KR20180026835A - Input circuit and semiconductor device the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 특허문헌은 반도체 설계 기술에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 입력 회로 및 이를 포함하는 반도체 장치에 관한 것이다. This patent document relates to semiconductor design techniques, and more specifically to an input circuit and a semiconductor device including the same.
반도체 장치는 외부로부터 인가되는 신호를 내부 회로에서 사용 가능한 레벨로 변환하기 위한 인터페이스로서 입력 회로를 사용한다. A semiconductor device uses an input circuit as an interface for converting a signal applied from the outside into a usable level in an internal circuit.
입력 회로는 어드레스, 데이터, 클럭신호, 제어신호 등의 입력단에 구비될 수 있다. 입력 회로는 반도체 장치의 동작 전압, 기준전압 레벨, 입력 신호의 스윙 폭을 고려하여 설계할 수 있다. The input circuit may be provided at an input terminal such as an address, data, a clock signal, a control signal, or the like. The input circuit can be designed in consideration of the operating voltage of the semiconductor device, the reference voltage level, and the swing width of the input signal.
또한, 입력 회로는 동작 전압을 기초로 생성되는 전류 소스에 의해 동작한다. 그리고 입력 회로는 외부로부터 인가되는 신호의 레벨이 변화하거나, 동작전압 또는 기준전압 레벨이 변화되는 등 동작 조건이 변화되어도 이와 무관하게 원하는 레벨을 출력할 수 있어야 한다. Further, the input circuit is operated by a current source which is generated based on the operating voltage. The input circuit must be capable of outputting a desired level irrespective of changes in operating conditions such as a change in the level of an externally applied signal, an operation voltage or a change in a reference voltage level.
도 1은 종래기술에 따른 반도체 장치에 구비된 입력 회로를 도시한 도면이다. 1 is a diagram illustrating an input circuit included in a semiconductor device according to a related art.
도 1을 참조하면, 입력신호(IN)와 기준전압(VREF)을 차동 증폭해 제1 및 제2 출력신호(OIN, OREF)를 생성하는 차동 증폭부(110)와 차동 증폭부(110)에 흐르는 전류량을 제어하기 위한 전류 싱크부(120)를 포함할 수 있다. 1, a
이와 같은 방식의 입력을 수도 디퍼런셜 입력(pseudo-differential input)이라고 한다. 수도 디퍼런셜 방식의 입력신호들(IN, VREF)은 기준전압(VREF)이 스윙하지 않으므로 비대칭적인(aymmetric) 파형을 가질 수 있으며, 수신 버퍼 회로의 출력신호들(OREF, OIN)도 비대칭적인 파형을 가지게 된다. This type of input is called a pseudo-differential input. The input signals IN and VREF of the differential type can have an asymmetric waveform because the reference voltage VREF does not swing and the output signals OREF and OIN of the receiving buffer circuit also have asymmetric waveforms I have.
차동 증폭부(110)는 전원전압(VDD)단과 제2 출력노드(OREF) 사이의 제1 저항소자(R1), 전원전압(VDD)단과 제1 출력노드(OIN) 사이의 제2 저항소자(R2), 입력신호(IN)에 응답하여 제2 출력노드(OREF)와 공통노드(COMN) 사이에서 전류 경로(current path)를 형성하기 위한 제1 NMOS 트랜지스터(N1) 및 기준전압(VREF)에 응답하여 제1 출력노드(OIN)와 공통노드(COMN) 사이에서 전류 경로를 형성하기 위한 제2 NMOS 트랜지스터(N2)를 포함할 수 있다. The
전류 싱크부(120)는 공통모드(COMN)와 접지전압(VSS)단 사이에 연결된 제3 NMOS 트랜지스터(N3)를 포함할 수 있다. The
전류 싱크부(120)는 인에이블 신호(EN)에 응답하여 차동 증폭부(110)로부터 접지전압(VSS)단으로 싱킹(sinking)되는 전류량을 조절하여 차동 증폭부(110)에 흐르는 전류량을 제어할 수 있다. The
한편, 신호 전송의 고속화를 위하여 신호 전송을 위한 수신 버퍼 회로에 터미네이션 스킴(Termination Scheme)이 적용되고 있다. 터미네이션 스킴은 센터 탭 터미네이션(Center Tap Termination; CTT)과 하이 탭 터미네이션(High Tap Termination; HTT)으로 구분할 수 있다.On the other hand, a termination scheme is applied to a receiving buffer circuit for signal transmission in order to speed up signal transmission. The termination scheme can be divided into a center tap termination (CTT) and a high tap termination (HTT).
여기서 센터 탭 터미네이션은 전송할 신호의 레벨을 전원전압의 절반에 해당하는 전압 레벨을 기준으로 일정한 레벨만큼 증가 또는 감소시키는 방식이며, 하이 탭 터미네이션은 전송할 신호의 레벨을 전원전압을 기준으로 일정한 레벨만큼 감소시키는 방식이다. Here, the center tap termination is a method of increasing or decreasing the level of the signal to be transmitted by a predetermined level based on the voltage level corresponding to half of the power supply voltage, and the high tap termination is a method of reducing the level of the signal to be transmitted by a certain level .
