KR20090117552A - 클럭 제어 회로 및 이를 포함하는 반도체 메모리 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 클럭 제어 회로는, 제어 신호에 응답하여, 클럭 생성 회로로부터 전달되는 라이징 클럭과 폴링 클럭을 각각 지연시켜 지연 라이징 클럭과 지연 폴링 클럭을 생성하여 데이터 출력 버퍼에 전달하는 클럭 지연 수단; 상기 지연 라이징 클럭과 상기 지연 폴링 클럭의 에지 타이밍의 차이를 검출하여 에지 검출 신호를 생성하는 에지 검출 수단; 상기 에지 검출 신호의 듀티비를 감지하여 위상 판별 신호를 생성하는 위상 판별 수단; 및 상기 위상 판별 신호에 응답하여 상기 제어 신호를 생성하는 지연 제어 수단;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
반도체 메모리 장치, 클럭 제어, 에지 검출
Description
본 발명은 반도체 메모리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 메모리 장치의 클럭 제어 회로에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 메모리 장치는 DLL(Delay Locked Loop) 회로 또는 PLL(Phase Locked Loop) 회로와 같은 클럭 생성 회로를 구비하여, 외부 클럭보다 소정 시간 앞선 위상을 갖는 내부 클럭을 생성한다. 일반적으로 DDR SDRAM(Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory)과 같은 반도체 메모리 장치에서, 상기 클럭 생성 회로에서 출력되는 상기 내부 클럭은 이후 듀티 사이클 보정 동작을 통해 상기 외부 클럭의 라이징 에지 타임에 데이터를 출력하기 위한 위상을 갖는 라이징 클럭과, 상기 외부 클럭의 폴링 에지 타임에 데이터를 출력하기 위한 위상을 갖는 폴링 클럭으로서 구현된다.
반도체 메모리 장치 내에 구비되는 데이터 출력 버퍼는 상기 라이징 클럭과 상기 폴링 클럭에 각각 동기하여 글로벌 라인(GIO)으로부터 전달되는 라이징 데이터와 폴링 데이터를 교대로 버퍼링하여 출력하는 기능을 수행한다. 상기 라이징 클 럭의 위상과 상기 폴링 클럭이 정확히 서로 반대의 위상을 가질 때, 상기 데이터 출력 버퍼는 가장 안정적으로 동작할 수 있다. 그러나, 일반적으로 상기 데이터 출력 버퍼는 상기 클럭 생성 회로와 가까운 위치에 배치되지 않으며, 이에 따라 상기 라이징 클럭의 위상과 상기 폴링 클럭의 위상은 상기 데이터 출력 버퍼까지의 전송 경로에 존재하는 지연 소자들에 의해 영향을 받게 된다.
도 1에 도시한 바와 같이, 데이터 출력 버퍼에 전송된 라이징 클럭(rclk)의 위상과 폴링 클럭(fclk)의 위상이 서로 반전된 형태로서 구현되지 않으면, 상기 데이터 출력 버퍼로부터 출력되는 데이터(d_out)는 일정한 출력 구간을 갖기 어렵게 된다. 즉, 도면과 같이, 상기 폴링 클럭(fclk)에 동기된 데이터 비트가 상기 라이징 클럭(rclk)에 동기된 데이터 비트보다 더 짧은 출력 구간을 갖게 될 수 있으며, 이 경우, 데이터 출력 동작에 있어서의 안정성은 저하될 수 밖에 없다. 게다가, 이와 같은 현상이 더 심해지게 되면, 폴링 클럭(fclk)에 동기되는 데이터는 출력이 불가능하게 되어 왜곡된 데이터가 출력되는 결과가 초래된다.
이와 같이, 반도체 메모리 장치에서 안정적인 데이터 출력 동작을 위해서는 데이터 출력 버퍼에 전송되는 라이징 클럭과 폴링 클럭의 위상이 정확히 서로 반대인 형태로 구현될 필요가 있다. 그러나 종래의 기술에 있어서는, 클럭 생성 회로와 데이터 출력 버퍼 간의 전송 경로 상에 존재하는 지연 소자들로 인해, 왜곡된 위상을 갖는 라이징 클럭과 폴링 클럭이 데이터 출력 버퍼에 전송되었고, 그로 인해 데이터 출력 동작의 안정성이 저하되었다. 이처럼, 데이터 출력 동작의 신뢰도를 향상시키기 위해, 안정적으로 클럭을 전송하는 방법이 요구되고 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 1차 듀티 사이클 보정을 통해 생성된 라이징 클럭과 폴링 클럭이 전송 라인을 통해 데이터 출력 버퍼까지 전송되는 과정에서 왜곡되는 위상을 2차 보정하는 클럭 제어 회로 및 이를 포함하는 반도체 메모리 장치를 제공하는 데에 그 기술적 과제가 있다.
또한, 본 발명은 데이터 출력 동작의 안정성을 향상시키는 클럭 제어 회로 및 반도체 메모리 장치를 제공하는 데에 다른 기술적 과제가 있다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 클럭 제어 회로는, 제어 신호에 응답하여, 클럭 생성 회로로부터 전달되는 라이징 클럭과 폴링 클럭을 각각 지연시켜 지연 라이징 클럭과 지연 폴링 클럭을 생성하여 데이터 출력 버퍼에 전달하는 클럭 지연 수단; 상기 지연 라이징 클럭과 상기 지연 폴링 클럭의 에지 타이밍의 차이를 검출하여 에지 검출 신호를 생성하는 에지 검출 수단; 상기 에지 검출 신호의 듀티비를 감지하여 위상 판별 신호를 생성하는 위상 판별 수단; 및 상기 위상 판별 신호에 응답하여 상기 제어 신호를 생성하는 지연 제어 수단;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 메모리 장치는, 외부 클럭을 소정 시간 지연시켜 내부 클럭을 생성하는 클럭 생성 회로; 상기 내부 클럭의 듀티 사이클을 보정하여 라이징 클럭과 폴링 클럭을 생성하는 듀티 사이클 보정 회로; 상기 라이징 클럭과 상기 폴링 클럭을 전송하는 전송 라인; 상기 전송 라인으로부터 전달되는 상기 라이징 클럭의 라이징 에지와 상기 폴링 클럭의 폴링 에지가 일치될 때까지 상기 라이징 클럭과 상기 폴링 클럭을 각각 지연시켜, 지연 라이징 클럭과 지연 폴링 클럭을 생성하는 클럭 제어 회로; 및 상기 지연 라이징 클럭과 상기 지연 폴링 클럭에 응답하여 출력 데이터를 버퍼링하는 데이터 출력 버퍼;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 클럭 제어 회로 및 이를 포함하는 반도체 메모리 장치는, 데이터 출력 동작에 이용되는 클럭 생성 회로에서 출력된 후 1차 듀티 사이클 보정 동작을 통해 생성된 라이징 클럭과 폴링 클럭이 전송 라인을 통해 전송되는 동안 왜곡되는 위상을 2차 보정하여 정확히 서로 반대의 위상을 갖도록 함으로써, 안정적인 데이터 출력 동작을 지원하는 효과를 창출한다.
