KR20090098229A - 다이의 온도를 센싱하는 방법 - Google Patents

다이의 온도를 센싱하는 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20090098229A
KR20090098229A KR1020080023471A KR20080023471A KR20090098229A KR 20090098229 A KR20090098229 A KR 20090098229A KR 1020080023471 A KR1020080023471 A KR 1020080023471A KR 20080023471 A KR20080023471 A KR 20080023471A KR 20090098229 A KR20090098229 A KR 20090098229A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
temperature
bandgap voltage
die
voltage
bandgap
Prior art date
Application number
KR1020080023471A
Other languages
English (en)
Inventor
김형석
옥희숙
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020080023471A priority Critical patent/KR20090098229A/ko
Publication of KR20090098229A publication Critical patent/KR20090098229A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/42—Circuits effecting compensation of thermal inertia; Circuits for predicting the stationary value of a temperature

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)

Abstract

다이(die)의 온도를 센싱하는 방법이 개시된다. 상기 온도 센싱 방법은 밴드갭(bandgap) 타입의 온도 센서를 이용하여 목표 다이(die)의 온도를 센싱하는 방법에 있어서, 기준 온도에서 기준 다이의 기준 밴드갭 전압을 계산하는 단계, 제 1 온도에서 상기 목표 다이의 제 1 밴드갭 전압을 측정하는 단계, 상기 기준 온도, 기준 밴드갭 전압, 제 1 온도 및 제 1 밴드갭 전압을 이용하여 상기 목표 다이의 밴드갭 전압과 온도 사이의 상관관계를 설정하는 단계, 상기 목표 다이의 제 2 밴드갭 전압을 측정하는 단계 및 상기 측정된 제 2 밴드갭 전압 및 상기 상관관계를 이용하여 상기 제 2 밴드갭 전압에 대응하는 제 2 온도를 센싱하는 단계를 구비할 수 있다. 상기 온도 센싱 방법은 종래에 비하여 온도 센싱(temperature sensing)을 수행할 때 발생할 수 있는 오차를 최소화하고 온도를 센싱하는데 소요되는 비용을 최소화할 수 있는 장점이 있다.

Description

다이의 온도를 센싱하는 방법{Method for sensing temperature of die}
본 발명은 온도 센싱 방법에 관한 것으로, 특히 밴드갭(bandgap) 전압을 이용하는 밴드갭 타입의 온도 센서(temperature sensor)를 이용하여 다이(die)의 온도를 센싱하는 방법에 관한 것이다.
휘발성 메모리에 포함되는 DRAM(Dynamic Random Access Memory)은 메모리 셀에 저장되어 있는 데이터를 계속적으로 보존하기 위하여 자체적으로 메모리 셀의 데이터를 리프레쉬(refresh)해야 한다. 이러한 리프레쉬 동작으로 인하여 DRAM에서는 셀프 리프레쉬 전력이 소모되는데, 저전력을 요구하는 시스템에서는 이러한 셀프 리프레쉬 전력을 줄이는 것이 매우 중요하다.
상기 셀프 리프레쉬 전력을 줄이는 방법 중 하나로서 리프레쉬 주기를 온도에 따라 변화시키는 방법이 있다. 상기 방법은 온도가 낮아질수록 DRAM에서 데이터 보유 시간이 길어지는 것을 이용하는 것이다. 즉, 온도 영역을 복수개의 영역들로 분할하여 낮은 온도 영역에서는 리프레쉬 주기를 길게하면 셀프 리프레쉬 전력을 감소시킬 수 있다. 따라서, DRAM의 내부 온도를 알 필요가 있고, DRAM의 내부 온도를 알기 위해서는 저전력의 온도 센서가 필요하다.
상기 온도 센서로서 일반적으로 사용되는 것은 밴드갭(bandgap) 타입의 온도 센서(temperature sensor)이다. 상기 밴드갭 타입의 온도 센서는 대한민국 공개특허공보 제2004-0013885호 등에 개시되어 있으므로 이하에서 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 밴드갭 전압을 설명하기 위한 도면이다.
상기 밴드갭 타입의 온도 센서는 다이오드의 전압이 온도가 증가함에 따라 감소하는 특성을 이용하여 온도를 센싱한다. 즉, 도 1을 참조하면, 밴드갭 타입의 온도 센서는 다이오드(110)의 양단의 전압(Vbe)을 측정하여 온도를 센싱할 수 있는데, 이하에서는 상기 다이오드(110) 양단의 전압(Vbe)을 밴드갭 전압이라고 한다.
도 2는 종래의 온도 센싱 방법을 설명하기 위한 그래프이다.
도 1을 참조하면, 종래의 밴드갭 타입의 온도 센서는 각각의 다이(die)마다 도 1과 같이 밴드갭 전압과 온도와의 상관관계를 설정하여 온도를 센싱하였다. 예를들어, 제 1 다이의 온도를 센싱하는 경우, 제 1 온도(T1)에서 상기 제 1 다이의 제 1 밴드갭 전압(V1)을 측정하고, 제 2 온도(T2)에서 상기 제 1 다이의 제 2 밴드갭 전압(V2)을 측정한다. 상기 밴드갭 전압(Vbe)과 온도(T)는 비례관계에 있다고 가정하고, 제 1 온도(T1), 제 1 밴드갭 전압(V1), 제 2 온도(T2) 및 제 2 밴드갭 전압(V2)을 이용하여 상기 제 1 다이의 밴드갭 전압(Vbe)과 온도(T) 사이의 기울기를 계산한다. 상기 계산을 통하여 제 1 다이의 특성은 도 1의 그래프와 같이 되고, 이후에는 측정된 밴드갭 전압에 대응하는 온도를 센싱할 수 있다. 동일한 방법을 다른 다이에 대하여도 모두 수행하여, 측정된 밴드갭 전압에 대응하는 온도를 센싱 한다.