센터 탭 터미네이션 스킴을 상기 수신 버퍼 회로에 적용하는 경우에는 별다른 문제가 발생하지 않으나, 하이 탭 터미네이션 스킴을 상기 수신 버퍼 회로에 적용할 경우에는 기준전압(VREF)이 변화함에 따라 실질적으로 동작하지 않는 영역이 발생할 가능성이 있다. 또한, 기준전압(VREF)이 변화함에 따라서 기준전압(VREF)의 레벨이 높은 구간에서 동작하기 위해서는 제1 저항소자(R1) 및 제2 저항소자(R2)의 크기가 작아져야 하는데 이와 같은 경우에는 고이득(High gain) 확보가 어려울 수 있다. 다시 말하면, 하이 탭 터미네이션 조건에서는 기준전압(VREF)이 변화하므로 정상적으로 동작하지 않아 제1 및 제2 출력신호(OIN, OREF)각 정상적으로 출력되지 않는 구간이 발생할 수 있으며, 기준전압(VREF)이 높은 레벨일 경우 고이득 확보가 어려운 문제점이 발생할 수 있다. When the center tap termination scheme is applied to the receiving buffer circuit, no problem occurs. However, when the high tap termination scheme is applied to the receiving buffer circuit, There is a possibility of occurrence. As the reference voltage VREF changes, the first resistive element Rl and the second resistive element R2 must be reduced in size in order to operate in a region where the level of the reference voltage VREF is high. In such a case, It may be difficult to obtain a high gain. In other words, under the high-tab termination condition, since the reference voltage VREF changes, a period in which the first and second output signals OIN and OREF are not normally output may occur, and the reference voltage VREF may be high Level, it may be difficult to secure a high gain.
본 발명의 실시예들이 해결하고자 하는 과제는, 기준전압의 변화에 따라 입력 회로의 문턱전압 및 전류량을 최적화할 수 있는 반도체 장치를 제공하는 것이다. A problem to be solved by embodiments of the present invention is to provide a semiconductor device capable of optimizing a threshold voltage and an amount of current of an input circuit in accordance with a change in a reference voltage.
본 발명의 실시예에 따른 입력 회로는, 인에이블 신호 및 내부 바이어스에 응답하여 구동되어 기준전압 및 외부신호를 비교하여 제1 비교신호 및 제2 비교신호를 생성하기 위한 제1 버퍼부; 및 상기 내부 바이어스를 생성하고, 상기 인에이블 신호 및 상기 내부 바이어스에 응답하여 구동되어 상기 기준전압 및 상기 외부신호를 비교하여 상기 제1 비교신호 및 상기 제2 비교신호를 생성하기 위한 제2 버퍼부를 포함하되, 상기 내부 바이어스에 따라 상기 제1 버퍼부의 전류량과 상기 제2 버퍼부의 문턱전압 및 전류량이 조절될 수 있다. An input circuit according to an embodiment of the present invention includes a first buffer unit driven in response to an enable signal and an internal bias to generate a first comparison signal and a second comparison signal by comparing a reference voltage and an external signal; And a second buffer unit for generating the internal bias and being driven in response to the enable signal and the internal bias to generate the first comparison signal and the second comparison signal by comparing the reference voltage and the external signal The amount of current of the first buffer unit and the threshold voltage and current of the second buffer unit may be adjusted according to the internal bias.
바람직하게, 상기 제1 버퍼부는, 상기 내부 바이어스에 응답하여 전원전압을 공급받아 출력 노드로 소스 전류를 공급하기 위한 전류 소스부; 상기 기준전압과 상기 외부신호를 비교하여 상기 제1 및 제2 비교신호를 생성하기 위한 비교부; 및 상기 인에이블 신호에 응답하여 구동되는 싱크부를 포함할 수 있다. Preferably, the first buffer unit includes: a current source unit for receiving a power supply voltage in response to the internal bias and supplying a source current to the output node; A comparator for comparing the reference voltage with the external signal to generate the first and second comparison signals; And a sync unit driven in response to the enable signal.
바람직하게, 상기 전류 소스부는 상기 내부 바이어스를 게이트 입력으로 수신하는 제1 및 제2 PMOS 트랜지스터를 포함하고, 상기 제1 및 제2 PMOS 트랜지스터를 통과하는 전류량을 최적화할 수 있다. Advantageously, the current source portion includes first and second PMOS transistors for receiving the internal bias at a gate input, and may optimize an amount of current passing through the first and second PMOS transistors.
바람직하게, 상기 제2 버퍼부는, 상기 인에이블 신호에 응답하여 구동되는 싱크부; 상기 내부 바이어스를 바디 바이어스로 입력받고, 상기 기준전압과 상기 외부신호를 비교하여 상기 제1 및 제2 비교신호를 생성하기 위한 비교부; 및 상기 내부 바이어스를 생성하기 위한 바이어스 생성부를 포함할 수 있다. Preferably, the second buffer unit comprises: a sink unit driven in response to the enable signal; A comparator for receiving the internal bias as a body bias and for comparing the reference voltage and the external signal to generate the first and second comparison signals; And a bias generator for generating the internal bias.
바람직하게, 상기 비교부는, 상기 내부 바이어스를 바디 바이어스로써 입력받는 제3 및 제4 PMOS 트랜지스터를 포함하고, 상기 제3 및 제4 PMOS 트랜지스터의 문턱 전압을 조절할 수 있다.Preferably, the comparator may include third and fourth PMOS transistors receiving the internal bias as a body bias, and may adjust a threshold voltage of the third and fourth PMOS transistors.