아울러, 본 발명의 클럭 제어 회로 및 이를 포함하는 반도체 메모리 장치는, 데이터 출력 버퍼가 라이징 데이터와 폴링 데이터를 손실 없이 출력할 수 있도록 하여, 출력 데이터의 신뢰도를 향상시키는 효과를 창출한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 메모리 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도시한 바와 같이, 상기 반도체 메모리 장치는, 외부 클럭(clk_ext)을 소정 시간 지연시켜 제 1 내부 클럭(clk_int1)과 제 2 내부 클럭(clk_int2)을 생성하는 클럭 생성 회로(10); 상기 제 1 내부 클럭(clk_int1)과 상기 제 2 내부 클럭(clk_int2)의 듀티 사이클을 보정하여 라이징 클럭(rclk)과 폴링 클럭(fclk)을 생성하는 듀티 사이클 보정 회로(20); 상기 라이징 클럭(rclk)과 상기 폴링 클럭(fclk)을 전송하는 전송 라인(30); 상기 전송 라인(30)으로부터 전달되는 상기 라이징 클럭(rclk)의 라이징 에지와 상기 폴링 클럭(fclk)의 폴링 에지가 서로 일치될 때까지 상기 라이징 클럭(rclk)과 상기 폴링 클럭(fclk)을 각각 지연시켜, 지연 라이징 클럭(rclkd)과 지연 폴링 클럭(fclkd)을 생성하는 클럭 제어 회로(40); 및 상기 지연 라이징 클럭(rclkd)과 상기 지연 폴링 클럭(fclkd)에 응답하여 글로벌 데이터(d_gio)를 버퍼링하여 출력 데이터(d_out)를 출력하는 데이터 출력 버퍼(50);를 포함한다.
여기에서, 상기 클럭 생성 회로(10)는 DLL 회로 또는 PLL 회로를 이용함에 의해 구현될 수 있다. 상기 듀티 사이클 보정 회로(20)는 당업자라면 용이하게 실시구현할 수 있는 일반적인 구성에 해당한다.
상기 전송 라인(30)으로부터 출력되는 상기 라이징 클럭(rclk)과 상기 폴링 클럭(fclk)은, 상기 듀티 사이클 보정 회로(20)에 의해 1차적으로 듀티 사이클 및 위상이 제어된 형태이나, 상기 전송 라인(30)이 부여하게 되는 지연량에 의해 소정 시간 지연된 위상을 갖게 되며, 상기 클럭 제어 회로(40)에 입력될 때에는 정확히 서로 반대의 위상을 갖지 못하게 된다. 상기 클럭 제어 회로(40)는 이와 같은 상기 라이징 클럭(rclk)과 상기 폴링 클럭(fclk)의 위상이 서로 반대가 되도록 하기 위해 2차적으로 상기 라이징 클럭(rclk)과 상기 폴링 클럭(fclk)의 위상을 제어하는 동작을 수행한다. 즉, 상기 클럭 제어 회로(40)는 상기 라이징 클럭(rclk)과 상기 폴링 클럭(fclk)을 각각 적절히 지연시켜, 상기 지연 라이징 클럭(rclkd) 및 상기 지연 폴링 클럭(fclkd)을 생성하며, 이를 위해 상기 지연 라이징 클럭(rclkd)과 상기 지연 폴링 클럭(fclkd)의 에지를 검출하고, 에지 검출 결과를 이용하여 상기 라이징 클럭(rclk)과 상기 폴링 클럭(fclk)의 위상차를 판별하는 구성을 갖는다.
이와 같은 상기 클럭 제어 회로(40)의 구성과 동작에 의해, 상기 지연 라이징 클럭(rclkd)과 상기 지연 폴링 클럭(fclkd)의 위상은 정확히 서로 반대가 될 수 있다. 따라서, 상기 데이터 출력 버퍼(50)는 상기 글로벌 데이터(d_gio)에 대한 버퍼링 동작을 보다 안정적으로 수행할 수 있게 된다.
도 3은 도 2에 도시한 클럭 제어 회로의 상세 구성을 나타낸 블록도이다.
도시한 바와 같이, n 비트의 제어 신호(ctrl<1:n>)에 응답하여 상기 라이징 클럭(rclk)을 지연시켜 상기 지연 라이징 클럭(rclkd)을 생성하는 제 1 클럭 지연 수단(410); 상기 n 비트의 제어 신호(ctrl<1:n>)에 응답하여 상기 폴링 클럭(fclk)을 지연시켜 상기 지연 폴링 클럭(fclkd)을 생성하는 제 2 클럭 지연 수단(420); 상기 지연 라이징 클럭(rclkd)과 상기 지연 폴링 클럭(fclkd)의 에지 타이밍의 차이를 검출하여 제 1 에지 검출 신호(egdet1)와 제 2 에지 검출 신호(egdet2)를 생성하는 에지 검출 수단(430); 상기 제 1 에지 검출 신호(egdet1)와 상기 제 2 에지 검출 신호(egdet2)의 듀티비를 감지하여 제 1 위상 판별 신호(phdtg1)와 제 2 위상 판별 신호(phdtg2)를 생성하는 위상 판별 수단(440); 및 상기 제 1 위상 판별 신호(phdtg1)와 상기 제 2 위상 판별 신호(phdtg2)에 응답하여 상기 n 비트의 제어 신호(ctrl<1:n>)를 생성하는 지연 제어 수단(450);을 포함한다.