도 3은 종래의 다른 온도 센싱 방법을 설명하기 위한 그래프이다.
도 3을 참조하면, 도 2의 방법은 도 1의 방법을 개량한 것이다. 즉, 도 1과 동일한 방법으로 제 1 다이의 밴드갭 전압(Vbe)과 온도(T) 사이의 기울기를 계산하여 상기 제 1 다이의 특성을 얻는다. 즉, 상기 제 1 다이의 특성은 (a)와 같이 나타난다. 이후 모든 다이는 제 1 다이와 동일한 특성, 밴드갭 전압(Vbe)과 온도(T) 사이에는 동일한 기울기를 가진다고 가정한다. 예를 들어, 제 2 다이의 경우, 제 3 온도(T3)에서 제 3 밴드갭 전압(V3)을 측정한 경우, 상기 제 2 다이는 상기 제 1 다이와 동일한 특성을 가지므로 상기 제 2 다이의 특성은 (a)와 평행한 (b)의 형태로 나타난다.
그러나, 모든 다이에서 밴드갭 전압과 온도 사이의 기울기가 동일할 수는 없으므로 상기와 같이 모든 다이의 밴드갭 전압과 온도 사이의 기울기가 동일하다는 가정은 온도 센싱에 있어서 큰 오차를 야기한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 온도 센싱(temperature sensing)의 오차를 최소화하고 온도를 센싱하는데 소요되는 비용을 최소화하는 온도 센싱 방법을 제공하는데 있다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 온도 센싱 방법은 밴드갭(bandgap) 타입의 온도 센서를 이용하여 목표 다이(die)의 온도를 센싱하는 방법에 있어서, 기준 온도에서 기준 다이의 기준 밴드갭 전압을 계산하는 단계, 제 1 온도에서 상기 목표 다이의 제 1 밴드갭 전압을 측정하는 단계, 상기 기준 온도, 기준 밴드갭 전압, 제 1 온도 및 제 1 밴드갭 전압을 이용하여 상기 목표 다이의 밴드갭 전압과 온도 사이의 상관관계를 설정하는 단계, 상기 목표 다이의 제 2 밴드갭 전압을 측정하는 단계 및 상기 측정된 제 2 밴드갭 전압 및 상기 상관관계를 이용하여 상기 제 2 밴드갭 전압에 대응하는 제 2 온도를 센싱하는 단계를 구비할 수 있다.
상기 기준 온도는 -273℃ 인 것이 바람직하다.
상기 기준 밴드갭 전압을 계산하는 단계는 제 1 기준 온도에서 상기 기준 다이의 제 1 기준 밴드갭 전압을 측정하는 단계, 제 2 기준 온도에서 상기 기준 다이의 제 2 기준 밴드갭 전압을 측정하는 단계 및 상기 제 1 기준 온도, 제 1 기준 밴드갭 전압, 제 2 기준 온도 및 상기 제 2 기준 밴드갭 전압을 이용하여 상기 기준 온도에서 상기 기준 다이의 기준 밴드갭 전압을 결정하는 단계를 구비할 수 있다.
상기 목표 다이의 밴드갭 전압은 상기 온도와 비례 관계에 있는 것이 바람직하고, 상기 상관관계를 설정하는 단계는 상기 기준 온도, 기준 밴드갭 전압, 제 1 온도 및 제 1 밴드갭 전압을 이용하여 상기 목표 다이의 밴드갭 전압과 온도 사이의 기울기를 계산하는 단계인 것이 바람직하다.
상기 제 2 온도를 센싱하는 단계는 상기 기준 온도, 제 2 밴드갭 전압, 상기 기울기 및 상기 기준 밴드갭 전압을 이용하여 상기 제 2 온도를 센싱하는 단계인 것이 바람직하다.
상기 제 2 온도를 센싱하는 단계는 상기 기준 온도에서 온도 변화량을 뺀 값을 상기 제 2 온도값으로 결정하는 단계를 구비하고, 상기 온도 변화량은 상기 기준 밴드갭 전압에서 상기 제 2 밴드갭 전압을 뺀 값을 상기 기울기로 나눈 값인 것이 바람직하다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 온도 센싱 방법은 밴드갭(bandgap) 타입의 온도 센서를 이용하여 목표 다이(die)의 온도를 센싱하는 방법에 있어서, 제 1 다이의 밴드갭 전압과 온도 사이의 제 1 상관관계를 설정하는 단계, 제 2 다이의 밴드갭 전압과 온도 사이의 제 2 상관관계를 설정하는 단계, 상기 제 1 상관관계 및 제 2 상관관계를 이용하여 기준 밴드갭 전압 및 기준 온도를 설정하는 단계, 제 1 온도에서 상기 목표 다이의 제 1 밴드갭 전압을 측정하는 단계, 상기 제 1 온도, 제 1 밴드갭 전압, 기준 온도 및 상기 기준 밴드갭 전압을 이용하여 상기 목표 다이의 밴드갭 전압과 온도 사이의 제 3 상관관계를 설정하는 단 계, 상기 목표 다이의 제 2 밴드갭 전압을 측정하는 단계 및 상기 측정된 제 2 밴드갭 전압 및 상기 제 3 상관관계를 이용하여 상기 제 2 밴드갭 전압에 대응하는 제 2 온도를 센싱하는 단계를 구비할 수 있다.
