A7 ------------___ 五、發明説明（1 ) 發明背景： 1 .發明領域： 本發明係關於半導體積體電路，以及更特別地關於操 作於高速下之資料輸出電路。 2 .相關技藝之說明： 爲了處理移動的影像資料’需要進一步地增加目前所 達到的高資料轉換速率。在習知上，爲了增加資料轉換速 率’業已利用以多數資料線實現同時資料轉換與以高速傳 導同時資料轉換的技術。在此技術中，對每一資料線皆需 要一個驅動電路作爲與晶片外部之介面。由於該驅動電路 驅動負載電容’所以當轉換速度增加時電流消耗會變得較 大。假如驅動電路係安裝成從與其它電路共用之電源供應 線接收電源時’則會造成不足的電源供應。如此則導致供 應電位的下降等等，同樣地也導致其它電路的不穩定操作 。爲了克服這問題，習知上即提供獨自的電源供應器 V DDQ與VS SQ予驅動電路。 無論如何，在驅動器操作中，構成驅動器的金氧半電 晶體之源極電位因金氧半電晶體之閘極與源極間的寄生電 容係數而改變。如此則不利地影響資料之訊號轉換。 圖1 4 A係用以說明前述技藝問題之電路圖。圖 1 4 B係波形圖，用以顯示由本發明之發明人所指導之圖 14A電路操作之模擬結果。 如圖1 4 A中所顯示的，驅動器5相當於由p型金氧 本紙張尺度適用中國國家標率（CNS ) A4規格（210X297公釐） (許先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 丁 -5 -4- A7 A7 經7¾:-部中央«.挲而..=:工消处At作i-ι印纪 -s----------- 五、發明説明（2 ) 半電晶體1 0 1和η型金氧半電晶體1 0 2所構成的資料 單元。 在此例子中，如圖1 4 Β中所顯示的’於時間t 1期 間中輸入驅動器5的訊號從高階（Η I GH)轉換至低階 (Low)，而自驅動器5輸出之訊號則從LOW至 H I GH。在這時刻中，如圖1 4B中所顯示的於時間 t 1期間中，由於金氧半電晶體1 0 1所產生的閘—源寄 生電容係數111與金氧半電晶體1◦2所產生的閘-源 寄生電容係數1 1 2而使源極電位i n t . VDDQ與 i n t . V S S Q 下降。 如前所述，供給電壓予驅動器5之電源供應供應器 V D D Q與V S S Q係個別獨立於其它電路之外。當對每 一驅動器皆供予獨立的電源供應器時，驅動器處之供應器 電容係數爲小，並且除了構成驅動器5的電晶體之外，沒 有別的元件存在驅動器5的供應器節點處。據此，當驅動 器5上同一電晶體的閘極與源極間產生寄生電容係數時， 驅動器5的電晶體源極節點處之電位隨著驅動器5的閘極 電位之改變而轉換。因此之故，在墊端P 1處，即驅動器 5之輸出端處之電位的建成時間週期與理想狀況比較之下 係延遲了時間t 2。 特別地，當驅動器5以高頻率驅動負載時，源極節點 處之電位改變會影響驅動器5之操作。如圖1 4 A所顯示 ，源極節點藉由電感係數L之連結電線以連接至電源供應 器VDDQ或VS SQ。電感係數L防止電荷供應至源極 本紙張尺度適用中國囤家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） n I n I n - - -kmw. (請先閲讀背面之注意事項再填苟本頁) -5- A7 _____ _ B7 五、發明説明（3 4)^57* 節點以及防止自源極節點汲取電荷。 圖1 5係一圖表，用以顯示本發明之發明人指導的當 圖1 4A所示電路節點A處之電位從Η I GH轉換至 L 0 W時，在源極節點處之電位改變的模擬結果。更精確 地來看，圖1 5顯示了當節點Α之電位（Α2 0 0， A400 ’A600，Α800，Α1〇. 〇〇)從 1 . 5 伏特轉換至0伏特的時間週期在2 0 0微微秒（p s )與 1毫微秒（n s )之間變化時，所觀察到的源極節點處之 電位改變（Ρ200 ，Ρ400 ，Ρ600 ，Ρ800 ， Ρ 1 0 0 ◦)。 曲線Ρ 2 0 0係顯示了當節點Α處之訊號在 2 0 0 p s從Η I GH轉換至LOW時，源極節點處之電 位改變無法壓縮至固定電壓（1 · 5V)的1 〇%內。一 般而言，轉換週期（前述轉換時間（即Η I GH至LOW )的兩倍）係訊號週期的5 0%或更少。舉例來看，在曲 線P 2 0 0代表於2 0 0 p s內從Η I GH轉換至LOW ’保持LOW持續200ps ，於200ps內從LOW 轉換至HI GH，以及保持HI GH持續2〇〇p s的訊 號一部分之例子中，此訊號之頻率爲1 . 2 5 GH z。假 設閘一源電壓係1 . 5 V並且電晶體之開始電壓係〇 . 5 V，倘若源極節點處之電位下降1 〇 %，則驅動器電晶體 之驅動電流下降3 0 %，而延遲了電晶體導通的時間。明 確地說，將產生數百微微秒之延遲直到由驅動器所輸出的 資料建成之後。假如頻率爲1.25GHz或更多之訊號 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X297公釐） 1.、1T.y V -t (锖先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -6- A7 _ B7