여기에서, 상기 제 1 클럭 지연 수단(410)과 상기 제 2 클럭 지연 수단(420)은 통칭하여 클럭 지연 수단(460)이라 불러도 무방하다. 즉, 상기 클럭 지연 수단(460)은 상기 n 비트의 제어 신호(ctrl<1:n>)에 응답하여 상기 라이징 클럭(rclk)과 상기 폴링 클럭(fclk)을 각각 지연시켜 서로 반대의 위상을 갖는 상기 지연 라이징 클럭(rclkd)과 상기 지연 폴링 클럭(fclkd)을 생성한다.
상기 지연 제어 수단(450)으로부터 생성되는 상기 n 비트의 제어 신호(ctrl<1:n>)는 상기 지연 라이징 클럭(rclkd)과 상기 지연 폴링 클럭(fclkd)이 서로 반대의 위상을 갖도록, 상기 제 1 클럭 지연 수단(410)과 상기 제 2 클럭 지연 수단(420)이 수행하는 각각의 지연 동작을 제어한다.
이후, 상기 에지 검출 수단(430)은 상기 지연 라이징 클럭(rclkd)의 라이징 에지 타이밍부터 상기 지연 폴링 클럭(fclkd)의 라이징 에지 타이밍까지 하이 레벨(High Level)의 구간을 갖고, 상기 지연 폴링 클럭(fclkd)의 라이징 에지 타이밍부터 상기 지연 라이징 클럭(rclkd)의 라이징 에지 타이밍까지 로우 레벨(Low Level)의 구간을 갖는 상기 제 1 에지 검출 신호(egdet1)를 생성한다. 또한, 상기 에지 검출 수단(430)은 상기 지연 폴링 클럭(fclkd)의 라이징 에지 타이밍부터 상기 지연 라이징 클럭(rclkd)의 라이징 에지 타이밍까지 하이 레벨의 구간을 갖고, 상기 지연 라이징 클럭(rclkd)의 라이징 에지 타이밍부터 상기 지연 폴링 클 럭(fclkd)의 라이징 에지 타이밍까지 로우 레벨의 구간을 갖는 상기 제 2 에지 검출 신호(egdet2)를 생성한다. 이와 같은 동작에 의해 생성되는 상기 제 1 에지 검출 신호(egdet1)와 상기 제 2 에지 검출 신호(egdet2)는, 상기 지연 라이징 클럭(rclkd)과 상기 지연 폴링 클럭(fclkd)이 정확히 서로 반대의 위상을 갖는 경우에는 50:50의 듀티비를 갖는 형태로서 구현되나, 그 외의 경우에는 하이 구간 또는 로우 구간이 더 넓고 서로 반대의 위상을 갖는 형태로서 구현된다.
상기 위상 판별 수단(440)은, 상기 제 1 에지 검출 신호(egdet1)가 하이 구간이 로우 구간보다 더 넓은 형태로 구현되는 경우, 로우 레벨의 전위를 갖는 상기 제 1 위상 판별 신호(phdtg1)와 하이 레벨의 전위를 갖는 상기 제 2 위상 판별 신호(phdtg2)를 생성한다. 반대로, 상기 제 1 에지 검출 신호(egdet1)가 로우 구간이 하이 구간보다 더 넓은 형태로 구현되는 경우, 하이 레벨의 전위를 갖는 상기 제 1 위상 판별 신호(phdtg1)와 로우 레벨의 전위를 갖는 상기 제 2 위상 판별 신호(phdtg2)를 생성한다. 즉, 상기 위상 판별 수단(440)은 상기 제 1 에지 검출 신호(egdet1)와 상기 제 2 에지 검출 신호(egdet2)의 듀티비를 판별하여, 판별 결과에 따라 서로 반대의 전위 레벨을 갖는 상기 제 1 위상 판별 신호(phdtg1)와 상기 제 2 위상 판별 신호(phdtg2)를 생성한다.
상기 지연 제어 수단(450)은 상기 제 1 위상 판별 신호(phdtg1)와 상기 제 2 위상 판별 신호(phdtg2)에 응답하여 n 비트의 디지털 신호들로 구성되는 상기 제어 신호(ctrl<1:n>)의 논리값을 변화시키는 구성을 갖는다. 즉, 상기 지연 제어 수단(450)은 상기 제 1 위상 판별 신호(phdtg1)의 전위가 로우 레벨이고 상기 제 2 위상 판별 신호(phdtg2)의 전위가 하이 레벨인 경우, 상기 n 비트의 제어 신호(ctrl<1:n>)에서 논리값 ‘0’갖는 비트의 수를 증가시키는 카운터의 형태로 구현될 수 있다. 이와 같은 동작을 수행하는 상기 지연 제어 수단(450)의 구성은 당업자에게 공지된 기술에 해당하므로, 그 구성에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 클럭 제어 회로(40)는, 상기 라이징 클럭(rclk)과 상기 폴링 클럭(fclk)을 각각 지연시켜 상기 지연 라이징 클럭(rclkd)의 라이징 에지와 상기 지연 폴링 클럭(fclkd)의 폴링 에지가 서로 반대의 위상을 가질 때까지 지연시키는 동작을 수행한다. 이를 위해, 상기 지연 라이징 클럭(rclkd)과 상기 지연 폴링 클럭(fclkd)의 라이징 에지 타이밍의 차이를 검출하고, 검출된 에지 타이밍 결과에 따라 상기 지연 라이징 클럭(rclkd)과 상기 지연 폴링 클럭(fclkd)의 위상차를 판별하여, 상기 라이징 클럭(rclk)과 상기 폴링 클럭(fclk)에 대한 지연량을 각각 조정한다. 그러므로, 상기 지연 라이징 클럭(rclkd)과 상기 지연 폴링 클럭(fclkd)은 서로 반대의 위상을 가질 수 있고, 이로 인해 반도체 메모리 장치의 데이터 출력 동작을 보다 안정적으로 지원할 수 있게 된다.