상기 제 1 상관관계를 설정하는 단계는 제 1 기준 온도에서 상기 제 1 다이의 제 1 기준 밴드갭 전압을 측정하는 단계, 제 2 기준 온도에서 상기 제 1 다이의 제 2 기준 밴드갭 전압을 측정하는 단계 및 상기 제 1 기준 밴드갭 전압과 상기 제 2 기준 밴드갭 전압을 이용하여 상기 제 1 다이의 밴드갭 전압과 온도 사이의 기울기를 계산하는 단계를 구비하는 것이 바람직하다.
상기 제 2 상관관계를 설정하는 단계는 제 1 기준 온도에서 상기 제 2 다이의 제 3 기준 밴드갭 전압을 측정하는 단계, 제 2 기준 온도에서 상기 제 1 다이의 제 4 기준 밴드갭 전압을 측정하는 단계 및 상기 제 3 기준 밴드갭 전압과 상기 제 4 기준 밴드갭 전압을 이용하여 상기 제 2 다이의 밴드갭 전압과 온도 사이의 기울기를 설정하는 단계를 구비하는 것이 바람직하다.
상기 기준 밴드갭 전압 및 기준 온도를 설정하는 단계는 온도와 전압으로 이루어진 좌표에서, 상기 제 1 다이의 밴드갭 전압과 온도 사이의 기울기를 가지는 직선과 상기 제 2 다이의 밴드갭 전압과 온도 사이의 기울기를 가지는 직선이 교차하는 지점의 전압 및 온도를 상기 기준 밴드갭 전압 및 기준 온도로 설정하는 단계인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 다이(die)의 온도를 센싱하는 방법은 종래에 비하여 온도 센 싱(temperature sensing)을 수행할 때 발생할 수 있는 오차를 최소화하고 온도를 센싱하는데 소요되는 비용을 최소화할 수 있는 장점이 있다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 도면에 기재된 내용을 참조하여야 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 센싱 방법의 흐름도이다.
도 5(a)는 기준 밴드갭 전압(V_ref)을 계산하는 방법을 설명하기 위한 그래프이고, 도 5(b)는 제 2 온도(T2)를 센싱하는 방법을 설명하기 위한 그래프이다.
도 4 및 도 5(a)를 참조하여 기준 밴드갭 전압(V_ref)을 계산하는 방법을 설명한다. 밴드갭(bandgap) 타입의 온도 센서(temperature sensor)는 온도를 센싱하기 위하여 우선 기준 온도(T_ref)에서 기준 다이(die)의 기준 밴드갭 전압(V_ref)을 계산한다(S410 단계). 상기 밴드갭 전압(Vbe)은 앞서 설명한 바와 같이 다이오드 양단의 전압을 의미한다. 기준 밴드갭 전압(V_ref)을 계산하기 위하여 먼저 제 1 기준 온도(T_ref1)에서 상기 기준 다이의 제 1 기준 밴드갭 전압(V_ref1)을 측정하고, 제 2 기준 온도(T_ref2)에서 상기 기준 다이의 제 2 기준 밴드갭 전압(V_ref2)을 측정한다. 그리고, 제 1 기준 온도(T_ref1), 제 1 기준 밴드갭 전 압(V_ref1), 제 2 기준 온도(T_ref2) 및 제 2 기준 밴드갭 전압(V_ref2)을 이용하여 기준 온도(T_ref)에서의 기준 밴드갭 전압(V_ref)을 결정한다. 기준 밴드갭 전압(V_ref)을 결정하기 위하여 x축이 온도(T)이고 y축이 전압(Vbe)인 좌표에서, 제 1 기준 온도(T_ref1)에 대응하는 제 1 기준 밴드갭 전압(V_ref1)과 제 2 기준 온도(T_ref2)에 대응하는 제 2 기준 밴드갭 전압(V_ref2)을 연결하여 온도(T)와 밴드갭 전압(Vbe) 사이의 관계를 나타내는 직선을 얻는다. 여기서, 상기 기준 다이의 밴드갭 전압(Vbe)은 온도(T)와 비례 관계에 있다고 가정한다. 그러므로, 상기 기준 다이의 밴드갭 전압(Vbe)은 온도(T) 변화에 따라 선형적으로 변화한다. 상기 직선을 이용하여 기준 온도(T_ref)에서의 기준 전압(V_ref)을 얻을 수 있다. 기준 온도(T_ref는 0[K], 즉 -273[℃]인 것이 바람직하다. 각 다이마다 0[K]에서의 밴드갭 전압이 완전히 동일하지는 않으나 그 오차는 무시할 수 있는 정도이다. 그 이유에 대하여는 도 9에서 보다 상세히 설명한다.
