KR20120055570A - 프로세스, 전압 및 온도 센서 - Google Patents

Abstract

집적 회로는 프로세스 센서, 온도 센서 및 전압 센서를 포함한다. 프로세스 센서는 집적 회로가 형성된 반도체 프로세스를 표시하는 프로세스 파라미터를 감지하고, 감지된 프로세스 파라미터에 기초하여, 반도체 프로세스의 특성화를 프로세스 센서의 출력에 제공하도록 구성된다. 온도 센서는 온도 센서의 출력에 집적 회로의 온도 표시를 제공하도록 구성되고, 전압 센서는 전압 센서의 출력에 집적 회로의 전원 전압 레벨 표시를 제공하도록 구성된다. 프로세스 센서의 출력은 온도 표시 및 전원 전압 레벨 표시 중 적어도 하나를 보상하기 위해 온도 센서 및 전압 센서 중 적어도 하나에 커플링된다.

Description

프로세스, 전압 및 온도 센서{PROCESS, VOLTAGE, AND TEMPERATURE SENSOR}

관련 출원들에 대한 교차 참조

이 출원은 35 U.S.C.119(e)하에서, 그 전체 내용이 여기에 참조로 포함되는, 2009년 7월 28일에 출원된 "Process, Voltage, and Temperature Sensor"라는 명칭의 미국 가특허 출원 제61/229,056호에 대한 우선권을 청구한다.

1. 발명 분야

본 발명은 일반적으로 반도체 디바이스들에 관한 것이며, 더욱 구체적으로는, 반도체 디바이스의 동작 파라미터들을 모니터링할 수 있는 센서에 관한 것이다.

2. 관련 기술의 논의

반도체 디바이스들의 성능은 디바이스가 사용되는 조건들에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 반도체 디바이스의 상승 타임, 하강 타임, 이득, 대역폭, 선형성, 주파수 응답 등과 같은 성능 특성들은 디바이스가 사용되는 전원 전압 레벨 및 디바이스의 온도에 따라 통상적으로 달라질 것이다. 그러나 심지어 동일한 타입의 2개의 디바이스들이 동일한 제조 장비를 사용하여 제조되고, 동일한 조건들 하에서 동작하더라도, 하나의 디바이스가 다른 하나의 디바이스와는 상이하게 동작할 수 있다. 성능에서의 이러한 차이점들은 통상적으로, 동일한 제조 장비 및 프로세싱 단계들이 디바이스를 형성하기 위해 사용된다는 사실에도 불구하고, 각각의 개별 디바이스가 형성되는 프로세스에서의 작은 차이점들이 여전히 발생할 수 있기 때문에 발생한다. 개별 디바이스가 형성되는 프로세스에서의 이러한 차이점들은 통상적으로 상이한 반도체 웨이퍼들 상에서 형성되는 디바이스들 사이에서, 또는 상이한 웨이퍼 상에서 그리고 상이한 시점들에서(즉, 상이한 배치(batch)들에서) 형성되는 디바이스들 사이에서 더욱 현저하지만, 차이점들은 심지어 동일한 웨이퍼 상에서 형성되는 디바이스들 사이에도 발생할 수 있다(예를 들어, 제1 디바이스가 웨이퍼의 에지에 위치하고 다른 디바이스가 더욱 중심 위치에 위치되는 경우). 개별 디바이스가 형성되는 프로세스에서의 이러한 약간의 차이점들로 인해, 하나의 디바이스의 성능은 또다른 디바이스의 성능과는 달라질 수 있다.

많은 애플리케이션들에서, 디바이스가 형성되는 프로세스에서의 이러한 약간의 변동들 및 성능에서의 임의의 결과적인 차이점들은 사소한 관심거리에 불과할 수 있거나, 또는 디바이스가 사용되는 전자 회로 또는 장치의 설계에 의해 허용될 수 있다. 그러나 일부 애플리케이션들에서, 동일한 타입의 디바이스들 간의 성능에서의 이러한 차이점들은 디바이스가 사용되는 전자 회로 또는 장치의 동작에 영향을 줄 수 있다.

본 출원인은 특정 반도체 디바이스가 온도, 공급 전압 레벨, 및 디바이스가 형성되는 프로세스에 민감하다는 점을 인지하였다. 이러한 민감도는 동일한 설계 및 제조의 반도체 디바이스들이 일관적으로 동작하는 것이 요구될 때 문제가 될 수 있다. 따라서, 본 출원인은 디바이스가 동작하는 온도 및 전압 레벨을 감지할 수 있고, 디바이스의 성능을 특성화하도록 디바이스가 제조된 프로세스를 표시하는 파라미터들을 감지할 수 있는 센서를 개발하였다. 이러한 정보는 이후, 디바이스들 사이의 성능 차이점들, 디바이스들이 동작하는 온도 또는 공급 전압에서의 차이점들, 또는 이들 모두와는 무관하게, 동일한 설계 및 제조의 상이한 디바이스들 사이의 더욱 일관적인 성능을 보장하도록 상기 디바이스를 보상하기 위해 사용될 수 있다.

본 발명의 일 양상에 따라, 집적 회로가 제공된다. 집적 회로는 프로세스 센서, 온도 센서 및 전압 센서를 포함한다. 프로세스 센서는 집적 회로가 형성되는 반도체 프로세스를 표시하는 프로세스 파라미터를 감지하고, 그리고, 감지된 프로세스 파라미터에 기초하여, 프로세서 센서의 출력에 반도체 프로세스의 특성화를 제공하도록 구성된다. 온도 센서는 온도 센서의 출력에 집적 회로의 온도 표시를 제공하도록 구성된다. 전압 센서는 전압 센서의 출력에 집적 회로의 전원 전압 레벨 표시를 제공하도록 구성된다. 프로세스 센서의 출력은 반도체 프로세스의 특성화에 응답하여 온도 표시 및 전원 전압 레벨 표시 중 적어도 하나를 보상하기 위해 온도 센서 및 전압 센서 중 적어도 하나에 전기적으로 커플링된다.

일 실시예에 따라, 프로세스 센서의 출력은 반도체 프로세스의 특성화에 응답하여 온도의 표시 및 전원 전압 레벨의 표시 모두를 보상하기 위해 온도 센서 및 전압 센서 모두에 전기적으로 커플링된다.

또다른 실시예에 따라, 프로세서 센서는 프로세스 센서가 파워 온 될 때마다 반도체 프로세스의 특성화를 제공한다. 추가의 실시예에서, 온도 센서는 온도 센서의 출력에 집적 회로의 온도의 표시를 동적으로 제공하도록 구성되고, 전압 센서는 전압 센서의 출력에 집적 회로의 전원 전압 레벨의 표시를 동적으로 제공하도록 구성된다.

또다른 실시예에 따라, 집적 회로는 동일한 반도체 프로세스 제조 단계들을 사용하여 프로세스 센서, 온도 센서 및 전압 센서와 함께 공통적으로 형성되는 연관된 반도체 디바이스를 포함한다. 일 실시예에 따라, 연관된 반도체 디바이스는 프로그램가능하다. 추가의 실시예에서, 연관된 반도체 디바이스는 프로세스 센서에 의해 제공되는 반도체 프로세스의 특성화, 온도 센서에 의해 제공되는 온도의 표시, 및 전압 센서에 의해 제공되는 전원 전압 레벨의 표시에 응답하여 보상된다.

또다른 실시예에 따라, 집적 회로는 알고리즘 상태 머신을 더 포함한다. 알고리즘 상태 머신은 프로세서 센서의 출력, 온도 센서의 출력, 전압 센서의 출력 및 연관된 반도체 디바이스의 프로그램가능한 입력에 전기적으로 커플링된다. 알고리즘 상태 머신은 프로세스 센서에 의해 제공되는 반도체 프로세스의 특성화, 온도 센서에 의해 제공되는 온도의 표시, 및 전압 센서에 의해 제공되는 전원 전압 레벨의 표시에 응답하여 연관된 반도체 디바이스를 보상하도록 구성된다. 추가의 실시예에서, 연관된 반도체 디바이스는 프로그램가능한 이득 증폭기를 포함하고, 알고리즘 상태 머신은 프로그램가능한 이득 증폭기의 이득 및 주파수 응답 중 적어도 하나를 표시하는 동작 세팅을 수신하기 위한 입력을 포함한다. 알고리즘 상태 머신은 프로세스 센서에 의해 제공되는 반도체 프로세스의 특성화, 온도 센서에 의해 제공되는 온도의 표시, 및 동작 세팅에 따라 전압 센서에 의해 제공되는 전원 전압 레벨의 표시에 응답하여 프로그램가능한 이득 증폭기를 보상하도록 구성된다.

또다른 실시예에서, 집적 회로는 프로세스 센서의 출력, 온도 센서의 출력, 전압 센서의 출력, 및 연관된 반도체 디바이스의 프로그램가능한 입력에 전기적으로 커플링되는 적어도 하나의 인터페이스를 더 포함한다. 인터페이스는 프로세스 센서에 의해 제공되는 반도체 프로세스의 특성화, 온도 센서에 의해 제공되는 온도의 표시, 및 전압 센서에 의해 제공되는 전원 전압 레벨의 표시를 외부 디바이스에 제공하고, 연관된 반도체 디바이스의 프로그램가능한 입력에 제공하기 위한 보상된 동작 세팅을 외부 디바이스로부터 수신하도록 구성된다.

또다른 실시예에 따라, 연관된 반도체 디바이스는 출력 신호를 제공하기 위한 출력을 가진다. 집적 회로는 프로세스 센서의 출력, 온도 센서의 출력, 및 전압 센서의 출력에 전기적으로 커플링되는 적어도 하나의 인터페이스를 더 포함한다. 적어도 하나의 인터페이스는 프로세스 센서에 의해 제공되는 반도체 프로세스의 특성화, 온도 센서에 의해 제공되는 온도의 표시, 및 전압 센서에 의해 제공되는 전원 전압 레벨의 표시를 외부 디바이스에 제공하여 외부 디바이스로 하여금 반도체 프로세스의 특성화, 온도의 표시, 및 전원 전압 레벨의 표시에 기초하여 연관된 반도체 디바이스의 출력 신호를 보상하게 하도록 구성된다.

본 발명의 또다른 양상에 따라, 반도체 프로세스에 따라 형성되는 반도체 디바이스를 모니터링하는 방법이 제공된다. 방법은 반도체 디바이스가 형성되는 반도체 프로세스를 표시하는 프로세스 파라미터를 감지하는 단계 및 감지된 프로세스 파라미터에 기초하여 반도체 프로세스를 특성화하는 단계를 포함한다. 방법은 반도체 디바이스의 온도를 감지하는 단계, 반도체 디바이스에 제공되는 전원 전압 레벨을 감지하는 단계, 및 특성화하는 단계에 응답하여 반도체 디바이스에 제공되는 감지된 전원 전압 레벨 및 반도체 디바이스의 감지된 온도 중 적어도 하나를 보상하는 단계를 더 포함한다.

일 실시예에 따라, 보상하는 단계는 특성화하는 단계에 응답하여 반도체 디바이스에 제공되는 감지된 전원 전압 레벨 및 반도체 디바이스의 감지된 온도 모두를 보상하는 단계를 포함한다. 또다른 실시예에 따라, 프로세스 파라미터를 감지하는 단계, 온도를 감지하는 단계, 반도체 디바이스에 제공되는 전원 전압 레벨을 감지하는 단계, 및 반도체 디바이스에 제공되는 감지된 전원 전압 레벨 및 반도체 디바이스의 감지된 온도 모두를 보상하는 단계는 특성화하는 단계에 응답하여 동적으로 수행된다.

또다른 실시예에 따라, 반도체 프로세스를 특성화하는 단계는 고속, 공칭 및 저속 중 하나로서 반도체 프로세스를 특성화하는 단계를 포함한다.

또다른 실시예에서, 반도체 디바이스는 프로그램가능한 반도체 디바이스이고, 방법은 보상된 감지된 온도, 보상된 감지된 전원 전압 레벨, 및 특성화된 반도체 프로세스에 응답하여 반도체 디바이스의 적어도 하나의 프로그램가능한 파라미터를 조정하는 단계를 더 포함한다. 추가의 실시예에서, 조정하는 단계는 프로그램가능한 반도체 디바이스에 대한 동작 세팅을 수신하는 단계, 보상된 동작 세팅을 결정하기 위해 보상된 감지된 온도, 보상된 감지된 전원 전압 레벨, 및 특성화된 반도체 프로세스를 가지고 동작 세팅을 인덱싱하는 단계, 및 적어도 하나의 프로그램가능한 파라미터를 조정하기 위해 프로그램가능한 반도체 디바이스에 보상된 동작 세팅을 제공하는 단계를 포함한다. 추가의 실시예에서, 수신하는 단계, 인덱싱하는 단계, 및 제공하는 단계는 프로그램가능한 반도체 디바이스와 동일한 집적 회로 상에서 수행된다. 대안적인 실시예에서, 수신하는 단계 및 인덱싱하는 단계는 프로그램가능한 반도체 디바이스와는 상이한 집적 회로 상에 위치되는 프로세서에 의해 수행된다.

