KR20100046684A - 비동기 대 동기 모드 온다이 터미네이션 제어회로 및 방법 - Google Patents

비동기 대 동기 모드 온다이 터미네이션 제어회로 및 방법 Download PDF

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Abstract

저 주파수 동작 및 고 주파수 동작 모두를 최적화할 수 있도록 하는 비동기 대 동기 모드 온다이 터미네이션 제어회로 및 방법이 개시된다. 그러한 비동기 대 동기 모드 온다이 터미네이션 제어회로는, 클럭을 수신하여 DLL 출력클럭을 생성하는 DLL부 및 DLL 리플리카부와; 상기 DLL 리플리카부를 통과한 DLL 출력클럭을 사용하여 동기 인에이블 신호를 샘플링하여 ODT 제어신호를 출력하는 ODT 제어신호 출력부와; 상기 ODT 제어신호의 논리 상태에 따라 비동기/동기 ODT 신호를 생성하는 비동기/동기 ODT 신호 생성부와; 상기 동기 ODT 신호에 응답하여 모드 변경을 수행하는 레이턴시 ODT 회로를 구비한다. 상기한 본 발명의 실시예에 따르면, 동작 주파수에 무관하게 tXPDLL 조건을 만족시키면서 동기모드로의 천이가 일어나게 되어 레이턴시 ODT 회로의 정상동작이 보장된다.
Figure P1020080105637
반도체 메모리 장치, DDR3, 비동기 대 동기 모드, 온다이 터미네이션

