JP4543785B2 - 温度変化によって最適のリフレッシュ周期を有する半導体メモリ装置 - Google Patents
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Description
ここで、バイアス電圧生成部120で生成された上位電圧Vu及び下位電圧Vdは、それぞれ温度検知部100が検知することのできる最小温度(約−10度)及び最大温度(約110度)における温度検知された電圧Vtempを示すものである。
この後、基準電圧生成部110が動作して基準電圧Vrefが出力され、この後、バイアス電圧生成部120から出力される上位電圧Vu及び下位電圧Vdが安定して出力される。一方、温度検知電圧生成部110では、温度検知された電圧Vtempを出力し、これがアナログ−デジタル変換部200から入力され、基本的にセッティングされた比較電圧Vinとの比較を行い始める。(t1)
アナログ−デジタル変換部200では、比較電圧Vinの電圧レベルを調整して、温度検知された電圧Vtempと同じレベルになるまでに続けて比較する。
図16は、本実施の形態による半導体メモリ装置のシミュレ−ション波形図である。
本発明の実施形態及び応用例は、以上説明した通りであるが、当業者にとって、上記したものよりさらに多くの変更が、ここにおける本発明の概念を逸脱することなく可能なことは明白である。従って、本発明は、請求の範囲の精神をおいて限定されるものではない。
11 第1遅延部
12 第2遅延部
13 信号組合せ部
20 リフレッシュ制御部
30 メモリコアブロック
100 温度検知部
110 基準電圧生成部
120 バイアス電圧生成部
121 電圧分配部
122 電圧供給部
130 温度検知電圧生成部
140 初期化回路部
150 バイアス電圧生成部
160 温度検知活性化部
200 アナログ−デジタル変換部
210 デジタル−アナログ変換器
211 セグメントデジタル−アナログ変換器
211−1a スイッチ
211−1b 電流源
211−2 電流源
212 2進デジタル−アナログ変換器
213 ダミーオフセット用セル
214 メインロード部
215 ダミーメインロード部
216 ダミーロード部
220 アップ/ダウンカウンタ
230 コード変換部
240 ダミー変換部
250 電圧比較器
270 レジスタ
280 発振器
290 ディレイ
300 リフレッシュ周期調整制御部
400 リフレッシュ制御部
500 メモリコアブロック
Q1〜Q4 バイポーラトランジスタ
R1〜R5、Ra、Rb、Rc 抵抗
MP1〜MP4 pMOSトランジスタ
MN1〜MN13 nMOSトランジスタ
Claims (34)
- リフレッシュ動作を行うメモリ装置であって、
温度の変化に対応して温度検知された電圧を出力する温度検知手段と、
前記温度検知された電圧に対応するNビットのデジタルコードを出力するアナログ−デジタル変換手段と、
前記Nビットのデジタルコードに対応してリフレッシュ動作周期を制御するリフレッシュ動作制御手段と、
前記リフレッシュ動作周期の変化のための温度検知区間で前記温度検知手段がイネーブルされるように制御するリフレッシュ周期調整制御手段と
を備えてなり、
前記温度検知手段が、前記温度検知された電圧を前記アナログ−デジタル変換手段で、デジタルコードに変換させるときに基準として用いられる電圧であるバイアス電圧及びオフセット電圧を、前記温度検知された電圧と共に出力する
ことを特徴とする半導体メモリ装置。 - 前記リフレッシュ周期調整制御手段は、
前記温度検知手段がイネーブルされる区間で、前記アナログ−デジタル変換部がイネーブルされるように制御する
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体メモリ装置。 - 前記アナログ−デジタル変換手段は、
前記Nビットのデジタルコードの上位所定ビットは、表すべき数値を出力ビットの数で表現する形式による温度計コードを用いて変換させ、残りの所定のビットは、バイナリコードを用いて変換させる
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体メモリ装置。 - 前記アナログ−デジタル変換手段は、
変換され得る最大Nビットのデジタルコードに対応するフィードバック上位電圧と、変換され得る最小Nビットのデジタルコードに対応するフィードバック下位電圧を、前記温度検知手段に出力する
ことを特徴とする請求項3に記載の半導体メモリ装置。 - 前記温度検知手段は、
前記フィードバック上位電圧に応じて前記バイアス電圧を補正して出力し、前記フィードバック下位電圧に応じて前記オフセット電圧を補正して出力する