본 발명의 또다른 양상에 따라, 반도체 프로세스 센서가 형성된 반도체 프로세스를 특성화하기 위한 반도체 프로세스 센서가 제공된다. 반도체 프로세스 센서는 일정한 기준 전압원, 프로세스 감지 저항기, 정전류원, 및 아날로그-대-디지털 변환기를 포함한다. 일정한 기준 전압원은 일정한 기준 전압 신호를 제공하기 위한 출력을 가진다. 프로세스 감지 저항기는 일정한 기준 전압원의 출력에 전기적으로 커플링된 제1 단자 및 감지된 전압 신호를 제공하기 위한 제2 단자를 가지고, 프로세스 감지 저항기는 반도체 프로세스 센서를 형성하기 위해 사용되는 반도체 프로세스에서의 적어도 하나의 변동에 의존하는 저항을 가진다. 정전류원은 프로세스 감지 저항기의 제2 단자에 전기적으로 커플링된다. 아날로그-대-디지털 변환기는 반도체 프로세스 센서가 형성된 반도체 프로세스를 특성화하는 적어도 하나의 출력 신호를 제공하기 위해, 프로세스 감지 저항기의 제2 단자에 커플링된다.

일 실시예에 따라, 프로세스 센서는 일정한 기준 전압원의 출력에 전기적으로 커플링된 입력 및 출력을 가지는 전압 분배기를 더 포함한다. 전압 분배기는 전압 분배기의 입력과 전압 분배기의 출력 사이에 직렬로 접속된 복수의 저항기들을 포함한다. 아날로그-대-디지털 변환기는 전압 분배기에 추가로 커플링되고, 전압 분배기는 기준 전압 신호로서 아날로그-대-디지털 변환기에 적어도 하나의 전압을 제공한다. 이 실시예의 추가의 양상에서, 전압 분배기의 저항기들 각각은 실질적으로 동일한 높이, 폭 및 길이를 가지며, 프로세스 감지 저항기는 높이 및 폭을 가진다. 프로세스 감지 저항기의 높이는 전압 분배기의 저항기들 각각의 높이와 대략 동일하고, 프로세스 감지 저항기의 폭은 전압 분배기의 저항기들 각각의 폭보다 실질적으로 더 작다.

또다른 실시예에 따라, 프로세스 센서는 일정한 기준 전압원의 출력에 전기적으로 커플링된 입력 및 출력을 가지는 전압 분배기를 더 포함한다. 전압 분배기는 복수의 상이한 기준 전압 신호들을 제공한다. 아날로그-대-디지털 변환기는 복수의 상이한 기준 전압 신호들의 제1 기준 전압 신호를 수신하기 위한 전압 분배기에 전기적으로 커플링되는 제1 입력, 복수의 상이한 전압 신호들의 제2 기준 전압 신호를 수신하기 위한 전압 분배기에 전기적으로 커플링되는 제2 입력, 및 감지된 전압 신호를 수신하기 위한 프로세스 감지 저항기의 제2 단자에 전기적으로 커플링되는 제3 입력을 가지는 적어도 하나의 비교기를 포함한다. 적어도 하나의 비교기는 감지된 전압 신호를 제1 및 제2 전압 기준 신호들과 비교하여 적어도 하나의 비교기 출력 신호를 제공하도록 구성되고, 적어도 하나의 비교기 출력 신호는 반도체 프로세스 센서가 형성된 반도체 프로세스를 특성화하는 적어도 하나의 출력 신호이다.

이 실시예의 추가의 양상에 따라, 전압 분배기는 전압 분배기의 입력과 출력 사이에 전기적으로 접속되는 복수의 직렬 저항기들을 포함한다. 복수의 직렬 저항기들은 제1 저항기, 제2 저항기, 제3 저항기 및 제4 저항기를 포함한다. 제1 저항기는 제1 단자 및 제2 단자를 가지고, 제1 저항기의 제1 단자는 전압 분배기의 입력 및 프로세스 감지 저항기의 제1 단자에 전기적으로 커플링되고, 제1 저항기의 제2 단자는 적어도 하나의 비교기의 제1 입력에 전기적으로 커플링된다. 제2 저항기는 제1 단자 및 제2 단자를 가지고, 제2 저항기의 제1 단자는 제1 저항기의 제2 단자에 전기적으로 커플링된다. 제3 저항기는 제1 단자 및 제2 단자를 가지고, 제3 저항기의 제1 단자는 제2 저항기의 제2 단자에 전기적으로 커플링되고, 제3 저항기의 제2 단자는 적어도 하나의 비교기의 제2 입력에 전기적으로 커플링된다. 제4 저항기는 제1 단자 및 제2 단자를 가지고, 제4 저항기의 제1 단자는 제3 저항기의 제2 단자에 전기적으로 커플링되고, 제4 저항기의 제2 단자는 전압 분배기의 출력에 전기적으로 커플링된다. 이 실시예의 추가의 양상에서, 제2 저항기의 제2 단자는 일정한 기준 전압원의 입력에 전기적으로 커플링된다.

또다른 실시예에 따라, 적어도 하나의 비교기는 제1 비교기 및 제2 비교기를 포함한다. 제1 비교기는 제1 기준 전압 신호를 수신하기 위한 제1 입력 및 감지된 전압 신호를 수신하기 위한 제2 입력을 가진다. 제1 비교기는 감지된 전압 신호를 제1 기준 전압 신호와 비교하여 감지된 전압 신호가 제1 기준 전압 신호보다 더 큰 것에 응답하여 제1 비교기 출력 신호를 제공하고, 감지된 전압 신호가 제1 기준 전압 신호보다 더 작은 것에 응답하여 제2 비교기 출력 신호를 제공하도록 구성된다. 제2 비교기는 제2 기준 전압 신호를 수신하기 위한 제1 입력 및 감지된 전압 신호를 수신하기 위한 제2 입력을 가진다. 제2 비교기는 감지된 전압 신호를 제2 기준 전압 신호와 비교하여 감지된 전압 신호가 제2 기준 전압 신호보다 더 큰 것에 응답하여 제3 비교기 출력 신호를 제공하고, 감지된 전압 신호가 제2 기준 전압 신호보다 더 작은 것에 응답하여 제4 비교기 출력 신호를 제공하도록 구성된다.

또다른 실시예에 따라, 반도체 프로세스 센서는 인코더를 더 포함한다. 인코더는 제1 비교기 출력 신호를 수신하기 위한 제1 입력, 제2 비교기 출력 신호를 수신하기 위한 제2 입력, 제3 비교기 출력 신호를 수신하기 위한 제3 입력, 및 제4 비교기 출력 신호를 수신하기 위한 제4 입력을 가진다. 인코더는 감지된 전압 신호가 제1 기준 전압 신호보다 더 큰 것에 응답하여 제1 출력 신호를 어써트(assert)하고, 감지된 전압 신호가 제1 기준 전압 신호보다 더 작고 제2 기준 전압 신호보다 더 큰 것에 응답하여 제2 출력 신호를 어써트하고, 감지된 전압 신호가 제2 기준 전압 신호보다 더 작은 것에 응답하여 제3 출력 신호를 어써트하도록 구성된다. 이 실시예의 추가적인 양상에 따라, 반도체 프로세스는 인코더에 의한 제1 출력 신호의 어써트에 응답하여 고속으로서 특성화되고, 반도체 프로세스는 인코더에 의한 제2 출력 신호의 어써트에 응답하여 공칭으로서 특성화되고, 인코더에 의한 제3 출력 신호의 어써트에 응답하여 저속으로서 특성화된다.

본 발명의 또다른 양상에 따라, 반도체 프로세스 센서가 형성되는 반도체 프로세스를 특징으로 하는 방법이 제공된다. 방법은 전압 분배기 및 프로세스 감지 저항기에 실질적으로 일정한 기준 전압을 제공하는 단계, 전압 분배기에서, 실질적으로 일정한 기준 전압에 기초하여 복수의 상이한 기준 전압들을 생성하는 단계, 실질적으로 일정한 기준 전압에 기초하여 프로세스 감지 저항기 양단에 걸쳐 강하된 감지된 전압을 결정하는 단계를 포함하고, 프로세스 감지 저항기의 저항은 반도체 프로세스 센서를 형성하기 위해 사용되는 반도체 프로세스에서의 적어도 하나의 변동에 의존한다. 방법은 복수의 상이한 기준 전압들을 상기 감지된 전압과 비교하는 단계, 및 비교하는 단계에 기초하여, 반도체 프로세스 센서가 형성된 반도체 프로세스를 특성화하는 단계를 더 포함한다.

일 실시예에 따라, 생성하는 단계는 제1 기준 전압 및 제2 기준 전압을 생성하는 단계를 포함하고, 비교하는 단계는 감지된 전압을 제1 기준 전압 및 제2 기준 전압과 비교하는 단계를 포함한다. 추가의 실시예에서, 특성화하는 단계는, 감지된 전압이 제1 기준 전압보다 더 큰 것에 응답하여 고속으로서 반도체 프로세스를 특성화하는 단계, 감지된 전압이 제1 기준 전압보다 더 작고 제2 기준 전압보다 더 큰 것에 응답하여 공칭으로서 반도체 프로세스를 특성화하는 단계, 및 감지된 전압이 제2 기준 전압보다 더 작은 것에 응답하여 저속으로서 반도체 프로세스를 특성화하는 단계를 포함한다. 추가의 실시예에서, 방법은 반도체 프로세스가 고속으로서 특성화되는 것에 응답하여 제1 출력 신호를 어써팅하는 단계, 반도체 프로세스가 공칭으로서 특성화되는 것에 응답하여 제2 출력 신호를 어써팅하는 단계, 및 반도체 프로세스가 저속으로서 특성화되는 것에 응답하여 제3 출력 신호를 어써팅하는 단계를 더 포함한다.

첨부 도면들이 축척에 맞게 그려지도록 의도되지는 않는다. 도면들에서, 다양한 도면들에 예시되는 각각의 동일한 또는 거의 동일한 컴포넌트는 유사한 번호로 표현된다. 명료함의 목적으로, 모든 컴포넌트들이 모든 도면에 라벨링되지 않을 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 프로세스, 전압 및 온도(PVT) 센서의 블록도이다.
도 2는 도 1의 PVT 센서에서 유용한 예시적인 프로세스 센서의 블록도이다.
도 3은 도 2의 프로세스 센서의 더욱 상세한 회로도이다.
도 4는 도 1에 대한 PVT 센서에서 유용한 온도 센서의 블록도이다.
도 4a는 도 4의 온도 센서의 일부분의 더욱 상세한 회로도이다.
도 5는 도 1의 PVT 센서에서 유용한 전압 센서의 블록도이다.
도 5a는 도 5의 전압 센서의 일부분의 더욱 상세한 회로도이다.
도 6은 도 1의 프로세스, 전압 및 온도 센서의 예시적인 동작 방법의 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 온-칩 룩업 테이블/상태 머신을 가지는 예시적인 프로그램가능한 이득 증폭기의 블록도이다.
도 8은 도 7의 프로그램가능한 이득 증폭기에서의 증폭기 또는 감쇠기의 간략화된 회로도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 룩업 테이블의 일부분을 예시하는 도면이다.
도 10은 도 6의 프로그램가능한 이득 증폭기의 예시적인 동작 방법의 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 오프-칩 펌웨어 룩업 테이블 및 버스 인터페이스를 가지는 예시적인 프로그램가능한 이득 증폭기의 블록도이다.
도 12는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 오프-칩 펌웨어 룩업 테이블을 가지는 프로그램가능한 이득 증폭기의 블록도이다.
도 13은 도 11 및 12의 프로그램가능한 이득 증폭기들의 동작 방법의 흐름도이다.

본 발명은 그 애플리케이션에 있어서 후속하는 설명에서 기재되거나 도면들에서 예시된 컴포넌트들의 배열 및 구성의 상세항목들에 제한되지 않는다. 본 발명은 다른 실시예들이 가능하며 다양한 방식들로 구현되거나 실행될 수 있다. 또한, 여기서 사용되는 어법 및 용어는 설명의 목적이며, 제한으로서 간주되지 않아야 한다. 여기서의 "포함하는(including)", "구성하는(comprising)", 또는 "가지는(having)", "포함하는(containing)", "수반하는(involving)" 및 이들의 변형예들의 사용은 하기에서 열거되는 항목들 및 그 등가물들 및 추가적인 항목들을 포함하도록 의도된다.

많은 반도체 디바이스 애플리케이션들에서, 반도체 디바이스가 일관적인 출력 신호를 제공하는 것이 유리하다. 예를 들어, 케이블 텔레비젼(CATV) 시스템들에서, (DC 이득, 이득 대역폭, 이득 평탄도, 주파수 보상, 선형성 등과 같은 성능 특성들의 견지에서) 일관적인 출력 신호를 제공하고 유지하는 업스트림 프로그램가능한 이득 증폭기(PGA)가 다운스트림 컴포넌트들이 적절하게 또는 효과적으로 동작하는 것을 보장하기 위해 요구될 수 있다. 이러한 애플리케이션들에서, 동일한 설계 및 제조의 별개의 디바이스들에 대해 일관적인 출력 신호를 제공하는 것이 추가로 요구될 수 있다. 개별 디바이스들이 성능 특성들을 결정하도록 테스트되고, 이후 유사한 성능 특성들을 가지는 별개의 디바이스들을 최종 사용자에게 제공하도록 분류될 수 있지만, 이러한 테스트 또는 분류는 통상적으로 디바이스 비용을 증가시킨다. 또한, 이러한 테스트는 디바이스가 사용되는 환경에서 차이점을 다루지 못하며, 따라서, 디바이스가 동작하는 공급 전압 레벨 및/또는 온도에서의 차이점들은 여전히 하나의 디바이스가 또다른 디바이스와는 상이하게 동작하는 것을 초래할 수 있다.