이하에서는 도 4 및 도 5(b)를 참조하여, 기준 온도(T_ref)에서의 기준 밴드갭 전압(V_ref)을 계산한 경우 제 2 온도(T2)를 센싱하는 방법에 대하여 설명한다. 이하에서는 온도를 센싱하고자 하는 다이를 목표 다이라고 한다. 일단, 제 1 온도(T1)에서 상기 목표 다이의 제 1 밴드갭 전압(V1)을 측정한다(S420 단계). 그리고, 기준 온도(T_ref), 기준 밴드갭 전압(V_ref), 제 1 온도(T1) 및 제 1 밴드갭 전압(V1)을 이용하여 상기 목표 다이의 밴드갭 전압(Vbe)과 온도(T)와의 상관관계, 즉, 상기 목표 다이의 밴드갭 전압(Vbe)과 온도(T) 사이의 기울기를 설정한다(S430 단계).
상기 상관관계를 설정하기 위하여 x축이 온도(T)이고 y축이 전압(Vbe)인 좌표에서, 기준 온도(T_ref)에 대응하는 기준 밴드갭 전압(V_ref)과 제 1 온도(T1)에 대응하는 제 1 밴드갭 전압(V1)을 연결하여 온도(T)와 밴드갭 전압(Vbe) 사이의 관계를 나타내는 직선을 얻는다. 여기서, 상기 목표 다이의 밴드갭 전압(Vbe)은 온도(T)와 비례 관계에 있다고 가정한다. 그러므로, 상기 목표 다이의 밴드갭 전압(Vbe)은 온도(T) 변화에 따라 선형적으로 변화한다. 상기 직선을 이용함으로서 이후 상기 목표 다이에서의 밴드갭 전압(Vbe)을 측정하여 대응하는 온도(T)를 센싱할 수 있다. 예를 들어, 상기 목표 다이의 밴드갭 전압을 측정한 값이 제 2 밴드갭 전압(V2)인 경우(S440 단계), 상기 측정된 제 2 밴드갭 전압(V2)과 상기 상관관계, 즉 상기 기울기를 이용하여 제 2 온도(T2)를 센싱한다(S450 단계). 즉, 기준 온도(V_ref)에서 온도 변화량을 뺀 값을 제 2 온도(T2)로 결정한다. 상기 온도 변화량은 기준 밴드갭 전압(V_ref)에서 제 2 밴드갭 전압(V2)을 뺀 값을 상기 기울로 나눈 값이다. 즉, 수학식 1을 이용하여 제 2 온도(T2)를 결정할 수 있다.
T2 = T_ref - (V_ref - V2) * 1/(slope)
상기 수학식 1에서 slope는 상기 기울기이다. 상기와 같은 방법을 이용하여 각각의 다이에서 밴드갭 전압(Vbe)을 측정하면 대응하는 온도(T)를 센싱할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 온도 센싱 방법의 흐름도이다.
도 7(a)는 기준 밴드갭 전압(V_ref) 및 기준 온도(T_ref)를 계산하는 방법을 설명하기 위한 그래프이고, 도 7(b)는 제 2 온도(T2)를 센싱하는 방법을 설명하기 위한 그래프이다.
도 6 및 도 7(a)를 참조하여 기준 밴드갭 전압(V_ref) 및 기준 온도(T_ref)을 계산하는 방법을 설명한다. 상기 밴드갭 타입의 온도 센서는 온도를 센싱하기 위하여 우선 기준 온도(T_ref) 및 기준 밴드갭 전압(V_ref)을 설정한다. 기준 밴드갭 전압(V_ref)을 설정하기 위하여 제 1 다이의 밴드갭 전압(Vbe)과 온도(T)사이의 제 1 상관관계를 설정하고(S610 단계), 제 2 다이의 밴드갭 전압(Vbe)과 온도(T)사이의 제 2 상관관계를 설정한다(S620 단계).
S610 단계의 상기 제 1 상관관계를 설정하기 위하여 제 1 기준 온도(T_ref1)에서 상기 제 1 다이의 제 1 기준 밴드갭 전압(V_ref1)을 측정하고, 제 2 기준 온도(T_ref2)에서 상기 제 1 다이의 제 2 기준 밴드갭 전압(V_ref2)을 측정한다. 그리고, 제 1 기준 온도(T_ref1), 제 1 기준 밴드갭 전압(V_ref1), 제 2 기준 온도(T_ref2) 및 제 2 기준 밴드갭 전압(V_ref2)을 이용하여 상기 제 1 다이의 밴드갭 전압(Vbe)과 온도(T)사이의 제 1 상관관계를 설정한다. 상기 제 1 상관관계는 x축이 온도(T)이고 y축이 전압(Vbe)인 좌표에서, 제 1 기준 온도(T_ref1)에 대응하는 제 1 기준 밴드갭 전압(V_ref1)과 제 2 기준 온도(T_ref2)에 대응하는 제 2 기준 밴드갭 전압(V_ref2)을 연결하여 상기 제 1 다이의 밴드갭 전압(Vbe)과 온도(T) 사이의 관계를 나타내는 직선(a)으로 표현될 수 있다. 여기서, 상기 제 1 다이의 밴드갭 전압(Vbe)은 온도(T)와 비례 관계에 있다고 가정한다. 그러므로, 상기 제 1 다이의 밴드갭 전압(Vbe)은 온도(T) 변화에 따라 선형적으로 변화한다.