Description

비동기 대 동기 모드 온다이 터미네이션 제어회로 및 방법{On die termination control circuit in async to sync mode}
본 발명은 반도체 메모리 장치에 관한 것으로, 특히 비동기 대 동기 모드 온다이 터미네이션 제어회로 및 방법에 관한 것이다.
통상적으로, 다이나믹 랜덤 억세스 메모리와 같은 반도체 메모리 장치는 사용자들의 요구에 따라 나날이 고속 및 고집적화 되는 추세이다. 하나의 억세스 트랜지스터와 하나의 스토리지 커패시터를 단위 메모리 셀로서 갖는 다이나믹 랜덤 억세스 메모리 장치(이하 DRAM)는 전자적 시스템의 주기억 장치로서 흔히 채용되고 있다.
그러한 DRAM에서 비동기 대 동기 모드 온다이 터미네이션(이하 ODT) 제어회로의 도 1에 도시되어 있다. 상기한 회로는 종단저항 제어신호 발생부(360)가 ODT 제어신호를 발생할 수 있도록 하기 위해, 제1,2 검출블록(310,350)과 디멀티 플렉서(320) 및 비동기/동기 블록(330,340)을 구비하고 있다. 도 1의 회로는 파워다운 모드 이탈시 ODT 비동기 동기 제어를 위해 구성된 것으로서, 제1 검출블록이 클럭 도메인에서 ODT 동기 신호를 발생시키는 스킴을 갖는다.
도 2는 DDR3 DRAM에서의 비동기 대 동기 ODT 동작의 타이밍도이다. 본 분야에 알려진 바로서, DDR3 SDRAM에서 ODT 제어의 종류는 비동기 모드(async mode), 동기 모드(sync mode), 비동기 대 동기 모드(async-to-sync mode) 및 동기 대 비동기 모드(sync-to-async mode)의 4가지로 정의되어 있다.
동기 모드는 ODT 입력 신호가 외부에서 주어지는 클럭 신호에 동기되어 동작되는 모드를 의미하며, DDR3 SDRAM에서는 2PF이상에서 DQS 클럭 도메인(clock domain)에 동기되어 동작한다. 비동기 모드는 2PS 조건에서의 ODT 동작을 의미하며 ODT 신호가 클럭에 동기되지 않으며 신호 인가 이후 2ns에서 8.5ns사이에서 출력에 ODT가 턴온된다. 비동기 대 동기 모드는 ODT가 2PS에서 벗어나 2N 이상의 조건인 동기 모드에서 동작되는 것을 의미한다. 여기서, 비동기 모드에서 동기 모드로 천이(transition)시 동기가 결정되는 시점이 결정되어야 하는데 동기 제어(sync control)신호(CKE)가 들어온 이후 첫 동기 모드로 동작하는 구간을 천이 구간(transition period)이라고 정의한다. 비동기 대 동기 모드로의 천이시 처음 동기 모드로 동작해야 하는 시점을 결정하는 파라메터는 tXPDLL로 대략 24ns 정도로 정의되어 있다. 마지막으로, 동기 대 비동기 모드에서는 ODT가 동기 모드로 동작되다가 비동기 모드로 전환되어 동작하는 때를 말한다.
그러나, 통상적으로 클럭 도메인에서 비동기 대 동기(async-to-sync)동작을 판별하는 회로는 동작 주파수가 빨라질 경우에 천이 동작 중 DLL 클럭이 동작하기 이전에 ODT 동기 신호가 켜지게 되는 경우가 발생될 수 있다. 이 때 ODT 신호는 레 이턴시 ODT 회로로 입력되지만 DLL 클럭이 인가되지 않아서, ODT 신호를 잡지 못하는 경우가 종종 발생한다. 따라서, 레이턴시 ODT 회로의 정상동작이 보장되기 어려운 단점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 레이턴시 ODT 회로의 정상동작을 보장할 수 있는 비동기 대 동기 모드 온다이 터미네이션 제어회로 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 동작 주파수에 무관하게 tXPDLL 조건을 만족시킬 수 있는 비동기 대 동기 모드 온다이 터미네이션 제어회로 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 고주파수나 저주파수에 상관없이 동기모드로의 천이가 정확하게 일어나게 할 수 있는 비동기 대 동기 모드 온다이 터미네이션 제어회로 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 실시예적 일 양상(an aspect)에 따라, 비동기 대 동기 모드 온다이 터미네이션 제어방법은, DLL 클럭으로 ODT 동기 신호를 샘플링하여 ODT 동기 여부를 판별을 수행한 다음 레이턴시 ODT가 동작되도록 한다.
본 발명의 실시예에서, 상기 비동기 대 동기 모드에서 DLL이 턴온된 후에 얻어진 DLL 도메인 클럭을 이용하여 상기 ODT 동기 신호를 샘플링하여 ODT 동기 여 부를 판별한다. 또한, ODT 동기로 판별된 경우에 동기 ODT신호를 발생시킴에 의해 이미 발생되어 있는 DLL 클럭 도메인 신호인 PLATCLK_ODT를 이용하는 레이턴시 ODT회로가 정상적인 동작을 행하도록 한다.
본 발명의 다른 실시예적 양상에 따라, 비동기 대 동기 모드 온다이 터미네이션 제어회로는,
클럭을 수신하여 DLL 출력클럭을 생성하는 DLL부 및 DLL 리플리카부와;
상기 DLL 리플리카부를 통과한 DLL 출력클럭을 사용하여 동기 인에이블 신호를 샘플링하여 ODT 제어신호를 출력하는 ODT 제어신호 출력부와;
상기 ODT 제어신호의 논리 상태에 따라 비동기/동기 ODT 신호를 생성하는 비동기/동기 ODT 신호 생성부와;
상기 동기 ODT 신호에 응답하여 모드 변경을 수행하는 레이턴시 ODT 회로를 구비한다.