본 발명의 실시예들은 프로세스, 전압 및 온도(PVT) 센서가 제조된 프로세스를 표시하는 프로세스 파라미터들, PVT 센서가 동작하는 전원 전압 레벨, 및 PVT가 동작하는 온도를 감지하도록 구성되는 PVT 센서에 관한 것이다. PVT 센서는 바람직하게는 연관된 디바이스와 동일한 집적 회로 상에서 구현되고, 연관된 디바이스와 동일한 프로세싱 단계들에 의해 형성되며, 따라서, PVT 센서에 의해 감지된 파라미터들은 연관된 디바이스의 파라미터들을 정확하게 반영한다. 그러나 PVT 센서 및 연관된 디바이스는 별개의 집적 회로들 상에서 구현될 수 있다. PVT 센서 및 연관된 디바이스가 별개의 집적 회로들 상에서 구현되는 경우, PVT 센서는 연관된 디바이스의 파라미터들을 정확하게 반영하는 파라미터들을 감지하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, PVT 센서가 연관된 디바이스에 근접하게 배치되거나, 연관된 디바이스와 공통 기판 상에 장착되고, 각각에 대한 공급 전압이 동일한 전원에 의해 제공되는 경우, PVT 센서에 의해 감지되는 전압 및 온도 파라미터들은 연관된 디바이스의 파라미터들을 정확하게 반영할 것이다.

PVT 센서 및 연관된 디바이스가 동일한 집적 회로 상에 형성되고 동일한 프로세싱 단계들에 의해 형성되는 일 실시예에서, 연관된 디바이스가 제조된 프로세스를 표시하는 감지된 프로세스 파라미터들은 연관된 디바이스의 성능을 질적으로 특성화하기 위해 사용되며, 연관된 디바이스의 성능, 연관된 디바이스의 감지된 동작 전원 전압 레벨, 및 연관된 디바이스의 감지된 동작 온도와 관련된 출력 신호들이 제공된다. 이들 출력 신호들은, 동일한 설계 및 제조의 상이한 칩들 사이의 성능 차이점들에도 불구하고, 그리고 디바이스가 동작하는 조건들에서의 차이점들에도 불구하고, 더욱 일관적인 출력을 제공하기 위해 연관된 디바이스를 보상하도록 연관된 디바이스를 구성하는데 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 연관된 디바이스의 적어도 일부분은 프로그램가능하고, 상기 일부분은 일관적인 출력을 제공하도록 연관된 디바이스를 보상하기 위해 출력 신호들에 응답하여 프로그래밍된다. 또다른 실시예에서, 연관된 디바이스로부터의 디바이스 다운스트림은 연관된 디바이스에서의 성능 차이점들을 보상하도록 출력 신호들에 응답하여 구성된다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 PVT 센서(102)를 포함하는, 연관된 반도체 디바이스(미도시)에 (예를 들어, 물리적으로, 전기적으로, 또는 둘 모두) 커플링되도록 구성되는, 회로(100)의 블록도가 도시된다. PVT 센서(102)는 전압 기준 회로(104)에 커플링된다. 아래에 더욱 상세하게 논의될 바와 같이, 전압 기준 회로(104)는 일반적인 LDO(Low-Dropout) 레귤레이터(108)에 커플링되는 밴드갭 전압 기준 소스(106)를 포함한다. PVT 센서(102)는 온도 센서(112), 전압 센서(114), 프로세서 센서(116) 및 바이어스 회로(103)를 포함한다. 프로세서 센서(116)는 바이어스 회로(103)의 출력(111)에 커플링되는 입력(126a) 및 전압 기준 회로(104)의 출력(110)에 커플링되는 입력(126b)을 포함하는 복수의 입력들을 가진다. 온도 센서(112)는 바이어스 회로(103)의 출력(111)에 커플링되는 입력(118a), 전압 기준 회로(104)의 출력(110)에 커플링되는 입력(118b), 및 프로세스 센서(116)의 출력(128)에 커플링되는 입력(118c)을 포함하는 복수의 입력들을 가진다. 전압 센서(114)는 바이어스 회로(103)의 출력(111)에 커플링되는 입력(122a), 전압 기준 회로(104)의 출력(110)에 커플링되는 입력(122b), 및 프로세스 센서(116)의 출력(128)에 커플링되는 입력(122c)을 포함하는 복수의 입력들을 가진다. 도 1에 예시된 바와 같이, 바이어스 회로(103)는 PVT 센서(102) 내에 포함되지만, 또다른 실시예에서, 바이어스 회로(103)는 PVT 센서(102) 내에 포함되지 않을 수도 있다.

전압 기준 회로(104)는 다수의 안정적인 기준 전압들을 온도 센서(112), 전압 센서(114) 및 프로세스 센서(116)에 제공한다. 종래의 밴드갭 기준(106)은, 전압 기준 회로(104)로부터의 출력들이 온도 및 전원 전압, 예를 들어, 3.3볼트로 안정되도록 종래의 LDO 전압 레귤레이터(108)에 대한 기준으로서 동작한다. 바이어스 회로(103)는, 전압 기준 회로(104)에 응답하여, 다수의 안정적인 바이어스 전류들 및 전압들을 온도 센서(112), 전압 센서(114) 및 프로세스 센서(116)에 제공한다. 전압 기준 회로 및 바이어스 회로(103)가 PVT 센서(102)와 통합될 수 있거나, 이와 분리될 수 있다는 점이 이해된다. 간략함을 위해, 바이어스 회로(103) 및 센서들(112-116) 사이의 접속 상세항목들 중 일부가 추후 도면들에 도시되지 않는다.

도 2 및 3과 관련하여 아래에 더욱 상세하게 설명될 바와 같이, 프로세스 센서(116)는 PVT 센서(및 연관된, 공통적으로 형성된 반도체 디바이스)가 제조된 프로세스를 표시하는 프로세스 파라미터들을 감지하고, 해당 프로세스의 특성화를 출력(128)에 제공하도록 구성된다. 일 실시예에서, 프로세스의 특성화는 프로세스의 "스피드", 즉, 주어진 제조 프로세스에 대한 공칭 설계 성능 값, 예를 들어, 트랜지스터 이득, 폴리실리콘 도전성, 주입 도즈 등에 대한 트랜지스터들 및 다른 공통 형성된 디바이스들의 상대적인 성능을 표시하는 3개의 값들 중 하나를 가지는 3개 비트수이다. 예를 들어, 프로세스 스피드가 공칭에 비해 더 저속인 것으로 결정되는 경우(여기서 "저속" 프로세스로서 참조됨) 제1 비트는 하이로 설정되고 다른 두 비트는 로우(low)로 세팅된다. 프로세스 스피드가 공칭인 것으로 결정되는 경우(여기서 "공칭" 프로세스로서 참조됨) 제2 비트는 하이로 세팅되고 다른 2개 비트들은 로우로 세팅된다. 프로세스 스피드가 고속인 것으로 결정되는 경우(여기서 "고속" 프로세스로서 참조됨) 제3 비트는 하이로 세팅되고 다른 2개 비트들은 로우로 세팅된다. 다른 실시예들에서, 프로세스 특성화는 임의의 개수의 비트들 및 값들을 포함할 수 있고, 상이하게 인코딩될 수 있고, 스피드가 아닌 프로세스 파라미터, 예를 들어, 커패시턴스를 표시할 수 있다는 점이 이해되어야 한다.

도 4 및 4a와 관련하여 아래에 더욱 상세하게 설명될 바와 같이, 온도 센서(112)는 PVT 센서(및 연관된, 공통적으로 형성된 반도체 디바이스)의 다이 온도를 감지하고, PVT 센서 및 연관된 반도체 디바이스의 다이 온도의 표시를 출력(120)에 제공하도록 구성된다. 일 실시예에서, 온도 표시는 -40 ℃ 내지 85℃의 온도 범위를 나타내는 5개 비트를 포함한다. (00000 내지 11111를 범위로 하는) 5개 비트는 PVT 센서(및 연관된, 공통적으로 형성된 반도체 디바이스)의 다이 온도의 표시가 동작할 수 있는 온도 범위의 32개의 상이한 세분들을 나타낸다. 다이 온도의 표시는 임의의 개수의 비트들을 포함할 수 있으며, 임의의 온도 범위를 나타낼 수 있으며, 임의의 개수의 더 작은(또는 더 큰) 단계들로 세분될 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 예를 들어, 또다른 실시예에서, 온도 표시는 -20℃ 내지 65℃의 온도 범위를 나타내는 6개 비트들을 포함할 수 있다. (000000 내지 111111를 범위로 하는) 6개 비트들은 온도 범위의 64개의 상이한 세분들을 나타낼 수 있다. 세분들이 균일할 수 있지만 반드시 균일할 필요는 없다는 점이 이해되어야 한다.

도 5 및 도 5a와 관련하여 아래에 더욱 상세하게 설명될 바와 같이, 전압 센서(114)는 PVT 센서(및 연관된, 공통적으로 형성된 반도체 디바이스)의 전원(미도시)의 전압을 감지하고, 전원 전압 레벨의 표시를 출력(124)에 제공하도록 구성된다. 일 실시예에서, 전원 전압 레벨의 표시는 4.5볼트 내지 5.5볼트의 전압 범위를 나타내는 4비트를 포함한다. 4비트(0000 내지 1111)는 PVT 센서(및 연관된, 공통적으로 형성된 반도체 디바이스)의 전원 전압 레벨의 표시가 동작하는 전압 범위의 16개의 상이한 세분들을 나타낸다. 전원 전압 레벨의 표시가 임의의 개수의 비트들을 포함할 수 있고, 임의의 전압 범위를 나타낼 수 있고, 임의의 개수의 더 작은(또는 더 큰) 균일한 또는 불균일한 단계들로 세분될 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 예를 들어, 또다른 실시예에서, 전원 전압 레벨의 표시는 4.7볼트 내지 5.2볼트의 전압 범위를 나타내는 3개 비트를 포함할 수 있다. 3개 비트(000 내지 111)는 전압 범위의 8개의 상이한 세분들을 나타낼 수 있다.

프로세스 센서(116)의 더욱 상세한 내용들은, 본 발명의 실시예에 따라, 이제 도 2를 참조하여 기술된다. 프로세스 센서(200)는 전압 기준 회로(104)(도 1)에 대응하는 일정한 기준 전압원(202), 일정한 기준 전압원(202)에 커플링된 프로세스 센서 엘리먼트(204), 프로세스 센서 엘리먼트(204)에 커플링된 인코더(206), 및 인코더(206)에 커플링된 선택적 디지털 버퍼(208)를 포함하고, 디지털 버퍼(208)의 출력은 프로세스 센서(200)의 출력(210)을 형성한다.

일정한 기준 전압원(202)은 프로세스 센서 엘리먼트(204)에 일정한 기준 전압 신호를 제공한다. 일 실시예에서, 일정한 기준 전압원(202)이 도 1의 전압 기준 회로(104)에 의해 제공되지만, 일정한 전압원(202)은 별개의, 안정화된 전압 기준 소스일 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 프로세스 센서 엘리먼트(204)는 센서 엘리먼트(및 연관된, 공통적으로 형성된 반도체 디바이스)가 제조된 프로세스를 표시하는 하나 이상의 파라미터들을 감지하고, 해당 프로세스를 특성화하고, 해당 특성화를 표시하는 디지털 신호를 출력한다. 아래에 기술된 실시예에서, 프로세스 센서 엘리먼트(204)는 3개 레벨들: 저속, 공칭 또는 고속 중 하나로 스피드를 특성화한다.

PVT 센서 및 연관된 공통적으로 형성된 반도체 디바이스의 스피드는 이들 디바이스들이 제조된 프로세스에 따라 달라질 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 예를 들어, 90 nm CMOS 제조 프로세스에서, 제조 프로세스의 가변성은 일반적으로 설계-공칭 값보다 더 양호하게(예를 들어, 더 고속으로) 수행하는 해당 프로세스를 사용하여 만들어지는 일부 디바이스들 및 설계-공칭값보다 더 열악하게(예를 들어, 더 저속으로) 수행하는 일부 디바이스들을 초래한다. 성능에서의 이러한 차이점들은 피쳐(트랜지스터) 사이즈와 같은 하나 이상의 프로세스 파라미터들의 변동들, 도펀트 사용량(dosage) 변동들, 및 심지어, 기반 웨이퍼 배향 및 그 도펀트들의 변동들로부터 초래된다. 또한, 프로세스 파라미터들의 이러한 변동들은 디바이스의 다른 엘리먼트들(예를 들어, NMOS 트랜지스터들)보다 더 많거나 더 적은 디바이스의 특정 엘리먼트들(예를 들어, PMOS 트랜지스터들)에 영향을 줄 수 있다. 따라서, 프로세스 센서 엘리먼트(204)가 잠재적 프로세스 변동들에 따라, 3개 레벨들보다 더 적거나 더 많게 스피드들을 분할하도록 설계될 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 예를 들어, 한가지 타입의 트랜지스터(예를 들어, PMOS 트랜지스터)가 또다른 타입의 트랜지스터(예를 들어, NMOS 트랜지스터)와 상이하게 동작하는 경우, 성능은 트랜지스터 타입 특정적일 수 있고, 고속/고속, 고속/공칭, 고속/저속, 저속/고속 등으로서 특성화될 수 있다. 도 3을 참조하여 아래에 더욱 상세히 설명될 바와 같이, 일 실시예에서, 프로세서 센서 엘리먼트(204)는 폴리실리콘 저항기 저항 변동에 기초하는 프로세스 측정 출력(고속, 공칭, 저속)을 제공하지만, 다른 프로세스 감지 방식들 및 출력 특성화들이 가능하다.

