KR20060081111A - Internal voltage down converter in semiconductor memory device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 메모리 장치의 내부 전원전압 발생회로에 관한 것이다. 본 발명에서는 일정한 내부 전원전압을 공급하는 IVC 회로의 IVC 드라이브의 커런트 소오스인 피모스 트랜지스터를 슈미트 트리거가 적용된 제1피모스 트랜지스터와 상기 제1피모스 트랜지스터로부터 출력되는 인에이블 신호를 받아 구동되는 제2피모스 트랜지스터로 분리하여 구현한다. 그 결과, 종래의 하나의 피모스 트랜지스터로 구현한 경우에 비해 IVC 드라이버의 전류 구동 능력을 높여 보다 향상되어 시스템의 환경변화에 관계없이 일정한 내부 전압을 공급할 수 있게 되며, 하나의 피모스 트랜지스터를 작은 사이즈의 두 개의 피모스 트랜지스터로 분리시켜 구현함으로써 고집적화에 유리하다. 또한, IVC 레벨의 차아징 시간을 보다 단축시킴으로써 고속 동작에도 보다 유리한 장점이 있다.
The present invention relates to an internal power supply voltage generation circuit of a semiconductor memory device. According to the present invention, a PMOS transistor, which is a current source of an IVC drive of an IVC circuit that supplies a constant internal power supply voltage, is driven by receiving a first PMOS transistor to which a Schmitt trigger is applied and an enable signal output from the first PMOS transistor. Two PMOS transistors are implemented. As a result, the current driving capability of the IVC driver is improved compared to the case of implementing a conventional PMOS transistor, so that it is possible to supply a constant internal voltage regardless of the environmental change of the system. It is advantageous to high integration by implementing the separation by two PMOS transistors of size. In addition, by shortening the charging time of the IVC level has a more advantageous advantage in high speed operation.
반도체, 내부 전원전압 발생회로, 슈미트 트리거, 씨모오스 Semiconductor, Internal power supply voltage generation circuit, Schmitt trigger, Sea morse
Description
도 1은 종래 기술에 따른 IVC 회로를 나타낸다.1 shows an IVC circuit according to the prior art.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 IVC 회로를 나타낸다.2 shows an IVC circuit according to a preferred embodiment of the present invention.
도 3은 상기 도 2에 도시된 IVC 회로의 IVC 드라이버에 대한 콘트롤 스킴을 나타낸다.FIG. 3 shows a control scheme for the IVC driver of the IVC circuit shown in FIG.
도 4는 상기 도 2에 도시된 IVC 회로에 적용되는 통상의 슈미트 트리거를 나타낸다.4 shows a conventional Schmitt trigger applied to the IVC circuit shown in FIG.
도 5는 본 발명에 따른 IVC 드라이버에 적용된 슈미트 트리거에 대한 전압 검출 결과를 나타낸다. 5 shows the voltage detection result for the Schmitt trigger applied to the IVC driver according to the present invention.
도 6은 본 발명에 따른 IVC 드라이버를 적용한 경우의 IVC 회로에 대한 IVC 시뮬레이션 결과를 나타낸다.6 shows an IVC simulation result for an IVC circuit when the IVC driver according to the present invention is applied.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
100: IVC 회로 102: 밴드갭 레퍼런스100: IVC circuit 102: bandgap reference
104: 레퍼런스 전압 발생기 106: IVC 드라이버104: reference voltage generator 106: IVC driver
108: 제1구동 피모스 트랜지스터 110: 제2구동 피모스 트랜지스터 108: first driving PMOS transistor 110: second driving PMOS transistor
112: 반도체 메모리 회로
112: semiconductor memory circuit
본 발명은 반도체 메모리 장치의 내부 전원전압 발생회로에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 시스템의 환경변화에 관계없이 안정된 전압을 공급할 수 있도록 전류 구동 능력을 향상시킨 반도체 메모리 장치의 내부 전원전압 발생회로에 관한 것이다.The present invention relates to an internal power supply voltage generation circuit of a semiconductor memory device, and more particularly, to an internal power supply voltage generation circuit of a semiconductor memory device having improved current driving capability to supply a stable voltage regardless of an environment change of a system. will be.
