TWI444635B - 半導體裝置及其偵測方法 - Google Patents

Description

半導體裝置及其偵測方法

本發明是有關於一種半導體裝置及其偵測方法，且特別是有關於一種可偵測本身電阻端的電性連接狀態的半導體裝置及其偵測方法。

具有電阻端的半導體裝置(例如動態記憶體裝置(dynamic memory device))需偵測電阻端是否有耦接外接電阻。一般半導體裝置的偵測機制可判別外接電阻是否存在，但並未考慮到未接外接電阻的情況為如何。因此，在未接外接電阻的情況，電阻端是否有耦接工作電壓或接地電壓、或是浮接，目前並沒有這樣的偵測機制。

有鑑於此，本發明提出一種半導體裝置及其偵測方法，藉以解決先前技術所述及的問題。

本發明提出一種半導體裝置，其包括電阻端、模仿拉升驅動器、比較器以及偵測狀態器。電阻端用以連接外部電阻。模仿拉升驅動器耦接至工作電壓與電阻端，模仿拉升驅動器提供2⁰ 級至2^N+1 -1級之驅動運作，其中N為自然數。比較器反應於測試電壓與參考電壓以輸出比較訊號。測試電壓產生於電阻端與模仿拉升驅動器的耦接之處。偵 測狀態器耦接至比較器的輸出端與模仿拉升驅動器。偵測狀態器控制模仿拉升驅動器的驅動運作，並且根據比較訊號來產生及輸出偵測訊號。偵測訊號可用來表示電阻端的電性連接狀態為連接工作電壓或浮接的狀態、連接外部電阻的狀態或是連接接地電壓的狀態。

本發明另提出一種半導體裝置的偵測方法，用以偵測半導體裝置的電阻端的電性連接狀態，偵測方法包括：提供模仿拉升驅動器、比較器與偵測狀態器，其中模仿拉升驅動器提供2⁰ 級至2^N+1 -1級之驅動運作，N為自然數，比較器反應於測試電壓與參考電壓以輸出比較訊號，其中測試電壓產生於電阻端與模仿拉升驅動器的耦接之處；以及偵測狀態器控制模仿拉升驅動器的驅動運作，並且根據比較訊號來產生及輸出偵測訊號，其中偵測訊號用以表示電性連接狀態為連接工作電壓或浮接的狀態、連接外部電阻的狀態或是連接接地電壓的狀態。

基於上述，本發明可判別半導體裝置的電阻端是否存在外接電阻，而在未接外接電阻的情況還可判別電阻端的電性連接狀態是否為連接工作電壓或浮接的狀態、或是連接接地電壓的狀態。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

現將詳細參考本發明之實施例，並在附圖中說明所述 實施例之實例。另外，在圖式及實施方式中使用相同標號的元件/構件代表相同或類似部分。

應理解，當元件被稱為在另一元件“上”、“連接至”或“耦接至”另一元件時，其可直接在另一元件上、連接至或耦接至另一元件，或可存在介入元件。對比而言，當元件被稱為“直接”在另一元件“上”、“直接連接至”或“直接耦接至”另一元件時，不存在介入元件。

圖1是依照本發明一實施例之半導體裝置的示意圖。請參閱圖1。半導體裝置100包括電阻端10、模仿拉升驅動器(dummy pull up driver)20、比較器30以及偵測狀態器(detection state machine)40。模仿拉升驅動器20耦接至工作電壓VDD與電阻端10。偵測狀態器40耦接至比較器30的輸出端與模仿拉升驅動器20。電阻端10可用來連接外部電阻110，而在電阻端10與模仿拉升驅動器20的耦接之處D1可產生測試電壓VZQ。比較器30的正輸入端耦接測試電壓VZQ，比較器30的負輸入端耦接參考電壓VREF。參考電壓VREF之值可以為工作電壓VDD的一半。