인코더(206)는 신호들을 프로세스 센서 엘리먼트(204)로부터 디지털 신호들로 인코딩하며, 여기서, 이 예에서, 3개 비트들 중 오직 1개 비트가 주어진 시간에 어써트된다. 디지털 버퍼(208)는 디지털 신호들을 출력(210)에 제공한다. 예를 들어, 일 실시예에서, 프로세스 스피드가 저속으로 결정되는 경우 제1 비트는 하이로 세팅되고 다른 2개 비트는 로우로 세팅된다. 프로세스 스피드가 공칭으로 결정되는 경우, 제2 비트는 하이로 세팅되고, 다른 2개 비트는 로우로 세팅된다. 프로세스 스피드가 고속으로 결정되는 경우, 제3 비트는 하이로 세팅되고, 다른 2개 비트는 로우로 세팅된다. 다른 실시예들에서, 프로세스 특성화는 임의의 개수의 비트들을 포함할 수 있으며, 잠재적 프로세스 변동들에 따라 상이하게 인코딩될 수 있다는 점이 이해되어야 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 2의 프로세스 센서(200)의 더욱 상세한 예시적인 실시예를 도시한다. 프로세스 센서(300)는 일정한 기준 전압원(202), 전압 분배기(311), 프로세스 감지 저항기 Rs(304), 프로세스 감지 트랜지스터(307), 다수의 비교기들(306), 인코더(312), 및 복수의 버퍼링된 출력들(314, 316, 318)을 포함한다. (도 1의 전압 기준 회로(104)일 수 있는) 일정한 기준 전압원(202)의 출력에 커플링되는 입력(302)은 이로부터 안정화된 전압을 수신하고 전압 분배기(311)를 구동한다. 프로세스 감지 저항기 Rs(304) 및 프로세스 감지 트랜지스터(307)는 전압 분배기(311)에 커플링된다. 다수의 비교기들(306)은 전압 분배기(311), 프로세스 감지 저항기 Rs(304) 및 프로세스 감지 트랜지스터(307)에 커플링된다. 인코더(312)는 비교기들(306) 및 복수의 출력들(314, 316, 318)에 커플링된다.

도시된 예에서, 프로세스 감지 저항기 Rs(304)는 전압 분배기(311)를 통해 입력(302)으로부터 일정한 전압을 수신한다. 프로세스 감지 트랜지스터(307)의 게이트는 바이어스 전압원(103)(도 3에는 미도시되나, 도 1에 도시됨)으로부터 일정한 바이어스 전압을 수신하여 정전류원으로서 동작한다. 아래에 더 상세하게 설명될 바와 같이, 프로세스 감지 저항기 Rs(304)의 저항은 전압 분배기들(311)의 저항기보다는 프로세스 센서(300)를 제조하기 위해 사용되는 제조 프로세스의 변동들에 더욱 민감하다. 그 결과, 프로세스 감지 저항기 Rs(304)에 의해 생성되는 전압 Vs(305)은 프로세스 센서 엘리먼트를 제조하기 위해 사용되는 프로세스에 의존한다. 비교기들(306)은 전압 Vs(305)와 함께, 전압 분배기(311)로부터의 전압들 V1(308) 및 V2(310)을 모니터링하고, 프로세스 센서 엘리먼트를 제조하기 위해 사용되는 프로세스를 특성화하는 디지털 신호들을 제공한다. 프로세스 센서 엘리먼트를 제조하기 위해 사용되는 프로세스는 전압 Vs(305)가 V1(308)보다 더 큰지, V1(308) 및 V2(310) 사이에 있는지, 또는 V2(310)보다 더 작은지의 여부에 응답하여 특성화된다. 일 실시예에서, 프로세스의 특성화는 프로세스 센서 엘리먼트를 형성하기 위해 사용되는 프로세스의 스피드, 및 따라서, 연관된 반도체 디바이스를 형성하기 위해 사용되는 프로세스의 스피드를 표시한다. 스피드는 전압 Vs(305)가 전압 V2(310)보다 더 작은 경우 저속으로, 전압 Vs(305)가 전압 V1(308)과 전압 V2(310) 사이에 있는 경우 공칭으로, 전압 Vs(305)가 전압 V1(308)보다 더 큰 경우 고속으로 특성화된다. 인코더(312)는 비교기들(306)로부터 디지털 신호들을 수신하고, 저속 비트(314), 공칭 비트(316) 및 고속 비트(318)를 포함하는, 전술된 바와 같은 센서 엘리먼트(및 연관된, 공통적으로 형성된 반도체 디바이스)를 형성하기 위해 사용되는 프로세스의 스피드를 표시하는 3비트 신호를 생성한다. 다른 실시예들에서, 프로세스 특성화가 임의의 개수의 비트들을 포함할 수 있고, 상이하게 인코딩될 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 또한, 스피드의 특성화가, 예를 들어, 링 오실레이터 또는 클록을 이용하여 상이하게 수행될 수 있다는 점이 이해되어야 한다.

공지된 바와 같이, 집적 회로 저항기의 저항은 저항기를 제작하기 위해 사용되는 물질의 저항도 및 저항기의 물리적 디멘젼에 관련된다. 또한, 저항기의 저항은 저항기의 길이 대 저항기의 단면적(높이 곱하기 폭)의 비에 비례한다. 프로세스 감지 저항기 Rs(304)의 저항의 차이점들은, 디바이스의 스피드를 직접적으로 측정하지는 않지만, 전체 디바이스 성능의 강력한 표시자이다. 저항기(304)를 전압 분배기의 저항기들보다 프로세스 변동들에 더욱 민감하게 만들기 위해, 프로세스 감지 저항기 Rs(304)의 단면적은 전압 분배기(311)의 저항기들의 단면적보다 현저하게 작다. 이러한 예에서, 프로세스 감지 저항기 Rs(304) 및 전압 분배기(311)의 저항기들은 종래의 폴리실리콘 저항기들이며, 모든 저항기들의 높이는 실질적으로 같다. 전압 분배기(311)의 저항기들 및 프로세스 감지 저항기 Rs(304) 모두의 저항들은 거의 동일하며(예를 들어, 프로세스 감지 저항기 Rs(304)에 대해 거의 25KΩ 및 전압 분배기(311)의 저항기들에 대해 거의 27KΩ), 분배기(311)의 저항기들의 폭들은 프로세스 감지 저항기 Rs(304)의 폭의 약 2배이며, 분배기(311)의 저항기들 각각의 길이는 프로세스 감지 저항기 Rs(304)의 길이의 약 2배보다 약간 더 크다. 저항기들의 단면적은 2:1이 아닐 수 있으며(예를 들어, 3:1), 저항기들의 높이는 서로 상이할 수 있으며, 전압 분배기 저항기들의 저항 및 프로세스 감지 저항기 Rs(304)의 저항이 서로 상이할 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 저항의 변동 이외의 기술들이 프로세스 변동들을 검출하기 위해 사용될 수 있다는 점이 추가로 이해되어야 한다(예를 들어, 링 오실레이터 주파수).

프로세스 센서(300)가 전원 전압 레벨 변경들 및 온도 변경들에 의해 실질적으로 영향받지 않는다는 점이 이해되어야 한다. 이는 일정한 기준 전압원(202)에 의해 제공되는 안정적인 기준 전압의 결과이며, 또한, 비교기들(306)에 의해 제공되는 프로세스 특성화의 속성 때문이다. 비교기들은 전압 Vs(305)과 전압들 V1(308) 및 V2(310) 사이의 관계(예를 들어, Vs(305)가 V1(308)보다 더 큰지, V1(308) 및 V2(310) 사이에 있는지, 또는 V2(310)보다 더 작은지의 여부)를 모니터링한다. 따라서, 온도의 변경들로부터의 임의의 영향이 전압들 Vl, V2, 및 V3 모두에 실질적으로 균일하게 영향을 줄 수 있으므로, V_S(305)와 V1(308) 및 V2(310) 사이의 관계는 실질적으로 동일하게 유지될 것이다. 따라서, 프로세스 센서(300)는 전원 전압 레벨 및 온도의 변동들에 의해 영향받지 않은 채 유지된다.

도 1의 온도 센서(112)의 추가적인 상세내용들은, 본 발명의 실시예에 따라, 이제 도 4를 참조하여 기술된다. 온도 센서(400)는 프로세스-유도 에러 정정 회로(402), 온도 센서 엘리먼트(404), 버퍼(406), 일정한 기준 전압원(408), 아날로그-대-디지털(A/D) 변환기(410), 온도계-대-바이너리 코드 변환기(412), 및 온도 센서(400)의 출력(416)을 형성하는 디지털 버퍼(414)의 출력을 가지는 선택적 디지털 버퍼(414)를 포함한다. 온도 센서 엘리먼트(404)는 프로세스-유도 에러 정정 회로(402)에 커플링된다. 버퍼(406)는 온도 센서 엘리먼트(404)에 커플링된다. 아날로그-대-디지털 변환기(410)는 버퍼(406) 및 일정한 기준 전압원(408)에 커플링된다. 온도계-대-바이너리 코드 변환기(412)는 아날로그-대-디지털 변환기(410)에 커플링된다. 디지털 버퍼(414)는 온도계-대-바이너리 코드 변환기(412)에 커플링된다.

프로세스-유도 에러 정정 회로(402)는 프로세스 센서(300)(도 3)로부터 3비트 프로세스 특성화 데이터를 수신하고, 온도 센서에 대한 프로세스 변동들의 영향을 감소시키기 위해 프로세스 특성화 데이터에 응답하여 온도 센서 엘리먼트(404)를 적어도 부분적으로 보상하도록 동작한다. 아래에 더욱 상세하게 설명될 바와 같이, 온도 센서 엘리먼트(404)는 온도 센서의, 따라서, 연관된 반도체 디바이스의 다이 온도를 검출하고, 다이의 온도를 표시하는 전압 신호를 버퍼(406)에 제공한다. 버퍼(406)는 아날로그-대-디지털 변환기(410)로부터 온도 센서 엘리먼트(404)를 버퍼링시켜, 아날로그-대-디지털 변환기(410)의 로드가 온도 센서 엘리먼트(404)에 영향을 주는 것을 방지하도록 구성된다. 일 실시예에서, 버퍼(406)는 온도 센서(400)의 선택적 컴포넌트이다. 일정한 기준 전압원(408), 예를 들어, 전압 기준 회로(104)(도 1)는 일정한 기준 전압 신호를 아날로그-대-디지털 변환기(410)에 제공한다. 대안적으로, 일정한 기준 전압원(408)은 도 1의 LDO 레귤레이터(108)와는 별개의 LDO 레귤레이터를 포함할 수 있다. 아날로그-대-디지털 변환기(410)는 버퍼(406)로부터의 전압 신호를 일정한 기준 전압 신호와 비교하고, 상기 비교에 기초하여, 다이 온도를 표시하는 온도계-코딩된 디지털 신호를 온도계-대-바이너리 코드 변환기(412)에 제공한다. 통상적인 온도계-대-바이너리 코드 변환기(412)는 온도계-코딩된 디지털 신호들을 더 적은 개수의 비트를 가지는 바이너리-코딩된 디지털 신호들로 변환한다. 최종적으로, 디지털 버퍼(414)는 연관된 반도체 디바이스의 다이 온도를 표시하는 바이너리 코딩된 디지털 신호들을 출력(416)에 제공한다. 전술된 바와 같이, 다이 온도의 디지털화된 표시는 5비트이다.

프로세스-유도 에러 정정 회로(402) 및 온도 센서 엘리먼트(404)의 더욱 상세한 내용들은, 본 발명의 실시예에 따라, 이제 도 4a를 참조하여 기술된다. 프로세스-유도 에러 정정 회로(402)는 로직 회로(402A), 복수의 스위치들(410A, 412A), 및 복수의 저항기들(414A, 416A)을 포함한다. 로직 회로(402A)는 프로세스 센서(300)(도 3)로부터의 복수의 출력들(314, 316, 318)에 커플링된다. 복수의 스위치들(410A, 412A) 각각은 로직 회로(402A)의 출력에 의해 제어된다. 복수의 저항기들(414A, 416A) 각각은 복수의 스위치들(410A, 412A)의 출력에 커플링된다.

온도 센서 엘리먼트(404)는 온도-안정 온도 감지 저항기(408A) 및 온도-종속적 전류원 트랜지스터(420)를 포함한다. 온도-안정 온도 감지 저항기(408A)는 프로세스-유도 에러 정정 회로(402)의 복수의 온도-안정 저항기들(414A, 416A)과 직렬로 커플링된다.

로직 회로(402A)는 프로세스 센서(300)(도 3)로부터 3비트 프로세스 특성화를 수신한다. 프로세스 센서로부터 수신된 프로세스 특성화에 응답하여, 로직 회로(402A)는 복수의 스위치들(410A, 412A)을 동작시킨다. 개별 스위치들(410A, 412A)을 턴온 또는 턴오프시킴으로써, 개별 저항기들(414A, 416A)은 전력공급(energize)되거나 또는 바이패스될 수 있다. 그 결과, 저항기들(414A, 416A)에서의 전류 흐름, 및 결과적으로 온도 감지 저항기(408A)에서의 전류 흐름은 온도 센서 엘리먼트(404)를 제조하기 위해 사용되는 프로세스에서의 변동들을 적어도 부분적으로 보상하도록 조정될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 전술된 바와 같은 저속 프로세스를 표시하는 프로세스 특성화에 응답하여, 로직 회로(402A)는 스위치(410A)를 턴온시키고, 스위치(412A)를 턴오프시키도록 동작한다. 그 결과, 저항기들(414A 및 416A)이 바이패스되어 저속 프로세스를 적어도 부분적으로 보상하도록 온도 감지 저항기(408A)를 통과하는 전류를 조정한다. 또다른 예에서, 전술된 바와 같은 고속 프로세스를 표시하는 프로세스 특성화에 응답하여, 로직 회로(402A)는 스위치(410A) 및 스위치(412A)를 모두 턴오프시키도록 동작한다. 그 결과, 저항기들(414A 및 416A)은 모두 전력공급되어 고속 프로세스를 적어도 부분적으로 보상하도록 온도 감지 저항기(408A)를 통과하는 전류를 조정한다. 따라서, 온도 센서 엘리먼트(404)는 센서 엘리먼트를 제조하기 위해 사용되는 프로세스에서의 변동들에 의해 상대적으로 영향을 받지 않은 채 유지된다. 로직 회로(402A), 복수의 스위치들(410A, 412A) 및 저항기들(414A, 416A)이 센서 엘리먼트(404)의 원하는 보상을 제공하기 위해 상이하게 구성될 수 있다는 점이 이해되어야 한다.