실시예에서, 상기 ODT 제어신호 출력부는 1단 이상으로 연결된 플립플롭을 포함할 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 실시예적 구성에 따르면, 고주파수 또는 저주파수와 같은 동작 주파수에 무관하게 원하는 tXPDLL 조건을 만족시키면서 동기모드로의 천이가 일어나게 되어 레이턴시 ODT 회로의 정상동작이 보장된다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따라, 비동기 대 동기 모드 온다이 터미네이션 제어회로 및 방법에 관한 실시예가 첨부된 도면들을 참조로 설명될 것이다.
이하의 실시예에서 많은 특정 상세들이 도면을 따라 예를 들어 설명되고 있지만, 이는 본 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 보다 철저한 이해를 돕기 위한 의도 이외에는 다른 의도 없이 설명되었음을 주목(note)하여야 한다. 그렇지만, 본 발명이 이들 특정한 상세들 없이도 실시될 수 있을 것임은 본 분야의 숙련된 자들에 의해 이해될 수 있을 것이다. 공지의 DLL회로, ODT 회로와 DRAM의 동작 및 그와 관련된 기능적 회로들은 본 발명을 모호하지 않도록 하기 위해 상세히 설명되지 않는다.
후술되는 본 발명의 실시예와의 보다 철저한 구별을 위한 의도만으로서, 도 3 및 도 4를 통하여 컨벤셔날 기술이 간략히 설명될 것이다.
먼저, 도 3은 컨벤셔날 기술에 따른 비동기 대 동기 ODT 제어회로의 블록도이고, 도 4는 도 3에 따른 동작 타이밍도이다.
도 3을 참조하면, 비동기 대 동기 모드 온다이 터미네이션 제어회로는, 클럭을 수신하여 DLL 출력클럭을 생성하는 DLL부(6) 및 DLL 리플리카부(4)와, CLKAD 클럭을 사용하여 오아 게이트(2)의 출력을 샘플링하여 ODT 제어신호를 출력하는 ODT 제어신호 출력부(8)와, 상기 ODT 제어신호의 논리 상태에 따라 비동기/동기 ODT 신호를 생성하는 비동기/동기 ODT 신호 생성부(12)와, 상기 동기 ODT 신호에 응답하여 모드 변경을 수행하는 레이턴시 ODT 회로(16)를 기본적으로 포함한다. 미설명된 tSAC(10)는 실제 클럭경로(Clock Path; 일명 'tSAC path')를 말하며, 상기 리플리카(4)는 tSAC(10)의 신호지연을 모사하기 위해 마련된다. 상기 실제 클럭경로의 형성에 따라, 상기 리플리카(4)는 출력 클럭이 반도체 메모리 장치의 최종 데이터 출력단으로 전달되는 것과 동일한 딜레이 조건을 가진다. 또한 참조부호 14는 ODT 리플리카를 나타낸다. 상기 ODT 리플리카(14)는 신호 DQ_R에 응답하여 platclk_odt<3:0>을 레이턴시 ODT 회로(16)에 제공한다.
도 3의 제어 회로에서는 pclk을 밀어서 동기 시점을 결정하는 방식을 취한다. 즉, 도 2에서 보여지는 바와 같이, 입력 클럭의 주기가 3ns일 때 tXPDLL 스펙(spec.)에 의하여 CKE가 로우에서 하이로 천이 시 8 사이클(cycle)이내에 비동기 모드에서 동기 모드로 전환되어야한다. 따라서 도 3에서와 같은 회로에서는 6tck 후 ODT가 비동기 모드에서 동기 모드로 전환된다. 하지만 위의 회로를 1ns의 주기로 동작시킬 경우(주파수 검출기(frequency detector) 등의 다른 회로를 구비하지 않았을 경우) 6 tck (6ns) 이후 동기 모드로 전환된다. 도 4에서 케이스 1(C1)는 상대적으로 저주파수에서의 타이밍을, 케이스 2(C2)는 상대적으로 고주파수에서의 타이밍을 보여준다. 케이스 2(C2)를 넘어서, 향후 동작 주파수가 더 빨라지면 동기 모드로 전환되는 시점은 그만큼 더 빨라지게 되어 DQ_R이 발생되기전에 동기 모드로 전환된다.
결국, 도 3에서, ODT control회로의 입력은 pclk 도메인(CLKAD_ODT)에서 일어나지만 ODT의 출력은 DLL 클럭 도메인(PLATCLK_ODT<3:0>)에서 결정된다. 따라서 동기 모드로 동작하는 경우 DLL 클럭이 정상적으로 살아 있어야 신호가 전달될 수 있다. DLL 출력 클럭은 2PS 조건에서 동작하지 않으며 2PF 이상에서 동작한다. 따라서 ODT가 비동기 대 동기 천이(async-to-sync transition)시 2PS에서 2PF로 전환되므로 DLL 클럭도 동작하기 시작한다.
상술한 바와 같이, 도 3의 pclk 도메인에서 async-to-sync 동작을 판별하는 회로는 동작 주파수가 빨라지면 천이 동작 중 DLL 클럭이 동작하기 전에 ODT 동기 신호가 켜지는 경우가 발생할 수 있다. 이 때 ODT 신호는 LATENCY_ODT회로(16)로 들어가지만 회로에는 DLL 클럭이 인가되지 않아서, ODT 신호를 잡지 못하는 경우가 발생하여 정상적인 동작을 하지 못하게 된다. 예를 들어 도 3의 회로가 1ns으로 동작한다고 하면 6ns이 지나면 동기 모드 동작을 하게되는데, DLL 온 타임(on time)은 약 6ns 정도이고 6ns 이후 발생된 DLL 클럭이 리플리카 패쓰(replica path)를 지나서 platclk_odt<0>를 만들 때까지 약 4ns 정도 걸리므로 약 4ns 정도 동기 모드 ODT가 켜지지 않게 되는 문제가 발생하는 것이다. 즉, 예를 들어 도 3의 회로가 1ns으로 동작한다고 하면 6ns이 지나면 동기 모드 동작을 하게되는데, DLL 온 타임(on time)은 약 6ns 정도이고 6ns 이후 발생된 DLL 클럭이 리플리카 패쓰(replica path)를 지나서 platclk_odt<0>를 만들 때까지 약 4ns 정도 걸리므로 약 4ns 정도 동기 모드 ODT가 켜지지 않게 되는 문제가 발생하는 것이다.