五、發明説明 ^y6P 輸入圖1 4 A之驅動器中，則源極節點處之電位將下降得 更大。如此更進一步地增加了所需要的時間直到由驅動器 所輸出之資料値建成之後。 因此，如同從圖1 5所觀察到地，由於前述之延遲使 得從圖1 4A之電路中以1 GH z或更多之頻率來輸出資 料將係困難地。 發明槪述： 本發明之半導體積體電路係包含：用以驅動負載之含 有金氧半電晶體的驅動器；以及用以穩定由於金氧半電晶 體的閘-源寄生電容係數而產生在金氧半電晶體源極處之 電壓變化的穩定器。 在本發明之一實施例中，驅動器以1 G Η z或更高之 頻率來驅動負載。 在本發明之另一實施例中，當金氧半電晶體源極處之 電位從第一電位轉換至與第一電位不同的第二電位時，穩 定器會供應電荷至源極以便穩定源極處之電位改變。 在本發明之又一實施例中，半導體積體電路進一步地 包含具有產生由驅動器所接收訊號的金氧半電晶體之邏輯 電路，其中穩定器包含用以耦合驅動器金氧電晶體之源極 與邏輯電路金氧半電晶體之源極至第一電源供應器上的耦 合器。 在本發明之再一實施例中，第一電源供應器包含接地 電源供應器與電位較接地電源供應器高之電源供應器其中 本紙張尺度適用中國國家榇準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ,1TI ^r I m (讀先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 五、發明説明（ 5 之 在本發明之別的實施例中，半導體積體電路更進一步 地包含邏輯電路，其中穩定器含有電容用以耦合驅動器金 氧半電晶體之源極與邏輯電路之節點，在該節點處電位之 轉換與驅動器金氧半電晶體之閘極電位改變，方向相反。 在本發明之次一實施例中，電容包含汲極與源極相互 耦合之反饋效應電晶體。 在本發明之再次一實施例中，驅動器更進一步地包含 與金氧半電晶體串聯之附加的金氧半電晶體，並且穩定器 包含：第一電源供應器與不同於第一電源供應器之第二電 源供應器，以及耦合於金氧半電晶體之源極與第一電源供 應器之第一電容和耦合於附加的金氧半電晶體之源極與第 二電源供應器之第二電容。 在本發明之又一實施例中，第一與第二電容之每一個 皆包含汲極與源極相互耦合之反饋效應電晶體。 因此，此處所述之發明使得提供包含附隨相對 供應器之驅動器的優點成爲可能，該電路可以穩定 (讀先閱讀背面之注意事項再填转本頁) i^i ,ιτ 經米部中^极^-而如工消汝^作^印^ 器之閘
此能以 應電源 因驅動 位改變而產生於驅動器源極之電壓改變並且因 高速度正確地傳送資料 那習此項技藝之人士將因閱讀與理解隨後之參照 附圖的詳細說明而明白本發明之這些與其它的優點。 圖示簡單說明： 圖1係闡明本發明槪念之圖示。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 8 ___ 40627^ ^ ~一'丨丨—i—~ _ 五、發明説明（6 ) BI2A係根據本發明例1之半導體積體電路電路圖， 並且圖2 B係例1之半導體積體電路的波形圖。 圖3A係根據本發明例2之半導體積體電路電路圖， 並且圖3 B係藉由耦合金氧半電晶體之源極與汲極所獲得 的電容案例。 ® 4係顯示輸入與輸出習知的半導體積體電路之驅動 器之訊號的波形圖。 圖5係顯示輸入與輸出例2之半導體積體電路的驅動 器之訊號的波形圖。 圖6係根據本發明例3之半導體積體電路電路圖。 圖7係例3之另一半導體積體電路電路圖，其中穩定 器含有電容。 圖8係例3之又另一半導體積體電路電路圖，其中穩 定器含有電容。 圖9係例3之再另一半導體積體電路電路圖，其中驅 動器係開汲極型。 圖1 0係根據本發明例4之半導體積體電路電路圖。 圖1 1係根據本發明例5之半導體積體電路電路圖。 圖1 2係顯示例5之半導體積體電路驅動器的輸入與 輸出訊號間關係的模擬結果圖。 圖1 3係根據本發明例6之半導體積體電路電路圖。 圖1 4 A係說明習知技術問題之電路圖，並且圖 1 4 B係顯示圖1 4 A之習知電路操作之模擬結果的波形 圖。 (誚先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
、1T r.. 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐) ~ 經浐部中头打??-^h-T"-1i=c"作.衫印1! — 406 饥 ；] 五、發明説明（7 ) 圖1 5係顯示當輸入節點處之電位從Η I G Η轉換至 L OW時所觀察到圖1 4 Α電路之源極節點處之電位改變 的模擬結果圖。 符號說明 (請先閱讀背面之vil意事項再填寫本頁) 、1Τ 2 緩 衝 區 3 訊 號 產 生 區 5 驅 動 器 6 控 制 電 路 8 負 載 9 節 點 9 - 節 點 1 0 穩 定 器 1 0 穩 定 器 1 1 半 導 體 積 體 電 路 2 1 半 導 體 積 體 電 路 2 2 節 點 2 2 節 點 2 3 節 點 2 3 節 點 2 4 節 點 2 5 節 點 處 3 1 半 導 體 積 體 電 路 4 1 半 導 體 π >*» 積 體 電 路 5 0 交 互 連 接 5 0 〆 交 互 連 接 5 1 交 互 連 接 5 2 交 互 連 接 6 1 半 導 體 積 體 電 路 7 1 半 導 體 積 體 電 路 7 2 反 相 器 7 3 反 相 器 7 4 反 且 電 路 7 5 節 點 8 1 半 導 體 積 體 電 路 9 1 半 導 體 Π\7. 