아날로그-대-디지털 변환기(410)(도 4)에 의해 디지털화될 전압 신호를 생성하기 위해, 온도-의존적 전류원 트랜지스터(420)는 절대 온도(PTAT)에 비례하는 전류를 온도 감지 저항기(408A)에 제공하기 위해 밴드갭 회로(106)(도 1)에 커플링된다. 온도 및 온도 감지 저항기(408A)의 결과적인 저항에 따라, 트랜지스터(420)로부터의 일정한 전류는 감지 저항기(408A)에 대한, 그리고 만약 전력공급되는 경우, 저항기들(414A, 416A)에 대한 전압 신호를 생성한다. 따라서, 노드(418A)에서의 온도 센서 엘리먼트(404)에 의해 생성되는 전압 신호는 온도에 따라 달라진다.

전압 센서(114)(도 1)에 대한 추가적인 상세내용은, 본 발명의 실시예에 따라, 이제 도 5를 참조하여 기술된다. 전압 센서(500)는 프로세스-유도 에러 정정 회로(502), 전압 센서 엘리먼트(504), 버퍼(506), 일정한 기준 전압원(508), 아날로그-대-디지털 변환기(510), 온도계-대-바이너리 코드 변환기(512), 및 선택적 디지털 버퍼(514)를 포함하며, 디지털 버퍼(514)의 출력은 전압 센서(500)의 출력(516)을 형성한다. 전압 센서 엘리먼트(504)는 프로세스-유도 에러 정정 회로(502)의 출력에 커플링된다. 버퍼(506)는 전압 센서 엘리먼트(504)의 출력에 커플링된다. 아날로그-대-디지털 변환기(510)는 버퍼(506) 및 일정한 기준 전압원(508)의 출력에 커플링된다. 온도계-대-바이너리 코드 변환기(512)는 아날로그-대-디지털 변환기(510)의 출력에 커플링된다. 디지털 버퍼(514)는 온도계-대-바이너리 코드 변환기(512)의 출력에 커플링된다.

프로세스-유도 에러 정정 회로(502)는 프로세스 센서(300)(도 3)로부터 3비트 프로세스 특성화를 수신하고, 전압 센서에 대한 프로세스 변동들의 영향을 감소시키기 위해 프로세스 특성화에 응답하여 전압 센서 엘리먼트(504)를 보상하도록 동작한다. 아래에 더욱 상세하게 설명될 바와 같이, 전압 센서 엘리먼트(504)는 전압 센서, 및 연관된 공통적으로 형성된 반도체 디바이스(미도시)에 인가되는 전원 전압 레벨을 검출하고, 전원 전압 레벨을 표시하는 전압 신호를 버퍼(506)에 제공한다. 버퍼(506)는 아날로그-대-디지털 변환기(510)로부터 전압 센서 엘리먼트(504)를 버퍼링하여 아날로그-대-디지털 변환기(510)의 로드가 전압 센서 엘리먼트(504)에 영향을 주는 것을 방지하도록 구성된다. 일 실시예에서, 버퍼(506)는 전압 센서(500)의 선택적 컴포넌트이다. 전압 기준 회로(104)(도 1)와 같은 일정한 기준 전압원(508)은 일정한 기준 전압 신호를 아날로그-대-디지털 변환기(510)에 제공한다. 대안적으로, 일정한 기준 전압원(508)은 전압 기준 회로(104) 내의 것과는 별개의 LDO 레귤레이터를 포함할 수 있다. 아날로그-대-디지털 변환기(510)는 전압 신호를 일정한 기준 전압 신호와 비교하고, 상기 비교에 응답하여, 전원 전압 레벨을 표시하는 온도계-코딩된 디지털 신호를 온도계-대-바이너리 코드 변환기(512)에 제공한다. 온도계-대-바이너리 코드 변환기(512)는 온도계-코딩된 디지털 신호들을 더 적은 개수의 비트를 가지는 바이너리-코딩된 디지털 신호들로 변환한다. 최종적으로, 디지털 버퍼(514)는 연관된 반도체 디바이스의 전원 전압 레벨을 표시하는 바이너리 코딩된 디지털 신호들을 출력(516)에 제공한다. 전술된 바와 같이, 전원 전압 레벨의 표시는 4비트를 포함할 수 있다.

프로세스-유도 에러 정정 회로(502) 및 전압 센서 엘리먼트(504)의 추가적인 상세내용들은, 본 발명의 실시예에 따라, 이제 도 5a를 참조하여 기술된다. 프로세스-유도 에러 정정 회로(502)는 제1 복수의 스위치들(512A, 514A, 516A) 및 제2 복수의 스위치들(506A, 508A, 510A)을 포함한다. 제1 복수의 스위치들(512A, 514A, 516A) 각각은 전압 기준 회로(104)의 출력(110)에 커플링된다. 개별 스위치들(506A, 508A, 510A)은 각각 프로세스 센서(300)(도 3)로부터의 3개의 출력들(314, 316, 318) 중 하나에 커플링된다. 예를 들어, 일 실시예에서, 제1 스위치(506A)는 프로세스 센서(300)의 저속 비트(314)에 커플링되고, 제2 스위치(508A)는 프로세스 센서(300)의 공칭 비트(316)에 커플링되고, 제3 스위치(508A)는 프로세스 센서(300)의 고속 비트(318)에 커플링된다. 제1 복수의 스위치들(512A, 514A, 516A)은 또한 3개의 회로 레그들을 형성하기 위해 제2 복수의 스위치들(506A, 508A, 510A)에 커플링된다. 예를 들어, 제1 회로 레그는 스위치들(512A 및 506A)을 포함할 수 있고, 제2 회로 레그는 스위치들(514A 및 508A)을 포함할 수 있고, 제3 회로 레그는 스위치들(516A 및 510A)을 포함할 수 있다. 전압 센서 엘리먼트(504)는 제1 복수의 스위치들(512A, 514A, 516A) 및 노드(520A) 각각에 커플링되는 저항기(518A)를 포함한다.

전압 기준 회로(104)(도 1)의 출력(110)은 제1 복수의 스위치들(512A, 514A, 516A) 각각에 안정적인 기준 전압을 제공한다. 제2 복수의 스위치들(506A, 508A, 510A)은 프로세스-유도 에러 정정 회로(502)의 3개 레그들을 동작시키고, 전압 센서 엘리먼트를 제조하기 위해 사용되는 프로세스에서의 변동들에 대해 전압 센서 엘리먼트(504)를 보상하도록 제어된다. 그러나 일 실시예에서, 3개 레그들 중 오직 하나만이 임의의 한 시점에서 전력공급될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 저속 프로세스를 표시하는 프로세스 특성화에 응답하여, 제1 레그는 제1 스위치(506A)를 턴온하는 저속 비트(314), 제2 스위치(508A)를 턴오프하는 공칭 비트(316) 및 제3 스위치(510A)를 턴오프하는 고속 비트(318)에 의해 전력공급될 수 있다. 또다른 예에서, 고속 프로세스를 표시하는 프로세스 특성화에 응답하여, 제3 레그는 제1 스위치(506A)를 턴오프하는 저속 비트(314), 제2 스위치(508A)를 턴오프하는 공칭 비트(316) 및 제3 스위치(510A)를 턴온하는 고속 비트(318)에 의해 전력공급된다. 마지막 예에서, 공칭 프로세스를 표시하는 프로세스 특성화에 응답하여, 제2 레그는 제1 스위치(506A)를 턴오프하는 저속 비트(314), 제2 스위치(508A)를 턴온하는 공칭 비트(316) 및 제3 스위치(510A)를 턴오프하는 고속 비트(318)에 의해 전력공급된다.

전압 센서 엘리먼트(504)에서의 전류 흐름은 어느 레그가 전력공급되느냐에 따라 달라진다. 일 실시예에서, 전력공급된 레그에서의 전류 흐름, 및 따라서, 전압 센서 엘리먼트(504)에서의 전류 흐름은 동력 공급된 레그 내의 디바이스의 파라미터들에 의존할 수 있다. 일 실시예에서, 전력공급된 레그에서의 전류 흐름은 전력공급된 레그 내의 스위치의 사이즈 특성들에 의존하며, 따라서, 전력공급된 레그에서의 전류 흐름이 전력공급된 레그 내의 스위치의 폭 대 길이 비에 비례한다.

일 예로서, 일 실시예에서, 제2 복수의 스위치들(506A, 508A, 510A)의 각각의 스위치들은 실질적으로 동일한 사이즈 파라미터들을 가지는(예를 들어, 0.6μm의 길이, 10 μm의 폭을 가지며 3개의 게이트 핑거들을 포함함) 반면, 제1 복수의 스위치들(512A, 514A, 516A)의 각각의 스위치들은 상이한 사이즈 파라미터들을 가진다. 예를 들어, 제1, 제2 및 제3 스위치들(512A, 514A, 및 516A) 각각은 4개의 게이트 핑거들을 포함하며 2 μm의 길이를 가지지만, 제1 스위치(512A)는 4.8 μm의 폭을 가지고, 제2 스위치(514A)는 5 μm의 폭을 가지며, 제3 스위치(516A)는 5.2 μm의 폭을 가진다. 따라서, 제1 복수의 스위치들(512A, 514A, 516A) 각각의 드레인 전류가 스위치의 폭 대 길이 비에 비례하므로, 레그들 각각을 통과하는 전류 역시 달라질 것이다. 따라서, 프로세스 특성화에 응답하여 3개 레그들 중 하나를 전력공급함으로써, 전압 센서 엘리먼트(504)에서의 전류는 전압 센서 엘리먼트를 제조하는데 사용되는 프로세스에서의 임의의 변동들을 보상하도록 조정될 수 있다. 스위치들의 동작 및 사이즈 파라미터들이 상이하게 구성될 수 있다는 점이 이해되어야 한다.

도 5a에 도시된 바와 같이, 전압 센서 엘리먼트(504)는 온도-안정적 저항기(518A)와 직렬로 커플링된 트랜지스터(522A)를 포함한다. 트랜지스터(522A)는 본질적으로 포화된 스위치로서 동작하며, 3개의 회로 레그들 중 어느 것이 전력공급되는지에 따라, 저항기(518A)를 통해 흐르는 전류가 달라질 것이다. 저항기(518A)의 저항 및 프로세스-유도 에러 정정 회로(502)에 의해 공급되는 전류에 의해 결정되는 저항기(518A) 양단에 강하되는 전압은 전원 전압 레벨을 표시하는 노드(520A)에서의 프로세스-보상된 전압 신호를 생성하도록 전원 전압 Vcc를 오프셋시킨다. 따라서, 저속 프로세스 특성화에 응답하여, (스위치들(512A 및 506A)을 포함하는) 제1 회로 레그가 전력공급되고, 더 적은 전압이 저항기(518A) 양단에 강하되고, 노드(520A)에서 제공되는 전압 신호는 고속 프로세스 특성화에 기초하여 (스위치들(516A 및 510A)을 포함하는) 제3 회로 레그가 전력공급될 때보다 더 적게 오프셋된다. 노드(520A)에서 생성된 프로세스-보상된 전압 레벨 신호는 버퍼(506)(도 5)에 제공된다. 따라서, 전압 센서 엘리먼트(504)는 센서 엘리먼트를 제조하는데 사용되는 프로세스에서의 변동들 및 온도에서의 변동들에 의해 실질적으로 영향받지 않은 채 유지된다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 PVT 센서의 동작 방법의 흐름도를 도시한다. 방법은 블록(602)에서 시작한다. 블록(604)에서, 본 발명의 실시예에 따른 공통적으로 형성된 그리고 연관된 PVT 센서를 포함하는 반도체 디바이스가 파워온된다. 파워온 되는 것에 응답하여, 블록(606)에서, PVT 센서는 PVT 센서의 프로세스 센서 엘리먼트, 및 따라서 연관된 반도체 디바이스가 제조되었던 프로세스를 특성화한다. 전술된 바와 같이, 본 발명의 실시예에서, PVT 센서는 프로세스 센서 엘리먼트(및 연관된 공통적으로 형성된 반도체 디바이스)의 스피드를 특성화할 수 있다. 프로세스의 특성화에 응답하여, PVT 센서는 PVT 센서(및 연관된 반도체 디바이스)가 생성되었된 프로세스를 표시하는 프로세스 제어 신호들을 PVT 센서의 출력에 제공한다. 블록(608)에서, PVT 센서는 프로세스 제어 신호들에 응답하여 전압 센서를 보상하고, 전원 전압 레벨을 결정한다. 전원 전압 레벨의 결정에 응답하여, PVT 센서는 PVT 센서 및 연관된 반도체 디바이스의 전원 전압 레벨을 표시하는 전압 제어 신호들을 제공한다. 블록(610)에서, PVT 센서는 프로세스 특성화에 응답하여 온도 센서를 보상하고, PVT 센서 및 연관된 반도체 디바이스의 온도 센서의 다이 온도를 결정한다. 다이 온도의 결정에 응답하여, 온도 센서는 PVT 센서 및 연관된 반도체 디바이스의 다이 온도를 표시하는 온도 제어 신호들을 제공한다. 일 실시예에 따라, 블록들(606, 608 및 610)은 PVT 센서 및 연관된 반도체 디바이스가 제조되었된 프로세스를 계속적으로 그리고 동적으로 특성화하고, PVT 센서 및 연관된 반도체 디바이스의 전원 전압 레벨을 감지하고, PVT 센서 및 연관된 반도체 디바이스의 다이 온도를 감지하도록 반복될 수 있다. 블록들(608 및 610)이 수행되는 순서가 달라질 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 또한, 프로세스가, 연관된 반도체 디바이스의 수명에 걸쳐 (예를 들어, 디바이스의 수명으로 인한) 임의의 프로세스 특성화 변동들을 고려하도록 동적으로 특성화될 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 일 실시예에서, 프로세스 특성화는 연관된 반도체 디바이스가 파워온될 때마다 수행된다.

