KR20150137250A - 반도체 장치 및 이를 포함하는 반도체 시스템 - Google Patents

반도체 장치 및 이를 포함하는 반도체 시스템 Download PDF

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Abstract

반도체 장치는 모드신호 및 내부온도에 따라 주기가 조절되는 온도신호에 응답하여 인에이블구간이 조절되는 제1 전원제어신호를 생성하는 전원제어신호생성부; 및 상기 제1 전원제어신호에 응답하여 제1 구동전압으로 구동된 제1 전원을 공급받아, 비트라인을 센싱 및 증폭하는 센스앰프회로를 포함한다.

Description

반도체 장치 및 이를 포함하는 반도체 시스템{SEMICONDUCTOR DEVICE AND SEMICONDUCTOR SYSTEM USING THE SAME}
본 발명은 반도체 장치 및 이를 포함하는 반도체 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 메모리셀(memory cell)은 하나의 트랜지스터와 하나의 커패시터로 구성된다. 이러한 메모리셀은 리드(Read), 라이트(Write) 및 리프레시(Refresh) 때 워드라인이 인에이블되어 메모리셀의 커패시터에 저장된 전하가 비트라인에 실리고, 비트라인에 실린 신호가 비트라인센스앰프에 의해 센싱 및 증폭된다. 여기서, 워드라인이 선택되기 전에 비트라인은 프리차지(precharge)된다. 비트라인센스앰프는 증폭을 빠르고 쉽게 하기 위해 내부전압보다 큰 레벨을 갖는 전원전압으로 구동된 전원을 공급받아 비트라인을 센싱 및 증폭하는 데, 이를 오버드라이빙(over driving)이라고 한다.
본 발명은 온도에 따라 센스앰프에 전원이 공급되는 구간을 조절하는 반도체 시스템을 제공한다.
이를 위해 본 발명은 모드신호 및 내부온도에 따라 주기가 조절되는 온도신호에 응답하여 인에이블구간이 조절되는 제1 전원제어신호를 생성하는 전원제어신호생성부; 및 상기 제1 전원제어신호에 응답하여 제1 구동전압으로 구동된 제1 전원을 공급받아, 비트라인을 센싱 및 증폭하는 센스앰프회로를 포함하는 반도체 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 외부커맨드를 입력받아 디코딩하여 리프레쉬 동작을 위해 인에이블되는 모드신호를 생성하는 커맨드디코더; 온도신호를 생성하는 온도신호생성부; 상기 모드신호 및 상기 온도신호에 응답하여 인에이블구간이 조절되는 제1 전원제어신호를 생성하는 전원제어신호생성부; 및 상기 제1 전원제어신호에 응답하여 제1 구동전압으로 구동된 제1 전원을 공급받아, 비트라인을 센싱 및 증폭하는 비트라인센스앰프를 포함하는 반도체 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 외부커맨드 및 온도코드를 출력하는 컨트롤러; 및 상기 외부커맨드를 디코딩하여 모드신호를 생성하고, 상기 모드신호 및 상기 온도코드에 응답하여 인에이블구간이 조절되는 제1 전원제어신호를 생성하며, 상기 제1 전원제어신호에 응답하여 제1 구동전압으로 구동된 제1 전원을 공급받아, 비트라인을 센싱 및 증폭하는 반도체 장치를 포함하는 반도체 시스템을 제공한다.
본 발명에 의하면 온도에 따라 센스앰프에 전원이 공급되는 구간을 조절함으로써 전류소모를 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 시스템의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 2는 도 1에 도시된 반도체 시스템에 포함된 온도신호생성부의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 3은 도 1에 도시된 반도체 시스템에 포함된 센스앰프회로의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 4는 도 1에 도시된 반도체 시스템의 동작을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 시스템의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 6은 본발명의 또 다른 실시예에 따른 반도체 시스템의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 7은 본발명의 또 다른 실시예에 따른 반도체 시스템의 구성을 도시한 블럭도이다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 이들 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 권리 보호 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 반도체 시스템은 컨트롤러(1) 및 반도체장치(2)를 포함한다. 반도체장치(2)는 커맨드디코더(21), 온도신호생성부(22), 전원제어신호생성부(23) 및 센스앰프회로(24)를 포함한다.
컨트롤러(1)는 외부커맨드(CMD)를 반도체장치(2)에 인가한다. 외부커맨드(CMD)는 실시예에 따라서, 외부어드레스와 동일한 전송라인들(미도시)을 통해 반도체장치(2)에 인가되거나 상이한 전송라인들(미도시)을 통해 반도체장치(2)에 인가되도록 구현될 수 있다.
커맨드디코더(21)는 외부커맨드(CMD)를 디코딩하여 모드신호(REF)를 생성한다. 모드신호(REF)는 리프레쉬 동작 구간동안 인에이블 되는 신호이다. 모드신호(REF)가 인에이블되는 로직레벨은 실시예에 따라서 로직하이레벨 또는 로직로우레벨로 구현할 수 있다. 실시예에 따라서, 모드신호(REF)는 리프레쉬 동작과 별개의 동작에 따라 인에이블이 결정될 수 있다. 예를 들어, 모드신호(REF)는 리드 동작, 라이트 동작 및 파워다운 동작 등에 의해 인에이블되도록 설정될 수도 있다.