최근 정보 통신 분야의 급속한 발달과 컴퓨터와 같은 정보 매체의 급속한 대중화에 따라 반도체 메모리 장치도 비약적으로 발전하고 있다. 이로 인해 그 기능적인 면에 있어서도 고속으로 동작하는 동시에 대용량의 저장 능력을 가질 것이 요구되어 반도체 디바이스의 집적도는 점차 증가되고 있는 실정이다.Recently, with the rapid development of the information communication field and the rapid popularization of information media such as computers, semiconductor memory devices are also rapidly developing. As a result, it is required to operate at high speed and have a large storage capacity in terms of its functional aspects, and thus the degree of integration of semiconductor devices is gradually increasing.
한편, 반도체 메모리 장치의 내부 전원전압 발생회로는 외부의 전원전압의 변화에 관계없이 반도체 메모리 칩 내부에 안정적이고 일정한 내부 전원전압을 공급하는 회로이다. 그런데, 이러한 내부 전원전압 발생회로를 통해 반도체 메모리 칩 내부에 안정적인 전압을 공급함에 있어서, 내부 전원전압 발생회로 자체에 흐르는 전류량이 매우 크다.On the other hand, the internal power supply voltage generation circuit of the semiconductor memory device is a circuit for supplying a stable and constant internal power supply voltage to the inside of the semiconductor memory chip regardless of the change in the external power supply voltage. However, in supplying a stable voltage inside the semiconductor memory chip through the internal power supply voltage generation circuit, the amount of current flowing through the internal power supply voltage generation circuit itself is very large.
도 1은 반도체 메모리 칩의 내부 파워를 외부 전원전압을 다운시켜 사용하는 경우에 적용되는 종래 기술에 따른 IVC(Internal Voltage down Converter:1) 회로 를 나타낸다.FIG. 1 illustrates an IVC (Internal Voltage Down Converter: 1) circuit according to the prior art applied when the internal power of a semiconductor memory chip is used by decreasing an external power supply voltage.
도 1을 참조하면, 상기 IVC 회로(1)는 크게 외부 전원과 상관없이 일정한 기준전압(VREF)을 생성하는 밴드갭 레퍼런스(10), 상기 밴드갭 레퍼런스(10)로부터 생성된 기준전압(VREF)을 기준으로 하여 일정한 레퍼런스 전압(SREF)을 발생시키는 레퍼런스 전압 발생기(12) 및 큰 사이즈의 구동 피모스 트랜지스터(18)를 구비하며, 상기 레퍼런스 전압 발생기(12)로부터 발생된 레퍼런스 전압(SREF)을 회로 내부로 공급하기 위한 IVC 드라이버(14)로 구성된다. 그리고, 상기 IVC 드라이버(14)의 후단에는 상기 IVC 드라이버(14)로부터 발생된 내부 전원전압을 수신하는 반도체 메모리 회로(18)가 연결되어 있다.Referring to FIG. 1, the
상기 IVC 회로(1)에 대한 동작을 살펴보면 다음과 같다. The operation of the
먼저, 상기 밴드갭 레퍼런스(10)를 통해 외부 전원과 상관없이 일정한 기준전압(VREF)을 생성한다. 그리고 나서, 상기 밴드갭 레퍼런스(10)를 통해 발생된 기준전압(VREF)을 기준으로 하여 레퍼런스 전압 발생기(12)를 통하여 레벨업된 SREF 전압을 생성한다. 그리고 이러한 SREF 전압을 피드백시켜 상기 IVC 드라이버(14)를 통하여 반도체 메모리 회로(18)에 공급하게 된다.First, a constant reference voltage VREF is generated through the
그러나, 상기와 같은 종래의 IVC 회로(1)에는 다음과 같은 문제점이 존재한다. 먼저, IVC를 전원전압으로 사용하는 회로의 커런트를 감당하여야 하기 때문에 상기 IVC 드라이버(14)의 구동 피모스 트랜지스터(16)를 매우 큰 사이즈로 구현할 수 밖에 없고, 그로 인해 고집적화에 불리한 단점이 있다. 또한, 상기 IVC 드라이버(14)를 구동하는 구동 피모스 트랜지스터(16)의 게이트 전압이 아날로그 입력이 므로 IVC 레벨이 많이 떨어질 경우에는 매우 낮은 전압 레벨로 IVC 드라이브(14)가 큰 전류를 공급할 수 있지만 IVC 레벨이 점차 높아질 경우에는 상기 구동 피모스 트랜지스터(16)의 게이트 전압 또한 점차 높아져서 상기 구동 피모스 트랜지스터(16)의 전류 구동 능력을 저하시키게 된다. 따라서, IVC 레벨이 온전한 레벨로 차아징 될 때까지 오랜 시간이 걸리게 되어 고속으로 동작하는 반도체 메모리 장치에는 적합하지 못하다는 단점이 있다.
