면, 출력버퍼(370)에 데이터신호(DTAT OR DTATB)가 인가됨과 동시에 선단검출부(DET)에도 인가된다. 선단검출부(DET)에서는 데이터신호(DATA)의 상승에지에 응답하여 선단검출신호(FEDG)를 검출한다. 검출된 신호는 서브 풀다운 트랜지스터(SPDD)의 게이트에 인가된다. 이에 서브 풀다운 트랜지스터가 턴온되기 시작한다. 동시에 데이터신호(DATA)의 상승에지에 응답하여 풀다운 트랜지스터(PDD)도 턴온되기 시작한다. 이 때, 풀업 트랜지스터(PUD)는 턴오프되기 시작한다. 그러므로, 출력단자(380)의 전압레벨은 VDDQ 레벨에서 다운되기 시작한다. Referring to FIG. 7, the data signal DTAT OR DTATB is applied to the
선단검출신호(FEDG)의 액티브구간동안에는 풀다운 트랜지스터(PDD)와 서브 풀다운 트랜지스터(SPDD)가 동시에 턴온되므로 출력단자의 전위가 빠르게 다운된다. During the active period of the tip detection signal FEDG, the pull-down transistor PDD and the sub pull-down transistor SPDD are turned on at the same time, so that the potential of the output terminal is quickly decreased.
선단검출신호(FEDG)가 넌액티브되면, 서브 풀다운 트랜지스터(SPDD)는 턴오프되므로 풀다운 트랜지스터(PDD)에 의해서만 출력단자(380)가 접지전압(VSSQ)으로 구동되어 VOL 레벨까지 떨어지게 된다. When the front end detection signal FEDG is non-active, the sub pull-down transistor SPDD is turned off, so that the
즉, 본 발명에서는 데이터 신호(DATA)의 상승천이에 응답하여 풀다운 구동능력이 두개의 풀다운 트랜지스터들(PDD, SPDD)에 의해 증가되어 출력신호의 레벨이 VREF 레벨로 빠르게 떨어지도록 한다. 따라서, 도 7에 도시한 바와 같이 B로 표시된 바와 같이 VREF 레벨에서 출력신호(DQ or DQB)의 상승 천이와 하강 천이가 서로 교차하게 되어 스큐가 발생되지 않는다. That is, in the present invention, in response to the rising transition of the data signal DATA, the pull-down driving capability is increased by the two pull-down transistors PDD and SPDD so that the level of the output signal quickly falls to the VREF level. Therefore, as shown in FIG. 7, as shown by B, the rising transition and the falling transition of the output signal DQ or DQB cross each other at the VREF level so that skew is not generated.
도 8a 및 도 8b는 본 발명에 의한 프리엠퍼시스 구조의 출력버퍼와 종래 구 조의 출력버퍼의 출력신호의 아이패턴을 비교한 파형도이다. 세로축은 전압레벨이고, 가로축은 동작 타이밍을 나타낸다. 즉, 도면에서 프리 엠퍼시스 구조의 출력버퍼의 아이패턴의 폭이 251ps로 종래 구조의 아이패턴의 폭이 215ps에 비하여 36ps개선됨을 알 수 있다. 이와 같은 개선은 신호 보전성을 향상시킨다. 8A and 8B are waveform diagrams comparing an eye pattern of an output buffer of a pre-emphasis structure and an output buffer of a conventional structure according to the present invention. The vertical axis represents the voltage level, and the horizontal axis represents the operation timing. That is, in the drawing, it can be seen that the width of the eye pattern of the output buffer of the pre-emphasis structure is 251 ps, and the width of the eye pattern of the conventional structure is 36 ps compared to 215 ps. This improvement improves signal integrity.
< 프리엠퍼시스 데이터 스트로브 출력버퍼 ><Pre-emphasis data strobe output buffer>
데이터 스트로브 신호는 데이터 신호와 달리 그 신호의 파형이 규칙적이므로 프리엠퍼시스 동작을 미리 세팅할 수 있다. 따라서, 데이터 출력버퍼의 프리엠퍼시스 구성과는 다르게 구성한다. Unlike the data signal, the data strobe signal has a regular waveform so that the preemphasis operation can be preset. Therefore, it is configured differently from the preemphasis configuration of the data output buffer.
도 9는 본 발명에 의한 프리엠퍼시스 데이터 스트로브 신호 출력버퍼의 구성을 나타내고, 도 10은 도 9의 드라이버들의 상세 회로도이고, 도 11은 버스트 랭스 8인 경우에 도 9 및 도 10의 각 부의 파형도를 나타낸다. FIG. 9 illustrates a configuration of a pre-emphasis data strobe signal output buffer according to the present invention, FIG. 10 is a detailed circuit diagram of the drivers of FIG. 9, and FIG. 11 is a waveform of each part of FIGS. 9 and 10 in the case of a burst length 8. Shows a figure.