ことを特徴とする請求項4に記載の半導体メモリ装置。 - リフレッシュ動作を行うメモリ装置であって、
温度の変化に対応して温度検知された電圧を出力する温度検知手段と、
前記温度検知された電圧に対応するNビットのデジタルコードを出力するアナログ−デジタル変換手段と、
前記Nビットのデジタルコードに対応してリフレッシュ動作周期を制御するリフレッシュ動作制御手段と、
前記リフレッシュ動作周期の変化のための温度検知区間で前記温度検知手段がイネーブルされるように制御するリフレッシュ周期調整制御手段と
を備えてなり、
前記温度検知手段は、
バイポーラトランジスタのジャンクション電圧特性と熱電圧特性を用いて、工程変化及び温度変化に関係なく、一定のレベルの基準電圧を出力する基準電圧生成部と、
前記基準電圧を用いて、前記アナログ−デジタル変換手段で動作の際に基準にして用いるバイアス電圧及びオフセット電圧を生成するためのバイアス電圧生成部と、
前記バイポーラトランジスタのジャンクション電圧特性を用いて、前記温度検知された電圧を生成するための温度検知電圧生成部と、
前記制御部から出力される温度検知活性化信号に応答して、前記基準電圧生成部、前記バイアス電圧生成部及び前記温度検知電圧生成部を活性化させる温度検知活性化部とを備える
ことを特徴とする半導体メモリ装置。 - 前記バイアス電圧生成部は、
前記アナログ−デジタル変換部からフィードバックされるフィードバック上位電圧及びフィードバック下位電圧によりそれぞれ補正されたバイアス電圧及びオフセット電圧を出力する
ことを特徴とする請求項6に記載の半導体メモリ装置。 - 前記基準電圧生成部は、
一端が接地電源供給端に連結し、ダイオード接続される第1バイポーラトランジスタと、
一端が接地電源供給端に連結し、ダイオード接続される第2バイポーラトランジスタと、
一端が前記第1バイポーラトランジスタの他端に接続される第1抵抗と、
一端が前記第1抵抗の他端に接続される第2抵抗と、
一端が前記第2バイポーラトランジスタの他端に接続され、他端は前記第2抵抗の他端に接続される第3抵抗と、
正入力端(+)が前記第1及び第2抵抗の共通ノードに接続され、負入力端(−)が前記第3抵抗と前記第2バイポーラトランジスタの共通ノードに接続される第1演算増幅器と、
前記演算増幅器の出力がゲートに入力され、提供される駆動電圧を前記第2抵抗と第3抵抗の他端に供給するための第1MOSトランジスタとを備え、
前記第1MOSトランジスタと前記第2抵抗の共通ノードから基準電圧を出力する
ことを特徴とする請求項6に記載の半導体メモリ装置。 - 前記温度検知手段は、
電源電圧が供給されるタイミングに、前記第2及び第3抵抗の共通ノードの電圧レベルを一定のレベル以上上昇させるための初期化回路部を更に備える
ことを特徴とする請求項8に記載の半導体メモリ装置。 - 前記温度検知電圧生成部は、
一端が前記接地電圧供給端に接続される第4抵抗と、
前記第1抵抗に直列連結される第5抵抗と、
負入力端(−)が前記第4抵抗と第5抵抗の共通ノードに接続され、前記第1バイポーラトランジスタと前記第1抵抗の共通ノードが正入力端(+)に接続される第2演算増幅器と、
前記第2演算増幅器の出力がゲートに入力され、一端に前記駆動電圧が入力され、他端は前記第5抵抗に連結され、他端に前記温度検知された電圧を出力する第2MOSトランジスタとを備える
ことを特徴とする請求項8に記載の半導体装置のメモリ装置。 - 前記バイアス電圧生成部は、
印加される駆動電圧を第1レベルの上位電圧、前記第1レベルより低い第2レベルの下位電圧、及び前記第1レベルと前記第2レベルとの間の値を有する分配電圧に分配するための電圧分配部と、
負入力端(−)に前記基準電圧が入力され、正入力端(+)に前記分配電圧が入力される第3演算増幅器と、
前記第3演算増幅器の出力に応答して、前記駆動電圧を前記電圧分配部に供給する電圧供給部と、
前記第1レベルの上位電圧が正入力端に入力され、前記アナログ−デジタル変換部からフィードバックされるフィードバック上位電圧が入力されて前記バイアス電圧を出力する第4演算増幅器と、
前記第2レベルの上位電圧が負入力端に入力され、正入力端に前記アナログ−デジタル変換部からフィードバックされるフィードバック下位電圧が入力されて前記オフセット電圧を出力する第5演算増幅器とを備える
ことを特徴とする請求項10に記載の半導体メモリ装置。 - 前記電圧供給部は、
前記第3演算増幅器の出力がゲートに入力され、一端に前記駆動電圧が入力されて他端に接続される前記電圧分配部に伝達する第3MOSトランジスタを備える
ことを特徴とする請求項11に記載の半導体メモリ装置。 - 前記電圧分配部は、直列連結される多数の抵抗を備える