따라서, 위와 같은 컨베셔날 기술의 문제점 및 단점을 해결하기 위하여, 도 5에 보여지는 바와 같은 개선된 회로가 본 발명의 실시예로서 마련된다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 비동기 대 동기 ODT 제어회로의 블록도이고, 도 6은 도 5에 따른 동작 타이밍도이다.
먼저, 도 5와 같은 회로는 DDR3 SDRAM의 ODT (on die termination)가 외부 클럭(clock)에 동기되지 않은 비동기 모드(async mode) ODT에서 동기된 동기 모드(sync mode)로 갈 때와 동기 모드에서 비동기 모드로 전환될 때 이를 제어하기 위한 회로로서 적용된다.
도 5의 경우에는 ODT가 동기 모드로 동작하기 위해서는 DLL이 동작해야 한다는 점을 이용하여 DLL 클럭이 살아나는 시점을 기준으로 비동기 모드와 동기 모드를 판별하는 원리를 취하고 있다. 따라서, 고 주파수(high frequency)에서의 ODT 레이턴시(latency) 회로의 동작이 신뢰성 있게 보장된다. 결국, DLL이 살아난 후 DLL이 동작한다고 하는 신호를 가지고 동작시키면 DLL 클럭이 살아난 후 일정한 클럭 경과 후 동작을 보장할 수 있으므로 저 주파수 동작 및 고 주파수 동작 모두를 최적화할 수 있게 되는 것이다.
DLL 클럭이 동작하고 난 후 비동기 모드에서 동기 모드로 천이가 발생하도록 동작시켜 클럭 주파수에 상관없이 tXPDLL을 만족하는 비동기 대 동기 제어(async-to-sync control)회로는, 도 5에서 보여지는 바와 같이,
클럭을 수신하여 DLL 출력클럭을 생성하는 DLL부(6) 및 DLL 리플리카부(4)와;
상기 DLL 리플리카부를 통과한 DLL 출력클럭을 사용하여 동기 인에이블 신호를 샘플링하여 ODT 제어신호를 출력하는 ODT 제어신호 출력부(80)와;
상기 ODT 제어신호의 논리 상태에 따라 비동기/동기 ODT 신호를 생성하는 비동기/동기 ODT 신호 생성부(12)와;
상기 동기 ODT 신호에 응답하여 모드 변경을 수행하는 레이턴시 ODT 회로(16)를 포함한다.
유사하게, 미설명된 tSAC(10)는 실제 클럭경로(Clock Path; 일명 'tSAC path')를 말하며, 상기 리플리카(4)를 위해 마련된다. 상기 실제 클럭경로의 형성에 따라, 상기 리플리카(4)는 출력 클럭이 반도체 메모리 장치의 최종 데이터 출력단으로 전달되는 것과 동일한 딜레이 조건을 가진다. 또한 참조부호 14는 ODT 리플리카를 나타낸다. 상기 ODT 리플리카(14)는 신호 DQ_R에 응답하여 platclk_odt<3:0>을 레이턴시 ODT 회로(16)에 제공한다.
도 5에서 IO_ODTSYNCD 회로(80)의 콘트롤 클럭(control clock)이 도 3의 경우와는 달리 샘플링 클럭으로서 리플리카 패쓰(replica path)를 통과한 클럭을 사용한다. 오아 게이트(2)의 입력클럭 신호 PCKE가 로우에서 하이(Low to High)로 천이 시, DLL이 켜지나 ODTSYNCD_P6 신호는 DQ_R신호가 동작하지 않으므로 켜지지 않는다. DLL이 완전히 켜져서 DQ_R신호가 나오면 DQ_R이 PCKE를 샘플링하여 ODT가 비동기 모드에서 동기 모드로 변경된다. ODTSYNCD_P6가 하이 이므로 SYNC_ODT가 하이(high)로 천이하면 레이턴시 ODT (LATENCY_ODT)회로(16)에서 PLATCLK_ODT<0> 신호가 이미 발생되어 있으므로 동작 주파수에 무관하게 tXPDLL 조건을 만족하면서 비동기 대 동기(async-to-sync)천이가 일어나게 된다. 따라서 컨벤셔날 기술에서 문제시 되었던 LATENCY_ODT 회로가 주파수에 무관하게 정상적인 동작을 수행할 수 있게 된다.
도 6의 두 케이스(C10,C11) 모두에서는 DLL이 턴온된 후 dll 도메인 클럭을 이용하여 sync/async 신호를 체크함에 의해 sync mode 여부를 판별하는 도 5의 동작 원리에 따라 천이 타이밍이 화살부호들(AR1,AR2)과 같이 일어나게 되므로, 저주파수나 고주파수에 무관하게 동기 모드로의 천이가 행해짐을 알 수 있다.
상기한 설명에서는 본 발명의 실시예들을 위주로 도면을 따라 예를 들어 설명하였지만, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 또는 변경할 수 있음은 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게는 명백한 것이다. 예를 들어, 사안이 다른 경우에 내부회로의 세부적 구성을 본 발명의 기술적 사상을 벗어남이 없이 변경 또는 변형할 수 있을 것이다.
또한, DRAM에서의 경우를 예로 들었으나, SRAM 등과 같은 타의 휘발성 메모리나 NVM 등과 같은 불휘발성 메모리 등에서도 본 발명의 기술적 사상이 확장적으로 적용가능할 것이다.
도 1은 종래기술에 따른 비동기 대 동기 ODT 제어회로의 블록도
도 2는 DDR3 DRAM에서의 비동기 대 동기 ODT 동작의 타이밍도
도 3은 컨벤셔날 기술에 따른 비동기 대 동기 ODT 제어회로의 블록도
도 4는 도 3에 따른 동작 타이밍도
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 비동기 대 동기 ODT 제어회로의 블록도
도 6은 도 5에 따른 동작 타이밍도