온도신호생성부(22)는 반도체장치(2)의 내부온도에 따라 주기가 조절되는 온도신호(TS)를 생성한다. 온도신호(TS)는 내부온도가 높아질수록 짧은 주기를 갖고, 내부온도가 낮아질수록 긴 주기를 갖는 주기신호로 설정될 수 있다. 실시예에 따라서, 온도신호(TS)의 주기는 내부온도의 변화에 따라 다양하게 변화되도록 설정될 수 있다.
전원제어신호생성부(23)는 모드신호(REF) 및 온도신호(TS)에 응답하여 제1 전원제어신호(SAP1), 제2 전원제어신호(SAP2), 제3 전원제어신호(SAP3) 및 제4 전원제어신호(SAN)를 생성한다. 전원제어신호생성부(23)는 리프레쉬 동작이 수행되어 모드신호(REF)가 인에이블된 구간에서 온도신호(TS)에 따라 인에이블구간이 조절되는 제3 전원제어신호(SAP3)를 생성한다. 좀 더 구체적으로, 전원제어신호생성부(23)는 내부온도가 높아질수록 짧은 주기를 갖는 온도신호(TS)에 의해 인에이블구간이 증가된 제3 전원제어신호(SAP3)를 생성한다. 또한, 전원제어신호생성부(23)는 내부온도가 낮아질수록 긴 주기를 갖는 온도신호(TS)에 의해 인에이블구간이 감소된 제3 전원제어신호(SAP3)를 생성한다. 다른 실시예에서 전원제어신호생성부(23)가 내부온도의 변화에 따라 제1 전원제어신호(SAP1), 제2 전원제어신호(SAP2) 및 제4 전원제어신호(SAN) 중 하나의 인에이블 구간을 조절하도록 구현할 수 있다. 또 다른 실시예에서 전원제어신호생성부(23)가 제1 전원제어신호(SAP1), 제2 전원제어신호(SAP2), 제3 전원제어신호(SAP3) 및 제4 전원제어신호(SAN) 중 적어도 2개 이상 신호들의 인에이블 구간들을 조절하도록 구현할 수도 있다.
센스앰프회로(24)는 제1 전원제어신호(SAP1), 제2 전원제어신호(SAP2), 제3 전원제어신호(SAP3) 및 제4 전원제어신호(SAN)에 응답하여 비트라인(도 3의 BL) 및 상보비트라인(도 3의 BLB)을 센싱 및 증폭한다. 제1 전원제어신호(SAP1), 제2 전원제어신호(SAP2) 및 제3 전원제어신호(SAP3)는 센스앰프회로(24)에 포함된 비트라인센스앰프(도 3의 242)에 공급되는 제1 전원(도 3의 RTO)의 구동을 제어한다. 제4 전원제어신호(SAN)는 센스앰프회로(24)에 포함된 비트라인센스앰프(도 3의 242)에 공급되는 제2 전원(도 3의 SB)의 구동을 제어한다. 센스앰프회로(24)에 공급되는 제3 전원제어신호(SAP3)의 인에이블구간은 앞서 살펴본 바와 같이 내부온도가 높아질수록 증가하고, 내부온도가 낮아질수록 감소한다. 센스앰프회로(24)의 보다 구체적인 구성 및 동작은 도3을 참고하여 후술한다.
도 2를 참고하면, 온도신호생성부(22)는 온도센서(221) 및 주기조절부(222)를 포함한다.
온도센서(221)는 내부온도에 대한 정보를 포함하는 온도코드(TCODE<1:N>)를 생성한다. 온도코드(TCODE<1:N>)는 내부온도의 구간 별로 대응되는 논리레벨 조합을 갖도록 설정된다. 예를들어, 온도코드(TCODE<1:2>)가 내부온도의 0°이하 구간에 대응하여 "00"의 논리조합을 갖고, 0°~45°구간에 대응하여 "01"의 논리조합을 갖으며, 45°~90°구간에 대응하여 "10"의 논리조합을 갖고, 90이상 구간에 대응하여 "11"의 논리조합을 갖도록 구현할 수 있다. 온도코드(TCODE<1:2>)가 "01"의 논리조합을 갖는다는 것은 TCODE<1>이 로직하이레벨("1")을 갖고, TCODE<2>가 로직로우레벨("0")을 갖는 것을 의미한다. 또한, 온도코드(TCODE<1:2>)가 "10"의 논리조합을 갖는다는 것은 TCODE<1>이 로직로우레벨("0")을 갖고, TCODE<2>가 로직하이레벨("1")을 갖는 것을 의미한다. 온도코드(TCODE<1:N>)의 비트수(N) 및 내부온도의 구간 별로 대응하는 온도코드(TCODE<1:N>)의 논리레벨은 실시예에 따라서 다양하게 설정될 수 있다.