도 4a는 도 3에 도시한 제 1 클럭 지연 수단의 상세 구성도이고, 도 4b는 도 3에 도시한 제 2 클럭 지연 수단의 상세 구성도이다.
도시한 바와 같이, 상기 제 1 클럭 지연 수단(410)은, 상기 라이징 클럭(rclk)을 제 1 시간만큼 지연시켜 제 1 지연 신호(dly1)를 생성하는 제 1 지연 부(412); 상기 라이징 클럭(rclk)을 제 2 시간만큼 지연시켜 제 2 지연 신호(dly2)를 생성하는 제 2 지연부(414); 및 상기 n 비트의 제어 신호(ctrl<1:n>)에 응답하여 상기 제 1 지연 신호(dly1)와 상기 제 2 지연 신호(dly2)의 위상을 혼합하여 상기 지연 라이징 클럭(rclkd)을 생성하는 제 1 위상 혼합부(416);를 포함한다.
여기에서, 상기 제 1 지연부(412)가 갖는 지연 시간인 상기 제 1 시간과 상기 제 2 지연부(414)가 갖는 지연 시간인 상기 제 2 시간은 서로 크기가 다른 시간이다. 여기에서는 상기 제 1 시간보다 상기 제 2 시간이 더 큰 시간인 것으로 가정하기로 한다. 상기 제 1 지연부(412)와 상기 제 2 지연부(414)의 구성은 복수 개의 지연 소자들의 조합으로 용이하게 구현할 수 있다.
상기 제 1 위상 혼합부(416)는, 제 1 노드(N1); 상기 제 n 비트의 제어 신호(ctrl<1:n>)에 응답하여 상기 제 1 지연 신호(dly1)를 구동하여 상기 제 1 노드(N1)에 전달하는 제 1 구동부(4162); 상기 n 비트의 제어 신호(ctrl<1:n>)에 응답하여 상기 제 2 지연 신호(dly2)를 구동하여 상기 제 1 노드(N1)에 전달하는 제 2 구동부(4164); 및 상기 제 1 노드(N1)에 전달된 신호를 구동하여 상기 지연 라이징 클럭(rclkd)을 출력하는 제 3 구동부(4166);를 포함한다.
여기에서, 상기 제 1 구동부(4162)는 상기 n 비트의 제어 신호(ctrl<1:n>)의 각 비트를 입력 받는 n 개의 제 1 인버터(IV1<1:n>); 및 상기 n 비트의 제어 신호(ctrl<1:n>)의 각 비트와 상기 n 개의 제 1 인버터(IV1<1:n>) 중 해당 인버터의 출력 신호에 응답하여 상기 제 1 지연 신호(dly1)를 구동하여 상기 제 1 노드(N1)에 출력하는 n 개의 제 1 제어 인버터(CIV1<1:n>);를 포함한다.
또한, 상기 제 2 구동부(4164)는 상기 n 비트의 제어 신호(ctrl<1:n>)의 각 비트를 입력 받는 n 개의 제 2 인버터(IV2<1:n>); 및 상기 n 비트의 제어 신호(ctrl<1:n>)의 각 비트와 상기 n 개의 제 2 인버터(IV2<1:n>) 중 해당 인버터의 출력 신호에 응답하여 상기 제 2 지연 신호(dly2)를 구동하여 상기 제 1 노드(N1)에 출력하는 n 개의 제 2 제어 인버터(CIV2<1:n>);를 포함한다.
상기 제 3 구동부(4166)는 제 3 인버터(IV3)를 포함한다.
상기 n 비트의 제어 신호(ctrl<1:n>)가 각각 갖는 전위 레벨에 따라, 상기 제 1 구동부(4162)에서 활성화되는 제어 인버터의 개수와 상기 제 2 구동부(4164)에서 활성화되는 제어 인버터의 개수가 결정된다. 만약에, 상기 n 비트의 제어 신호(ctrl<1:n>)의 제어에 따라, 상기 제 1 구동부(4262)가 상기 제 2 구동부(4264)에 비해 더 강한 구동력을 갖는다면, 상기 지연 라이징 클럭(rclkd)은 상기 제 2 지연 신호(dly2)보다 상기 제 1 지연 신호(dly1)에 더 가까운 위상을 갖게 된다. 이처럼, 상기 제 1 위상 혼합부(416)는 상기 n 비트의 제어 신호(ctrl<1:n>)에 응답하여 상기 제 1 구동부(4162)와 상기 제 2 구동부(4164)에서 각각 활성화되는 제어 인버터들의 개수를 조정하며, 이에 따라 상기 지연 라이징 클럭(rclkd)의 출력 타이밍이 정밀하게 제어될 수 있다.
한편, 상기 제 2 클럭 지연 수단(420)은 상기 제 1 클럭 지연 수단(410)과 유사한 구성을 갖는다. 즉, 상기 제 2 클럭 지연 수단(420)은 제 3 지연부(422), 제 4 지연부(424) 및 제 2 위상 혼합부(426)를 포함하여, 상기 폴링 클럭(fclk)으로부터 제 3 지연 신호(dly3)와 제 4 지연 신호(dly4)를 생성하고, 이후 상기 지연 폴링 클럭(fclkd)을 생성하는 동작을 수행한다.