본 발명의 실시예에 따른 반도체 장치는, 외부신호를 제공받아 내부신호를 생성하기 위한 입력 회로; 및 상기 내부신호를 제공받아 동작하는 내부 회로를 포함하고, 상기 입력 회로는, 인에이블 신호 및 내부 바이어스에 응답하여 구동되어 기준전압 및 외부신호를 비교하여 제1 비교신호 및 제2 비교신호를 생성하기 위한 제1 버퍼부; 및 상기 내부 바이어스를 생성하고, 상기 인에이블 신호 및 상기 내부 바이어스에 응답하여 구동되어 상기 기준전압 및 상기 외부신호를 비교하여 상기 제1 비교신호 및 상기 제2 비교신호를 생성하기 위한 제2 버퍼부를 포함하되, 상기 내부 바이어스에 따라 상기 제1 버퍼부의 전류량과 상기 제2 버퍼부의 문턱전압 및 전류량이 조절될 수 있다. A semiconductor device according to an embodiment of the present invention includes: an input circuit for receiving an external signal and generating an internal signal; And an internal circuit operable to receive the internal signal, wherein the input circuit is driven in response to an enable signal and an internal bias to generate a first comparison signal and a second comparison signal by comparing a reference voltage and an external signal, A first buffer unit for buffering data; And a second buffer unit for generating the internal bias and being driven in response to the enable signal and the internal bias to generate the first comparison signal and the second comparison signal by comparing the reference voltage and the external signal The amount of current of the first buffer unit and the threshold voltage and current of the second buffer unit may be adjusted according to the internal bias.
본 발명의 실시예들에 의한 입력 회로 및 반도체 장치에 의하면, 기준전압이 변화하더라도 공급전압에 따라 내부적으로 셀프 바이어스를 생성함으로써 버퍼 회로의 문턱전압 및 전류량을 최적화할 수 있으므로 반도체 장치의 신뢰성을 보장할 수 있다. According to the input circuit and the semiconductor device according to the embodiments of the present invention, since the self-bias is internally generated according to the supply voltage even when the reference voltage changes, the threshold voltage and the current amount of the buffer circuit can be optimized, can do.
도 1은 종래기술에 따른 반도체 장치에 구비된 입력 회로를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 입력 회로를 도시한 구성도이다.
도 3은 도 2에 도시된 입력 회로를 도시한 회로도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 장치를 도시한 구성도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 장치를 도시한 구성도이다.
1 is a diagram illustrating an input circuit included in a semiconductor device according to a related art.
2 is a configuration diagram illustrating an input circuit according to an embodiment of the present invention.
3 is a circuit diagram showing the input circuit shown in Fig.
4 is a configuration diagram showing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
5 is a configuration diagram showing a semiconductor device according to another embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구성될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, it should be understood that the present invention is not limited to the disclosed embodiments, but may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. It is provided to fully inform the category.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 입력 회로(20)를 도시한 구성도이다. 2 is a block diagram showing an
도 2를 참조하면, 입력 회로(20)는 제1 버퍼부(210) 및 제2 버퍼부(230)를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 버퍼부(210, 220)는 인에이블 신호(EN) 및 내부 바이어스(VBIAS)에 따라 동작하며, 기준전압(VREF) 및 외부신호(IN)를 입력받아 내부신호(미도시)를 생성할 수 있다. 여기서, 인에이블 신호(EN)는 제1 및 제2 버퍼부(210, 220)의 싱크 전류를 구동하기 위한 신호로 이용될 수 있으며, 내부 바이어스(VBIAS)는 제1 및 제2 버퍼부(210, 220)의 소스 전류를 구동하기 위한 전압으로 이용될 수 있다. 한편, 기준전압(VREF)은 반도체 장치 내부 또는 반도체 장치 외부에서 제공받을 수 있으며, 동작 환경에 따라, 예컨대 외부 전원전압(VDD)의 0.7VDD에서 0.9VDD까지 다양하게 변화하는 전압일 수 있다. Referring to FIG. 2, the