본 발명의 실시예에 따라, PVT 센서는 더욱 일관적인 출력 신호를 제공하도록 감지된 프로세스, 전원 전압 레벨들 및 다이 온도 레벨들에 기초하여 연관된 반도체 디바이스를 구성하기 위해 사용될 수 있는 제어 신호들을 제공한다. 전술된 바와 같이, 일관적인 출력 신호로부터 상당히 이점을 얻을 수 있는 반도체 디바이스의 일 예는 CATV 시스템의 업스트림 PGA이다.

도 7은 본 발명에 따른 집적된 PVT 센서를 포함하는 반도체 디바이스(700)의 블록도이다. 도시된 바와 같이, 반도체 디바이스는 본 발명의 실시예에 따른 PGA(701) 및 PVT 센서(702)를 포함한다. PGA(701)는 2-스테이지 증폭기(714), 2-스테이지 감쇠기(712), 드라이버들(716a, 716b) 및 스위치(718)를 포함한다. 드라이버(716a)는 증폭기(714)의 출력에 커플링된다. 드라이버(716b)는 감쇠기(712)의 출력에 커플링된다. 스위치(718)는 드라이버들(716a, 716b) 모두의 출력에 커플링된다.

또한, 반도체 디바이스(700)는 밴드갭 전압 기준 회로(710), LDO 레귤레이터(708), 적어도 하나의 바이어스 회로(706), 적어도 하나의 바이어스 제어기(704), 온-칩 룩업 테이블/상태 머신(720), 및 직렬 주변 인터페이스(SPI)(722)를 포함한다. LDO 레귤레이터(708)는 밴드갭 전압 기준 회로(710)의 출력에 커플링된다. 적어도 하나의 바이어스 회로(706)는 LDO 레귤레이터(708)의 출력, 및 증폭기(714) 및 감쇠기(712)의 입력들에 커플링된다. 적어도 하나의 바이어스 제어기(704)는 적어도 하나의 바이어스 회로(706)의 입력에 커플링된다. 온-칩 룩업 테이블/상태 머신(720)은 증폭기(714), 감쇠기(712)의 이득 입력들 및 PVT 센서(702)의 출력에 커플링되고, 직렬 주변 인터페이스(SPI)(722)는 온-칩 룩업 테이블/상태 머신(720)에 커플링된다.

전술된 바와 같이, 밴드갭 전압 기준 회로(710) 및 LDO 레귤레이터(708)는 적어도 하나의 바이어스 회로(706) 및 PVT 센서(702)(미도시된 접속)에 일정한 기준 전압을 제공한다. 또한, 전술된 바와 같이, PVT 센서(702)는 PVT 센서(및 연관된 공통적으로 형성된 반도체 디바이스)를 제조하기 위해 사용되는 프로세스를 특성화하고, 연관된 반도체 디바이스의 전원 전압 레벨을 감지하고, 연관된 반도체 디바이스의 다이 온도를 감지하고, 대응하는 제어 신호들을 제공한다.

제어 신호들은 제어 신호들에 응답하여 적어도 하나의 바이어스 회로(706)를 제어하도록 구성되는 적어도 하나의 바이어스 제어기(704)에 제공된다. 일 실시예에서, PVT 센서(702)에 의해 제공되는 제어 신호들은 온-칩 룩업 테이블/상태 머신(720)에 제공된다.

PGA(700)의 이득 및 주파수 응답은 증폭기(714), 감쇠기(712), 드라이버들(716), 적어도 하나의 바이어스 회로(706) 및 스위치(718)를 이용하여 제어될 수 있다. 일 예에서, 증폭기는 -1 내지 32 dB의 DC 이득을 가지며, 감쇠기는 -2 내지 -27 dB의 DC 이득을 가진다.

도 8은 증폭기/감쇠기(712/714) 및 바이어스 회로(806)의 제1 또는 제2 스테이지(800)의 실시예를 도시한다. 증폭기/감쇠기의 각각의 스테이지(800)는 선택가능한 디제너레이트(degenerate) 저항기들(804) 및 선택가능한 주파수 보상 커패시터들(802)을 가지는 공통-이미터 기반 증폭기/감쇠기이다. 일 실시예에서, 제1 스테이지는 0.1 dB의 미세 이득 단계를 가지는 반면, 제2 스테이지는 1 dB 이득 단계를 가진다. 증폭기/감쇠기가 2개 스테이지들보다 더 많거나 더 적게 구성될 수 있으며, 이득 단계들이 상이하게 정의될 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 바이어스 회로(806)는 복수의 선택가능한 전류원들을 포함한다.

도 7 및 8을 참조하면, PVT 센서(702)에 의해 제공되는 제어 신호들에 응답하여, 바이어스 제어기(704)는 증폭기/감쇠기 스테이지(800)에 원하는 바이어스 전류를 제공하도록 바이어스 회로(806)의 복수의 선택가능한 전류원들을 동작시킨다. 일 실시예에서, 오직 하나의 전류원만이 임의의 한 시점에서 선택될 수 있다.

PVT 센서(702)로부터의 제어 신호들의 수신에 더하여, 룩업 테이블/상태 머신(720)이 또한 PGA의 원하는 DC 이득을 포함하는 신호를 수신할 수 있다. 일 실시예에서, 원하는 DC 이득은 SPI(722)를 통해 룩업 테이블/상태 머신에 입력된다. 그러나 원하는 DC 이득이 다른 방법들(예를 들어, 병렬 입력들)을 통해 룩업 테이블/상태 머신에 전달될 수 있다는 점이 이해되어야 한다.

PVT 센서(702)에 의해 제공되는 제어 신호들 및 룩업 테이블/상태 머신(720)에 제공되는 원하는 DC 이득에 응답하여, 온-칩 룩업 테이블/상태 머신(720)은 증폭기(714) 및 감쇠기(712)의 DC 이득 및 주파수 응답을 제어한다. 룩업 테이블/상태 머신(720)은 선택가능한 디제너레이트된 저항기들(804), 선택가능한 주파수 보상 커패시터들(802) 및 스위치(718)를 제어하여 PGA(700)의 출력에서의 원하는 DC 이득을 조정한다. 본 발명의 실시예에서, 룩업 테이블/상태 머신(720)은 PVT 센서 및 원하는 이득 입력들에 응답하여 증폭기(714), 감쇠기(712) 및 스위치(718)의 동작을 제어할 수 있는 산술 상태 머신(Algorithmic State Machine: ASM)을 포함한다.

룩업 테이블/상태 머신의 온-칩 룩업 테이블의 일부분의 실시예가 도 9에서 보여질 수 있다. 온-칩 룩업 테이블(900)은 DC 이득 레벨 인덱스(902), 온도 센서 입력 레벨 인덱스들(904) 및 프로세스 센서 입력 레벨 인덱스들(906)을 포함한다. 온-칩 룩업 테이블(900)은 또한 전압 센서 입력 레벨 인덱스들(미도시)을 포함할 수 있다. 도 9에 예시된 표가 온-칩 룩업 테이블/상태 머신의 예시적인 입력들 및 출력들을 도시한다는 점이 이해되어야 한다. 룩업 테이블에 입력되는 원하는 DC 이득 및 PVT 제어 신호들에 따라, 룩업 테이블(900)은 제1 스테이지 및 제2 스테이지의 어느 저항기들이 원하는 DC 이득을 생성하기 위해 스위칭가능하게 세팅되어야 하는지를 식별하고, 룩업 테이블/상태 머신의 상태 머신은 식별된 저항기들을 세팅하도록 동작한다. 예를 들어, 도 9를 참조하면, PVT로부터의 온도 센서 제어 신호가 10001인 경우, PVT로부터의 프로세스 특성화는 010이고 원하는 이득은 111011이며, 온-칩 룩업 테이블/상태 머신은 제어 신호들 및 원하는 이득을 대응하는 인덱스들에 매핑시키고, 원하는 111011 이득을 유지하기 위해 제1 스테이지의 저항기(12) 및 제2 스테이지의 저항기(17)에 대응하는 스위치를 닫도록 동작한다. 선택가능한 주파수 보상 커패시터들(802) 중 어느 것이 PVT 센서의 출력 및 PGA의 원하는 주파수 응답에 따라 선택되는지를 결정하기 위한 인덱스들이 유사한 방식으로 제공될 수 있다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 PVT 센서 및 온-칩 룩업 테이블/상태머신을 가지는 PGA의 동작 방법의 흐름도를 도시한다. 방법은 블록(1002)에서 시작한다. 블록(1004)에서, 온-칩 룩업 테이블/상태 머신은 사용자에 의해 제공되는 원하는 DC 이득을 수신한다. 블록(1006)에서, 온-칩 룩업 테이블/상태 머신은 PVT 센서로부터 센서 데이터를 수신한다. 블록(1008)에서, 온-칩 룩업 테이블/상태 머신은, PGA의 출력에서 원하는 DC 이득을 생성하기 위해 원하는 DC 이득 및 PVT 센서로부터의 센서 데이터에 응답하여, 전술된 바와 같이, PGA를 구성한다. 블록(1010)에서, PGA의 임의의 파라미터들(예를 들어, 원하는 이득, 프로세스 특성화, 다이 온도 및/또는 전원 전압)이 변경되었는지의 여부에 대한 결정이 이루어진다. 어떤 파라미터도 변경되지 않았다는 결정이 이루어지는 경우, 블록(1010)이 반복된다. 적어도 하나의 PGA 파라미터가 변경되었다는 결정이 이루어지는 경우, 블록(1012)에서, 룩업 테이블/상태 머신은 원하는 DC 이득을 유지하기 위해 전술된 바와 같이 PGA의 구성을 수정한다. PGA가 블록(1012)에서 수정된 이후, 블록(1010)이 반복된다. PGA의 주파수 응답의 수정이 유사한 방식으로 수행될 수 있다는 점이 이해되어야 한다.

도 11은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 PGA(1101) 및 PVT 센서(1106)를 포함하는 반도체 디바이스(1100)를 도시한다. 도 11에 도시된 PGA(1101)은, 룩업 테이블/상태 머신의 집적에 대해서를 제외하고는, 도 7에 도시된 PGA(701)에 비교가능하다. 도 7의 PGA(701)과는 달리, PGA(1101)는 온-칩 룩업 테이블/상태 머신을 포함하지 않는다. 대신, PGA(1101)는 펌웨어 룩업 테이블(1104)을 다운로드한 오프-칩 마이크로프로세서(1002)와 통신한다. 펌웨어 룩업 테이블(1104)은 도 9를 참조하여 전술된 바와 같이 제어 신호 및 원하는 이득의 인덱스들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 펌웨어 룩업 테이블은 원하는 이득 세팅 및 PVT 센서의 출력들을 수신하고 보상된 이득 세팅을 이에 기반하여 PGA에 다시 제공하도록 PGA의 회로 디스크립션을 이용하여 프로그래밍된다(예를 들어, C++로 기록된다). 룩업 테이블에 저장된 회로 디스크립션이 임의의 다른 프로그래밍 언어로 기록될 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 또다른 예에서, 펌웨어 룩업 테이블은 SRAM, EEPROM 또는 마이크로프로세서의 플래시 메모리 중 하나에 저장될 수 있지만, 펌웨어 룩업 테이블이 임의의 타입의 컴퓨터 메모리에 저장될 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 마이크로프로세서(1102)는 PGA(1101)와 동일한 인쇄 회로 기판(PCB)(미도시) 상에 위치될 수 있다.

마이크로프로세서(1102)는 PGA(1101)의 이득 및 주파수 응답을 제어하도록 프로그래밍된다. PVT 센서(1106)는 PVT 센서(및 연관된 반도체 디바이스)를 제조하는데 사용되는 프로세스를 특성화하고, 연관된 반도체 디바이스의 전원 전압 레벨을 감지하고, 연관된 반도체 디바이스의 다이 온도를 감지하고, 버스(1112)를 통해 마이크로프로세서(1002)에 대응하는 P, V, T 센서 신호들을 제공한다. 마이크로프로세서(1102)는 PVT 센서(1106)로부터 P, V, T 센서 신호들을 수신하고, 사용자에 의해 제공된 원하는 이득 및 센서 신호들을 다운로드된 펌웨어 룩업 테이블(1104) 내의 대응하는 인덱스들에 매핑시켜, 감지된 파라미터들을 보상하도록 PGA(1101)에 보상된 이득 신호를 제공한다. 일 실시예에서, 보상된 이득 신호는 SPI(1108)를 통해 PGA(1101)에 전송되며, 전술된 바와 같이 증폭기(1111) 및 감쇠기(1110)의 동작을 제어하도록 구성된다. 별개의 마이크로프로세서(1102) 상에 펌웨어 룩업 테이블을 저장함으로써, PGA(1101)의 다이 영역이 감소할 수 있고, 펌웨어 룩업 테이블(1104)은 펌웨어 룩업 테이블의 업데이트된 버전을 다운로드함으로써 쉽게 업데이트될 수 있다.