積 體 電 路 1 0 1 金 氧 半 電 晶 體 1 0 2 金 氧 半 電 晶 體 1 0 3 金 氧 半 電 晶 體 1 0 4 金 氧 半 電 晶 體 1 0 5 金 氧 半 電 晶 體 1 1 1 寄 生 電 容 係 數 本紙張尺虎適州中國國家榇準（CNS ) A4規格（2】ΟΧ297公釐） -10- 五 4〇6S7i ΑΊ B7 、發明説明（8 1 2 寄 生 電 容係 數 1 1 3 電 容 1 4 電 容 1 1 7 電 容 1 8 電 容 2 0 1 金 氧 半 電 晶 體 0 2 金 氧 半 電晶 體 2 0 3 金 氧 半 電 晶 體 0 4 金 氧 半 電晶 體 2 0 5 金 氧 半 電 晶 體 1 1 電 容 係 數 2 1 2 電 容 係 數 1 3 /^•1 二 電 容 2 1 6 電 容 0 2 電 容 9 0 4 電 容 0 6 電 容 9 0 8 電 容 請 先 閲 讀 背《， 之 注 意— 事 項 再 填 % 本 頁 經浐部中夾榀準而乃丁，消处合竹it印來 較佳實施例之說明： 首先將說明根據本發明的半導體積體電路之原理。 當處於半導體積體電路最後階段的驅動器，即輸出訊 號於晶片外部之驅動器，於前一階段受控制電路的控制時 ，在最後階段的驅動器之供應節點處所產生的噪音（變動 的成分）被相位與其相反的噪音消除掉，以致於減低供應 節點處的電位改變。 示 圖 之 理明 原發 明本 發據 本根 明’ 闡 1 係圖 1 照 圖參 路 電 澧 積 體 導 半 之 用 含 包 τ-Η 盍 。 I 區 Μ 1 之器 8 定 載穩 負及 動以 驅 ， 以 6 路 電 制 控 之 5 器 3M3 區 $ 制 控 以 用 6 訊體 的 晶 收電 接半 所氧 於金 基含 且包 並 5 號器 訊動 收驅 接。 數 係 容 電 生 寄 之 間 極 源 路載胄 電負I 制動間 控驅於 從1生 5 Ρ 產 器端有 動墊具 驅由中 經其 號， 本紙張尺度通川中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -11 - ______________106211___ 五、發明説明（9 ) 驅動器5之金氧半電晶體的源極連接於節點.9並且從 電源供應器V Q供給電源以驅動負載8。電源供應器V Q 可爲接地電源供應器或電位較接地電位高之電源供應器。 節點9受驅動器5的電壓改變所影響，該改變係由驅 動器5之金氧半電晶體閘極與源極間所產生的寄生電容係 數引起的。無論如何，穩定器1 0穩定了因寄生電容係數 而造成的電壓改變。明確地說，穩定器1 0從控制電路6 處接收訊號，即電荷，並且壓縮因基於該訊號之閘-源寄 生電容係數所產生的噪音。易言之，基於從控制電路6所 接收的訊號，穩定器1 0指導著對節點9之反饋方向控制 。更明確地來看，穩定器1 0直接且/或間接耦合節點9 與控制電路6的節點，在該處之電位改變與驅動器5之金 氧半電晶體源極和閘極處所產生之電位改變相反的方向。 半導體積體電路11可包含多數個穩定器。舉例而言 ’第一穩定器可連接於接地電源供應器，然而第二穩定器 則可耦合於電位較接地電位高的電源供應器之一端。 半導體積體電路1 1係藉由電感係數L之連結電線而 連接至電源供應器VQ。連續電線的電感係數L防止供應 電荷至節點9處以及防止從節點9處汲取電荷。當負載8 係以1 GHz或更高之頻率來驅動時，此效應尤其顯著。 無論如何’根據本發明，既然穩定器1 〇如前所述地穩定 了因閘一源寄生電容係數而造成的電壓改變，所以半導體 積體電路1 1能以1GHz或更高之頻率來驅動負載8。 接下來，將用參照附圖的例子來說明根據本發明之半 本紙張尺度適州中囤國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -12- ____________40627^ b7 _ 五、發明説明（10 ) 導體積體電路。在全部的圖不中’相同元件將以相同編號 來代表，圖1也含在內。 (例1 ) 圖2 A係根據本發明例1之半導體積體電路電路圖。 參照圖2 A ’此例之半導體積體電路2 1包含驅動器 5，用以控制驅動器5之控制電路6 ,以及穩定器1 〇與 1 0 —。驅動器5包含ρ型金氧半電晶體1 〇 1與η型金 氧半電晶體1 0 2。控制電路6包含ρ型金氧半電晶體 20 1，η型金氧半電晶體2 0 2，以及節點2 2與 2 2 >。穩定器1 0包含用以耦合節點9與節點2 2的交 互連接5 0。同樣地，穩定器1 0 /包含用以耦合節點 9 /與節點22 >的交互連接50 一。 好浐部中次|?.卑^:^^消汝合竹ti卬欠 驅動器5之ρ型金氧半電晶體1 〇 1閘極與源極藉由 電容係數1 1 1而電性地相互耦合，然而驅動器5之η型 金氧半電晶體1 0 2閘極與源極則藉由電容係數1 1 2而 電性地相互耦合。同樣地，控制電路6之ρ型金氧半電晶 體2 0 1閘極與源極藉由電容係數2 1 1而電性地相互耦 合，然而控制電路6之η型金氧半電晶體2 0 2閘極與源 極則藉由電容係數2 1 2而電性地相互耦合。電容係數 1 1 1 ，1 1 2，2 1 1 ，以及2 1 2的每一個皆係在金 氧半電晶體中所產生的閘一源寄生電容係數。 圖2 Α也以粗體線顯示用來指明在相關點處之電位轉 換的標誌。這些標誌指明下列事實。當節點I N處之電位 本紙张尺度適川十國國家標準（匚阳）八4規格（2丨0/297公釐） -13- 4Qj627i A7 B7 五、發明説明（n ) 從LOW轉換至Η I GH時，p型金氧半電晶體2 〇 1源 極處之電位從LOW轉換至Η I GH。