제1 버퍼부(210)는 인에이블 신호(EN) 및 내부 바이어스(VBIAS)에 따라 구동되며, 기준전압(VREF)과 외부신호(IN)를 입력받아 제1 비교신호(미도시) 및 제2 비교신호(미도시)를 생성할 수 있다. The
제2 버퍼부(220)는 인에이블 신호(EN) 및 내부 바이어스(VBIAS)에 따라 구동되며, 기준전압(VREF)과 외부신호(IN)를 입력받아 제1 비교신호 및 제2 비교신호를 생성할 수 있다. 제2 버퍼부(220)는 내부 바이어스(VBIAS)를 생성하기 위한 바이어스 생성부(221)를 포함할 수 있다. 여기서 내부 바이어스(VBIAS)는 전원전압(VDD)과 비례관계이며, 기준전압(VREF)과는 반비례관계일 수 있고, 제2 버퍼부(220) 내부 구성인 비교부(미도시)의 문턱 전압과는 반비례관계일 수 있다. The
또한, 내부 바이어스(VBIAS)는 기준전압(VREF)이 변화하더라도 전원전압(VDD)의 전압레벨에 따라 제어되어 제1 버퍼부(210) 내에 구비된 전류 소스부(미도시)의 전류량과 제2 버퍼부(220) 내의 비교부(미도시)를 구성하는 입력 트랜지스터(미도시)의 문턱전압 및 액티브 로드(미도시)의 전류량을 최적화하는 것이 가능하다. The internal bias VBIAS is controlled in accordance with the voltage level of the power supply voltage VDD even when the reference voltage VREF is changed so that the amount of current of the current source unit (not shown) provided in the
도 3은 도 2에 도시된 입력 회로(20)를 도시한 회로도이다. Fig. 3 is a circuit diagram showing the
도 3을 참조하면, 입력 회로(20)는 제1 버퍼부(310) 및 제2 버퍼부(320)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 3, the
제1 버퍼부(310)는 내부 바이어스(VBIAS) 및 인에이블 신호(EN)에 응답하여 구동되며, 기준전압(VREF)과 외부신호(IN)를 비교하여 제1 비교신호(OREF) 및 제2 비교신호(OIN)를 생성하도록 구성될 수 있다. The
제1 버퍼부(310)는 전류 소스부(311), 비교부(312) 및 싱크부(313)를 포함할 수 있다. The
전류 소스부(311)는 제1 PMOS 트랜지스터(P1) 및 제2 PMOS 트랜지스터(P2)를 포함할 수 있다. The
제1 PMOS 트랜지스터(P1)는 내부 바이어스(VBIAS)에 응답하여 구동되며, 전원전압(VDD)을 공급받아 제1 비교신호(OREF) 출력 노드로 소스 전류를 공급하도록 구성될 수 있다. 제2 PMOS 트랜지스터(P2)는 내부 바이어스(VBIAS)에 응답하여 구동되며, 전원전압(VDD)을 공급받아 제2 비교신호(OIN) 출력 노드로 소스 전류를 공급하도록 구성될 수 있다. The first PMOS transistor P1 is driven in response to the internal bias VBIAS and may be configured to receive the supply voltage VDD and supply the source current to the first comparison signal OREF output node. The second PMOS transistor P2 is driven in response to the internal bias VBIAS and may be configured to receive the supply voltage VDD and supply the source current to the second comparison signal OIN output node.
한편, 전류 소스부(311)는 액티브 로드일 수 있다. On the other hand, the
비교부(312)는 제4 NMOS 트랜지스터(N4) 및 제5 NMOS 트랜지스터(N5)를 포함할 수 있다. The
제4 NMOS 트랜지스터(N4)는 제1 비교신호(OREF) 출력 노드와 싱크부(313) 간에 접속되고 외부신호(IN)를 입력받도록 구성될 수 있다. 제5 NMOS 트랜지스터(N5)는 제2 비교신호(OIN) 출력 노드와 싱크부(313) 간에 접속되고 기준전압(VREF)을 입력받도록 구성될 수 있다. The fourth NMOS transistor N4 may be connected between the output node of the first comparison signal OREF and the
싱크부(313)는 비교부(312)와 접지전압(VSS)단 사이에 접속되고, 인에이블 신호(EN)에 응답하여 구동되는 제6 NMOS 트랜지스터(N6)를 포함할 수 있다. 즉, 싱크부(313)는 인에이블 신호(EN)를 싱크 전류로 하여 동작하도록 구성된다. The
입력 회로(20)가 인에이블될 때, 예컨대, 인에이블 신호(EN)가 하이 레벨로 인에이블될 때, 싱크부(313)를 구성하는 제6 NMOS 트랜지스터(N6)는 턴-온될 수 있다. 또한, 내부 바이어스(VBIAS)는 추후 설명될 제2 버퍼부(320)를 통해 내부적으로 생성될 수 있으며, 내부 바이어스(VBIAS)는 전류 소스부(311)를 구성하는 제1 및 제2 PMOS 트랜지스터(P1, P2)를 턴-온시킬 수 있는 레벨로 생성된다. 따라서, 제1 버퍼부(310)를 구성하는 전류 소스부(311) 및 싱크부(313)는 외부 환경의 변동, 동작 전압의 저하에 무관하게 정상 동작하여, 기준전압(VREF)과 외부신호(IN)를 비교하여 제1 및 제2 비교신호(OREF, OIN)를 생성할 수 있다. When the
제1 버퍼부(310)는 외부신호(IN)의 레벨이 기준전압(VREF)의 레벨보다 높은 경우 제2 비교신호(OIN)의 레벨을 제1 비교신호(OREF)의 레벨보다 높은 레벨로 출력할 수 있다. 반대로, 제1 버퍼부(310)는 외부신호(IN)의 레벨이 기준전압(VREF)의 레벨보다 낮은 경우, 제2 비교신호(OIN)의 레벨을 제1 비교신호(OREF)의 레벨보다 낮은 레벨로 출력할 수 있다. The
한편, 제1 버퍼부(310)는 기존의 저항 로드를 내부 바이어스(VBIAS)에 의해 동작하는 PMOS 로드로 변경함으로써 전압, 온도, 공정 변화 등 외부 환경에 따라 내부 바이어스(VBIAS)가 변화하므로 제1 및 제2 PMOS 트랜지스터(P1, P2)를 통과하는 전류량을 해당 상황에 맞게 최적화하는 것이 가능하다. Meanwhile, since the