도 12는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 PGA(1202) 및 PVT 센서(1206)를 포함하는 반도체 디바이스(1200)를 도시한다. 도 12의 PGA(1202)는 PVT 센서(1206)와 마이크로프로세서(1208) 사이의 접속의 구성에 대한 것을 제외하고는 도 11의 PGA(1101)과 비교가능하다. 도 11의 PGA(1101)과는 달리, 도 12의 PGA(1202)는 마이크로프로세서(1208)에 PVT 센서(1206)를 접속시키는 별도의 버스를 포함하지 않는다. 대신, PVT 센서(1206)는 SPI(1210)에 P, V, T 센서 신호들을 제공하고, SPI(1210)는 PVT 센서(1206)로부터 마이크로프로세서(1208)로 센서 신호들을 전달한다.

마이크로프로세서(1208)는 PGA(1202)의 이득 및 주파수 응답을 제어하도록 프로그래밍된다. PVT 센서(1206)는 PVT 센서(및 연관된 반도체 디바이스)를 제조하는데 사용되는 프로세스를 특성화하고, 연관된 반도체 디바이스의 전원 전압 레벨을 감지하고, 연관된 반도체 디바이스의 다이 온도를 감지하고, 대응하는 P, V, T 센서 신호들을 SPI(1210)에 제공한다. 마이크로프로세서(1208)는 SPI(1210)로부터 P, V, T 센서 신호들을 수신하고, 사용자에 의해 제공되는 원하는 이득 및 센서 신호들을 다운로드된 펌웨어 룩업 테이블(1212) 내의 대응하는 인덱스들에 매핑시켜, 감지된 파라미터들을 보상하도록 PGA(1202)에 보상된 이득 신호를 제공한다. 일 실시예에서, 보상된 이득 신호는 SPI(1210)를 통해 PGA(1200)에 전송되며, 전술된 바와 같이 증폭기(1214) 및 감쇠기(1216)의 동작을 제어하도록 구성된다. PVT 센서(1206) 및 마이크로프로세서(1208)를 인터페이싱하기 위해 SPI(1210)를 사용함에 있어서, 감소한 PCB 영역 또는 간략화된 PCB 라우팅 방식이 사용될 수 있다. PVT 센서(1206)와 마이크로프로세서(1208) 사이의 접속이 도 7 또는 11과 상이하지만, 제어 신호 및 원하는 이득 인덱스들의 포맷은 도 9를 참조하여 기술된 것과 동일할 수 있다는 점이 이해되어야 한다.

도 13은 본 발명의 실시예에 따른 PVT 센서 및 오프-칩 펌웨어 룩업 테이블을 이용한 PGA의 동작 방법의 흐름도를 도시한다. 방법은 블록(1302)에서 시작한다. 단계(1304)에서, 오프-칩 펌웨어 룩업 테이블은 사용자에 의해 제공되는 원하는 DC 이득을 수신한다. 블록(1306)에서, 오프-칩 펌웨어 룩업 테이블은 PVT 센서로부터 센서 데이터를 수신한다. 블록(1308)에서, 마이크로프로세서는, PGA의 출력에서 원하는 DC 이득을 생성하기 위해 사용자에 의해 제공되는 원하는 DC 이득 및 PVT 센서로부터의 센서 데이터에 응답하여, 전술된 바와 같이 PGA를 구성한다. 블록(1310)에서, PGA의 임의의 파라미터들(예를 들어, 원하는 이득, 프로세스 특성화, 다이 온도 및/또는 전원 전압)이 변경되었는지의 여부에 대한 결정이 이루어진다. 어떤 파라미터도 변경되지 않았다는 결정에 응답하여, 블록(1310)이 반복된다. 대안적으로, 적어도 하나의 PGA 파라미터가 변경되었다는 결정에 응답하여, 블록(1312)에서, 마이크로프로세서는 펌웨어 룩업 테이블에서 대응하는 수정을 검색(look up)한다. 블록(1314)에서, 대응하는 수정이 펌웨어 룩업 테이블에서 발견되는 것에 응답하여, 마이크로프로세서는 전술된 바와 같이 변경된 파라미터들에 대응하고, 원하는 DC 이득을 유지하기 위해 보상된 이득 세팅을 제공함으로써 PGA(1202)를 구성한다. PGA의 주파수 응답의 수정이 유사한 방식으로 수행될 수 있다는 점이 이해되어야 한다.

본 발명의 PVT 센서가 CATV 시스템의 PGA와 관련하여 기술되었지만, PVT 센서가 또한 온도, 전압 또는 프로세스 변동들에 민감하며 안정적인 출력이 요구되는 임의의 디바이스와 함께 사용될 수도 있다는 점이 이해되어야 한다. 예를 들어, PVT 센서는 입력 또는 출력 버퍼 임피던스들을 조정하기 위해, 또는 집적된 오실레이터의 안정성을 향상시키고 오실레이터 칩-대-오실레이터 칩으로부터의 집적 회로 오실레이터 성능의 균일성을 향상시키기 위해 디지털 로직 회로들과 함께 사용될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따라, 비일관성과 같은 민감한 반도체 디바이스들과 연관된 단점은, 디바이스가 동작하는 온도 및 전압 레벨을 감지하고, 디바이스의 성능을 특성화하기 위해 디바이스가 제조된 프로세스를 표시하는 파라미터들을 감지하고, 더욱 일관적인 성능을 보장하기 위해 디바이스를 보상하는데 사용될 수 있는 센서 신호들을 제공할 수 있는 센서를 제공함으로써 감소한다.

전술된 바와 같이, 본 발명의 실시예들은, 연관된 공통적으로 형성된 디바이스가 제조된 프로세스를 표시하는 프로세스 파라미터들, 연관된 디바이스가 동작하는 전원 전압 레벨, 및 연관된 디바이스가 동작하는 온도를 감지하도록 구성되는 프로세스, 전압 및 온도(PVT) 센서에 관한 것이다. 일 실시예에서, PVT 센서가 연관된 디바이스와 동일한 집적 회로 상에 구현되고, 동일한 프로세싱 단계들에 의해 형성되며, 따라서, PVT 센서에 의해 감지된 파라미터들이 연관된 디바이스의 파라미터들을 정확하게 반영한다는 점이 이해되어야 한다. 그러나 또다른 실시예에서, PVT 센서 및 연관된 디바이스가 서로 상대적으로 근접한(예를 들어, 동일한 기판에 부착된) 별개의 집적 회로들 상에서 구현될 수 있다. PVT 센서가 연관된 디바이스와 별개의 집적 회로 상에, 그러나 서로 물리적으로 근접하게(예를 들어, 동일한 기판 상에) 구현되고 동일한 전압원에 의해 전력이 제공되는 경우, PVT 센서는 연관된 반도체 디바이스의 온도 및 공급 전압을 정확하게 반영하는 프로세스-보상된 온도 신호 및 공급 전압 신호를 제공하도록 사용될 수 있다.

일 실시예에 따라, PVT 센서 및 연관된 공통적으로 형성된 반도체 디바이스가 제조되었던 프로세스를 표시하는 감지된 프로세스 파라미터들은 연관된 디바이스의 성능을 질적으로 특성화하고, PVT 센서 및 연관된 디바이스의 성능, PVT 센서 및 연관된 디바이스의 감지된 동작 전원 전압 레벨, 및 PVT 센서 및 연관된 디바이스의 감지된 동작 온도를 표시하는 출력 신호들이 제공된다. 이들 출력 신호들은 동일한 설계 및 제조의 상이한 칩들 사이의 성능 차이점들에도 불구하고, 그리고 디바이스가 동작하는 조건들에서의 차이점들에도 불구하고, 더욱 일관적인 출력을 제공하기 위해 연관된 디바이스를 보상하도록 연관된 디바이스를 구성하기 위해 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 연관된 디바이스의 적어도 일부분은 프로그램가능하며, 상기 부분은 일관적인 출력을 제공하도록 연관된 디바이스를 보상하기 위해 출력 신호들에 응답하여 프로그래밍된다. 또다른 실시예에서, 연관된 디바이스로부터 선택적으로 다운스트림되는 디바이스는 연관된 디바이스에서의 성능 차이점들을 보상하도록 출력 신호들에 응답하여 구성될 수 있다.

따라서, 본 발명의 적어도 하나의 실시예의 몇몇 양상들을 기술하였지만, 다양한 변형들, 수정들 및 개선들이 당업자에게 용이하게 발생할 것이라는 점이 이해되어야 한다. 이러한 변형들, 수정들 및 개선들은 본 개시내용의 일부인 것으로 의도되며, 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 의도된다. 따라서, 전술된 기재 및 도면들은 단지 예시적이다.

Claims (30)