주기조절부(222)는 온도코드(TCODE<1:N>)에 따라 주기가 조절되는 온도신호(TS)를 생성한다. 주기조절부(222)는 온도코드(TCODE<1:N>)의 논리레벨에 따라 내부온도의 구간을 감지하고, 내부온도의 구간에 대응되는 주기로 온도신호(TS)를 조절한다. 즉, 주기조절부(222)는 온도코드(TCODE<1:N>)를 검출한 결과 내부온도가 높아지는 경우 온도신호(TS)의 주기를 감소시키고, 내부온도가 낮아지는 경우 온도신호(TS)의 주기를 증가시킨다.
도 3을 참고하면, 센스앰프회로(24)는 메모리셀(241), 비트라인센스앰프(242), 제1 전원구동부(243) 및 제2 전원구동부(224)를 포함한다.
메모리셀(241)은 셀트랜지스터(N1) 및 셀커패시터(C1)로 구성된다. 리프레쉬 동작에 의해 워드라인(SWL)이 선택되어 로직하이레벨로 인에이블 되는 경우 셀트랜지스터(N1)가 턴온되어 비트라인(BL)과 셀커패시터(C1) 간에 전하분배(charge sharing)가 발생한다. 워드라인(SWL)은 리드 동작 또는 라이트 동작 등을 위한 액티브 동작이 수행되는 경우에도 선택된다.
비트라인센스앰프(242)는 제1 전원(RTO) 및 제2 전원(SB)을 공급받아 비트라인(BL)및 상보비트라인(BLB)을 센싱 및 증폭한다. 좀 더 구체적으로, 비트라인센스앰프(242)는 전하분배(charge sharing)에 의해 비트라인(BL)과 상보비트라인(BLB) 간에 발생된 미세한 전압차를 센싱하고, 비트라인(BL)과 상보비트라인(BLB)의 신호를 증폭한다.
제1 전원구동부(243)는 제1 전원제어신호(SAP1), 제2 전원제어신호(SAP2) 및 제3 전원제어신호(SAP3)에 응답하여 제1 전원(RTO)을 구동하는 NMOS 트랜지스터들(N2, N3, N4)을 포함한다. NMOS 트랜지스터(N2)는 제1 전원제어신호(SAP1)가 로직하이레벨로 인에이블되는 구간동안 턴온되어 제1 전원(RTO)을 제1 구동전압(VDD1)으로 구동한다. NMOS 트랜지스터(N3)는 제2 전원제어신호(SAP2)가 로직하이레벨로 인에이블되는 구간동안 턴온되어 제1 전원(RTO)을 제2 구동전압(VCORE)으로 구동한다. NMOS 트랜지스터(N4)는 제3 전원제어신호(SAP3)가 로직하이레벨로 인에이블되는 구간동안 턴온되어 제1 전원(RTO)을 제3 구동전압(VDD2)으로 구동한다. 본 실시예에서, 제3 구동전압(VDD2)은 제1 구동전압(VDD1)보다 높은 레벨로 설정되고, 제1 구동전압(VDD1)은 제2 구동전압(VCORE)보다 높은 레벨로 설정된다. 실시예에 따라서, 제1 구동전압(VDD1), 제2 구동전압(VCORE) 및 제3 구동전압(VDD2)의 레벨은 다양하게 설정될 수 있다.
제2 전원구동부(244)는 제4 전원제어신호(SAN)에 응답하여 제2 전원(RB)을 구동하는 NMOS 트랜지스터(N5)를 포함한다. NMOS 트랜지스터(N5)는 제4 전원제어신호(SAN)가 로직하이레벨로 인에이블되는 구간동안 턴온되어 제2 전원(RB)을 접지전압(VSS)으로 구동한다.
이상 살펴본 바와 같이 구성된 반도체시스템의 동작을 도 4를 참고하여 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
T11 시점에서 리프레쉬 동작에 의해 선택된 워드라인(SWL)이 로직하이레벨로 인에이블 되는 경우 전하분배(charge sharing)에 의해 비트라인(BL)과 상보비트라인(BLB) 간에 미세한 전압차가 발생한다.
제1 구간(T12~T13)동안 제1 전원제어신호(SAP1)가 로직하이레벨로 인에이블되어 제1 전원(RTO)이 제1 구동전압(VDD1)으로 구동된다. 제1 전원(RTO)을 공급받은 비트라인센스앰프(242)는 비트라인(BL)및 상보비트라인(BLB)을 센싱 및 증폭한다. 제1 구동전압(VDD1)은 오버드라이빙(over driving)을 위해 외부에서 공급되는 전원전압이다.
제2 구간(T13~T14)동안 제2 전원제어신호(SAP2)가 로직하이레벨로 인에이블되어 제1 전원(RTO)이 제2 구동전압(VCORE)으로 구동된다. 제1 전원(RTO)을 공급받은 비트라인센스앰프(242)는 비트라인(BL)및 상보비트라인(BLB)을 센싱 및 증폭한다. 제2 구동전압(VCORE)은 메모리셀 어레이(미도시)가 형성된 영역에 공급되는 내부전압이다.