제2 버퍼부(320)는 소스부(321_1), 싱크부(321_2), 비교부(322), 바이어스 생성부(323) 및 액티브 로드(324)를 포함할 수 있다. The
소스부(321_1) 및 싱크부(321_2)는 각각 반전 인에이블 신호(ENB) 및 인에이블 신호(EN)를 싱크 전류로 하여 동작하도록 구성된다. 소스부(321_1)는 전원전압(VDD)단과 비교부(322) 사이에 접속되고 반전 인에이블 신호(ENB)를 입력받는 제3 PMOS 트랜지스터(P3)를 포함할 수 있다. 싱크부(321_2)는 액티브 로드(324)와 접지전압(VSS)단 사이에 접속되고 인에이블 신호(EN)를 입력받는 제8 NMOS 트랜지스터(N8)를 포함할 수 있다. The source portion 321_1 and the sink portion 321_2 are configured to operate with the inverted enable signal ENB and the enable signal EN as a sink current, respectively. The source portion 321_1 may include a third PMOS transistor P3 connected between the power supply voltage VDD and the
입력 회로(20)가 인에이블될 때, 예컨대, 인에이블 신호(EN)가 하이 레벨이 될 때, 반전 인에이블 신호(ENB)는 로우 레벨이 될 수 있고, 이로 인해 소스부(321_1), 싱크부(321_2)를 구성하는 제3 PMOS 트랜지스터(P3) 및 제9 NMOS 트랜지스터(N9)는 턴-온될 수 있다. When the
제2 버퍼부(320)는 외부신호(IN)의 레벨이 기준전압(VREF)의 레벨보다 높은 경우 제2 비교신호(OIN)의 레벨을 제1 비교신호(OREF)의 레벨보다 높은 레벨로 출력할 수 있다. 반대로, 제1 버퍼부(310)는 외부신호(IN)의 레벨이 기준전압(VREF)의 레벨보다 낮은 경우, 제2 비교신호(OIN)의 레벨을 제1 비교신호(OREF)의 레벨보다 낮은 레벨로 출력할 수 있다. The
비교부(322)는 제4 PMOS 트랜지스터(P4) 및 제5 PMOS 트랜지스터(P5)를 포함할 수 있다. The
제4 PMOS 트랜지스터(P4)는 소스부(321_1)와 제1 비교신호(OREF) 간에 접속되고 외부신호(IN)를 입력받도록 구성될 수 있다. 제5 PMOS 트랜지스터(P5)는 소스부(321_1)와 제2 비교신호(OIN) 간에 접속되고 기준전압(VREF)을 입력받도록 구성될 수 있다. The fourth PMOS transistor P4 may be connected between the source portion 321_1 and the first comparison signal OREF and configured to receive the external signal IN. The fifth PMOS transistor P5 may be connected between the source portion 321_1 and the second comparison signal OIN and configured to receive the reference voltage VREF.
한편, 비교부(322)는 내부 바이어스(VBIAS)를 바디 바이어스(body bias)로써 입력받을 수 있다. Meanwhile, the
바이어스 생성부(323)는 제3 저항(R3) 및 제4 저항(R4)을 포함할 수 있으며, 제3 저항(R3) 및 제4 저항(R4)은 제1 및 제2 비교신호(OREF, OIN) 출력 노드 사이에 접속되어 제1 및 제2 비교신호(OREF, OIN) 출력 노드에 걸린 전압을 분배하여 내부 바이어스(VBIAS)를 생성할 수 있다. 여기서 내부 바이어스(VBIAS)는 전원전압(VDD)의 전압레벨이 상승함에 따라 함께 상승하는 비례관계에 있을 수 있고, 기준전압(VREF)의 전압레벨이 상승함에 따라 감소하는 반비례관계에 있을 수 있으며, 비교부(322)를 구성하는 제4 및 제5 PMOS 트랜지스터(P4, P5)에 걸린 문턱전압과는 비례관계에 있을 수 있다. The third and fourth resistors R3 and R4 may include a third resistor R3 and a fourth resistor R4 and the third resistor R3 and the fourth resistor R4 may include first and second comparison signals OREF, OIN) output node to generate an internal bias VBIAS by dividing the voltage across the first and second comparison signals OREF and OIN. Here, the internal bias VBIAS may be in a proportional relationship in which the voltage level of the power source voltage VDD rises as the voltage level of the power source voltage VDD increases, and may be in inverse proportion to the voltage level of the reference voltage VREF, And may be proportional to the threshold voltage across the fourth and fifth PMOS transistors P4 and P5 constituting the
즉, 구동 전압 즉, 전원 전압(VDD)이 충분히 높을 경우 내부 바이어스(VBIAS)가 충분히 높아져 비교부(320)를 구성하는 제4 및 제5 PMOS 트랜지스터(P4, P5)의 바디 바이어스가 높으므로 제4 및 제5 PMOS 트랜지스터(P4, P5)의 문턱전압 또한 높아져 정상적인 동작을 수행할 수 있다. That is, when the driving voltage, that is, the power source voltage VDD is sufficiently high, the internal bias VBIAS becomes sufficiently high and the body biases of the fourth and fifth PMOS transistors P4 and P5 constituting the