However, the following problems exist in the
상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, IVC 드라이버의 커런트 소오스인 피모스 트랜지스터의 사이즈를 보다 효율적으로 사용함으로써 고집적 소자에 적합하면서도 IVC 레벨을 신속하게 보정할 수 있도록 하는 반도체 메모리 소자의 내부 전원전압 회로를 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention for solving the above-described problems is to use a size of a PMOS transistor, which is a current source of an IVC driver, more efficiently, thereby making it possible to quickly correct an IVC level while being suitable for highly integrated devices. An internal power supply voltage circuit of the device is provided.
본 발명의 다른 목적은, IVC 레벨이 높아지더라도 IVC 드라이버인 피모스 트랜지스터의 전류 구동 능력을 저하시키지 않도록 하는 반도체 메모리 소자의 내부 전원전압 회로를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide an internal power supply voltage circuit of a semiconductor memory device which does not reduce the current driving capability of a PMOS transistor which is an IVC driver even when the IVC level is increased.
본 발명의 다른 목적은, IVC 레벨의 차아징 시간을 보다 단축시켜 고속 동작을 가능하게 하는 반도체 메모리 소자의 내부 전원전압 회로를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide an internal power supply voltage circuit of a semiconductor memory device capable of shortening the charging time of the IVC level to enable high speed operation.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 메모리 소자의 내부 전원전압 발생회로는, 외부 전원과 상관없이 일정한 기준전압(VREF)을 생성하는 밴드갭 레퍼런스; 상기 밴드갭 레퍼런스로부터 생성된 기준전압(VREF)을 기준으로 하 여 일정한 레퍼런스 전압(SREF)을 발생시키는 레퍼런스 전압 발생기; 및 IVC 레벨을 피드백 받은 앰프의 출력을 검출하여 앰프의 출력신호가 떨어지는 순간 슈미트 트리거로 인해 생성된 인에이블 신호(EN)를 발생시키는 제1구동 피모스 트랜지스터 및 상기 제1구동 피모스 트랜지스터로부터 발생된 인에이블 신호(EN)에 의해 IVC 레벨을 승압시키는 제2구동 피모스 트랜지스터로 이루어져 있으며, 상기 레퍼런스 전압 발생기로부터 발생된 레퍼런스 전압(SREF)을 반도체 메모리 회로 내부로 공급하는 IVC 드라이버를 포함함을 특징으로 한다.
In accordance with another aspect of the present invention, there is provided an internal power supply voltage generation circuit of a semiconductor memory device, including: a bandgap reference generating a constant reference voltage VREF regardless of an external power supply; A reference voltage generator configured to generate a constant reference voltage SREF based on the reference voltage VREF generated from the bandgap reference; And a first driving PMOS transistor which detects an output of the amplifier fed back the IVC level and generates an enable signal EN generated by a Schmitt trigger when the output signal of the amplifier falls. And a second driving PMOS transistor that boosts the IVC level by the enabled signal EN, and includes an IVC driver for supplying the reference voltage SREF generated from the reference voltage generator into the semiconductor memory circuit. It features.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다. 본 발명은 이하에서 제시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 본 발명의 카테고리를 벗어나지 않는 범위내에서 다른 형태로 다양하게 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the present invention. The present invention is not limited to the embodiments set forth below, but can be embodied in various forms within the scope of the present invention without departing from the scope of the present invention, but only this embodiment to complete the disclosure of the present invention, It is provided to fully inform the knowledge of the scope of the invention.