제3 구간(T14~T15)동안 제3 전원제어신호(SAP3)가 로직하이레벨로 인에이블되어 제1 전원(RTO)이 제3 구동전압(VDD2)으로 구동된다. 제1 전원(RTO)을 공급받은 비트라인센스앰프(242)는 비트라인(BL)및 상보비트라인(BLB)을 센싱 및 증폭한다. 제3 구동전압(VDD2)은 오버드라이빙(over driving)을 위해 외부에서 공급되는 전원전압이다. 제3 전원제어신호(SAP3)는 내부온도에 의해 인에이블구간이 조절된다. 앞서, 살펴본 바와 같이, 제3 전원제어신호(SAP3)의 인에이블구간은 내부온도가 낮아질수록 감소(X)하고, 내부온도가 높아질수록 증가(Y)한다. 내부온도가 기설정된 온도 이하로 감소하는 경우 제3 전원제어신호(SAP3)의 인에이블구간은 없어지도록 설정할수도 있다. 이 경우 제1 전원(RTO)이 제3 구동전압(VDD2)에 의해 오버드라이빙(over driving)되는 구간이 소멸된다.
이상 살펴본 바와 같이 본 실시예에 의한 반도체시스템은 내부온도의 변화에 따라 비트라인센스앰프(242)에 공급되는 제1 전원(RTO)이 제3 구동전압(VDD2)에 의해 오버드라이빙(over driving)되는 구간을 조절한다. 즉, 본 실시예에 의한 반도체시스템은 내부온도가 낮을수록 제1 전원(RTO)이 제3 구동전압(VDD2)에 의해 오버드라이빙(over driving)되는 구간을 감소시켜 전류 소모를 감소시킬 수 있다. 온도가 낮아질수록 메모리셀의 데이터보유시간(data retention time)이 증가하므로, 오버드라이빙(over driving)되는 구간이 감소되거나 사라지더라도 비트라인센스앰프(242)는 오동작 없이 동작 가능하다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 반도체 시스템은 컨트롤러(3) 및 반도체장치(4)를 포함한다. 반도체장치(4)는 커맨드디코더(41), 온도센서(42), 전원제어신호생성부(43) 및 센스앰프회로(44)를 포함한다.
컨트롤러(3)는 외부커맨드(CMD)를 반도체장치(4)에 인가한다. 외부커맨드(CMD)는 실시예에 따라서, 외부어드레스와 동일한 전송라인들(미도시)을 통해 반도체장치(4)에 인가되거나 상이한 전송라인들(미도시)을 통해 반도체장치(4)에 인가되도록 구현될 수 있다.
커맨드디코더(41)는 외부커맨드(CMD)를 디코딩하여 모드신호(REF)를 생성한다. 모드신호(REF)는 리프레쉬 동작 구간동안 인에이블 되는 신호이다. 모드신호(REF)가 인에이블되는 로직레벨은 실시예에 따라서 로직하이레벨 또는 로직로우레벨로 구현할 수 있다. 실시예에 따라서, 모드신호(REF)는 리프레쉬 동작과 별개의 동작에 따라 인에이블이 결정될 수 있다. 예를 들어, 모드신호(REF)는 리드 동작, 라이트 동작 및 파워다운 동작 등에 의해 인에이블되도록 설정될 수도 있다.
온도센서(42)는 내부온도에 대한 정보를 포함하는 온도코드(TCODE<1:N>)를 생성한다. 온도코드(TCODE<1:N>)는 내부온도의 구간 별로 대응되는 논리레벨 조합을 갖도록 설정된다. 예를들어, 온도코드(TCODE<1:2>)가 내부온도의 0°이하 구간에 대응하여 "00"의 논리조합을 갖고, 0°~45°구간에 대응하여 "01"의 논리조합을 갖으며, 45°~90°구간에 대응하여 "10"의 논리조합을 갖고, 90이상 구간에 대응하여 "11"의 논리조합을 갖도록 구현할 수 있다. 온도코드(TCODE<1:2>)가 "01"의 논리조합을 갖는다는 것은 TCODE<1>이 로직하이레벨("1")을 갖고, TCODE<2>가 로직로우레벨("0")을 갖는 것을 의미한다. 또한, 온도코드(TCODE<1:2>)가 "10"의 논리조합을 갖는다는 것은 TCODE<1>이 로직로우레벨("0")을 갖고, TCODE<2>가 로직하이레벨("1")을 갖는 것을 의미한다. 온도코드(TCODE<1:N>)의 비트수(N) 및 내부온도의 구간 별로 대응하는 온도코드(TCODE<1:N>)의 논리레벨은 실시예에 따라서 다양하게 설정될 수 있다.
전원제어신호생성부(43)는 모드신호(REF) 및 온도코드(TCODE<1:N>)에 응답하여 제1 전원제어신호(SAP1), 제2 전원제어신호(SAP2), 제3 전원제어신호(SAP3) 및 제4 전원제어신호(SAN)를 생성한다. 전원제어신호생성부(43)는 리프레쉬 동작이 수행되어 모드신호(REF)가 인에이블된 구간에서 온도코드(TCODE<1:N>)에 따라 인에이블구간이 조절되는 제3 전원제어신호(SAP3)를 생성한다. 좀 더 구체적으로, 전원제어신호생성부(43)는 높아지는 내부온도에 대응하는 논리레벨 조합을 갖는 온도코드(TCODE<1:N>)가 입력되는 경우 인에이블구간이 증가된 제3 전원제어신호(SAP3)를 생성한다. 또한, 전원제어신호생성부(43)는 낮아지는 내부온도에 대응하는 논리레벨 조합을 갖는 온도코드(TCODE<1:N>)가 입력되는 경우 인에이블구간이 감소된 제3 전원제어신호(SAP3)를 생성한다. 다른 실시예에서 전원제어신호생성부(43)가 내부온도의 변화에 따라 제1 전원제어신호(SAP1), 제2 전원제어신호(SAP2) 및 제4 전원제어신호(SAN) 중 하나의 인에이블 구간을 조절하도록 구현할 수 있다. 또 다른 실시예에서 전원제어신호생성부(43)가 제1 전원제어신호(SAP1), 제2 전원제어신호(SAP2), 제3 전원제어신호(SAP3) 및 제4 전원제어신호(SAN) 중 적어도 2개 이상 신호들의 인에이블 구간들을 조절하도록 구현할 수도 있다.