반대로, 전원전압(VDD)이 충분히 낮을 경우 내부 바이어스(VBIAS) 또한 충분히 낮게 되어 비교부(322)를 구성하는 제4 및 제5 PMOS 트랜지스터(P4, P5)의 바디 바이어스가 낮아지므로 제4 및 제5 PMOS 트랜지스터(P4, P5)의 문턱전압 또한 낮아지게 된다. 다시 말하면, 구동 전압 즉, 전원 전압(VDD)이 낮은 레벨이고, 기준 전압(VREF)이 높은 레벨이더라도 제2 버퍼부(320)의 회로가 정상적으로 동작하는 것이 가능하다. In contrast, when the power supply voltage VDD is sufficiently low, the internal bias VBIAS becomes sufficiently low, and the body biases of the fourth and fifth PMOS transistors P4 and P5 constituting the
정리하면, 전원 전압(VDD)의 전압 레벨이 낮은 경우, 기준전압(VREF)은 높을 수 있는데, 이와 같은 경우, PMOS 로드, 즉 비교부(322)의 바디 바이어스를 조절함으로써 제4 및 제5 PMOS 트랜지스터(P4, P5)의 동작 영역을 넓혀 구동하도록 제어할 수 있다. In summary, when the voltage level of the power supply voltage VDD is low, the reference voltage VREF may be high. In this case, by adjusting the PMOS load, that is, the body bias of the
액티브 로드(324)는 제7 NMOS 트랜지스터(N7) 및 제8 NMOS 트랜지스터(N8)를포함할 수 있다. 제7 및 제8 NMOS 트랜지스터(N7, N8) 각각은 바이어스 생성부(323)와 싱크부(321_2) 간에 접속될 수 있으며, 내부 바이어스(VBIAS)를 입력받아 구동될 수 있다. 한편, 액티브 로드(324)는 전류 싱크 동작을 수행할 수 있다. The
한편, 제1 버퍼부(310) 및 제2 버퍼부(320)로 입력되는 인에이블 신호(EN), 외부신호(IN) 및 기준전압(VREF)은 동일한 신호이며, 제1 비교신호(OREF) 및 제2 비교신호(OIN) 또한 동일한 노드로 출력되는 동일 신호일 수 있다. The enable signal EN, the external signal IN and the reference voltage VREF input to the
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 장치의 구성도이다. 4 is a configuration diagram of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 반도체 장치는 입력 회로(410) 및 내부 회로(420)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4, the semiconductor device may include an
입력 회로(410)는 외부신호(IN)를 제공받아 내부신호(OUT)를 생성할 수 있다.The
내부 회로(420)는 내부신호(OUT)를 제공받아 목적하는 동작을 수행할 수 있다. 여기서 내부 회로(420)는 반도체 메모리 장치를 포함할 수 있다. 그리고 반도체 메모리 장치는 DRAM과 같은 휘발성 메모리 장치, FLASH 메모리나 저항성 메모리와 같은 비휘발성 메모리 장치일 수 있다. The
입력 회로(410)는 도2 및 도3에서 설명한 입력 회로가 이용될 수 있다. 즉, 입력 회로(410)는 기준전압(VREF)이 변화하더라도 해당 상황에 최적화된 내부 바이어스(VBIAS)를 셀프 생성하여 사용함으로써, N타입(310)의 PMOS 로드를 통과하는 전류량을 해당 상황에 맞게 최적화하고, P타입(320)의 입력 PMOS 트랜지스터의 문턱 전압을 최적화할 수 있는 다수의 버퍼 회로를 포함할 수 있다. 즉, 기준전압이 변화하더라도 그에 맞는 최적의 버퍼 회로가 동작함으로써 반도체 장치의 신뢰성을 보장할 수 있다.As the
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 장치의 구성도이다. 5 is a configuration diagram of a semiconductor device according to another embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 반도체 장치는 컨트롤러(510) 및 메모리 장치(520)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 5, the semiconductor device may include a
메모리 장치(520)는 입력 회로(521) 및 메모리 코어(522)를 포함할 수 있고, 메모리 코어(522)는 메모리 셀 어레이(522_1)를 포함할 수 있다. 메모리 장치(520)는 DRAM과 같은 휘발성 메모리 장치, 또는 플래시 메모리, 저항성 메모리와 같은 비휘발성 메모리 장치일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. The
메모리 코어(522)는 도시하지 않았으나 메모리 셀 어레이(522_1)에 데이터를 라이트(write)하고 리드(read)할 수 있는 여러 구성요소를 포함할 수 있다. 예컨대, 메모리 코어(522)는 어드레스 디코더, 라이트 회로부 및 리드 회로부 등을 포함할 수 있다. The
메모리 장치(520)는 컨트롤러(510)로부터 클럭신호(CLK), 커맨드(CMD), 어드레스(ADD), 데이터(DATA) 등을 제공받을 수 있으며, 컨트롤러(510)의 요청에 따라 메모리 셀 어레이(522_1)에 저장된 데이터(DATA)를 컨트롤러(510)로 전송할 수 있다. The
입력 회로(521)는 컨트롤러(510)로부터 제공되는 클럭신호(CLK)를 내부 클럭신호로 변환하기 위한 클럭버퍼(521_1), 커맨드(CMD)를 내부 커맨드로 변환하기 위한 커맨드 버퍼(521_2), 어드레스(ADD)를 내부 어드레스로 변환하기 위한 어드레스 버퍼(521_3) 및 데이터(DATA)를 내부 데이터로 변환하기 위한 데이터 버퍼(521_4) 등을 포함할 수 있다. The
클럭버퍼(521_1), 커맨드 버퍼(521_2), 어드레스 버퍼(521_3) 및 데이터 버퍼(521_4) 등의 버퍼 각각 또는 적어도 하나는 도2 및 도3에서 설명한 입력 회로를 이용하여 구성할 수 있다. Each or at least one of the buffers such as the clock buffer 521_1, the command buffer 521_2, the address buffer 521_3, and the data buffer 521_4 can be configured using the input circuit described with reference to FIGS.