模仿拉升驅動器20包括驅動單元200~205，而每一驅動單元包括金氧半電晶體及/或電阻。例如驅動單元205之中，金氧半電晶體P1的第一端耦接工作電壓VDD，金氧半電晶體P1的控制端接收來自模仿拉升驅動器20的控制訊號P<5：0>。此外，金氧半電晶體P1的第二端還可耦接電阻303。請注意，驅動單元205中的金氧半電晶體P1以P型MOS電晶體來實施，但是本領域技術人員應理解， 亦可以依實際設計需求將驅動單元205中金氧半電晶體P1改以N型MOS電晶體來實施。

在驅動單元200、201、202、203、204與205中，可包括電阻300~305或者不包括電阻300~305，因此電阻300~305的存在關係可有可無。

值得一提的是，倘若以Ra表示驅動單元200中從工作電壓VDD至耦接之處D1的內阻值，類似地，可以將Rb、Rc、Rd、Re及Rf分別表示驅動單元201、202、203、204及205的內阻值。此時，各內阻值的相對關係為Ra≧Rb≧Rc≧Rd≧Re≧Rf。

此外，電阻300~305可以是金屬導線本身的寄生電阻(parasitical resistance)。

驅動單元200、201、202、203、204與205可分別提供2⁰ 級(×1)、2¹ 級(×2)、2² 級(×4)、2³ 級(×8)、2⁴ 級(×16)與2⁵ 級(×32)之驅動運作。亦即，模仿拉升驅動器20可提供2⁰ 級至2^N+1 -1級之驅動運作，此處的N為5(自然數)。請注意，本發明對於驅動單元的數量並不侷限於此實施例。

半導體裝置100的電阻端10的電性連接狀態可能如圖1所示為連接外部電阻110的狀態，也可能如圖2所示為浮接的(floating)狀態，也可能如圖3所示為連接工作電壓VDD的狀態，也可能如圖4所示為連接接地電壓GND的狀態。關於偵測狀態器40的偵測機制將於下文詳述。

圖5是圖1之半導體裝置的偵測方法的流程圖。請合 併參閱圖1和圖5。偵測狀態器40可輸出控制訊號P<5：0>來控制模仿拉升驅動器20的驅動運作。當執行模仿拉升驅動器20的驅動運作時，測試電壓VZQ將反應出電阻端10與模仿拉升驅動器20之間的電壓變化及/或電壓比例。

如步驟S501所示，偵測狀態器40輸出控制訊號(P<5：0>=111110)來控制模仿拉升驅動器20的驅動運作，使得模仿拉升驅動器20進行2⁰ 級(×1)之驅動運作。由於只有開啟2⁰ 級驅動器，其他級驅動器關閉，故驅動能力為最弱。

接著如步驟S503所示，若偵測狀態器40接收到的比較訊號CMPOUT表示測試電壓VZQ大於參考電壓VREF為是時，進入步驟S505，偵測狀態器40判別電性連接狀態為連接工作電壓VDD或浮接的狀態，輸出偵測訊號(DOUT<1>=1)。若否，進入步驟S507。

如步驟S507所示，偵測狀態器40輸出控制訊號(P<5：0>=000000)來控制模仿拉升驅動器20的驅動運作，使得模仿拉升驅動器進行2^N+1 -1級(×63)之驅動運作。由於各級驅動器中的金氧半電晶體均導通，故驅動能力為最強。

接著如步驟S509所示，若偵測狀態器40接收到的比較訊號CMPOUT表示測試電壓VZQ大於參考電壓VREF為是時，進入步驟S511，偵測狀態器40判別電性連接狀態為連接外部電阻110的狀態，輸出偵測訊號(DOUT<0>=1)。若否，進入步驟S513，偵測狀態器40 判別電性連接狀態為連接接地電壓GND的狀態，輸出偵測訊號(DOUT<0>=0)。

綜上步驟S501至步驟S513，偵測狀態器40在確定連接外部電阻的狀態之前需使用兩次回圈程序。在第一回圈程序中設定模仿拉升驅動器之驅動能力為最弱，而在第二回圈程序中設定模仿拉升驅動器之驅動能力為最強。彙整後的偵測機制如表1所示。