ことを特徴とする請求項11に記載の半導体メモリ装置。 - 前記温度検知活性化部は、
前記リフレッシュ周期調整制御手段から出力される制御信号に応答してターンオンされ、一端から伝達される電源電圧を、前記基準電圧生成部、前記バイアス電圧生成部、及び前記温度検知電圧生成部に伝達する第4MOSトランジスタを備える
ことを特徴とする請求項13に記載の半導体メモリ装置。 - 前記アナログ−デジタル変換手段は、
前記温度検知された電圧と比較電圧とを比較するための電圧比較器と、
前記電圧比較器での比較結果によって、出力される2進デジタルコードをアップまたはダウンさせる2進アップ/ダウンカウンタと、
前記アップ/ダウンカウンタの出力のうち、所定の上位ビット数に該当する2進デジタルコードを温度計コードに変換して出力するコード変換部と、
前記コード変換部でコードを変換させるタイミングの間、前記コード変換部によって変換されない残りの2進デジタルコードを遅延させて出力するためにディレイとを備えるダミー変換部と、
前記コード変換部で変換された温度計コード及び前記ダミー変換部から伝達される2進デジタルコードを、前記比較電圧に変換するデジタル−アナログ変換器とを備える
ことを特徴とする請求項6に記載の半導体メモリ装置。 - 前記デジタル−アナログ変換器は、
前記コード変換部で変換された温度計コードを第1アナログ値に変換して出力し、前記温度計コードが最大値である場合に対応する前記第1アナログ値を第1ダミーアナログ値として出力するセグメントデジタル−アナログ変換器と、
前記ダミー変換部から伝達される2進デジタルコードを第2アナログ値に変換して出力し、前記2進デジタルコードが最大値である場合に対応する前記第2アナログ値を第2ダミーアナログ値として出力する2進デジタル−アナログ変換器と、
前記第1及び第2アナログ値を用いて、前記比較電圧を生成するメインロード部と、
前記第1及び第2ダミーアナログ値を用いて、フィードバック上位電圧を出力するダミーメインロード部と、
前記オフセット電圧に対応して、ダミーオフセット電流を流すためのダミーオフセット用セルと、
前記ダミーオフセット電流を用いて、フィードバック下位電圧を出力するダミーオフセットロード部とを備える
ことを特徴とする請求項15に記載の半導体メモリ装置。 - 前記セグメントデジタル−アナログ変換器は、
前記温度計コードのビット数に対応し、温度計コードの一ビット信号に応答して所定の量の電流を流す多数の単位セルと、
前記オフセット電圧に応答して、オフセット電流を流すオフセット用セルと、
前記多数の単位セルと同じ個数が備えられ、任意の単位セルと交互に配置され、前記多数の単位セルに流れる電流量と同じ電流量を流す多数のダミーセルと、
前記オフセット用セルに流れるオフセット電流と同じダミーオフセット電流を流すための第2ダミーオフセット用セルとを備え、
前記多数のダミーセルに流れる電流と、前記第2ダミーオフセット用セルに流れるオフセット電流量を前記第1ダミーアナログ値として出力する
ことを特徴とする請求項16に記載の半導体メモリ装置。 - 前記スイッチは、MOSトランジスタを備える
ことを特徴とする請求項17に記載の半導体メモリ装置。 - 前記電流源は、ゲートに前記バイアス電圧が入力されるMOSトランジスタを備える
ことを特徴とする請求項17に記載の半導体メモリ装置。 - 前記オフセット用セルは、
ゲートに前記オフセット電圧が入力されるオフセット用MOSトランジスタを備える
ことを特徴とする請求項17に記載の半導体メモリ装置。 - 前記第2ダミーオフセット用セルは、
ゲートに前記オフセット電圧が入力される第2ダミーオフセット用MOSトランジスタを備える
ことを特徴とする請求項20に記載の半導体メモリ装置。 - 前記単位セルは、
温度計コードの一ビット信号に応答してターンオンするスイッチと、
前記スイッチと連結され、前記バイアス電圧に対応する量の電流を流す電流源を備える
ことを特徴とする請求項16に記載の半導体メモリ装置。 - 前記ダミーセルは、
常にターンオン状態を保持するダミースイッチ用MOSトランジスタと、
前記ダミースイッチ用MOSトランジスタに直列連結され、ゲートに前記バイアス電圧が入力されるダミー電流源用MOSトランジスタを備える
ことを特徴とする請求項22に記載の半導体メモリ装置。 - 前記第1ダミーオフセット用セルは、
ゲートに前記オフセット電圧が入力される第1ダミーオフセット用MOSトランジスタを備える
ことを特徴とする請求項23に記載の半導体メモリ装置。 - 前記メインロード部は、
一端は電源電圧供給端に接続され、他端は前記多数の単位セル及び前記オフセット用セルに共通接続され、前記多数の単位セル及び前記オフセット用セルによって流される電流量に対応する電流を流すためにダイオード接続される第1MOSトランジスタと、