센스앰프회로(44)는 제1 전원제어신호(SAP1), 제2 전원제어신호(SAP2), 제3 전원제어신호(SAP3) 및 제4 전원제어신호(SAN)에 응답하여 비트라인(미도시) 및 상보비트라인(미도시)을 센싱 및 증폭한다. 센스앰프회로(44)에 공급되는 제3 전원제어신호(SAP3)의 인에이블구간은 앞서 살펴본 바와 같이 내부온도가 높아질수록 증가하고, 내부온도가 낮아질수록 감소한다.
도 5에 도시된 반도체 시스템은 내부온도의 변화에 따라 제1 전원(RTO)이 제3 구동전압(VDD2)에 의해 오버드라이빙(over driving)되는 구간을 조절하는데, 도 1에 도시된 반도체시스템과 달리 온도신호(TS) 대신 온도코드(TCODE<1:N>)를 사용하여 제3 전원제어신호(SAP3)의 인에이블구간을 조절한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 반도체 시스템은 컨트롤러(5) 및 반도체장치(6)를 포함한다. 컨트롤러(5)는 온도센서(51)를 포함한다. 반도체장치(6)는 커맨드디코더(61), 주기조절부(62), 전원제어신호생성부(63) 및 센스앰프회로(64)를 포함한다.
컨트롤러(5)는 외부커맨드(CMD) 및 온도코드(TCODE<1:N>)를 반도체장치(6)에 인가한다. 외부커맨드(CMD)는 실시예에 따라서, 외부어드레스와 동일한 전송라인들(미도시)을 통해 반도체장치(6)에 인가되거나 상이한 전송라인들(미도시)을 통해 반도체장치(6)에 인가되도록 구현될 수 있다. 온도센서(51)는 내부온도에 대한 정보를 포함하는 온도코드(TCODE<1:N>)를 생성한다. 온도코드(TCODE<1:N>)는 내부온도의 구간 별로 대응되는 논리레벨 조합을 갖도록 설정된다. 예를들어, 온도코드(TCODE<1:2>)가 내부온도의 0°이하 구간에 대응하여 "00"의 논리조합을 갖고, 0°~45°구간에 대응하여 "01"의 논리조합을 갖으며, 45°~90°구간에 대응하여 "10"의 논리조합을 갖고, 90이상 구간에 대응하여 "11"의 논리조합을 갖도록 구현할 수 있다. 온도코드(TCODE<1:2>)가 "01"의 논리조합을 갖는다는 것은 TCODE<1>이 로직하이레벨("1")을 갖고, TCODE<2>가 로직로우레벨("0")을 갖는 것을 의미한다. 또한, 온도코드(TCODE<1:2>)가 "10"의 논리조합을 갖는다는 것은 TCODE<1>이 로직로우레벨("0")을 갖고, TCODE<2>가 로직하이레벨("1")을 갖는 것을 의미한다. 온도코드(TCODE<1:N>)의 비트수(N) 및 내부온도의 구간 별로 대응하는 온도코드(TCODE<1:N>)의 논리레벨은 실시예에 따라서 다양하게 설정될 수 있다.
커맨드디코더(61)는 외부커맨드(CMD)를 디코딩하여 모드신호(REF)를 생성한다. 모드신호(REF)는 리프레쉬 동작 구간동안 인에이블 되는 신호이다. 모드신호(REF)가 인에이블되는 로직레벨은 실시예에 따라서 로직하이레벨 또는 로직로우레벨로 구현할 수 있다. 실시예에 따라서, 모드신호(REF)는 리프레쉬 동작과 별개의 동작에 따라 인에이블이 결정될 수 있다. 예를 들어, 모드신호(REF)는 리드 동작, 라이트 동작 및 파워다운 동작 등에 의해 인에이블되도록 설정될 수도 있다.
주기조절부(62)는 온도코드(TCODE<1:N>)에 따라 주기가 조절되는 온도신호(TS)를 생성한다. 주기조절부(62)는 온도코드(TCODE<1:N>)의 논리레벨에 따라 내부온도의 구간을 감지하고, 내부온도의 구간에 대응되는 주기로 온도신호(TS)를 조절한다. 즉, 주기조절부(62)는 온도코드(TCODE<1:N>)를 검출한 결과 내부온도가 높아지는 경우 온도신호(TS)의 주기를 감소시키고, 내부온도가 낮아지는 경우 온도신호(TS)의 주기를 증가시킨다.