상기 제 2 위상 혼합부(426)는 제 2 노드(N2), 제 4 구동부(4262), 제 5 구동부(4264) 및 제 6 구동부(4266)를 포함한다. 여기에서, 상기 제 4 구동부(4262)는 n 개의 제 4 인버터(IV4<1:n>) 및 n 개의 제 3 제어 인버터(CIV3<1:n>)를 포함하고, 상기 제 5 구동부(4264)는 n 개의 제 5 인버터(IV5<1:n>) 및 n 개의 제 4 제어 인버터(CIV4<1:n>)를 포함하며, 상기 제 6 구동부(4266)는 제 6 인버터(IV6)를 포함한다.
상기 제 1 클럭 지연 수단(410)과 유사한 구성을 갖는 상기 제 2 클럭 지연 수단(420) 또한 상기 제 1 클럭 지연 수단(410)과 마찬가지로, 상기 n 비트의 제어 신호(ctrl<1:n>)가 각각 갖는 전위 레벨에 따라, 상기 제 4 구동부(4262)에서 활성화되는 제어 인버터의 개수와 상기 제 5 구동부(4264)에서 활성화되는 제어 인버터의 개수를 조정하는 동작을 수행하며, 이와 같은 동작에 의해 상기 지연 폴링 클럭(fclkd)의 출력 타이밍을 정밀하게 제어한다.
도 5는 도 3에 도시한 에지 검출 수단의 상세 구성도이다.
도시한 바와 같이, 상기 에지 검출 수단(430)은, 상기 지연 라이징 클럭(rclkd)의 라이징 에지 타이밍으로부터 상기 지연 폴링 클럭(fclkd)의 라이징 에지 타이밍까지의 시간차를 검출하여 상기 제 1 에지 검출 신호(egdet1)를 생성하는 제 1 에지 검출부(432); 및 상기 지연 폴링 클럭(fclkd)의 라이징 에지 타이밍으로부터 상기 지연 라이징 클럭(rclkd)의 라이징 에지 타이밍까지의 시간차를 검출하여 상기 제 2 에지 검출 신호(egdet2)를 생성하는 제 2 에지 검출부(434);를 포함 한다.
여기에서, 상기 제 1 에지 검출부(432)는, 상기 제 1 에지 검출 신호(egdet1)를 출력하는 제 3 노드(N3); 상기 지연 라이징 클럭(rclkd)을 입력 받는 제 7 인버터(IV7); 상기 지연 라이징 클럭(rclkd)과 상기 제 7 인버터(IV7)의 출력 신호에 응답하여 외부 공급전원(VDD)을 상기 제 3 노드(N3)에 전달하는 제 1 패스게이트(PG1); 상기 지연 폴링 클럭(fclkd)을 입력 받는 제 8 인버터(IV8); 및 상기 지연 폴링 클럭(fclkd)과 상기 제 8 인버터(IV8)의 출력 신호에 응답하여 그라운드 전원(VSS)을 상기 제 3 노드(N3)에 전달하는 제 2 패스게이트(PG2);를 포함한다.
또한, 상기 제 2 에지 검출부(434)는, 상기 제 2 에지 검출 신호(egdet2)를 출력하는 제 4 노드(N4); 상기 지연 폴링 클럭(fclkd)을 입력 받는 제 9 인버터(IV9); 상기 지연 폴링 클럭(fclkd)과 상기 제 9 인버터(IV9)의 출력 신호에 응답하여 상기 외부 공급전원(VDD)을 상기 제 4 노드(N4)에 전달하는 제 3 패스게이트(PG3); 상기 지연 라이징 클럭(rclkd)을 입력 받는 제 10 인버터(IV10); 및 상기 지연 라이징 클럭(rclkd)과 상기 제 10 인버터(IV10)의 출력 신호에 응답하여 상기 그라운드 전원(VSS)을 상기 제 4 노드(N4)에 전달하는 제 4 패스게이트(PG4);를 포함한다.
이와 같은 구성에 의해, 상기 제 1 에지 검출부(432)로부터 출력되는 상기 제 1 에지 검출 신호(egdet1)는 상기 지연 라이징 클럭(rclkd)의 라이징 에지 타이밍부터 상기 지연 폴링 클럭(fclkd)의 라이징 에지 타이밍까지 하이 레벨의 구간을 갖고, 상기 지연 폴링 클럭(fclkd)의 라이징 에지 타이밍부터 상기 지연 라이징 클 럭(rclkd)의 라이징 에지 타이밍까지 로우 레벨의 구간을 갖는다. 또한, 상기 제 2 에지 검출부(434)로부터 출력되는 상기 제 2 에지 검출 신호(egdet2)는 상기 지연 폴링 클럭(fclkd)의 라이징 에지 타이밍부터 상기 지연 라이징 클럭(rclkd)의 라이징 에지 타이밍까지 하이 레벨의 구간을 갖고, 상기 지연 라이징 클럭(rclkd)의 라이징 에지 타이밍부터 상기 지연 폴링 클럭(fclkd)의 라이징 에지 타이밍까지 로우 레벨의 구간을 갖는다. 즉, 상기 제 1 에지 검출 신호(egdet1)와 상기 제 2 에지 검출 신호(egdet2)는 하이 레벨 구간과 로우 레벨 구간 중 어느 하나의 구간이 더 넓은 형태로 구현될 수 있으며, 서로 반대의 위상을 갖게 된다.
도 6은 도 3에 도시한 위상 판별 수단의 상세 구성도이다.
도시한 바와 같이, 상기 위상 판별 수단(440)은, 상기 제 1 에지 검출 신호(egdet1)와 상기 제 2 에지 검출 신호(egdet2)를 차동 증폭하여 상기 제 1 위상 판별 신호(phdtg1)와 상기 제 2 위상 판별 신호(phdtg2)를 생성하는 증폭부(442); 및 인에이블 신호(enb)에 응답하여 상기 증폭부(442)의 동작 여부를 제어하는 제어부(444);를 포함한다.