如此則將節點a處 之電位從Η I GH轉換至LOW，並且隨後p型金氧半電 晶體1 0 1源極處之電位就從Η I GH轉換至L OW。接 著，墊端Ρ 1處之電位從LOW轉換至Η I GH。這些標 誌也能應用於往後例子中所參照的相關圖示。 接下來’將參照圖2 Β以說明半導體積體電路2 1之 操作。 圖2 Β係顯示半導體積體電路的各點處波形之圖示。 參照圖2 Β，當節點I Ν處之電位從L OW轉換至 Η I GH時，驅動器5之源極電位i n t . VDDQ與 i n t . V S SQ因電容係數2 1 1與2 1 2之故而首先 升起。控制電路6的輸出節點處之電位，即驅動器5的輸 入節點A處之電位，在接收到輸入時便從Η I GH轉換至 LOW。如此因電容係數111與112之故而使驅動器 5之源極電位i n t . VDDQ與i n t . VSSQ下降 。無論如何，此源極電位i n t · V D D Q與 i n t . V S SQ的下降可因電容係數2 1 1與2 1 2繼 續提升源極電位i n t · VDDQ與i n t . VSSQ的
效應而減輕。易言之，當節點A處之電位下降時，源極電 位i n t . VDDQ因寄生電容係數1 1 1之故而下降。 在同一時間中，無論如何，當節點I N處之電位因寄生電 容係數2 1 1之故而提升時，源極電位i n t . VDDQ 朝更高階層的方向轉換。如此使得源極電位 本紙張尺度適扣中國國家標準（CNS ) Α4规格（210X297公釐） (錆先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、1Τ 經浐部中次榀^-^B工消论合作打卬繁 -14- A7 A7 經沪部中夾柊蜱而、，J!-T消贤合作·71印5,[ __________ 40627^ B7___ 五、發明説明（12 ) i n t . V D D Q的改變穩定下來。 上述的源極電位i n t · V D D Q改變之穩定化係藉 由穩定器1 0的交互連接50而實現。源極電位i n t . V S S Q改變之穩定化也係藉由穩定器1 〇 —以前述之方 法而實現。 假如金氧半電晶體101 ，102，201與202 之閘—源寄生電容係數111 ，112，211與212 皆滿足下列條件：閘-源電容係數1 1 1大致等於閘-源 電容係數2 1 1 ，並且閘—源電容係數1 1 2大致等於閘 一源電容係數2 1 2，則用以穩定源極電位改變的穩定器 1 0與1 0 >之能力會強化。 假如並未滿足上述條件，則可對已存在於驅動器5與 控制電路6之電晶體中的閘-源寄生電容係數再附加上電 容係數元件，使得P型金氧半電晶體1 0 1閘極與源極間 之電容係數和P型金氧半電晶體2 0 1閘極與源極間之電 容係數相互間大致相等，並且η型金氧半電晶體1 0 2閘 極與源極間之電容係數和η型金氧半電晶體2 0 2閘極與 源極間之電容係數相互間大致相等。此類電容係數元件可 利用耦合每一個金氧半電晶體之源極與汲極而形成。 控制電路6並不限於由前述的金氧半電晶體2 0 1與 2 0 2所組成之互補金氧半反相器。舉例而言，控制電路 6可以係反且電路或反或電路。 雖然圖2Α中所顯示的半導體積體電路21具有穩定 器1 0與1 0 /，但它也得僅具有一個穩定器。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、訂 -15- A7 ——------^-- 五、發明説明（13 ) (例2 ) 圖3 A係根據本發明例2之半導體積體電路電路圖。 參照圖3 A，此例之半導體積體電路3 1包含驅動器 5 ’用以控制驅動器5之控制電路6，以及穩定器1 〇與 1 0 -。 驅動器5包含p型金氧半電晶體1〇1與η型金氧半 電晶體1 0 2。控制電路6包含ρ型金氧半電晶體2 0 1 ’ η型金氧半電晶體202，以及節點23與23 -。穩 定器1 0包含用以耦合節點9與節點2 3之電容1 1 3。 穩定器1 0 >包含用以耦合節點9 >與節點2 3 -之電容 114。 電容113之電容係數最好係大致相等於ρ型金氧半 電晶體1 0 1閘極與源極間之電容係數。同樣地，電容 1 1 4之電容係數最好係大致相等於η型金氧半電晶體 1 〇 2閘極與源極間之電容係數。 電容1 1 3最好係利用如圖3 Β所顯示的耦合金氧半 電晶體之源極與汲極而形成。一般來說，金氧半電晶體之 閘極電容係數要比其閘-源電容係數大一個數位級。據此 ，當與利用閘-源電容係數相比較時，具有利用閘極電容 係數的電容113之半導體積體電路的尺寸得縮小約十分 之一。同樣地，電容1 1 4最好係利用耦合金氧半電晶體 之源極與汲極而形成。假設構成控制電路6的反相器之扇 出値爲4，爲了利用控制電路6的閘-源電容係數使驅動 本紙張尺度通用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） -16 - • \ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) *1Τ ________40627^ ；；__ 五、發明説明（14 ) 器5處之供應電位改變最小化，控制電路6的電晶體尺寸 必須增爲四倍大。當利用閘極電容係數的耦合電容用來使 _位改變最小化時，只須將控制電路6的閘極面積增大約 1 . 3倍。因此，電流消耗與電路設計圖面積之增加皆得 以減輕。