따라서 입력 회로(521)를 구성하는 클럭버퍼(521_1), 커맨드 버퍼(521_2), 어드레스 버퍼(521_3) 및 데이터 버퍼(521_4) 등의 버퍼 각각 또는 적어도 하나는 기준전압(VREF)이 변화하더라도 해당 상황에 최적화된 내부 바이어스(VBIAS)를 셀프 생성하여 사용함으로써, N타입의 PMOS 로드를 통과하는 전류량을 해당 상황에 맞게 최적화하고, P타입의 입력 PMOS 트랜지스터의 문턱 전압을 최적화할 수 있는 다수의 버퍼 회로를 포함할 수 있다. 다시 말하면, 기준전압이 변화하더라도 그에 맞는 최적의 버퍼 회로가 동작함으로써 반도체 장치의 신뢰성을 보장할 수 있다. Therefore, each or at least one of the buffers such as the clock buffer 521_1, the command buffer 521_2, the address buffer 521_3, and the data buffer 521_4 constituting the
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 있어 명백할 것이다. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the inventions. Will be clear to those who have knowledge of.
210 : 제1 버퍼부
220 : 제2 버퍼부
221 : 바이어스 생성부210: a first buffer unit
220: second buffer unit
221:
Claims (14)
상기 내부 바이어스를 생성하고, 상기 인에이블 신호 및 상기 내부 바이어스에 응답하여 구동되어 상기 기준전압 및 상기 외부신호를 비교하여 상기 제1 비교신호 및 상기 제2 비교신호를 생성하기 위한 제2 버퍼부를 포함하되,
상기 내부 바이어스에 따라 상기 제1 버퍼부의 전류량과 상기 제2 버퍼부의 문턱전압 및 전류량이 조절되는 입력 회로.
A first buffer unit driven in response to an enable signal and an internal bias to generate a first comparison signal and a second comparison signal by comparing a reference voltage and an external signal; And
And a second buffer for generating the internal bias and generating the first comparison signal and the second comparison signal by being driven in response to the enable signal and the internal bias to compare the reference voltage and the external signal However,
Wherein an amount of current of the first buffer unit and a threshold voltage and an amount of current of the second buffer unit are adjusted according to the internal bias.
상기 제1 버퍼부는,
상기 내부 바이어스에 응답하여 전원전압을 공급받아 출력 노드로 소스 전류를 공급하기 위한 전류 소스부;
상기 기준전압과 상기 외부신호를 비교하여 상기 제1 및 제2 비교신호를 생성하기 위한 비교부; 및
상기 인에이블 신호에 응답하여 구동되는 싱크부
를 포함하는 입력 회로.
The method according to claim 1,
Wherein the first buffer unit comprises:
A current source unit for receiving a power supply voltage in response to the internal bias and supplying a source current to an output node;
A comparator for comparing the reference voltage with the external signal to generate the first and second comparison signals; And
And a sink unit driven in response to the enable signal,
/ RTI >
상기 전류 소스부는 상기 내부 바이어스를 게이트 입력으로 수신하는 제1 및 제2 PMOS 트랜지스터를 포함하고, 상기 제1 및 제2 PMOS 트랜지스터를 통과하는 전류량을 최적화하는 입력 회로.
3. The method of claim 2,
Wherein the current source portion includes first and second PMOS transistors for receiving the internal bias at a gate input, and wherein the input circuitry optimizes an amount of current passing through the first and second PMOS transistors.
상기 제2 버퍼부는,
상기 인에이블 신호에 응답하여 구동되는 싱크부;
상기 내부 바이어스를 바디 바이어스로 입력받고, 상기 기준전압과 상기 외부신호를 비교하여 상기 제1 및 제2 비교신호를 생성하기 위한 비교부; 및
상기 내부 바이어스를 생성하기 위한 바이어스 생성부
를 포함하는 입력 회로.
The method according to claim 1,
Wherein the second buffer unit comprises:
A sink unit driven in response to the enable signal;
A comparator for receiving the internal bias as a body bias and for comparing the reference voltage and the external signal to generate the first and second comparison signals; And
A bias generator for generating the internal bias,
/ RTI >
상기 비교부는,
상기 내부 바이어스를 바디 바이어스로써 입력받는 제3 및 제4 PMOS 트랜지스터를 포함하고, 상기 제3 및 제4 PMOS 트랜지스터의 문턱 전압을 조절하는 입력 회로.
5. The method of claim 4,
Wherein,
And third and fourth PMOS transistors receiving the internal bias with a body bias, wherein the threshold voltages of the third and fourth PMOS transistors are adjusted.
상기 바이어스 생성부는,
상기 제1 및 제2 비교신호 출력 노드 사이에 접속되는 제1 및 제2 저항을 포함하여 상기 출력 노드의 전압을 분배하여 상기 내부 바이어스를 생성하는 입력 회로.