여기에서, 상기 증폭부(442)는, 상기 제 1 위상 판별 신호(phdtg1)를 출력하는 제 5 노드(N5); 상기 제 2 위상 판별 신호(phdtg2)를 출력하는 제 6 노드(N6); 게이트 단이 상기 제 6 노드(N6)에 접속되고 소스 단에 상기 외부 공급전원(VDD)이 인가되며 드레인 단이 상기 제 5 노드(N5)에 접속되는 제 1 트랜지스터(TR1); 게이트 단이 상기 제 6 노드(N6)에 접속되고 드레인 단이 상기 제 5 노드(N5)에 접속되는 제 2 트랜지스터(TR2); 게이트 단이 상기 제 5 노드(N5)에 접속되고 소스 단에 상기 외부 공급전원(VDD)이 인가되며 드레인 단이 상기 제 6 노드(N6)에 접속되는 제 3 트랜지스터(TR3); 게이트 단이 상기 제 5 노드(N5)에 접속되고 드레인 단이 상기 제 6 노드(N6)에 접속되는 제 4 트랜지스터(TR4); 게이트 단에 상기 제 1 에지 검출 신호(egdet1)가 입력되고 드레인 단이 상기 제 2 트랜지스터(TR2)의 드레인 단에 접속되며 소스 단이 제 7 노드(N7)에 접속되는 제 5 트랜지스터(TR5); 게이트 단에 상기 제 2 에지 검출 신호(egdet2)가 입력되고 드레인 단이 상기 제 4 트랜지스터(TR4)의 드레인 단에 접속되며 소스 단이 상기 제 7 노드(N7)에 접속되는 제 6 트랜지스터(TR6); 상기 제 5 노드(N5)와 접지단 사이에 배치되는 제 1 캐패시터(C1); 및 상기 제 6 노드(N6)와 접지단 사이에 배치되는 제 2 캐패시터(C2);를 포함한다.
그리고 상기 제어부(444)는, 게이트 단에 상기 인에이블 신호(enb)가 입력되고 소스 단에 상기 외부 공급전원(VDD)이 인가되며 드레인 단이 상기 제 5 노드(N5)에 접속되는 제 7 트랜지스터(TR7); 게이트 단에 상기 인에이블 신호(enb)가 입력되고 소스 단에 상기 외부 공급전원(VDD)이 인가되며 드레인 단이 상기 제 6 노드(N6)에 접속되는 제 8 트랜지스터(TR8); 및 게이트 단에 상기 인에이블 신호(enb)가 입력되고 드레인 단이 상기 제 7 노드(N7)에 접속되며 소스 단이 접지되는 제 9 트랜지스터(TR9);를 포함한다.
상기 인에이블 신호(enb)는 상기 클럭 제어 회로(40)가 동작하는 동안 하이 레벨의 인에이블 상태를 유지하는 신호로서, 당업자라면 모드 레지스터 셋트(Mode Register Set) 등의 제어 회로를 이용하여 용이하게 생성할 수 있는 신호이다.
상기 인에이블 신호(enb)가 인에이블 된 상태에서, 상기 제 1 에지 검출 신호(egdet1)의 하이 레벨 구간이 로우 레벨 구간보다 넓은 형태를 가지고 상기 증폭부(442)에 입력되면, 상기 제 5 노드(N5)의 전위는 로우 레벨과 하이 레벨의 사이를 토글(Toggle)하는 형태가 되며, 로우 레벨의 구간이 더 넓게 나타나게 된다. 이 때, 상기 제 6 노드(N6)는 상기 제 5 노드(N5)와 반대의 전위 레벨을 갖는다. 이후, 상기 제 1 에지 검출 신호(egdet1)가 반복적으로 토글함에 따라, 상기 제 1 캐패시터(C1)는 상기 제 5 노드(N5)의 전하를 충전 및 방전하게 되고, 이에 따라 상기 제 5 노드(N5)의 전위는 점차 로우 레벨에 수렴하게 된다. 이 경우, 결과적으로 상기 제 1 위상 판별 신호(phdtg1)는 로우 레벨의 전위를 가지게 되고, 상기 제 2 위상 판별 신호(phdtg2)는 하이 레벨의 전위를 가지게 된다.
이와 같은 원리에 의해, 반대의 경우, 즉 상기 제 1 에지 검출 신호(egdet1)의 하이 레벨 구간이 로우 레벨 구간보다 넓은 형태를 가지고 상기 증폭부(442)에 입력되는 경우, 상기 제 1 위상 판별 신호(phdtg1)는 하이 레벨의 전위를 가지게 되고, 상기 제 2 위상 판별 신호(phdtg2)는 로우 레벨의 전위를 가지게 된다.
도 7은 본 발명의 클럭 제어 회로의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도면에서는, 상기 라이징 클럭(rclk)의 라이징 에지가 상기 폴링 클럭(fclk)의 폴링 에지에 비해 앞서는 형태로 상기 라이징 클럭(rclk)과 상기 폴링 클럭(fclk)의 위상이 왜곡된 것을 예시적으로 나타내었다. 이 경우, 상기 제 1 에지 검출 신호(egdet1)는 도시한 것처럼 하이 레벨 구간이 로우 레벨 구간에 비해 넓은 형태가 된다. 또한, 상기 제 2 에지 검출 신호(egdet2)는 상기 제 1 에지 검출 신 호(egdet1)와 반대의 위상을 가지며, 로우 레벨 구간이 하이 레벨 구간에 비해 넓은 형태가 된다.
이후, 상기 제 1 위상 판별 신호(phdtg1)는 로우 레벨의 전위를 갖게 되고, 상기 제 2 위상 판별 신호(phdtg2)는 하이 레벨의 전위를 갖게 된다. 상기 제 1 위상 판별 신호(phdtg1)와 상기 제 2 위상 판별 신호(phdtg2)의 제어에 의해 생성되는 상기 지연 라이징 클럭(rclkd)과 상기 지연 폴링 클럭(fclkd)은, 도시한 것처럼 서로 반대의 위상을 갖는 형태로 각각의 위상이 제어된다.