반도체 메모리 칩의 동작 전원전압의 범위가 넓을 경우, 통상적으로 칩 내부에 넓은 범위의 전원전압을 공급하기 위한 내부 전원전압 발생회로가 사용되어지는데, 도 2에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 IVC 회로(100)가 도시되어 있다.When the range of the operating power supply voltage of the semiconductor memory chip is wide, an internal power supply voltage generation circuit for supplying a wide range of power supply voltage is typically used in the chip. In FIG. 2, an IVC circuit according to a preferred embodiment of the present invention is used. 100 is shown.
도 2를 참조하면, 상기 본 발명에 따른 IVC 회로(100)는 외부 전원과 상관없이 일정한 기준전압(VREF)을 생성하는 밴드갭 레퍼런스(102), 상기 밴드갭 레퍼런스(102)로부터 생성된 기준전압(VREF)을 기준으로 하여 일정한 레퍼런스 전압 (SREF)을 발생시키는 레퍼런스 전압 발생기(104) 및 상기 레퍼런스 전압 발생기(104)로부터 발생된 레퍼런스 전압(SREF)을 회로 내부로 공급하기 위한 IVC 드라이버(106)로 구성된다. 그리고, 상기 IVC 드라이버(106)의 후단에는 상기 IVC 드라이버(106)로부터 발생된 내부 전원전압을 수신하는 반도체 메모리 회로(112)가 연결되어 있다. 이때, 상기 IVC 드라이버(106)에는 종래에서와 같은 하나의 큰 구동 피모스 트랜지스터가 아닌, 두 개의 구동 피모스 트랜지스터(108, 110)가 형성되어 있는 것이 본 발명의 핵심구성이다.Referring to FIG. 2, the
그러면 하기에서는 상기와 같은 구성의 IVC 회로(100)의 동작을 살펴보기로 하자. Next, the operation of the
먼저 상기 밴드갭 레퍼런스(102)를 통해 외부 전원과 상관없이 일정한 기준전압(VREF)을 생성한다. 그리고 나서, 상기 밴드갭 레퍼런스(102)를 통해 발생된 기준전압(VREF)을 기준으로 하여 레퍼런스 전압 발생기(104)를 통하여 레벨업된 SREF 전압을 생성한다. 그리고 이러한 SREF 전압을 피드백시켜 상기 IVC 드라이버(106)를 통하여 반도체 메모리 회로(112)에 공급하게 된다.First, the band gap reference 102 generates a constant reference voltage VREF regardless of an external power source. Thereafter, the SREF voltage level is increased through the
여기서 상기 IVC 드라이버(106)에 사용된 커런트 소오스인 피모스 트랜지스터는 종래의 IVC 드라이버에서 사용한 피모스 트랜지스터에 비해 작은 사이즈를 사용한 것이 특징이다. 예를 들어, 예상 로드 커런트가 700mA일 경우, 종래에는 700mA의 전류, 혹은 그 이상의 전류를 감당할 만큼의 능력을 갖는 큰 사이즈의 피모스 트랜지스터를 IVC 드라이버에 형성하였다. 이러한 경우, 상기 IVC 드라이버의 커런트 소오스인 피모스 트랜지스터의 게이트 전압이 아날로그 전압이기 때문에 IVC 레벨이 많이 떨어졌을 경우에는 매우 낮은 전압 레벨로 IVC 드라이버가 큰 전류를 공급할 수 있지만, IVC 레벨이 높아질 경우에는 피모스 트랜지스터의 게이트 전압이 높아져서 IVC 드라이버의 구동능력을 떨어뜨리게 된다. 그로 인해 원하는 레벨로 IVC 레벨이 프리차아지될 때까지 시간이 오래 소요되는 문제점이 있었다.The PMOS transistor, which is the current source used in the
따라서, 본 발명에서는 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여, IVC 드라이버인 피모스를 두 개로 분리하고 각각의 콘트롤을 달리한 보다 효율적인 IVC 드라이버(106)를 제안한다. Accordingly, the present invention proposes a more