상기 제 1 상관관계를 설정하는 경우와 마찬가지로, S620 단계의 상기 제 2 상관관계를 설정하기 위하여 제 1 기준 온도(T_ref1)에서 상기 제 2 다이의 제 3 기준 밴드갭 전압(V_ref3)을 측정하고, 제 2 기준 온도(T_ref2)에서 상기 제 2 다이의 제 4 기준 밴드갭 전압(V_ref4)을 측정한다. 그리고, 제 1 기준 온도(T_ref1), 제 3 기준 밴드갭 전압(V_ref3), 제 2 기준 온도(T_ref2) 및 제 4 기준 밴드갭 전압(V_ref4)을 이용하여 상기 제 2 다이의 밴드갭 전압(Vbe)과 온도(T)사이의 제 2 상관관계를 설정한다. 상기 제 2 상관관계는 x축이 온도(T)이고 y축이 전압(Vbe)인 좌표에서, 제 1 기준 온도(T_ref1)에 대응하는 제 3 기준 밴드갭 전압(V_ref3)과 제 2 기준 온도(T_ref2)에 대응하는 제 4 기준 밴드갭 전압(V_ref4)을 연결하여 상기 제 2 다이의 밴드갭 전압(Vbe)과 온도(T) 사이의 관계를 나타내는 직선(b)으로 표현될 수 있다. 여기서, 상기 제 2 다이의 밴드갭 전압(Vbe)은 온도(T)와 비례 관계에 있다고 가정한다. 그러므로, 상기 제 2 다이의 밴드갭 전압(Vbe)은 온도(T) 변화에 따라 선형적으로 변화한다.
S610 단계 및 S620 단계에 의하여 상기 제 1 상관관계 및 상기 제 2 상관관계가 설정되었으면, 상기 제 1 상관관계 및 상기 제 2 상관관계를 이용하여 기준 밴드갭 전압(V_ref) 및 기준 온도(T_ref)를 설정한다(S630 단계). 기준 밴드갭 전압(V_ref) 및 기준 온도(T_ref)는 상기 제 1 다이의 밴드갭 전압(Vbe)과 온도(T) 사이의 관계를 나타내는 직선(a)과 상기 제 2 다이의 밴드갭 전압(Vbe)과 온도(T) 사이의 관계를 나타내는 직선(b)이 교차하는 지점의 전압 및 온도이다.
이하에서는 도 6 및 도 7(b)를 참조하여, 기준 온도(T_ref) 및 기준 밴드갭 전압(V_ref)을 설정한 경우 제 2 온도(V2)를 센싱하는 방법에 대하여 설명한다. 일단, 제 1 온도(T1)에서 목표 다이의 제 1 밴드갭 전압(V1)을 측정한다(S640 단계). 그리고, 기준 온도(T_ref), 기준 밴드갭 전압(V_ref), 제 1 온도(T1) 및 제 1 밴드갭 전압(V1)을 이용하여 상기 목표 다이의 밴드갭 전압(Vbe)과 온도(T)와의 제 3 상관관계, 즉 상기 목표 다이의 밴드갭 전압(Vbe)과 온도(T) 사이의 기울기를 설정한다(S650 단계).
상기 제 3 상관관계를 설정하기 위하여 x축이 온도(T)이고 y축이 전압(Vbe)인 좌표에서, 기준 온도(T_ref)에 대응하는 기준 밴드갭 전압(V_ref)과 제 1 온도(T1)에 대응하는 제 1 밴드갭 전압(V1)을 연결하여 온도(T)와 밴드갭 전압(Vbe) 사이의 관계를 나타내는 직선을 얻는다. 여기서, 상기 목표 다이의 밴드갭 전압(Vbe)은 온도(T)와 비례 관계에 있다고 가정한다. 그러므로, 상기 목표 다이의 밴드갭 전압(Vbe)은 온도(T) 변화에 따라 선형적으로 변화한다. 상기 직선을 이용하여 이후 상기 목표 다이에서의 밴드갭 전압(Vbe)을 측정하여 대응하는 온도(T)를 센싱할 수 있다. 예를 들어, 상기 목표 다이의 밴드갭 전압을 측정한 값이 제 2 밴드갭 전압(V2)인 경우(S660 단계), 상기 측정된 제 2 밴드갭 전압(V2)과 상기 제 3 상관관계를 이용하여 제 2 온도(T)를 센싱한다(S670 단계). 즉, 기준 온도(V_ref)에서 온도 변화량을 뺀 값을 제 2 온도(T2)로 결정한다. 상기 온도 변화량은 기준 밴드갭 전압(V_ref)에서 제 2 밴드갭 전압(V2)을 뺀 값을 상기 기울기로 나눈 값이다. 즉, 상기 수학식 1을 이용하여 제 2 온도(T2)를 결정할 수 있다. 상기와 같은 방법을 이용하여 각각의 다이에서 밴드갭 전압(Vbe)을 측정하면 대응하는 온도(T) 를 센싱할 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 온도 센싱 회로(800)의 블록도이다.