전원제어신호생성부(63)는 모드신호(REF) 및 온도신호(TS)에 응답하여 제1 전원제어신호(SAP1), 제2 전원제어신호(SAP2), 제3 전원제어신호(SAP3) 및 제4 전원제어신호(SAN)를 생성한다. 전원제어신호생성부(63)는 리프레쉬 동작이 수행되어 모드신호(REF)가 인에이블된 구간에서 온도신호(TS)에 따라 인에이블구간이 조절되는 제3 전원제어신호(SAP3)를 생성한다. 좀 더 구체적으로, 전원제어신호생성부(63)는 내부온도가 높아질수록 짧은 주기를 갖는 온도신호(TS)에 의해 인에이블구간이 증가된 제3 전원제어신호(SAP3)를 생성한다. 또한, 전원제어신호생성부(63)는 내부온도가 낮아질수록 긴 주기를 갖는 온도신호(TS)에 의해 인에이블구간이 감소된 제3 전원제어신호(SAP3)를 생성한다. 다른 실시예에서 전원제어신호생성부(63)가 내부온도의 변화에 따라 제1 전원제어신호(SAP1), 제2 전원제어신호(SAP2) 및 제4 전원제어신호(SAN) 중 하나의 인에이블 구간을 조절하도록 구현할 수 있다. 또 다른 실시예에서 전원제어신호생성부(63)가 제1 전원제어신호(SAP1), 제2 전원제어신호(SAP2), 제3 전원제어신호(SAP3) 및 제4 전원제어신호(SAN) 중 적어도 2개 이상 신호들의 인에이블 구간들을 조절하도록 구현할 수도 있다.
센스앰프회로(64)는 제1 전원제어신호(SAP1), 제2 전원제어신호(SAP2), 제3 전원제어신호(SAP3) 및 제4 전원제어신호(SAN)에 응답하여 비트라인(미도시) 및 상보비트라인(미도시)을 센싱 및 증폭한다. 센스앰프회로(64)에 공급되는 제3 전원제어신호(SAP3)의 인에이블구간은 앞서 살펴본 바와 같이 내부온도가 높아질수록 증가하고, 내부온도가 낮아질수록 감소한다.
도 6에 도시된 반도체 시스템은 내부온도의 변화에 따라 제1 전원(RTO)이 제3 구동전압(VDD2)에 의해 오버드라이빙(over driving)되는 구간을 조절하는데, 도 1에 도시된 반도체시스템과 달리 온도코드(TCODE<1:N>)를 생성하는 온도센서(51)가 컨트롤러(5)에 구비된다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 반도체 시스템은 컨트롤러(7) 및 반도체장치(8)를 포함한다. 컨트롤러(7)를 온도센서(71)를 포함한다. 반도체장치(8)는 커맨드디코더(81), 전원제어신호생성부(82) 및 센스앰프회로(83)를 포함한다.
컨트롤러(7)는 외부커맨드(CMD)를 반도체장치(8)에 인가한다. 외부커맨드(CMD)는 실시예에 따라서, 외부어드레스와 동일한 전송라인들(미도시)을 통해 반도체장치(8)에 인가되거나 상이한 전송라인들(미도시)을 통해 반도체장치(8)에 인가되도록 구현될 수 있다. 온도센서(71)는 내부온도에 대한 정보를 포함하는 온도코드(TCODE<1:N>)를 생성한다. 온도코드(TCODE<1:N>)는 내부온도의 구간 별로 대응되는 논리레벨 조합을 갖도록 설정된다. 예를들어, 온도코드(TCODE<1:2>)가 내부온도의 0°이하 구간에 대응하여 "00"의 논리조합을 갖고, 0°~45°구간에 대응하여 "01"의 논리조합을 갖으며, 45°~90°구간에 대응하여 "10"의 논리조합을 갖고, 90이상 구간에 대응하여 "11"의 논리조합을 갖도록 구현할 수 있다. 온도코드(TCODE<1:2>)가 "01"의 논리조합을 갖는다는 것은 TCODE<1>이 로직하이레벨("1")을 갖고, TCODE<2>가 로직로우레벨("0")을 갖는 것을 의미한다. 또한, 온도코드(TCODE<1:2>)가 "10"의 논리조합을 갖는다는 것은 TCODE<1>이 로직로우레벨("0")을 갖고, TCODE<2>가 로직하이레벨("1")을 갖는 것을 의미한다. 온도코드(TCODE<1:N>)의 비트수(N) 및 내부온도의 구간 별로 대응하는 온도코드(TCODE<1:N>)의 논리레벨은 실시예에 따라서 다양하게 설정될 수 있다.
커맨드디코더(81)는 외부커맨드(CMD)를 디코딩하여 모드신호(REF)를 생성한다. 모드신호(REF)는 리프레쉬 동작 구간동안 인에이블 되는 신호이다. 모드신호(REF)가 인에이블되는 로직레벨은 실시예에 따라서 로직하이레벨 또는 로직로우레벨로 구현할 수 있다. 실시예에 따라서, 모드신호(REF)는 리프레쉬 동작과 별개의 동작에 따라 인에이블이 결정될 수 있다. 예를 들어, 모드신호(REF)는 리드 동작, 라이트 동작 및 파워다운 동작 등에 의해 인에이블되도록 설정될 수도 있다.