通常地，半導體積體電路具有多數個如同驅動器 5之驅動器，以便於驅動多數個負載。在此例子中，構成 驅動器的金氧半電晶體之源極電位因其閘極電位改變之故 而造成的改變係隨著資料型態之不同而不同。 舉例而言，假設圖1 4 A中所顯示的半導體積體電路 具有八個驅動器，即半導體積體電路輸出8位元資料。在 八個位元皆以相同方向同時地轉換的例子中，因八個驅動 器的源極節點處所出現之噪音之故而使其資料轉換的延遲 係其它例子中最大的。這是因爲由於藉著閘-源電容係數 而出現在驅動器源極節點處之八個驅動器的閘極電位轉換 之故而使各別的噪音相互疊加。這是最糟糕的例子。 在八個位元中的七個位元以相同方向同時地轉換並且 餘下的那一位元以不同方向轉換的例子中，因出現於那一 位元的驅動器源極節點處之噪音業已以相反方向轉換之故 而加速那一位元的資料轉換。這是因爲對應於七個位元的 噪音足以增加餘下的那一位元之閘-源電位。這是最佳的 例子。 圖4係顯示在最佳例子與最糟糕例子下習知的半導體 積體電路之驅動器所輸入與輸出之訊號的波形圖。圖1 4 A中所顯示的習知半導體積體電路係假設具有如前所述的 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） I " I ! n ^ I 訂·~ · 妒， . . (請先閱讀t面之注t事項再填寫本頁) -17- 40627^ 五、發明説明（15 ) 八個驅動器。 如同從圖4所觀察到的，在最糟糕的例子中，習知的 半導體積體電路無法正常地操作。 接著，假設圖3的半導體積體電路3 1具有八個驅動 器，即半導體積體電路3 1輸出8位元資料。圖5係顯示 在最佳例子與最糟糕例子下八個驅動器所輸入與輸出之訊 號的波形圖。如同從圖5中所觀察到的，具有穩定器1 0 與1 0 /之半導體積體電路3 1在最佳例子與最糟糕例子 中皆可傳送資料。 在結果顯示於圖5的模擬中，圖3中所顯示的電容 1 1 3與1 1 4之電容係數値皆設定得足夠大以便能減輕 最糟糕例子中的噪音。如此導致了最佳例子中波形的擾亂 。最糟糕例子中噪音之壓縮與最佳例子中波形之穩定兩者 可藉由使電容113與114之電容係數最佳化而實現。 雖然圖3 A中所顯示的半導體積體電路3 1具有穩定 器1 0與1 0 /，它也可以僅具有一個穩定器。 (例3 ) 圖6係根據本發明例3之半導體積體電路電路圓。 參照圖6，此例之半導體積體電路4 1包含η型金氧 半反相器之驅動器5，用以控制驅動器5之控制電路6， 以及穩定器1 0。 驅動器5包含η型金氧半電晶體104與105。控 制電路6包含ρ型金氧半電晶體2 0 3與2 0 5，η型金 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨0 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
..V 訂 -18- 40627^ A1 _________________B7 五、發明説明（16 ) 氧半電晶體204與206，以及節點24。穩定器1〇 包含用以親合節點9與節點2 4之交互連接5 1。 接下來’將說明半導體積體電路4 1之操作。在圖6 中’用以表明電路中相關點處之電位轉換的標誌係用虛線 來顯示，附加在那些用粗體線所顯示的標誌上。應注意的 是用實線所顯示的標誌代表一系列的電位轉換，然而用虛 線所顯示的標誌則代表另一系列的電位轉換，其將說明如 下。此亦可以應用於參照往後的相關圖示。 當電路尙未操作時，節點A與B處之電位皆爲L OW 。當驅動器5動作並輸出高階層訊號時，則僅節點B處之 電位爲Η I GH。當驅動器5動作並輸出低階層訊號時， 則僅節點Α處之電位爲Η I G Η。假設η型金氧半電晶體 1 0 4與1 0 5兩者皆導通，則穿透電流會從電源供應器 V D D Q流過節點9。因此禁止這樣的邏輯組合。 當粗體線所顯示的訊號輸入終端C時，節點Α處之電 位會從LOW轉換至Η I GH。如此將墊端P 1處之電位 從Η I GH轉換至L OW。也就是說，節點Α處之電位轉 換與墊端P 1處之電位轉換相反。如此會造成節點9處之 電位上升。節點9處之此一電位改變導致從驅動器5輸出 的訊號之轉換速率減少。事實上，無論如何，既然圖6中 所顯示的此例之半導體積體電路4 1係具有穩定器1 0， 因此從驅動器5輸出的訊號之轉換速率的減少可因下列理 由之故而減輕。 既然當節點A處之電位上升時終端C處之電位下降， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -- - - n m n ! ^ n m----Γ ，T i · (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -19- A7 B7 40627^ 五、發明说明（17 ) 因此由於η型金氧半電晶體2 〇 6的閘-源電容係數之故 而使節點2 4處之電位下降。既然藉由穩定器1 〇來耦合 節點2 4與節點9，因此節點9處之電位上升會減輕。 相反地’當虛線所顯示之訊號輸入終端C時，節點A 處之電位會從Η I GH轉換至L 0W。如此將使墊端P 1 處之電位從LOW轉換至Η I GH。也就是說，節點Α處 之電位轉換與墊端P 1處之轉換相反。這會造成節點9處 之電位下降。節點9處之此一電位改變導致從驅動器5輸 出的訊號之轉換速率減少。