상술한 것과 같이, 본 발명의 클럭 제어 회로는, 왜곡된 위상을 갖는 라이징 클럭과 폴링 클럭의 에지 타이밍 차이를 검출하여 에지 검출 신호를 생성하고, 에지 검출 신호의 듀티비를 판별하여 위상 판별 신호를 생성한다. 그리고 이후, 상기 위상 판별 신호에 응답하여 복수 비트의 제어 신호의 논리값을 변경시키고, 상기 복수 비트의 제어 신호의 논리값에 따라 상기 라이징 클럭과 상기 폴링 클럭을 각각 지연시켜 지연 라이징 클럭과 지연 폴링 클럭을 생성한다.
이와 같은 원리로 생성되는 상기 지연 라이징 클럭과 상기 지연 폴링 클럭은 정확히 서로 반대인 위상을 가질 수 있다. 본 발명의 반도체 메모리 장치는, 이처럼 각각의 위상이 제어된 지연 라이징 클럭과 지연 폴링 클럭을 이용하여 출력 데이터에 대한 버퍼링 동작을 수행하므로, 데이터 출력 동작의 안정성을 향상시킬 수 있다. 결과적으로, 클럭의 왜곡에 대한 데이터 출력 동작에서의 오류를 바로잡을 수 있게 되므로, 데이터 출력 동작에서의 신뢰도가 상승하게 된다는 장점이 창출된 다.
이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
도 1은 종래의 반도체 메모리 장치의 동작을 설명하기 위한 타이밍도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 메모리 장치의 구성을 나타낸 블록도,
도 3은 도 2에 도시한 클럭 제어 회로의 상세 구성을 나타낸 블록도,
도 4a는 도 3에 도시한 제 1 클럭 지연 수단의 상세 구성도,
도 4b는 도 3에 도시한 제 2 클럭 지연 수단의 상세 구성도,
도 5는 도 3에 도시한 에지 검출 수단의 상세 구성도,
도 6은 도 3에 도시한 위상 판별 수단의 상세 구성도,
도 7은 본 발명의 클럭 제어 회로의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>
10 : 클럭 생성 회로 20 : 듀티 사이클 보정 회로
30 : 전송 라인 40 : 클럭 제어 회로
50 : 데이터 출력 버퍼 410 : 제 1 클럭 지연 수단
420 : 제 2 클럭 지연 수단 430 : 에지 검출 수단
440 : 위상 판별 수단 450 : 지연 제어 수단
Claims (17)
- 제어 신호에 응답하여, 클럭 생성 회로로부터 전달되는 라이징 클럭과 폴링 클럭을 각각 지연시켜 지연 라이징 클럭과 지연 폴링 클럭을 생성하여 데이터 출력 버퍼에 전달하는 클럭 지연 수단;상기 지연 라이징 클럭과 상기 지연 폴링 클럭의 에지 타이밍의 차이를 검출하여 에지 검출 신호를 생성하는 에지 검출 수단;상기 에지 검출 신호의 듀티비를 감지하여 위상 판별 신호를 생성하는 위상 판별 수단; 및상기 위상 판별 신호에 응답하여 상기 제어 신호를 생성하는 지연 제어 수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 클럭 제어 회로.
- 제 1 항에 있어서,상기 클럭 지연 수단은,상기 제어 신호에 응답하여 상기 라이징 클럭을 지연시켜 상기 지연 라이징 클럭을 생성하는 제 1 클럭 지연 수단; 및상기 제어 신호에 응답하여 상기 폴링 클럭을 지연시켜 상기 지연 폴링 클럭을 생성하는 제 2 클럭 지연 수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 클럭 제어 회로.
- 제 2 항에 있어서,상기 제 1 클럭 지연 수단은,상기 라이징 클럭을 제 1 시간만큼 지연시켜 제 1 지연 신호를 생성하는 제 1 지연부;상기 라이징 클럭을 제 2 시간만큼 지연시켜 제 2 지연 신호를 생성하는 제 2 지연부; 및상기 제어 신호에 응답하여 상기 제 1 지연 신호와 상기 제 2 지연 신호의 위상을 혼합하여 상기 지연 라이징 클럭을 생성하는 위상 혼합부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 클럭 제어 회로.
- 제 2 항에 있어서,상기 제 2 클럭 지연 수단은,상기 폴링 클럭을 제 1 시간만큼 지연시켜 제 1 지연 신호를 생성하는 제 1 지연부;상기 폴링 클럭을 제 2 시간만큼 지연시켜 제 2 지연 신호를 생성하는 제 2 지연부; 및상기 제어 신호에 응답하여 상기 제 1 지연 신호와 상기 제 2 지연 신호의 위상을 혼합하여 상기 지연 폴링 클럭을 생성하는 위상 혼합부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 클럭 제어 회로.
- 제 1 항에 있어서,상기 에지 검출 신호는 제 1 에지 검출 신호 및 제 2 에지 검출 신호를 포함하며,상기 에지 검출 수단은, 상기 지연 라이징 클럭의 라이징 에지 타이밍부터 상기 지연 폴링 클럭의 라이징 에지 타이밍까지 하이 레벨의 구간을 갖고, 상기 지연 폴링 클럭의 라이징 에지 타이밍부터 상기 지연 라이징 클럭의 라이징 에지 타이밍까지 로우 레벨의 구간을 갖는 상기 제 1 에지 검출 신호와, 상기 지연 폴링 클럭의 라이징 에지 타이밍부터 상기 지연 라이징 클럭의 라이징 에지 타이밍까지 하이 레벨의 구간을 갖고, 상기 지연 라이징 클럭의 라이징 에지 타이밍부터 상기 지연 폴링 클럭의 라이징 에지 타이밍까지 로우 레벨의 구간을 갖는 상기 제 2 에지 검출 신호를 생성하도록 구성됨을 특징으로 하는 클럭 제어 회로.
- 제 5 항에 있어서,상기 에지 검출 수단은, 상기 지연 라이징 클럭과 상기 지연 폴링 클럭이 정확히 서로 반대의 위상을 갖는 경우에는 50:50의 듀티비를 갖는 형태로 구현되나, 그 외의 경우에는 하이 구간 또는 로우 구간이 더 넓고 서로 반대의 위상을 갖는 형태로 구현되는 상기 제 1 에지 검출 신호 및 상기 제 2 에지 검출 신호를 생성하도록 구성됨을 특징으로 하는 클럭 제어 회로.