圖6是依照本發明另一實施例之半導體裝置的示意圖。請參閱圖6。半導體裝置600類似於圖1的半導體裝置100。模仿拉升驅動器620可以增加驅動單元的數量， 其中圖示的虛線圓圈表示可使用電阻或者不使用電阻。如圖6所示為N個驅動單元，因此可提供2⁰ 級至2^N+1 -1級之驅動運作，其中此處的N可以為大於3的自然數。相應地，偵測狀態器640可輸出控制訊號P<N：0>來控制模仿拉升驅動器620的驅動運作。

半導體裝置600還可包括模式暫存器組(mode register set)650、輸出驅動器660及輸入/輸出端(input/output terminal，I/O terminal)670。模式暫存器組650耦接偵測狀態器640，而輸出驅動器660耦接於模式暫存器組650與輸入/輸出端670之間。偵測狀態器640可將偵測訊號DOUT儲存至模式暫存器組650。另外，可藉由輸出驅動器660的驅動能力將儲存在模式暫存器組650的偵測訊號DOUT透過輸入/輸出端670輸出至外部。

綜上所述，本發明實施例透過兩次回圈程序來設定模仿拉升驅動器之驅動能力，如此一來可以判別半導體裝置的電阻端是否存在外接電阻，而在未接外接電阻的情況還可判別電阻端的電性連接狀態是否為連接工作電壓或浮接的狀態、或是連接接地電壓的狀態。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

10‧‧‧電阻端

20、620‧‧‧模仿拉升驅動器

30‧‧‧比較器

40、640‧‧‧偵測狀態器

100、600‧‧‧半導體裝置

110‧‧‧外部電阻

200~205‧‧‧驅動單元

300~305‧‧‧電阻

650‧‧‧模式暫存器組

660‧‧‧輸出驅動器

670‧‧‧輸入/輸出端

CMPOUT‧‧‧比較訊號

DOUT<1：0>‧‧‧偵測訊號

D1‧‧‧耦接之處

GND‧‧‧接地電壓

P<5：0>、P<N：0>‧‧‧控制訊號

P1‧‧‧金氧半電晶體

S501~S513‧‧‧本發明一實施例之半導體裝置的偵測方法的各步驟

VDD‧‧‧工作電壓

VREF‧‧‧參考電壓

VZQ‧‧‧測試電壓

圖1是依照本發明一實施例之半導體裝置的示意圖。

圖2至圖4是依照本發明一實施例之電性連接狀態示意圖。

圖5是圖1之半導體裝置的偵測方法的流程圖。

圖6是依照本發明另一實施例之半導體裝置的示意圖。

10‧‧‧電阻端

20‧‧‧模仿拉升驅動器

30‧‧‧比較器

40‧‧‧偵測狀態器

100‧‧‧半導體裝置

110‧‧‧外部電阻

200~205‧‧‧驅動單元

300~305‧‧‧電阻

CMPOUT‧‧‧比較訊號

DOUT<1：0>‧‧‧偵測訊號

D1‧‧‧耦接之處

GND‧‧‧接地電壓

P<5：0>‧‧‧控制訊號

P1‧‧‧金氧半電晶體

VDD‧‧‧工作電壓

VREF‧‧‧參考電壓

VZQ‧‧‧測試電壓

Claims (13)