본 발명에 따른 상기 IVC 드라이버(106)의 구성 및 그 동작을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다. 제2구동 피모스 드라이버(110)는 기존과 동일하게 앰프의 피드백 신호로 드라이버를 콘트롤한다. 그리고, 제1구동 피모스 드라이버(108)는 도 3에 도시된 것과 같이, IVC 레벨을 피드백 받은 앰프의 출력을 검출하여 앰프의 출력신호가 떨어지는 순간 슈미트 트리거로 인해 생성된 인에이블(enable) 신호(EN)를 상기 제2구동 피모스 드라이버(110)측에 구동신호로 전달함으로써, 보다 빠르게 IVC 레벨을 승압시킬 수 있게 된다. 이때, 상기 제1구동 피모스 드라이버(108)에 적용되는 통상의 슈미트 트리거는 도 4에 도시되어 있다. 한편, 앰프의 출력이 어느 레벨 이상으로 높아지면 슈미트 트리거에 의해 피모스 트랜지스터가 디세이블(disable)되므로 오버슈팅(overshooting)이 발생하지는 않는다.The configuration and operation of the
한편, 도 5는 본 발명에 따른 IVC 드라이버에 적용된 슈미트 트리거에 대한 전압 검출 결과를 나타낸다. On the other hand, Figure 5 shows the voltage detection result for the Schmitt trigger applied to the IVC driver according to the present invention.
도 5를 참조하면, 콘트롤 신호(L1)를 슈미트 트리거를 이용하여 적당한 V1, V2 레벨을 검출하게 하면, V2는 타겟 IVC 레벨과 동일하게 만들고 V1는 IVC+delta의 레벨을 검출하여 IVC 레벨이 어느 레벨 이상으로 오버슈팅하게 되면 드라이버를 오프(off)시키고 원하는 IVC 레벨 이하로 떨어지면 IVC 드라이버를 충분히 온(on)시켜서 빠르게 IVC 레벨을 프리차아지(precharge)시킬 수 있게 된다. 대부분의 오버슈팅은 급격히 발생하는데, IVC 노드가 IVC+delta 레벨까지 빠르게 변하므로 콘트롤 속도에는 문제가 없다. 이에 반하여, IVC 레벨의 디스차아지(discharge)는 천천히 변하므로 슈미트 트리거의 상위 콘트롤 레벨을 IVC+delta로 하는 것이 보다 효율적이다.Referring to FIG. 5, when the control signal L1 is detected using the Schmitt trigger to detect the appropriate level of V1 and V2, V2 is made equal to the target IVC level and V1 detects the level of IVC + delta so that the IVC level Overshooting above the level will turn the driver off and drop below the desired IVC level, allowing the IVC driver to be sufficiently on to quickly precharge the IVC level. Most overshoots occur rapidly, with no problem in control speed as the IVC node changes rapidly to the IVC + delta level. On the contrary, since the discharge of the IVC level changes slowly, it is more efficient to set the upper control level of the Schmitt trigger to IVC + delta.
도 6은 본 발명에 따른 IVC 드라이버를 적용한 경우의 IVC 회로에 대한 IVC 시뮬레이션 결과를 나타낸다.6 shows an IVC simulation result for an IVC circuit when the IVC driver according to the present invention is applied.