5. The method of claim 4,
Wherein the bias generator comprises:
And a first and a second resistor connected between the first and second comparison signal output nodes to divide the voltage of the output node to generate the internal bias.
상기 제1 및 제2 버퍼부 각각은,
상기 외부신호의 레벨이 상기 기준전압의 레벨보다 높은 경우 상기 제1 비교신호는 상기 제2 비교신호보다 낮은 레벨을 갖는 입력 회로.
The method according to claim 1,
Wherein each of the first and second buffer units comprises:
Wherein the first comparison signal has a lower level than the second comparison signal when the level of the external signal is higher than the level of the reference voltage.
상기 제1 및 제2 버퍼부 각각은,
상기 외부신호의 레벨이 상기 기준전압의 레벨보다 낮은 경우 상기 제1 비교신호는 상기 제2 비교신호보다 높은 레벨을 갖는 입력 회로.
The method according to claim 1,
Wherein each of the first and second buffer units comprises:
Wherein the first comparison signal has a higher level than the second comparison signal when the level of the external signal is lower than the level of the reference voltage.
상기 내부신호를 제공받아 동작하는 내부 회로를 포함하고,
상기 입력 회로는,
인에이블 신호 및 내부 바이어스에 응답하여 구동되어 기준전압 및 외부신호를 비교하여 제1 비교신호 및 제2 비교신호를 생성하기 위한 제1 버퍼부; 및
상기 내부 바이어스를 생성하고, 상기 인에이블 신호 및 상기 내부 바이어스에 응답하여 구동되어 상기 기준전압 및 상기 외부신호를 비교하여 상기 제1 비교신호 및 상기 제2 비교신호를 생성하기 위한 제2 버퍼부를 포함하되,
상기 내부 바이어스에 따라 상기 제1 버퍼부의 전류량과 상기 제2 버퍼부의 문턱전압 및 전류량이 조절되는 반도체 장치.
An input circuit for receiving an external signal and generating an internal signal; And
And an internal circuit that operates by receiving the internal signal,
Wherein the input circuit comprises:
A first buffer unit driven in response to an enable signal and an internal bias to generate a first comparison signal and a second comparison signal by comparing a reference voltage and an external signal; And
And a second buffer for generating the internal bias and generating the first comparison signal and the second comparison signal by being driven in response to the enable signal and the internal bias to compare the reference voltage and the external signal However,
Wherein a current amount of the first buffer portion and a threshold voltage and an amount of current of the second buffer portion are adjusted according to the internal bias.
상기 제1 버퍼부는,
상기 내부 바이어스에 응답하여 전원전압을 공급받아 출력 노드로 소스 전류를 공급하기 위한 전류 소스부;
상기 기준전압과 상기 외부신호를 비교하여 상기 제1 및 제2 비교신호를 생성하기 위한 비교부; 및
상기 인에이블 신호를 싱크 전류로 하여 구동하기 위한 싱크부
를 포함하는 반도체 장치.
10. The method of claim 9,
Wherein the first buffer unit comprises:
A current source unit for receiving a power supply voltage in response to the internal bias and supplying a source current to an output node;
A comparator for comparing the reference voltage with the external signal to generate the first and second comparison signals; And
A sink unit for driving the enable signal as a sink current;
.
상기 전류 소스부는 상기 내부 바이어스를 게이트 입력으로 수신하는 제1 및 제2 PMOS 트랜지스터를 포함하고, 상기 제1 및 제2 PMOS 트랜지스터를 통과하는 전류량을 최적화하는 반도체 장치.
11. The method of claim 10,
Wherein the current source portion includes first and second PMOS transistors for receiving the internal bias at a gate input and for optimizing an amount of current passing through the first and second PMOS transistors.
상기 제2 버퍼부는,
상기 인에이블 신호를 싱크 전류로 하여 구동하기 위한 싱크부;
상기 내부 바이어스를 바디 바디어스로 입력받고, 상기 기준전압과 상기 외부신호를 비교하여 상기 제1 및 제2 비교신호를 생성하기 위한 비교부; 및
상기 내부 바이어스를 생성하기 위한 바이어스 생성부
를 포함하는 반도체 장치.
10. The method of claim 9,
Wherein the second buffer unit comprises:
A sink unit for driving the enable signal as a sink current;
A comparator for receiving the internal bias at the body body ground and for comparing the reference voltage with the external signal to generate the first and second comparison signals; And
A bias generator for generating the internal bias,
.
상기 내부 바이어스를 바디 바이어스로써 입력받는 제3 및 제4 PMOS 트랜지스터를 포함하고, 상기 제3 및 제4 PMOS 트랜지스터의 문턱 전압을 조절하는 반도체 장치.
13. The method of claim 12,
And third and fourth PMOS transistors receiving the internal bias with a body bias, wherein the threshold voltages of the third and fourth PMOS transistors are adjusted.
상기 바이어스 생성부는,
상기 제1 및 제2 비교신호 출력 노드 사이에 접속되는 제1 및 제2 저항을 포함하여 상기 출력 노드의 전압을 분배하여 상기 내부 바이어스를 생성하는 반도체 장치. 13. The method of claim 12,
Wherein the bias generator comprises:
And first and second resistors connected between the first and second comparison signal output nodes to divide the voltage of the output node to generate the internal bias.
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