1. 一種半導體裝置，包括：一電阻端，用以連接一外部電阻；一模仿拉升驅動器，耦接至一工作電壓與該電阻端，該模仿拉升驅動器提供2⁰ 級至2^N+1 -1級之驅動運作，其中N為自然數；一比較器，反應於一測試電壓與一參考電壓以輸出一比較訊號，其中該測試電壓產生於該電阻端與該模仿拉升驅動器的耦接之處；以及一偵測狀態器，耦接至該比較器的輸出端與該模仿拉升驅動器，其中該偵測狀態器控制該模仿拉升驅動器的驅動運作，並且根據該比較訊號來產生及輸出一偵測訊號，該偵測訊號用以表示該電阻端的一電性連接狀態為連接該工作電壓或浮接的狀態、連接該外部電阻的狀態或是連接一接地電壓的狀態。
2. 如申請專利範圍第1項所述之半導體裝置，其中該模仿拉升驅動器包括多個驅動單元，每一該驅動單元包括：一金氧半電晶體，其第一端耦接該工作電壓，其控制端接收來自該模仿拉升驅動器的一控制訊號。
3. 如申請專利範圍第1項所述之半導體裝置，其中每一該驅動單元更包括一電阻，該電阻耦接該金氧半電晶體的第二端。
4. 如申請專利範圍第1項所述之半導體裝置，其中該偵測狀態器在偵測該電性連接狀態時，控制該模仿拉升驅 動器進行2⁰ 級之驅動運作，若該偵測狀態器接收到的該比較訊號表示該測試電壓大於該參考電壓時，該偵測狀態器判別該電性連接狀態為連接該工作電壓或浮接的狀態。
5. 如申請專利範圍第4項所述之半導體裝置，其中該偵測狀態器在控制該模仿拉升驅動器為2⁰ 級之驅動運作而得知該測試電壓小於該參考電壓之後，該偵測狀態器控制該模仿拉升驅動器改為進行2^N+1 -1級之驅動運作，該偵測狀態器根據隨後接收到的該比較訊號，若隨後的該比較訊號表示該測試電壓大於該參考電壓時，該偵測狀態器判別該電性連接狀態為連接該外部電阻的狀態，否則為連接該接地電壓的狀態。
6. 如申請專利範圍第1項所述之半導體裝置，更包括一模式暫存器組，耦接該偵測狀態器，該模式暫存器組用以儲存該偵測訊號。
7. 如申請專利範圍第6項所述之半導體裝置，更包括：一輸出驅動器，耦接該模式暫存器組；以及一輸入/輸出端，耦接該輸出驅動器，其中藉由該輸出驅動器的驅動能力將儲存在該模式暫存器組的該偵測訊號透過該輸入/輸出端輸出至外部。
8. 一種半導體裝置的偵測方法，用以偵測該半導體裝置的一電阻端的一電性連接狀態，該偵測方法包括：提供一模仿拉升驅動器、一比較器與一偵測狀態器，其中該模仿拉升驅動器提供2⁰ 級至2^N+1 -1級之驅動運作， N為自然數，該比較器反應於一測試電壓與一參考電壓以輸出一比較訊號，其中該測試電壓產生於該電阻端與該模仿拉升驅動器的耦接之處；以及該偵測狀態器控制該模仿拉升驅動器的驅動運作，並且根據該比較訊號來產生及輸出一偵測訊號，其中該偵測訊號用以表示該電性連接狀態為連接一工作電壓或浮接的狀態、連接一外部電阻的狀態或是連接一接地電壓的狀態。
9. 如申請專利範圍第8項所述之半導體裝置的偵測方法，其中該偵測狀態器控制該模仿拉升驅動器的驅動運作的步驟包括：控制該模仿拉升驅動器進行2⁰ 級之驅動運作，若該偵測狀態器接收到的該比較訊號表示該測試電壓大於該參考電壓時，判別該電性連接狀態為連接該工作電壓或浮接的狀態。
10. 如申請專利範圍第9項所述之半導體裝置的偵測方法，該偵測狀態器在控制該模仿拉升驅動器為2⁰ 級之驅動運作而得知該測試電壓小於該參考電壓之後，更包括該偵測狀態器控制該模仿拉升驅動器改為進行2^N+1 -1級之驅動運作，該偵測狀態器根據隨後接收到的該比較訊號，若隨後的該比較訊號表示該測試電壓大於該參考電壓時，判別該電性連接狀態為連接該外部電阻的狀態，否則為連接該接地電壓的狀態。
11. 如申請專利範圍第8項所述之半導體裝置的偵測方法，其中該模仿拉升驅動器耦接至一工作電壓。
12. 如申請專利範圍第8項所述之半導體裝置的偵測 方法，更包括將該偵測訊號儲存至一模式暫存器組。
13. 如申請專利範圍第8項所述之半導體裝置的偵測方法，其中該半導體裝置更包括一輸出驅動器與一輸入/輸出端，藉由該輸出驅動器的驅動能力將儲存在該模式暫存器組的該偵測訊號透過該輸入/輸出端輸出至外部。