事實上，無論如何，既然圖6 中所顯示的此例之半導體積體電路4 1係具有穩定器1 0 ，因此從驅動器5輸出的訊號之轉換速率的減少可因下列 理由之故而減輕。 既然當節點A處之電位下降時終端C處之電位上升， 因此由於η型金氧半電晶體2 0 6的閘-源電容係數之故 而使節點2 4處之電位上升。既然藉由穩定器1 〇來耦合 節點2 4與節點9，因此節點9處之電位下降會減輕。 在此時，因下列理由之故而不需考慮由於節點Β處之 電位轉換之故而造成的供應電壓改變。 當以實線所顯示的訊號輸入終端D時，節點Β處之電 位從Η I GH轉換至LOW。如此將使墊端Ρ 1處之電位 從Η I GH轉換至LOW。易言之，節點B處之電位轉換 與墊端P 1處之電位轉換相同。因此之故，電源供應器 v D D Q處之電壓改變足以增加從驅動器5輸出的訊號之 轉換速率。 本紙張尺度適用中國國家榇準（CNS ) A4規格（21〇χ297公釐） 沪-- (請先閱讀f*面之注意事項再填寫本頁) *91 好浐部中央«.-n'-^hx消灸合作妇印來 -20- ________406271_b7___ 五、發明説明（18 ) 當以虛線所顯示的訊號輸入終端D時，節點B處之電 位會從LOW轉換至Η I GH。如此將使墊端P 1處之電 位從LOW轉換至Η I GH。易言之，節點Β處之電位轉 換.與墊端Ρ 1處之電位轉換相同。因此之故，電源供應器 V D D Q處之電壓改變足以增加從驅動器5輸出的訊號之 轉換速率。 在此例子中，η型金氧半電晶體2 0 6的閘-源電容 係數與η型金氧半電晶體1 〇 5的閘-源電容係數兩者最 好相等。爲了達成此一閘-源電容係數相等性，可將η型 金氧半電晶體1 0 5與2 0 6之閘極寬度製成彼此相等。 圖6中所顯示的穩定器1 〇包含節點2 4與節點9間 的耦合。另一種選擇地，穩定器1 〇可包含節點9與電位 轉換相反於η型金氧半電晶體1 〇 5閘極處之電位轉換的 節點間的親合》 接下來’參照圖7與圖8，例3之半導體積體電路的 另一選擇例’其中穩定器1 〇使用電容耦合節點9與電位 轉換相反於連接在節點9處之η型金氧半電晶體閘極處之 電位改變的節點。 圖7中所顯示的穩定器1 〇包含用以耦合節點9與節 點C的電容2 1 3。當節點Α處之電位下降時，節點9處 之電位也下降。在同一時間中，無論如何，既然當節點A 處之電位下降時節點C處之電位上升，因此節點9處之電 位因電容213的電容係數之故而朝向更高的階層去轉換 。如此將導致節點9處電位的下降減輕。穩定器1 〇也減 本紙張尺度通用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -21 - A7 ________406271 b7___ 五、發明説明（19) 輕了當節點A處之電位上升時所觀察到之節點9處電位的 上升。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 電容213的電容係數最好係大致相等於n型金氧半 電晶體1 0 5之閘極與源極間的電容係數。電容2 1 3最 好係經由如圖3 Β中所顯示地稱合金氧半電晶體之源極與 汲極而形成。 圖8中所顯示的穩定器1 0包含用以耦合節點9與節 點Β之電容2 1 6。當節點Α處之電位下降時，節點9處 之電位也下降。在同一時間中，無論如何，既然當節點A 處之電位下降時節點B處之電位上升，因此節點9處之電 位因電容2 1 6的電容係數之故而朝向更高的階層去轉換 。如此將導致節點9處電位的下降減輕。穩定器1 〇也減 輕了當節點A處之電位上升時所觀察到之節點9處電位的 上升。 電容216最好係大致相等於η型金氧半電晶體 1 0 5之閘極與源極間的電容係數。電容2 1 6最好係經 由如圖3 Β所顯示地耦合金氧半電晶體之源極與汲極而形 成。 在此例中，驅動器5係互補金氧半驅動器或η型金氧 半驅動器。另外，此例之驅動器亦得由開汲極電晶體所構 成。 接下來，將參照圖9以說明使用開汲極型驅動器的例 子。 參照圖9，半導體積體電路6 1包含開汲極型驅動器 本紙張尺度適ΛΗ，國國家標準（CNS > Α4規格（210X297公釐） -22- ________4ft655i_!Z____ 五、發明说明（20 ) 5，用以控制驅動器5之控制電路6，以及穩定器1 〇。 驅動器5包含η型金氧半電晶體1 〇 3。控制電路6 包含ρ型金氧半電晶體2 0 1 ’ η型金氧半電晶體2 〇 2 ，以及節點2 5。穩定器1 0包含用以耦合節點2 5與節 點9之交互連接5 2以及用以耦合節點I Ν與節點9之電 容1 1 4。藉由此構成’圖9中所顯示的穩定器1 〇使節 點9處之電位改變減輕。 電容114之電容係數最好係大致相等於將η型金氧 半電晶體1 0 3之閘-源電容係數減去η型金氧半電晶體 2 0 2之閘_源電容係數後所得之値。電容1 1 4最好係 經由如圖3 Β中所顯示地耦合金氧半電晶體之源極與汲極 而形成。 圖9中所顯示的穩定器1 0得包含僅交互連接5 2與 電容1 1 4兩者其中之一。當圖9中所顯示的穩定器1 〇 僅包含交互連接5 2時，η型金氧半電晶體1 〇 3之閘一 源電容係數最好係大致相等於η型金氧半電晶體2 0 2之 閘一源電容係數。 當圖9中所顯示的穩定器僅包含電容1 1 4時，電容 114之電容係數最好係大致相等於η型金氧半電晶體 1 0 3之閘一源電容係數。 (例4 ) 圖10係根據本發明例4之半導體積體電路電路圖。 