도면을 참조하면, DQS 출력버퍼(390)는 DQS 멀티플렉서(392), DQS 드라이버(394), 프리엠퍼시스 제어신호 발생부(396), 프리엠퍼시스 드라이버(398)을 포함한다.Referring to the drawing, the
DQS 멀티플렉서(392)는 레이턴시 제어부(380)으로부터 제공된 3상태 제어신호(PTRST) 및 프리엠블신호(PRMBL)에 응답하여 내부클록신호(CLK)로부터 풀업구동신호(PUD)와 풀다운구동신호(PDD)를 생성하는 논리 조합회로로 구성된다. 3상태 제어신호(PTRST)는 도 11에 도시한 바와 같이 DQS 신호 구간에서는 하이상태를 유지하고 나머지 구간에서는 로우상태를 유지한다. 프리엠블신호(PRMBL)는 도 11에 도 시한 바와 같이 내부클록신호(CLK)신호의 1사이클동안 하이상태를 유지하고 나머지 구간에서는 로우상태를 유지한다. 따라서, PUD 신호는 내부 클록신호의 4사이클과 동일 위상을 가진 신호로 구성되고 나머지 구간은 로우상태로 유지된다. PDD신호는 프리엠블신호와 내부 클록신호의 4.5 사이클이 합쳐지고, 나머지 구간은 하이상태로 유지된다. The
DQS 드라이버(394)는 인버터(G3, G4)와 풀업 트랜지스터(PM1) 및 풀다운 트랜지스터(NM1)을 포함한다. DQS 드라이버(394)는 풀업구동신호(PUD)와 풀다운 구동신호(PDD)에 응답하여 DQS 신호를 출력단자(PAD2)에 출력 구동한다. The
프리엠퍼시스 제어신호 발생부(396)는 프리엠블신호(PRMBL)와 내부 클록신호(CLK)를 조합하여 프리엠퍼시스 제어신호(PRMPS)를 생성한다. 프리엠퍼시스 제어신호(PRMPS)는 도 11에 도시한 바와 같이, 프리엠블 구간(CLK의 1 사이클 기간)의 후반 0.5 사이클 동안 하이상태를 유지하고 나머지 구간에서는 로우상태를 유지한다.The preemphasis
프리엠퍼시스 드라이버(398)는 인버터(G5, G7, G8), 낸드게이트(G6), 노아 게이트(G9), 풀업 트랜지스터(PM2) 및 풀다운 트랜지스터(NM2)를 포함한다. PM2 및 NM2의 사이즈는 PM1, NM1의 사이즈(채널폭/채널길이)에 비하여 구동 기간의 차이(0.5사이클)로 인한 레벨 하강을 올려주는 정도로 상대적으로 작게 설계되는 것이 바람직하다. 풀업 트랜지스터(PM2)는 PRMPS 신호의 하이구간에서만 턴온된다. 풀다운 트랜지스터(NM2)는 턴오프상태를 유지한다. 따라서, 프링엠퍼시스 드라이버(398)은 PRMPS 신호의 하이구간에서만 풀업 구동되므로 DQS의 프리엠블 구간의 후반 0.5 사이클동안 DQS 신호는 프리엠퍼시스되어 로우상태의 레벨이 약간 상승하게 된다.The
그러므로, 도 11에 도시한 바와 같이, 프리엠블 구간의 후반 0.5 사이클 동안 로우상태의 레벨(실선표시)이 점선표시의 종래 방식에 비해 프리엠퍼시스 되므로 첫 번째 상승에지가 그만큼 빠르게 일어나게 되므로 후속의 다른 상승에지와 동일한 조건에서 동작되게 된다. Therefore, as shown in Fig. 11, the first rising edge occurs as fast as the level of the low state (solid line display) is pre-emphasized in the second half cycle of the preamble section compared with the conventional method of the dotted line display, so that the subsequent It operates under the same conditions as the rising edge.
따라서, 종래 방식에 비해 첫 번째 데이터(D0)의 신호 보존성이 향상된다.Therefore, the signal retention of the first data D0 is improved as compared with the conventional method.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described above with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art will be variously modified and changed within the scope of the invention without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below I can understand that you can.
상술한 바와 같이 본 발명에서는 VDDQ 종단저항이 연결된 전송선을 구동하는 푸쉬풀타입 출력버퍼에서 풀다운 구동능력을 증가시켜서 출력신호의 하강천이 속도를 증가시킴으로써 상승천이와 하강천이의 스큐를 제거할 수 있다. As described above, in the present invention, the push-pull output buffer driving the transmission line to which the VDDQ termination resistor is connected increases the pull-down driving capability to increase the falling transition speed of the output signal, thereby eliminating the skew of the rising transition and the falling transition.
또한, DQS 신호의 프리엠블 구간을 프리엠퍼시스 함으로써 DQS의 첫 번째 상승에지의 동작을 개선시켜서 신호 보존성을 향상시킬 수 있다. In addition, by pre-emphasizing the preamble section of the DQS signal, it is possible to improve the signal retention by improving the operation of the first rising edge of the DQS.
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