전원제어신호생성부(82)는 모드신호(REF) 및 온도코드(TCODE<1:N>)에 응답하여 제1 전원제어신호(SAP1), 제2 전원제어신호(SAP2), 제3 전원제어신호(SAP3) 및 제4 전원제어신호(SAN)를 생성한다. 전원제어신호생성부(82)는 리프레쉬 동작이 수행되어 모드신호(REF)가 인에이블된 구간에서 온도코드(TCODE<1:N>)에 따라 인에이블구간이 조절되는 제3 전원제어신호(SAP3)를 생성한다. 좀 더 구체적으로, 전원제어신호생성부(82)는 높아지는 내부온도에 대응하는 논리레벨 조합을 갖는 온도코드(TCODE<1:N>)가 입력되는 경우 인에이블구간이 증가된 제3 전원제어신호(SAP3)를 생성한다. 또한, 전원제어신호생성부(82)는 낮아지는 내부온도에 대응하는 논리레벨 조합을 갖는 온도코드(TCODE<1:N>)가 입력되는 경우 인에이블구간이 감소된 제3 전원제어신호(SAP3)를 생성한다. 다른 실시예에서 전원제어신호생성부(82)가 내부온도의 변화에 따라 제1 전원제어신호(SAP1), 제2 전원제어신호(SAP2) 및 제4 전원제어신호(SAN) 중 하나의 인에이블 구간을 조절하도록 구현할 수 있다. 또 다른 실시예에서 전원제어신호생성부(82)가 제1 전원제어신호(SAP1), 제2 전원제어신호(SAP2), 제3 전원제어신호(SAP3) 및 제4 전원제어신호(SAN) 중 적어도 2개 이상 신호들의 인에이블 구간들을 조절하도록 구현할 수도 있다.
센스앰프회로(83)는 제1 전원제어신호(SAP1), 제2 전원제어신호(SAP2), 제3 전원제어신호(SAP3) 및 제4 전원제어신호(SAN)에 응답하여 비트라인(미도시) 및 상보비트라인(미도시)을 센싱 및 증폭한다. 센스앰프회로(83)에 공급되는 제3 전원제어신호(SAP3)의 인에이블구간은 앞서 살펴본 바와 같이 내부온도가 높아질수록 증가하고, 내부온도가 낮아질수록 감소한다.
도 7에 도시된 반도체 시스템은 내부온도의 변화에 따라 제1 전원(RTO)이 제3 구동전압(VDD2)에 의해 오버드라이빙(over driving)되는 구간을 조절하는데, 도 1에 도시된 반도체시스템과 달리 온도코드(TCODE<1:N>)를 생성하는 온도센서(71)가 컨트롤러(5)에 구비되고, 온도신호(TS) 대신 온도코드(TCODE<1:N>)를 사용하여 제3 전원제어신호(SAP3)의 인에이블구간을 조절한다.
1: 컨트롤러 2: 반도체 장치
21: 커맨드디코더 22: 온도신호생성부
23: 전원제어신호생성부 24: 센스앰프회로
221: 온도센서 222: 주기조절부
241: 메모리셀 242: 비트라인센스앰프
243: 제1 전원구동부 244: 제2 전원구동부

Claims (23)

  1. 모드신호 및 내부온도에 따라 주기가 조절되는 온도신호에 응답하여 인에이블구간이 조절되는 제1 전원제어신호를 생성하는 전원제어신호생성부; 및
    상기 제1 전원제어신호에 응답하여 제1 구동전압으로 구동된 제1 전원을 공급받아, 비트라인을 센싱 및 증폭하는 센스앰프회로를 포함하는 반도체 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 모드신호는 리프레쉬 동작을 위해 인에이블되는 반도체 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 전원제어신호생성부는 상기 모드신호가 인에이블된 상태에서 상기 온도신호의 주기에 따라 상기 제1 전원제어신호의 인에이블구간을 조절하는 반도체 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 온도신호는 상기 내부온도가 높아질수록 짧은 주기를 갖는 반도체 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 전원제어신호생성부는 상기 내부온도가 높아질수록 상기 제1 전원제어신호의 인에이블구간이 길어지도록 조절하는 반도체 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 온도신호는 상기 내부온도가 낮아질수록 긴 주기를 갖는 반도체 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 전원제어신호생성부는 상기 내부온도가 낮아질수록 상기 제1 전원제어신호의 인에이블구간이 짧아지도록 조절하는 반도체 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 센스앰프회로는 워드라인에 의해 메모리셀이 선택된 후 제1 구간동안 제2 전원제어신호에 응답하여 제2 구동전압으로 구동된 상기 제1 전원을 공급받고, 상기 제1 구간이 종료된 시점부터 제2 구간동안 제3 전원제어신호에 응답하여 제3 구동전압으로 구동된 상기 제1 전원을 공급받으며, 상기 제2 구간이 종료된 시점부터 제3 구간동안 상기 제1 전원제어신호에 응답하여 상기 제1 구동전압으로 구동된 상기 제1 전원을 공급받는 반도체 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 제1 구동전압은 상기 제2 구동전압보다 크고, 상기 제2 구동전압은 상기 제3 구동전압보다 크게 설정되는 반도체 장치.