- 제 6 항에 있어서,상기 에지 검출 수단은,상기 지연 라이징 클럭의 라이징 에지 타이밍으로부터 상기 지연 폴링 클럭의 라이징 에지 타이밍까지의 시간차를 검출하여 상기 제 1 에지 검출 신호를 생성하는 제 1 에지 검출부; 및상기 지연 폴링 클럭의 라이징 에지 타이밍으로부터 상기 지연 라이징 클럭의 라이징 에지 타이밍까지의 시간차를 검출하여 상기 제 2 에지 검출 신호를 생성하는 제 2 에지 검출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 클럭 제어 회로.
- 제 5 항에 있어서,상기 위상 판별 신호는 제 1 위상 판별 신호 및 제 2 위상 판별 신호를 포함하며,상기 위상 판별 수단은, 상기 제 1 에지 검출 신호와 상기 제 2 에지 검출 신호의 듀티비를 판별하여, 판별 결과에 따라 서로 반대의 전위 레벨을 갖는 제 1 위상 판별 신호와 제 2 위상 판별 신호를 생성하도록 구성됨을 특징으로 하는 클럭 제어 회로.
- 제 8 항에 있어서,상기 위상 판별 수단은,상기 제 1 에지 검출 신호와 상기 제 2 에지 검출 신호를 차동 증폭하여 상기 제 1 위상 판별 신호와 상기 제 2 위상 판별 신호를 생성하는 증폭부; 및인에이블 신호에 응답하여 상기 증폭부의 동작 여부를 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 클럭 제어 회로.
- 제 1 항에 있어서,상기 제어 신호는 복수 비트의 디지털 신호로서 구현되며,상기 지연 제어 수단은, 상기 위상 판별 신호에 응답하여 상기 제어 신호의 논리값을 변화시키도록 구성됨을 특징으로 하는 클럭 제어 회로.
- 외부 클럭을 소정 시간 지연시켜 내부 클럭을 생성하는 클럭 생성 회로;상기 내부 클럭의 듀티 사이클을 보정하여 라이징 클럭과 폴링 클럭을 생성하는 듀티 사이클 보정 회로;상기 라이징 클럭과 상기 폴링 클럭을 전송하는 전송 라인;상기 전송 라인으로부터 전달되는 상기 라이징 클럭의 라이징 에지와 상기 폴링 클럭의 폴링 에지가 일치될 때까지 상기 라이징 클럭과 상기 폴링 클럭을 각각 지연시켜, 지연 라이징 클럭과 지연 폴링 클럭을 생성하는 클럭 제어 회로; 및상기 지연 라이징 클럭과 상기 지연 폴링 클럭에 응답하여 출력 데이터를 버퍼링하는 데이터 출력 버퍼;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치.
- 제 11 항에 있어서,상기 클럭 생성 회로는, DLL(Delay Locked Loop) 회로 또는 PLL(Phase Locked Loop) 회로를 이용함에 의해 구현되는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치.
- 제 11 항에 있어서,상기 클럭 제어 회로는,제어 신호에 응답하여 상기 라이징 클럭을 지연시켜 상기 지연 라이징 클럭을 생성하는 제 1 클럭 지연 수단;상기 제어 신호에 응답하여 상기 폴링 클럭을 지연시켜 상기 지연 폴링 클럭을 생성하는 제 2 클럭 지연 수단;상기 지연 라이징 클럭과 상기 지연 폴링 클럭의 에지 타이밍의 차이를 검출하여 에지 검출 신호를 생성하는 에지 검출 수단;상기 에지 검출 신호의 듀티비를 감지하여 위상 판별 신호를 생성하는 위상 판별 수단; 및상기 위상 판별 신호에 응답하여 상기 제어 신호를 생성하는 지연 제어 수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치.
- 제 13 항에 있어서,상기 에지 검출 신호는 제 1 에지 검출 신호 및 제 2 에지 검출 신호를 포함하며,상기 에지 검출 수단은, 상기 지연 라이징 클럭의 라이징 에지 타이밍부터 상기 지연 폴링 클럭의 라이징 에지 타이밍까지 하이 레벨의 구간을 갖고, 상기 지연 폴링 클럭의 라이징 에지 타이밍부터 상기 지연 라이징 클럭의 라이징 에지 타이밍까지 로우 레벨의 구간을 갖는 상기 제 1 에지 검출 신호와, 상기 지연 폴링 클럭의 라이징 에지 타이밍부터 상기 지연 라이징 클럭의 라이징 에지 타이밍까지 하이 레벨의 구간을 갖고, 상기 지연 라이징 클럭의 라이징 에지 타이밍부터 상기 지연 폴링 클럭의 라이징 에지 타이밍까지 로우 레벨의 구간을 갖는 상기 제 2 에지 검출 신호를 생성하도록 구성됨을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치.
- 제 14 항에 있어서,상기 위상 판별 신호는 제 1 위상 판별 신호 및 제 2 위상 판별 신호를 포함하며,상기 위상 판별 수단은, 상기 제 1 에지 검출 신호와 상기 제 2 에지 검출 신호의 듀티비를 판별하여, 판별 결과에 따라 서로 반대의 전위 레벨을 갖는 제 1 위상 판별 신호와 제 2 위상 판별 신호를 생성하도록 구성됨을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치.
- 제 13 항에 있어서,상기 제어 신호는 복수 비트의 디지털 신호로서 구현되며,상기 지연 제어 수단은, 상기 위상 판별 신호에 응답하여 상기 제어 신호의 논리값을 변화시키도록 구성됨을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치.
- 제 11 항에 있어서,상기 클럭 제어 회로는 상기 클럭 생성 회로보다 상기 데이터 출력 버퍼에 더 가까운 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치.
Priority Applications (3)
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