도 4 내지 도 8을 참조하면, 기준 밴드갭 전압 계산부(810)는 기준 밴드갭 전압(V_ref)을 계산하여 출력한다. 기준 밴드갭 전압 계산부(810)의 일 실시예에 따른 동작에 대하여는 도 4 및 도 5(a)에서 상세히 설명하였고, 다른 일 실시예에 따른 동작에 대하여는 도 6 및 도 7(a)에서 상세히 설명하였으므로 이하에서 상세한 설명은 생략한다.
기울기 계산부(820)는 기준 전압(V_ref), 기준 온도(T_ref), 제 1 전압(V1) 및 제 1 온도(T1)를 이용하여 목표다이의 밴드갭 전압(Vbe)과 온도(T) 사이의 상관관계, 즉 기울기를 계산한다. 기울기 계산부(820)의 일 실시예에 따른 동작에 대하여는 도 4 및 도 5(b)에서 상세히 설명하였고, 다른 일 실시예에 따른 동작에 대하여는 도 6 및 도 7(b)에서 상세히 설명하였으므로 이하에서 상세한 설명은 생략한다.
ADC(Analog to Digital Converter)(830)는 상기 측정한 제 2 밴드갭 전압(V2)을 디지털 코드로 변환하여 출력한다. 제 1 감산기(840)는 상기 디지털 변환된 제 2 밴드갭 전압(V2)에서 기준 전압(V_ref)을 감산하고, 곱셈기(850)는 제 1 감산기(840)의 출력값과 기울기의 역수(1/slope)를 곱한다. 제 2 감산기(860)는 곱셈기(850)의 출력값에서 기준 전압(V_ref)을 감산하여 제 2 온도(T2)를 출력한다. 즉, 제 1 감산기(840), 곱셈기(850) 및 제 2 감산기(860)를 이용하여 수학식 1의 연산을 수행한다.
도 9는 도핑 정도가 상이한 다이들의 온도와 전압간의 상관관계를 도시한 그래프이다.
도 9를 참조하면, 일반적으로 온도가 0[K]일 때 밴드갭 전압(Vbe)은 일정한 값을 가지지만, 프로세스에 따라 도핑(dopping)의 정도가 달라지는 경우 0[K]에서의 밴드갭 전압(Vbe) 값이 달라지는 경우가 생긴다. 상기와 같은 현상을 밴드갭 내로윙(bandgap narrowing)이라고 한다. 즉, 도 9에서 알 수 있듯이 도핑 정도에 따라 0[K]에서 밴드갭 전압(Vbe) 사이에 전압차(ΔV)가 발생한다.
실험적인 결과에 의할 때, 도핑 농도가 10-17[cm-3]인 경우와 10-18[cm-3] 인 경우 밴드갭 전압(Vbe)은 약 42 [mV]의 전압차(ΔV)를 가진다. 그러나, 이 경우에도 도 9에서 알 수 있듯이 실질적으로 회로가 동작하는 구간(T1 근방, 예를 들어 T1은 85℃)에서는 (a)나 (b)의 밴드갭 전압(Vbe)은 거의 차이가 없는 것을 알 수 있다. 따라서, 도핑 정도에 따른 밴드갭 전압(Vbe)의 전압차(ΔV)는 무시할 수 있다.
도 10은 본 발명과 종래기술에 있어서 온도(T)와 밴드갭 전압(Vbe) 간의 상관관계를 도시한 그래프이다.
도 10을 참조하면, (a)는 종래기술에 있어서 온도(T)와 밴드갭 전압(Vbe) 간의 상관관계를 나타내는 것이고, (b)는 본 발명에 있어서 온도(T)와 밴드갭 전압(Vbe) 간의 상관관계를 나타내는 것이다. 또한, (c)는 실제로 온도(T)와 밴드갭 전압(Vbe) 간의 상관관계를 나타내는 것이다. 도 10에서 알 수 있는 바와 같이, 선 행기술의 경우에는 실제의 경우와 ΔV1 만큼의 밴드갭 전압(Vbe) 오차가 발생한다. 그러나, 본 발명에서는 실제의 경우와 ΔV2 만큼의 밴드갭 전압(Vbe) 오차가 발생하는 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명은 종래기술보다 ΔV1-ΔV2 만큼 밴드갭 전압(Vbe) 오차를 감소시켰다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 밴드갭 전압을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 종래의 온도 센싱 방법을 설명하기 위한 그래프이다.
도 3은 종래의 다른 온도 센싱 방법을 설명하기 위한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 센싱 방법의 흐름도이다.
도 5(a)는 기준 밴드갭 전압(V_ref)을 계산하는 방법을 설명하기 위한 그래프이고, 도 5(b)는 제 2 온도(T2)를 센싱하는 방법을 설명하기 위한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 온도 센싱 방법의 흐름도이다.
도 7(a)는 기준 밴드갭 전압(V_ref) 및 기준 온도(T_ref)를 계산하는 방법을 설명하기 위한 그래프이고, 도 7(b)는 제 2 온도(T2)를 센싱하는 방법을 설명하기 위한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 온도 센싱 회로(800)의 블록도이다.
도 9는 도핑 정도가 상이한 다이들의 온도와 전압간의 상관관계를 도시한 그래프이다.