Claims (5)

  1. 비동기 대 동기 모드 온다이 터미네이션 제어방법에 있어서,
    DLL 클럭으로 ODT 동기 신호를 샘플링하여 ODT 동기 여부를 판별을 수행한 다음 레이턴시 ODT가 동작되도록 함을 특징으로 하는 비동기 대 동기 모드 온다이 터미네이션 제어방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 비동기 대 동기 모드에서 DLL이 턴온된 후에 얻어진 DLL 도메인 클럭을 이용하여 상기 ODT 동기 신호를 샘플링하여 ODT 동기 여부를 판별함을 특징으로 하는 비동기 대 동기 모드 온다이 터미네이션 제어방법.
  3. 제2항에 있어서, ODT 동기로 판별된 경우에 동기 ODT신호를 발생시킴에 의해 이미 발생되어 있는 DLL 클럭 도메인 신호인 PLATCLK_ODT를 이용하는 레이턴시 ODT회로가 정상적인 동작을 행하도록 함을 특징으로 하는 비동기 대 동기 모드 온다이 터미네이션 제어방법.
  4. 비동기 대 동기 모드 온다이 터미네이션 제어회로에 있어서,
    클럭을 수신하여 DLL 출력클럭을 생성하는 DLL부 및 DLL 리플리카부와;
    상기 DLL 리플리카부를 통과한 DLL 출력클럭을 사용하여 동기 인에이블 신호를 샘플링하여 ODT 제어신호를 출력하는 ODT 제어신호 출력부와;
    상기 ODT 제어신호의 논리 상태에 따라 비동기/동기 ODT 신호를 생성하는 비동기/동기 ODT 신호 생성부와;
    상기 동기 ODT 신호에 응답하여 모드 변경을 수행하는 레이턴시 ODT 회로를 구비함을 특징으로 하는 비동기 대 동기 모드 온다이 터미네이션 제어회로.
  5. 제4항에 있어서, 상기 ODT 제어신호 출력부는 1단이상으로 연결된 플립플롭을 포함함을 특징으로 하는 비동기 대 동기 모드 온다이 터미네이션 제어회로.
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KR1020080105637A KR20100046684A (ko) 2008-10-28 2008-10-28 비동기 대 동기 모드 온다이 터미네이션 제어회로 및 방법

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US11783745B2 (en) 2020-12-10 2023-10-10 Samsung Display Co., Ltd. Voltage converter, method of voltage conversion using the same and display apparatus including the same

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