一端が前記電源電圧供給端に接続され、前記第1MOSトランジスタ及び電流ミラーを形成する第2MOSトランジスタと、
前記第2MOSトランジスタの他端及び接地電圧供給端に、それぞれ、一端及び他端が接続される第1抵抗をと備え、
前記抵抗の一端に前記第1アナログ値に該当する電圧を出力する
ことを特徴とする請求項16に記載の半導体メモリ装置。 - 前記ダミーメインロード部は、
一端は電源電圧供給端に接続され、他端は前記多数のダミーセル及び前記ダミーオフセット用セルに共通接続され、前記多数のダミーセルの全体及び前記第1ダミーオフセット用セルに流れる電流量に対応する電流を流すためにダイオード接続される第3MOSトランジスタと、
一端が前記電源電圧供給端に接続され、前記第3MOSトランジスタ及び電流ミラーを形成する第4MOSトランジスタと、
前記第4MOSトランジスタの他端及び接地電圧供給端に、それぞれ、一端及び他端が接続される第2抵抗とを備え、
前記第2抵抗の一端に前記フィードバック上位電圧を出力する
ことを特徴とする請求項25に記載の半導体メモリ装置。 - 前記ダミーロード部は、
一端は電源電圧供給端に接続され、他端は前記第2ダミーオフセット用セルに接続され、前記ダミーオフセット用セルに流れる電流量に対応する電流を流すためにダイオード接続される第5MOSトランジスタと、
一端が前記電源電圧供給端に接続され、前記第5MOSトランジスタ及び電流ミラーを形成する第6MOSトランジスタと、
前記第6MOSトランジスタの他端及び接地電圧供給端に、それぞれ、一端及び他端が接続される第3抵抗とを備え、
前記第3抵抗の一端に前記フィードバック下位電圧を出力する
ことを特徴とする請求項26に記載の半導体メモリ装置。 - 前記アナログ−デジタル変換手段は、
前記電圧比較器の動作周期を決定するためのクロック波形を出力する発振器を更に備える
ことを特徴とする請求項15に記載の半導体メモリ装置。 - 前記アナログ−デジタル変換手段は、
前記電圧比較器の動作後、所定の時間の後に前記アップ/ダウンカウンタが動作できるように、前記発振器のクロック波形を所定の時間だけ遅延させて出力するディレイを更に備える
ことを特徴とする請求項28に記載の半導体メモリ装置。 - 前記アナログ−デジタル変換手段は、
前記アップ/ダウンカウンタから出力されるデジタルコードをラッチするためのレジスタを更に備える
ことを特徴とする請求項29に記載の半導体メモリ装置。 - 温度計回路を備えてリフレッシュ動作の周期を制御する半導体メモリ装置の駆動方法であって、
第1周期を有するリフレッシュ動作用クロック信号によって、リフレッシュ動作を行うステップと、
前記温度計回路をイネーブルさせて、動作温度に対応する温度検知された電圧を生成するステップと、
Nビットのデジタルコードを変換するためのバイアス電圧及びオフセット電圧を出力するステップと、
前記バイアス電圧及びオフセット電圧に基づいて、前記温度検知された電圧に対応するNビットのデジタルコードを変換するステップと、
前記Nビットのデジタルコードに対応して、前記リフレッシュ動作用クロック信号の周期を第2周期に変化させるステップと、
前記温度計回路をディセーブルさせるステップと、
第2周期に変化された前記リフレッシュ動作用クロック信号に応じてリフレッシュ動作を行うステップと
を備える半導体メモリ装置の駆動方法。 - 前記温度検知された電圧に対応するNビットのデジタルコードを出力するステップは、
前記温度検知された電圧と比較電圧とを比較するステップと、
前記比較結果に対応して、Nビットのデジタルコードをアップまたはダウンさせるステップと、
前記アップまたはダウンされたNビットのデジタルコードを温度計コードに変換するステップと、
前記バイアス電圧及び前記オフセット電圧を用いて、前記温度計コードに変換されたデジタルコードを前記比較電圧に変換させるステップとを備える
ことを特徴とする請求項31に記載の半導体メモリ装置の駆動方法。 - 前記温度計コードに変換され得る最大デジタルコードに対応するフィードバック上位電圧と、最小デジタルコードに対応するフィードバック下位電圧を出力するステップと、
前記フィードバック上位電圧に応じて前記バイアス電圧を補正し、前記フィードバック下位電圧に応じて前記オフセット電圧を補正するステップを更に含む
ことを特徴とする請求項32に記載の半導体メモリ装置の駆動方法。 - 前記アップまたはダウンされたNビットのデジタルコードをラッチするステップを更に備える
ことを特徴とする請求項32に記載の半導体メモリ装置の駆動方法。
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