도 10은 본 발명과 종래기술에 있어서 온도(T)와 밴드갭 전압(Vbe) 간의 상관관계를 도시한 그래프이다.

Claims (18)

  1. 밴드갭(bandgap) 타입의 온도 센서를 이용하여 목표 다이(die)의 온도를 센싱하는 방법에 있어서,
    기준 온도에서 기준 다이의 기준 밴드갭 전압을 계산하는 단계;
    제 1 온도에서 상기 목표 다이의 제 1 밴드갭 전압을 측정하는 단계;
    상기 기준 온도, 기준 밴드갭 전압, 제 1 온도 및 제 1 밴드갭 전압을 이용하여 상기 목표 다이의 밴드갭 전압과 온도 사이의 상관관계를 설정하는 단계;
    상기 목표 다이의 제 2 밴드갭 전압을 측정하는 단계; 및
    상기 측정된 제 2 밴드갭 전압 및 상기 상관관계를 이용하여 상기 제 2 밴드갭 전압에 대응하는 제 2 온도를 센싱하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 온도 센싱 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기준 온도는,
    -273℃ 인 것을 특징으로 하는 온도 센싱 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 기준 밴드갭 전압을 계산하는 단계는,
    제 1 기준 온도에서 상기 기준 다이의 제 1 기준 밴드갭 전압을 측정하는 단계;
    제 2 기준 온도에서 상기 기준 다이의 제 2 기준 밴드갭 전압을 측정하는 단 계; 및
    상기 제 1 기준 온도, 제 1 기준 밴드갭 전압, 제 2 기준 온도 및 상기 제 2 기준 밴드갭 전압을 이용하여 상기 기준온도에서 상기 기준 다이의 기준 밴드갭 전압을 결정하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 온도 센싱 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 기준 다이의 밴드갭 전압은,
    상기 온도와 비례 관계에 있는 것을 특징으로 하는 온도 센싱 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 목표 다이의 밴드갭 전압은,
    상기 온도와 비례 관계에 있는 것을 특징으로 하는 온도 센싱 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 상관관계를 설정하는 단계는,
    상기 기준 온도, 기준 밴드갭 전압, 제 1 온도 및 제 1 밴드갭 전압을 이용하여 상기 목표 다이의 밴드갭 전압과 온도 사이의 기울기를 계산하는 단계인 것을 특징으로 하는 온도 센싱 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제 2 온도를 센싱하는 단계는,
    상기 기준 온도, 제 2 밴드갭 전압, 상기 기울기 및 상기 기준 밴드갭 전압을 이용하여 상기 제 2 온도를 센싱하는 단계인 것을 특징으로 하는 온도 센싱 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제 2 온도를 센싱하는 단계는,
    상기 기준 온도에서 온도 변화량을 뺀 값을 상기 제 2 온도값으로 결정하는 단계를 구비하고,
    상기 온도 변화량은,
    상기 기준 밴드갭 전압에서 상기 제 2 밴드갭 전압을 뺀 값을 상기 기울기로 나눈 값인 것을 특징으로 하는 온도 센싱 방법.
  9. 밴드갭(bandgap) 타입의 온도 센서를 이용하여 목표 다이(die)의 온도를 센싱하는 방법에 있어서,
    제 1 다이의 밴드갭 전압과 온도 사이의 제 1 상관관계를 설정하는 단계;
    제 2 다이의 밴드갭 전압과 온도 사이의 제 2 상관관계를 설정하는 단계;
    상기 제 1 상관관계 및 제 2 상관관계를 이용하여 기준 밴드갭 전압 및 기준 온도를 설정하는 단계;
    제 1 온도에서 상기 목표 다이의 제 1 밴드갭 전압을 측정하는 단계;
    상기 제 1 온도, 제 1 밴드갭 전압, 기준 온도 및 상기 기준 밴드갭 전압을 이용하여 상기 목표 다이의 밴드갭 전압과 온도 사이의 제 3 상관관계를 설정하는 단계;
    상기 목표 다이의 제 2 밴드갭 전압을 측정하는 단계; 및
    상기 측정된 제 2 밴드갭 전압 및 상기 제 3 상관관계를 이용하여 상기 제 2 밴드갭 전압에 대응하는 제 2 온도를 센싱하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 온도 센싱 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제 1 상관관계를 설정하는 단계는,
    제 1 기준 온도에서 상기 제 1 다이의 제 1 기준 밴드갭 전압을 측정하는 단계;
    제 2 기준 온도에서 상기 제 1 다이의 제 2 기준 밴드갭 전압을 측정하는 단계; 및
    상기 제 1 기준 밴드갭 전압과 상기 제 2 기준 밴드갭 전압을 이용하여 상기 제 1 다이의 밴드갭 전압과 온도 사이의 기울기를 계산하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 온도 센싱 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제 1 다이의 밴드갭 전압은,
    상기 온도와 비례 관계에 있는 것을 특징으로 하는 온도 센싱 방법.