  10. 외부커맨드를 입력받아 디코딩하여 리프레쉬 동작을 위해 인에이블되는 모드신호를 생성하는 커맨드디코더;
    온도신호를 생성하는 온도신호생성부;
    상기 모드신호 및 상기 온도신호에 응답하여 인에이블구간이 조절되는 제1 전원제어신호를 생성하는 전원제어신호생성부; 및
    상기 제1 전원제어신호에 응답하여 제1 구동전압으로 구동된 제1 전원을 공급받아, 비트라인을 센싱 및 증폭하는 비트라인센스앰프를 포함하는 반도체 장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 온도신호생성부는
    내부온도를 센싱하여 온도코드를 생성하는 온도센서; 및
    상기 온도코드에 따라 상기 온도신호의 주기를 조절하는 주기조절부를 포함하는 반도체 장치.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 전원제어신호생성부는 상기 모드신호가 인에이블된 상태에서 상기 온도신호의 주기에 따라 상기 제1 전원제어신호의 인에이블구간을 조절하는 반도체 장치.
  13. 제 10 항에 있어서, 상기 온도신호는 내부온도가 높아질수록 짧은 주기를 갖는 반도체 장치.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 전원제어신호생성부는 상기 내부온도가 높아질수록 상기 제1 전원제어신호의 인에이블구간이 길어지도록 조절하는 반도체 장치.
  15. 제 10 항에 있어서, 상기 센스앰프회로는 워드라인에 의해 메모리셀이 선택된 후 제1 구간동안 제2 전원제어신호에 응답하여 제2 구동전압으로 구동된 상기 제1 전원을 공급받고, 상기 제1 구간이 종료된 시점부터 제2 구간동안 제3 전원제어신호에 응답하여 제3 구동전압으로 구동된 상기 제1 전원을 공급받으며, 상기 제2 구간이 종료된 시점부터 제3 구간동안 상기 제1 전원제어신호에 응답하여 상기 제1 구동전압으로 구동된 상기 제1 전원을 공급받는 반도체 장치.
  16. 외부커맨드 및 온도코드를 출력하는 컨트롤러; 및
    상기 외부커맨드를 디코딩하여 모드신호를 생성하고, 상기 모드신호 및 상기 온도코드에 응답하여 인에이블구간이 조절되는 제1 전원제어신호를 생성하며, 상기 제1 전원제어신호에 응답하여 제1 구동전압으로 구동된 제1 전원을 공급받아, 비트라인을 센싱 및 증폭하는 반도체 장치를 포함하는 반도체 시스템.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 반도체 장치는
    리프레쉬 동작을 위해 인에이블되는 상기 모드신호 및 상기 온도코드에 응답하여 인에이블구간이 조절되는 상기 제1 전원제어신호를 생성하는 전원제어신호생성부; 및
    상기 제1 전원제어신호에 응답하여 상기 제1 구동전압으로 구동된 상기 제1 전원을 공급받아, 상기 비트라인을 센싱 및 증폭하는 센스앰프회로를 포함하는 반도체 시스템.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 전원제어신호생성부는 내부온도가 높아질수록 상기 제1 전원제어신호의 인에이블구간이 길어지도록 조절하는 반도체 시스템.
  19. 제 16 항에 있어서, 상기 반도체 장치는
    상기 온도코드에 따라 주기가 조절되는 온도신호를 생성하는 주기조절부;
    리프레쉬 동작을 위해 인에이블되는 상기 모드신호 및 상기 온도신호에 응답하여 인에이블구간이 조절되는 상기 제1 전원제어신호를 생성하는 전원제어신호생성부; 및
    상기 제1 전원제어신호에 응답하여 상기 제1 구동전압으로 구동된 상기 제1 전원을 공급받아, 상기 비트라인을 센싱 및 증폭하는 센스앰프회로를 포함하는 반도체 시스템.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 온도신호는 내부온도가 높아질수록 짧은 주기를 갖는 반도체 시스템.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 전원제어신호생성부는 상기 내부온도가 높아질수록 상기 제1 전원제어신호의 인에이블구간이 길어지도록 조절하는 반도체 시스템.
  22. 제 19 항에 있어서, 상기 센스앰프회로는 워드라인에 의해 메모리셀이 선택된 후 제1 구간동안 제2 전원제어신호에 응답하여 제2 구동전압으로 구동된 상기 제1 전원을 공급받고, 상기 제1 구간이 종료된 시점부터 제2 구간동안 제3 전원제어신호에 응답하여 제3 구동전압으로 구동된 상기 제1 전원을 공급받으며, 상기 제2 구간이 종료된 시점부터 제3 구간동안 상기 제1 전원제어신호에 응답하여 상기 제1 구동전압으로 구동된 상기 제1 전원을 공급받는 반도체 시스템.
  23. 제 22 항에 있어서, 상기 제1 구동전압은 상기 제2 구동전압보다 크고, 상기 제2 구동전압은 상기 제3 구동전압보다 크게 설정되는 반도체 시스템.
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