在此例之半導體積體電路中，電位轉換與用以驅動負載之 本紙張尺度坞用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -23- 406271 A7 ________ B7 五、發明説明（21 ) 驅動器的金氧半電晶體閘極處之電位改變相反的節點和連 接於金氧半電晶體源極的節點係相互耦合。 參照圖1 0，此例之半導體積體電路7 1包含用以驅 動負載（並未顯示出）之驅動器5，用以控制驅動器5之 控制電路，以及穩定器10與10 >。 驅動器5包含P型金氧半電晶體1〇1與η型金氧半 電晶體1 0 2。控制電路6包含反相器7 2與7 3以及反 且電路7 4。 穩定器1 0包含用以耦合節點9與節點7 5的電容 902以及用以耦合節點9與節點IN的電容904。穩 定器1 0 /包含用以耦合節點9 >與節點7 5的電容 9 0 6 6以及用以親合節點9 與節點I Ν的電容9 0 8 0 也就是說，在此例中，電位轉換與用以驅動負載之驅 動器的金氧半電晶體閘極處之電位改變相反的節點和連接 於金氧半電晶體源極的節點係相互耦合。 經來部中决打4'·ΛΚ工消费As作ί.ι印^ (請先閱讀f-面之注•意事項再填寫本頁) 在圖1 0中所顯示的控制電路6中，反相器7 2與 7 3以及反且閘極7 4係彼此串聯。在如同反相器的邏輯 元件之此類串聯排列中，"電位轉換與用以驅動負載之驅 動器的金氧半電晶體閘極處之電位改變相反的節點〃得相 當於串聯排列中每一個其它的邏輯元件之輸入節點。易言 之，穩定器1 0與1 0 /之任一個皆藉由電容以耦合用以 驅動負載之驅動器5的金氧半電晶體源極與控制電路6之 每一個其它的邏輯元件的輸入節點。耦合於節點9之輸入 本紙張尺度通用中國國家標率（CNS ) Α4规格（21〇Χ297公釐） ~ ' _______40627^ B7___ 五、發明说明（22 ) 節點其中之一得爲直接濃度驅動器5之邏輯元件的輸入節 點。 電容9 0 2與9 0 4之電容係數之和得大致相等於P 型金氧半電晶體1 0 1之電容係數。同樣地，電容9 0 6 與9 0 8之電容係數之和得大致相等於η型金氧半電晶體 102之電容係數。 電容902，904，906，與908中毎一個皆 最好係經由如圖3 Β所顯示地耦合金氧半電晶體之源極與 汲極而形成。 雖然圖1 0之半導體積體電路7 1包含穩定器1 〇與 1 0 >，但它也得僅包含一個穩定器。 雖然圖10中所顯示此例之穩定器1〇包含電容 9 0 2與9 0 4，但它也得僅包含一個電容。另外，穩定 器1 0得更進一步地包含用以耦合節點9與電位轉換和金 氧半電晶體1 0 1閘極處之電位改變相反的節點之電容。 在穩定器1 0僅包含一個電容的例子中，ρ型金氧半 電晶體1 0 1之閘-源電容係數最好係大致相等於電容之 電容係數。 同樣地，雖然圖1 0中所顯示此例之穩定器1 0 /包 含電容906與908，但它也得僅包含一個電容。另外 ’穩定器1 0 >得更進一步地包含用以耦合節點9與電位 轉換和金氧半電晶體1 〇 2閘極處之電位改變相反的節點 之電容。 在穩定器1 〇 /僅包含一個電容的例子中，ρ型金氧 本紙張尺度適扣中國國家榡準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填荇本頁) >1Τ 40627^ A7 B7 五、發明説明（23 半電晶體1 0 2之閘-源電容係數最好係大致相等於電容 之電容係數。 請 先 閲 讀 背. 1¾ 之 注 意· 事 項 再 填 % 本 (例5 ) 圖11係根據本發明例5之半導體積體電路電路圖。 參照圖1 1 ，此例之半導體積體電路8 1包含用以驅 動負載（並未顯示出）之驅動器5，用以控制驅動器5之 控制電路6，以及穩定器1 0。 訂 驅動器5包含多數個反相器。控制電路6包含緩衝區 2與訊號產生區3。緩衝區2包含多數個反相器.然而訊 號產生器3包含多數個如同反相器之邏輯元件。緩衝區2 與驅動器5共用相同的電源供應器。更明確地說，緩衝區 2之反相器與驅動器5之反相器係連接於正電源供應器 VDDQ與負電源供應器VS SQ。驅動器5之反相器， 緩衝區2，以及訊號產生區3得爲互補金氧半電晶體。 好浐部中"""而負二消处合作^卬來 在習知的反相器中，每一個反相器皆具有各別獨立的 電源供應器。在如此的構成下，驅動器之供應電位隨著輸 入驅動器之訊號的電位轉換而改變。此一供應電位改變使 驅動器之操作延遲並且因此限制資料轉換頻率。 在此例中，無論如何，緩衝區2與驅動器5共用相同 的電源供應器，並且因此由於下列理由之故而使驅動器之 操作並無延遲。 緩衝區2的反相器之閘極電位改變會使緩衝區2的反 相器之供應電位改變。同樣地，驅動器5的反相器之閘極 本紙張尺度適用中國國家標率（CNS ) A4規格（210X297公釐） -26- A7 40627^ b7 五、發明説明（24 ) (請先閱讀务面之注^事項再填寫本頁) 電位改變會使驅動器5的反相器之供應電位改變。緩衝區 2之供應電位改變與驅動器5之供應電位改變相反。既然 緩衝區2與驅動器5共用電源供應器，因此緩衝區2之供 應電位改變抵消了驅動器5之供應電位改變。 如前所述，習知的驅動器要穩定地以1 G Η ζ或更高 的頻率來驅動負載係困難的（參照圖4)。理由是存有由 外部正電源供應器V D D Q與墊端Ρ 2間之連結電線所產 生的電感係數L以及由外部負電源供應器V S S Q與墊端 Ρ 3間之連結電線所產生的電感係數L (參照圖1 4 )。 