  12. 제10항에 있어서, 상기 제 2 상관관계를 설정하는 단계는,
    제 1 기준 온도에서 상기 제 2 다이의 제 3 기준 밴드갭 전압을 측정하는 단계;
    제 2 기준 온도에서 상기 제 1 다이의 제 4 기준 밴드갭 전압을 측정하는 단계; 및
    상기 제 3 기준 밴드갭 전압과 상기 제 4 기준 밴드갭 전압을 이용하여 상기 제 2 다이의 밴드갭 전압과 온도 사이의 기울기를 설정하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 온도 센싱 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제 2 다이의 밴드갭 전압은,
    상기 온도와 비례 관계에 있는 것을 특징으로 하는 온도 센싱 방법.
  14. 제12항에 있어서, 상기 기준 밴드갭 전압 및 기준 온도를 설정하는 단계는,
    온도와 전압으로 이루어진 좌표에서, 상기 제 1 다이의 밴드갭 전압과 온도 사이의 기울기를 가지는 직선과 상기 제 2 다이의 밴드갭 전압과 온도 사이의 기울기를 가지는 직선이 교차하는 지점의 전압 및 온도를 상기 기준 밴드갭 전압 및 기준 온도로 설정하는 단계인 것을 특징으로 하는 온도 센싱 방법.
  15. 제9항에 있어서, 상기 목표 다이의 밴드갭 전압은,
    상기 온도와 비례 관계에 있는 것을 특징으로 하는 온도 센싱 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 제 3 상관관계를 설정하는 단계는,
    상기 제 1 온도, 제 1 밴드갭 전압, 기준 온도 및 상기 기준 밴드갭 전압을 이용하여 상기 목표 다이의 밴드갭 전압과 온도 사이의 기울기를 계산하는 단계인 것을 특징으로 하는 온도 센싱 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 제 2 온도를 센싱하는 단계는,
    상기 기준 온도, 제 2 밴드갭 전압, 상기 기울기 및 상기 기준 밴드갭 전압을 이용하여 상기 제 2 온도를 센싱하는 단계인 것을 특징으로 하는 온도 센싱 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 제 2 온도를 센싱하는 단계는,
    상기 기준 온도에서 온도 변화량을 뺀 값을 상기 제 2 온도값으로 결정하는 단계를 구비하고,
    상기 온도 변화량은,
    상기 기준 밴드갭 전압에서 상기 제 2 밴드갭 전압을 뺀 값을 상기 기울기로 나눈 값인 것을 특징으로 하는 온도 센싱 방법.
KR1020080023471A 2008-03-13 2008-03-13 다이의 온도를 센싱하는 방법 KR20090098229A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080023471A KR20090098229A (ko) 2008-03-13 2008-03-13 다이의 온도를 센싱하는 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080023471A KR20090098229A (ko) 2008-03-13 2008-03-13 다이의 온도를 센싱하는 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20090098229A true KR20090098229A (ko) 2009-09-17

Family

ID=41357338

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080023471A KR20090098229A (ko) 2008-03-13 2008-03-13 다이의 온도를 센싱하는 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20090098229A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20230349774A1 (en) * 2019-12-31 2023-11-02 Texas Instruments Incorporated Methods and apparatus to trim temperature sensors

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20230349774A1 (en) * 2019-12-31 2023-11-02 Texas Instruments Incorporated Methods and apparatus to trim temperature sensors

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4982677B2 (ja) 温度情報出力装置
KR100855578B1 (ko) 반도체 메모리 소자의 리프레시 주기 제어회로 및 리프레시주기 제어방법
US8130025B2 (en) Numerical band gap
TWI254938B (en) Semiconductor memory device having optimum refresh cycle according to temperature variation
US5899570A (en) Time-based temperature sensor system and method therefor
US10437271B2 (en) Systems and apparatuses for a configurable temperature dependent reference voltage generator
KR100834403B1 (ko) 안정적인 셀프리프레쉬 동작을 수행하는 메모리장치 및셀프리프레쉬주기 제어신호 생성방법
TWI424441B (zh) 溫度感測系統以及相關溫度感測方法
US8290728B2 (en) Method and apparatus for integrated circuit temperature control
CN111145807B (zh) 一种3d堆叠存储器的温控自刷新方法及温控自刷新电路
KR100772560B1 (ko) 반도체 메모리 소자의 온도 정보 출력 장치 및 방법
CN101019010B (zh) 数字温度传感器及其校准
KR100806609B1 (ko) 반도체 메모리 소자의 온도 정보 출력장치
KR100834402B1 (ko) 온도정보 출력장치 및 온도정보 출력장치의 온도정보출력방법, 이를 포함하는 메모리장치
KR100626914B1 (ko) 셀프 리프레시 제어 회로
TW201809616A (zh) 半導體裝置、溫度感測器及電源電壓監測器
US7508332B2 (en) On die thermal sensor having analog-to-digital converter for use in semiconductor memory device
US7414455B2 (en) Digital temperature detection circuit for semiconductor device
KR20090098229A (ko) 다이의 온도를 센싱하는 방법
US20100164602A1 (en) Temperature sensing circuit
US20090323764A1 (en) Temperature sensing circuit, on die thermal sensor including the same, and method for sensing temperature
US20080106321A1 (en) Semiconductor memory device having on die thermal sensor
US7549796B2 (en) Digital temperature detection circuit adapted for use with semiconductor device
US9109956B2 (en) Temperature measurement circuit and temperature measurement method
CN112050946A (zh) 温度检测方法、装置及其系统、温度检测器和可读存储介质

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Withdrawal due to no request for examination