1. 집적 회로가 형성되는 반도체 프로세스를 표시하는 프로세스 파라미터를 감지하고, 상기 감지된 프로세스 파라미터에 기초하여, 프로세서 센서의 출력에 상기 반도체 프로세스의 특성화를 제공하도록 구성되는 프로세스 센서;
   온도 센서의 출력에 상기 집적 회로의 온도의 표시를 제공하도록 구성되는 온도 센서; 및
   전압 센서의 출력에 상기 집적 회로의 전원 전압 레벨의 표시를 제공하도록 구성되는 전압 센서
   를 포함하고,
   상기 프로세스 센서의 출력은 상기 반도체 프로세스의 특성화에 응답하여 상기 온도의 표시 및 상기 전원 전압 레벨의 표시 중 적어도 하나를 보상하기 위해 상기 온도 센서 및 상기 전압 센서 중 적어도 하나에 전기적으로 커플링되는 집적 회로.
2. 제1항에 있어서,
   상기 프로세스 센서의 출력은 상기 반도체 프로세스의 특성화에 응답하여 상기 온도의 표시 및 상기 전원 전압 레벨의 표시 모두를 보상하기 위해 상기 온도 센서 및 상기 전압 센서 모두에 전기적으로 커플링되는 집적 회로.
3. 제2항에 있어서,
   상기 프로세서 센서는 상기 프로세스 센서가 파워 온 될 때마다 상기 반도체 프로세스의 특성화를 제공하는 집적 회로.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 온도 센서는 상기 온도 센서의 출력에 상기 집적 회로의 온도의 표시를 동적으로 제공하도록 구성되고, 상기 전압 센서는 상기 전압 센서의 출력에 상기 집적 회로의 전원 전압 레벨의 표시를 동적으로 제공하도록 구성되는 집적 회로.
5. 제4항에 있어서,
   상기 집적 회로는 동일한 반도체 프로세스 제조 단계들을 사용하여 상기 프로세스 센서, 상기 온도 센서 및 상기 전압 센서와 함께 공통적으로 형성되는 연관된 반도체 디바이스를 포함하는 집적 회로.
6. 제5항에 있어서,
   상기 연관된 반도체 디바이스는 프로그램가능한 집적 회로.
7. 제6항에 있어서,
   상기 연관된 반도체 디바이스는 상기 프로세스 센서에 의해 제공되는 상기 반도체 프로세스의 특성화, 상기 온도 센서에 의해 제공되는 상기 온도의 표시, 및 상기 전압 센서에 의해 제공되는 상기 전원 전압 레벨의 표시에 응답하여 보상되는 집적 회로.
8. 제7항에 있어서,
   알고리즘 상태 머신을 더 포함하고, 상기 알고리즘 상태 머신은 상기 프로세스 센서의 출력, 상기 온도 센서의 출력, 상기 전압 센서의 출력 및 상기 연관된 반도체 디바이스의 프로그램가능한 입력에 전기적으로 커플링되고, 상기 알고리즘 상태 머신은 상기 프로세스 센서에 의해 제공되는 상기 반도체 프로세스의 특성화, 상기 온도 센서에 의해 제공되는 상기 온도의 표시, 및 상기 전압 센서에 의해 제공되는 상기 전원 전압 레벨의 표시에 응답하여 상기 연관된 반도체 디바이스를 보상하도록 구성되는 집적 회로.
9. 제8항에 있어서,
   상기 연관된 반도체 디바이스는 프로그램가능한 이득 증폭기를 포함하고, 상기 알고리즘 상태 머신은 상기 프로그램가능한 이득 증폭기의 이득 및 주파수 응답 중 적어도 하나를 표시하는 동작 세팅을 수신하기 위한 입력을 포함하고, 상기 알고리즘 상태 머신은 상기 프로세스 센서에 의해 제공되는 상기 반도체 프로세스의 특성화, 상기 온도 센서에 의해 제공되는 상기 온도의 표시, 및 상기 전압 센서에 의해 제공되는 상기 전원 전압 레벨의 표시에 응답하여 상기 동작 세팅에 따라 상기 프로그램가능한 이득 증폭기를 보상하도록 구성되는 집적 회로.
10. 제7항에 있어서,
    상기 프로세스 센서의 출력, 상기 온도 센서의 출력, 상기 전압 센서의 출력, 및 상기 연관된 반도체 디바이스의 프로그램가능한 입력에 전기적으로 커플링되는 적어도 하나의 인터페이스를 더 포함하고, 상기 인터페이스는 상기 프로세스 센서에 의해 제공되는 상기 반도체 프로세스의 특성화, 상기 온도 센서에 의해 제공되는 상기 온도의 표시, 및 상기 전압 센서에 의해 제공되는 상기 전원 전압 레벨의 표시를 외부 디바이스에 제공하고, 상기 연관된 반도체 디바이스의 상기 프로그램가능한 입력에 제공하기 위한 보상된 동작 세팅을 상기 외부 디바이스로부터 수신하도록 구성되는 집적 회로.
11. 제5항에 있어서,
    상기 연관된 반도체 디바이스는 출력 신호를 제공하기 위한 출력을 갖고, 상기 집적 회로는:
    상기 프로세스 센서의 출력, 상기 온도 센서의 출력, 및 상기 전압 센서의 출력에 전기적으로 커플링되는 적어도 하나의 인터페이스
    를 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 인터페이스는 상기 프로세스 센서에 의해 제공되는 상기 반도체 프로세스의 특성화, 상기 온도 센서에 의해 제공되는 상기 온도의 표시, 및 상기 전압 센서에 의해 제공되는 상기 전원 전압 레벨의 표시를 외부 디바이스에 제공하여 상기 외부 디바이스로 하여금 상기 반도체 프로세스의 특성화, 상기 온도의 표시, 및 상기 전원 전압 레벨의 표시에 기초하여 상기 연관된 반도체 디바이스의 출력 신호를 보상하게 하도록 구성되는 집적 회로.
12. 반도체 프로세스에 따라 형성되는 반도체 디바이스를 모니터링하는 방법으로서,
    상기 반도체 디바이스가 형성되는 상기 반도체 프로세스를 표시하는 프로세스 파라미터를 감지하는 단계;
    상기 감지된 프로세스 파라미터에 기초하여 상기 반도체 프로세스를 특성화하는 단계;
    상기 반도체 디바이스의 온도를 감지하는 단계;
    상기 반도체 디바이스에 제공되는 전원 전압 레벨을 감지하는 단계; 및
    상기 특성화하는 단계에 응답하여 상기 반도체 디바이스에 제공되는 상기 감지된 전원 전압 레벨 및 상기 반도체 디바이스의 상기 감지된 온도 중 적어도 하나를 보상하는 단계
    를 포함하는 방법.
13. 제12항에 있어서,
    상기 보상하는 단계는, 상기 특성화하는 단계에 응답하여, 상기 반도체 디바이스에 제공되는 상기 감지된 전원 전압 레벨 및 상기 반도체 디바이스의 상기 감지된 온도 모두를 보상하는 단계를 포함하는 방법.
14. 제13항에 있어서,
    상기 프로세스 파라미터를 감지하는 단계, 상기 온도를 감지하는 단계, 상기 반도체 디바이스에 제공되는 상기 전원 전압 레벨을 감지하는 단계, 및 상기 반도체 디바이스에 제공되는 상기 감지된 전원 전압 레벨 및 상기 반도체 디바이스의 상기 감지된 온도 모두를 보상하는 단계는, 상기 특성화하는 단계에 응답하여 동적으로 수행되는 방법.
15. 제14항에 있어서,
    상기 반도체 프로세스를 특성화하는 단계는, 고속, 공칭(nominal) 및 저속 중 하나로서 상기 반도체 프로세스를 특성화하는 단계를 포함하는 방법.
16. 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반도체 디바이스는 프로그램가능한 반도체 디바이스이고, 상기 방법은:
    상기 보상된 감지된 온도, 상기 보상된 감지된 전원 전압 레벨, 및 상기 특성화된 반도체 프로세스에 응답하여 상기 반도체 디바이스의 적어도 하나의 프로그램가능한 파라미터를 조정하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
17. 제16항에 있어서,
    상기 조정하는 단계는:
    상기 프로그램가능한 반도체 디바이스에 대한 동작 세팅을 수신하는 단계;
    보상된 동작 세팅을 결정하기 위해 상기 보상된 감지된 온도, 상기 보상된 감지된 전원 전압 레벨, 및 상기 특성화된 반도체 프로세스로 상기 동작 세팅을 인덱싱(indexing)하는 단계; 및
    상기 적어도 하나의 프로그램가능한 파라미터를 조정하기 위해 상기 프로그램가능한 반도체 디바이스에 상기 보상된 동작 세팅을 제공하는 단계
    를 포함하는 방법.
18. 제17항에 있어서,
    상기 수신하는 단계, 인덱싱하는 단계, 및 제공하는 단계는, 상기 프로그램가능한 반도체 디바이스와 동일한 집적 회로 상에서 수행되는 방법.
19. 제17항에 있어서,
    상기 수신하는 단계 및 인덱싱하는 단계는 상기 프로그램가능한 반도체 디바이스와는 상이한 집적 회로 상에 위치한 프로세서에 의해 수행되는 방법.
20. 반도체 프로세스 센서가 형성되었던 반도체 프로세스를 특성화하기 위한 반도체 프로세스 센서로서,
    일정한 기준 전압 신호를 제공하기 위한 출력을 갖는 일정한 기준 전압원;
    상기 일정한 기준 전압원의 출력에 전기적으로 커플링된 제1 단자 및 감지된 전압 신호를 제공하기 위한 제2 단자를 갖는 프로세스 감지 저항기 - 상기 프로세스 감지 저항기는 상기 반도체 프로세스 센서를 형성하기 위해 사용되는 상기 반도체 프로세스에서의 적어도 하나의 변동(variation)에 의존하는 저항을 가짐 - ;
    상기 프로세스 감지 저항기의 상기 제2 단자에 전기적으로 커플링된 정전류원; 및
    상기 반도체 프로세스 센서가 형성되었던 상기 반도체 프로세스를 특성화하는 적어도 하나의 출력 신호를 제공하기 위해, 상기 프로세스 감지 저항기의 제2 단자에 커플링된 아날로그-대-디지털 변환기
    를 포함하는 반도체 프로세스 센서.
21. 제20항에 있어서,
    상기 일정한 기준 전압원의 출력에 전기적으로 커플링된 입력 및 출력을 갖는 전압 분배기를 더 포함하고, 상기 전압 분배기는 상기 전압 분배기의 입력과 상기 전압 분배기의 출력 사이에 직렬로 접속된 복수의 저항기들을 포함하고,
    상기 아날로그-대-디지털 변환기는 상기 전압 분배기에 추가로 커플링되고, 상기 전압 분배기는 기준 전압 신호로서 상기 아날로그-대-디지털 변환기에 적어도 하나의 전압을 제공하는 반도체 프로세스 센서.
22. 제21항에 있어서,
    상기 전압 분배기의 상기 저항기들 각각은 실질적으로 동일한 높이, 폭 및 길이를 가지며, 상기 프로세스 감지 저항기는 높이 및 폭을 가지며, 상기 프로세스 감지 저항기의 높이는 상기 전압 분배기의 저항기들 각각의 높이와 대략 동일하고, 상기 프로세스 감지 저항기의 폭은 상기 전압 분배기의 저항기들 각각의 폭보다 실질적으로 더 작은 반도체 프로세스 센서.
23. 제20항에 있어서,
    상기 일정한 기준 전압원의 출력에 전기적으로 커플링된 입력 및 출력을 갖는 전압 분배기를 더 포함하고, 상기 전압 분배기는 복수의 상이한 기준 전압 신호들을 제공하고,
    상기 아날로그-대-디지털 변환기는 상기 복수의 상이한 기준 전압 신호들의 제1 기준 전압 신호를 수신하기 위한 상기 전압 분배기에 전기적으로 커플링되는 제1 입력, 상기 복수의 상이한 전압 신호들의 제2 기준 전압 신호를 수신하기 위한 상기 전압 분배기에 전기적으로 커플링되는 제2 입력, 및 상기 감지된 전압 신호를 수신하기 위한 상기 프로세스 감지 저항기의 상기 제2 단자에 전기적으로 커플링되는 제3 입력을 가지는 적어도 하나의 비교기를 포함하고, 상기 적어도 하나의 비교기는 상기 감지된 전압 신호를 상기 제1 및 제2 전압 기준 신호들과 비교하여 적어도 하나의 비교기 출력 신호를 제공하도록 구성되고, 상기 적어도 하나의 비교기 출력 신호는 상기 반도체 프로세스 센서가 형성되었된 상기 반도체 프로세스를 특성화하는 상기 적어도 하나의 출력 신호인 반도체 프로세스 센서.
24. 제23항에 있어서,
    상기 전압 분배기는 상기 전압 분배기의 입력과 출력 사이에 전기적으로 접속되는 복수의 직렬 저항기들을 포함하고, 상기 복수의 직렬 저항기들은:
    제1 단자 및 제2 단자를 갖는 제1 저항기 - 상기 제1 저항기의 제1 단자는 상기 전압 분배기의 입력 및 상기 프로세스 감지 저항기의 제1 단자에 전기적으로 커플링되고, 상기 제1 저항기의 제2 단자는 상기 적어도 하나의 비교기의 제1 입력에 전기적으로 커플링됨 - ;
    제1 단자 및 제2 단자를 갖는 제2 저항기 - 상기 제2 저항기의 제1 단자는 상기 제1 저항기의 제2 단자에 전기적으로 커플링됨 - ;
    제1 단자 및 제2 단자를 갖는 제3 저항기 - 상기 제3 저항기의 제1 단자는 상기 제2 저항기의 제2 단자에 전기적으로 커플링되고, 상기 제3 저항기의 제2 단자는 상기 적어도 하나의 비교기의 제2 입력에 전기적으로 커플링됨 - ; 및
    제1 단자 및 제2 단자를 갖는 제4 저항기 - 상기 제4 저항기의 제1 단자는 상기 제3 저항기의 제2 단자에 전기적으로 커플링되고, 상기 제4 저항기의 제2 단자는 상기 전압 분배기의 출력에 전기적으로 커플링됨 -
    를 포함하는 반도체 프로세스 센서.
25. 제24항에 있어서,
    상기 제2 저항기의 제2 단자는 상기 일정한 기준 전압원의 입력에 전기적으로 커플링되는 반도체 프로세스 센서.
26. 제23항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 비교기는:
    상기 제1 기준 전압 신호를 수신하기 위한 제1 입력 및 상기 감지된 전압 신호를 수신하기 위한 제2 입력을 갖는 제1 비교기 - 상기 제1 비교기는 상기 감지된 전압 신호를 상기 제1 기준 전압 신호와 비교하여, 상기 감지된 전압 신호가 상기 제1 기준 전압 신호보다 더 큰 것에 응답하여 제1 비교기 출력 신호를 제공하고, 상기 감지된 전압 신호가 상기 제1 기준 전압 신호보다 더 작은 것에 응답하여 제2 비교기 출력 신호를 제공하도록 구성됨 - ; 및
    상기 제2 기준 전압 신호를 수신하기 위한 제1 입력 및 상기 감지된 전압 신호를 수신하기 위한 제2 입력을 갖는 제2 비교기 - 상기 제2 비교기는 상기 감지된 전압 신호를 상기 제2 기준 전압 신호와 비교하여, 상기 감지된 전압 신호가 상기 제2 기준 전압 신호보다 더 큰 것에 응답하여 제3 비교기 출력 신호를 제공하고, 상기 감지된 전압 신호가 상기 제2 기준 전압 신호보다 더 작은 것에 응답하여 제4 비교기 출력 신호를 제공하도록 구성됨 -
    를 포함하는 반도체 프로세스 센서.
27. 제26항에 있어서,
    상기 제1 비교기 출력 신호를 수신하기 위한 제1 입력, 상기 제2 비교기 출력 신호를 수신하기 위한 제2 입력, 상기 제3 비교기 출력 신호를 수신하기 위한 제3 입력, 및 상기 제4 비교기 출력 신호를 수신하기 위한 제4 입력을 가지는 인코더를 더 포함하고, 상기 인코더는 상기 감지된 전압 신호가 상기 제1 기준 전압 신호보다 더 큰 것에 응답하여 제1 출력 신호를 어써트(assert)하고, 상기 감지된 전압 신호가 상기 제1 기준 전압 신호보다 더 작고 상기 제2 기준 전압 신호보다 더 큰 것에 응답하여 제2 출력 신호를 어써트하고, 상기 감지된 전압 신호가 상기 제2 기준 전압 신호보다 더 작은 것에 응답하여 제3 출력 신호를 어써트하도록 구성되는 반도체 프로세스 센서.
28. 반도체 프로세스 센서가 형성되는 반도체 프로세스를 특성화하는 방법으로서,
    전압 분배기 및 프로세스 감지 저항기에 실질적으로 일정한 기준 전압을 제공하는 단계;
    상기 전압 분배기에서, 상기 실질적으로 일정한 기준 전압에 기초하여 복수의 상이한 기준 전압들을 생성하는 단계;
    상기 실질적으로 일정한 기준 전압에 기초하여 상기 프로세스 감지 저항기 양단에 걸쳐 강하된 감지된 전압을 결정하는 단계 - 상기 프로세스 감지 저항기의 저항은 상기 반도체 프로세스 센서를 형성하기 위해 사용되는 상기 반도체 프로세스에서의 적어도 하나의 변동에 의존함 - ;
    상기 복수의 상이한 기준 전압들을 상기 감지된 전압과 비교하는 단계; 및
    상기 비교하는 단계에 기초하여, 상기 반도체 프로세스 센서가 형성되었던 상기 반도체 프로세스를 특성화하는 단계
    를 포함하는 방법.
29. 제28항에 있어서,
    상기 생성하는 단계는, 제1 기준 전압 및 제2 기준 전압을 생성하는 단계를 포함하고, 상기 비교하는 단계는, 상기 감지된 전압을 상기 제1 기준 전압 및 상기 제2 기준 전압과 비교하는 단계를 포함하는 방법.
30. 제29항에 있어서,
    상기 특성화하는 단계는:
    상기 감지된 전압이 상기 제1 기준 전압보다 더 큰 것에 응답하여 상기 반도체 프로세스를 고속으로서 특성화하는 단계;
    상기 감지된 전압이 상기 제1 기준 전압보다 더 작고 상기 제2 기준 전압보다 더 큰 것에 응답하여 상기 반도체 프로세스를 공칭으로서 특성화하는 단계; 및
    상기 감지된 전압이 상기 제2 기준 전압보다 더 작은 것에 응답하여 상기 반도체 프로세스를 저속으로서 특성화하는 단계
    를 포함하는 방법.

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