도 6을 참조하면, X축은 전류치를 나타내고, Y축은 전압치를 나타낸다. L2는 제안된 스킴의 인에이블 신호를 나타내고, L3는 제안된 스킴의 IVC 레벨을 나타내고, L4는 시뮬레이션을 통해 측정된 IVC 레벨을 나타낸다. 도 6의 시뮬레이션 결과를 통해 알 수 있는 바와 같이, 제안된 스킴의 IVC 레벨을 나타내는 L3과 시뮬레이션을 통해 측정된 IVC 레벨을 나타내는 L4가 거의 동일하게 나타남을 알 수 있다.Referring to FIG. 6, the X axis represents a current value and the Y axis represents a voltage value. L2 represents the enable signal of the proposed scheme, L3 represents the IVC level of the proposed scheme, and L4 represents the IVC level measured through the simulation. As can be seen from the simulation result of FIG. 6, it can be seen that L3 representing the IVC level of the proposed scheme and L4 representing the IVC level measured through the simulation are almost identical.
이와 같이, 본 발명에서는 IVC 드라이버에 있어서 커런트 소오스로서 기능하는 피모스 트랜지스터를 슈미트 트리거가 적용된 제1피모스 트랜지스터와 상기 제1피모스 트랜지스터로부터 출력되는 인에이블 신호를 받아 구동되는 제2피모스 트랜지스터로 분리하여 구현함으로써, 종래와 동일한 크기의 IVC 드라이버에 대해 보다 빠른 레벨 보정 속도를 기대할 수 있게 된다.As described above, in the present invention, a PMOS transistor functioning as a current source in an IVC driver is driven by receiving a first PMOS transistor to which a Schmitt trigger is applied and an enable signal output from the first PMOS transistor. Implemented separately, it is possible to expect faster level correction speeds for IVC drivers of the same size as in the prior art.
상기한 바와 같이 본 발명에 의하면, 외부의 전원전압의 변화에 관계없이 반도체 메모리 칩 내부에 안정적이고 일정한 내부 전원전압을 공급하는 IVC 회로를 구현함에 있어서, 상기 IVC 회로의 IVC 드라이브의 커런트 소오스인 피모스 트랜지스터를 슈미트 트리거가 적용된 제1피모스 트랜지스터와 상기 제1피모스 트랜지스터로부터 출력되는 인에이블 신호를 받아 구동되는 제2피모스 트랜지스터로 분리하여 구현한다. 그 결과, 종래의 하나의 피모스 트랜지스터로 구현한 경우에 비해 IVC 드라이버의 전류 구동 능력을 높여 보다 향상되어 시스템의 환경변화에 관계없이 일정한 내부 전압을 공급할 수 있게 된다.As described above, according to the present invention, in implementing an IVC circuit that supplies a stable and constant internal power supply voltage to a semiconductor memory chip regardless of a change in external power supply voltage, the current source of the IVC drive of the IVC circuit is The MOS transistor is divided into a first PMOS transistor to which a Schmitt trigger is applied and a second PMOS transistor driven by receiving an enable signal output from the first PMOS transistor. As a result, the current driving capability of the IVC driver is improved compared to the case of the conventional PMOS transistor, thereby providing a constant internal voltage regardless of the environmental change of the system.
그리고, 종래의 큰 사이즈의 피모스 트랜지스터를 작은 사이즈의 두 개의 피모스 트랜지스터로 분리시켜 구현함으로써 고집적 소자에 보다 유리한 장점이 있으며, IVC 레벨의 차아징 시간을 보다 단축시킴으로써 고속 동작을 실현할 수 있게 된다.In addition, the conventional large sized PMOS transistor is separated into two smaller PMOS transistors, which is advantageous in high-integration devices, and high-speed operation can be realized by shortening the charging time of the IVC level. .
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7724583B2 (en) | 2007-07-19 | 2010-05-25 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Internal voltage generator and control method thereof, and semiconductor memory device and system including the same |
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2005
- 2005-01-07 KR KR1020050001546A patent/KR20060081111A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US7724583B2 (en) | 2007-07-19 | 2010-05-25 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Internal voltage generator and control method thereof, and semiconductor memory device and system including the same |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
WITN | Withdrawal due to no request for examination |