如此的電感係數L作爲阻抗之用，其用以防止正電源供應 器VDDQ與負電源供應器之電位改變穩定。連結電線之 阻抗Ζ係以Z = j ω L ( ω = 2 7Γ f )來代表。連結電線 之電感係數L通常係毫微亨利數量級（η Η )。據此，假 如正電源供應器V D D Q與負電源供應器V S S Q之電位 改變以頻率的形式表示係爲G Η ζ數量級，則因幾十個毫 安培的電流噪音之故而產生幾百個毫伏特之電位改變。因 爲連結電線之電感係數L，所以當噪音的頻率愈高時因噪 音之故而產生的電位改變也愈大。 圖1 2係顯示圖1 1中所顯示的半導體積體電路8 1 之驅動器5所輸入與輸出的訊號間之關係的模擬結果。在 此例中，半導體積體電路8 1具有八個驅動器5以便輸出 8位元資料。如前所述，在八個位元以相同方向同時轉換 的例子中，因八個驅動器之源極節點處所出現的噪音之故 而使資料轉換的延遲爲其它例子中最大的。此爲最糟糕的 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -27- ^0627^ at __________B7 五、發明説明（25 ) (誚先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 例子。在八個位元·中有七個位元以相同方向同時轉換並且 餘下的那一個位元以不同方向轉換的例子中，因以相反方 向轉換的那一個位元之驅動器的源極節點處所出現的噪音 之故而加速那一個位元的資料轉換。此爲最佳的例子，如 同從圖1 2所觀察到的，具有穩定器1 〇之半導體積體電 路8 1在最佳例子與最糟糕例子中之操作皆正常。 更明確地說，在此例中，既然緩衝區2與驅動器5共 用相同的電源供應器’因此如前所述地緩衝區2之供應電 位改變抵消了驅動器5之供應電位改變。如此便允許以高 於1 GHz的頻率來驅動負載。甚至也可能以高於1 . 6 GHz的頻率來驅動負載。 (例6 ) 圖1 3係根據本發明例6之半導體積體電路電路圖。 參照圖1 3，此例之半導體積體電路9 1包含用以驅 動負載（並未顯示出）之驅動器5，用以控制驅動器5之 控制電路6，以及穩定器1 0與1 〇 —。 驅動器5包含p型金氧半電晶體101與η型金氧半 電晶體1 0 2。控制電路6包含連接於電源供應器VDD 與V S S之反相器。穩定器1 〇包含用以耦合電源供應器 VS S與節點9的電容1 1 7。穩定器1 0 /包含用以耦 合電源供應器V D D與節點9 /的電容1 1 8。 在例6中，平滑的電容1 1 7與1 1 8倂入驅動器5 之電源供應器中。如此增加了電源供應器的電容。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -28- 40627^ : 五、發明説明（26 ) 假設一例子，其中節點A處之電位如圖1 3中粗體線 所顯示地從Η I GH轉換至LOW。電源供應器VS S接 收到業已從節點A處所汲取的電荷以使節點A處之電位下 降。如此瞬間地使連接於節點A之電源供應器V S S處之 電位上升。當金氧半電晶體1 〇 1之源極節點9藉由電容 1 1 7而連接於電源供應器V S S時，源極節點9具有噪 音’其大致上於節點A處之電位下降之同時使源極節點9 處之電位上升。如此輕減了因節點A處之電位下降而造成 的源極節點9處之電位下降。此時，既然電源供應器 VDD並未連接於節點A，因此電源供應器VDD處之電 位因節點A處之電位改變而很難改變。易言之，金氧半電 晶體1 0 1之源極節點9應最好係耦合於電源供應器
V SS以便製造電感係數，而非耦合於電源供應器VDD 〇 好浐部中火"·準而h工消资合作妇卬 (諳先閱讀J"面之注會事項再填寫本頁) 如同在節點9處.金氧半電晶體1 0 2之源極節點 9/藉由電容118與電源供應器VDD相耦合。如此會 減，輕因節點A處之電位上升而造成的源極節點9 —處之 噪音。 藉由形成η型金氧半電晶體之電容1 1 7可有效地利 用閘極電容係數，其中閘極電極係連接於節點9並且源極 /汲極電極係連接於電源供應器V S S。這是因爲，既然 節點9處之電位高於電源供應器V S S處之電位，因此η 型金氧半電晶體之源極與汲極間形成了通道。當電容 1 1 7係由ρ型金氧半電晶體所形成，藉由將ρ型金氧半 本紙張尺度適用中國國家梯準（CNS ) A4規格（2丨0X297公釐） -29- 40627^ A7 B7__________ 五、發明説明（27 ) 電晶體之閘極電極連接於電源供應器V S S並且將其源極 /汲極電極連接於節點9而可獲得閘極電容係數的有效利 用。至於電容1 1 8，大致上相同的效應可藉由反轉極性 而從前述的電容117例子中獲得。 在前面的例1至6中，驅動器5得爲互補金氧半型’ η金氧半型，或開汲極型。控制電路6得爲邏輯閘極例如 反相器與反且閘極。 因此，根據本發明，可使驅動器操作時之電源供應器 VDDQ與V S S Q的階層改變穩定，並且因此可使輸出 伏特之退化提升減輕。 不需偏離此發明之範圍與精神，那些熟習該項技藝之 人士可適當地製造並且將明瞭各種其它的修正。據此，並 不想將此處所附之申請專利範圍限制於如此處前述的說明 內，但想廣泛地解釋申請專利範圍。 本紙張尺度適州中國國家梯準（CNS ) A4規格（210X297公釐） - .! - m m ; - n I « 1- - - ----- i.i - . . 丁 (請先閱讀f面之表意事項存填寫本筲) -30-