KR20160105103A - 내부 전압 생성 회로 - Google Patents

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KR20160105103A KR1020150028345A KR20150028345A KR20160105103A KR 20160105103 A KR20160105103 A KR 20160105103A KR 1020150028345 A KR1020150028345 A KR 1020150028345A KR 20150028345 A KR20150028345 A KR 20150028345A KR 20160105103 A KR20160105103 A KR 20160105103A
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Abstract

온도에 대응하는 코드 값을 갖는 온도 코드를 생성하는 온도 정보 생성부; 공정 변화에 대응하는 코드 값을 갖는 공정 코드를 생성하는 공정 변화 정보 생성부; 비율 제어 신호, 상기 온도 코드 및 상기 공정 코드에 응답하여 조합 코드를 생성하는 코드 조합부; 및 상기 조합 코드의 코드 값에 대응되는 전압 레벨을 갖는 내부 전압을 생성하는 내부 전압 생성부를 포함한다.

Description

내부 전압 생성 회로{Internal Voltage Generating Circuit}
본 발명은 반도체 집적 회로에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 내부 전압 생성 회로에 관한 것이다.
반도체 장치는 외부에서 전압을 인가 받아 내부적으로 필요한 전압 레벨의 전압을 생성하여 동작한다. 이때, 반도체 장치 내부에서 생성되는 전압을 내부 전압이라 하고, 내부 전압을 생성하는 회로를 내부 전압 생성 회로라 한다.
일반적으로 반도체 장치는 반도체를 만드는 공정상의 변화 및 온도 변화에 민감하게 반응한다. 그러므로, 상기 변화들에 따라 내부 전압을 가변시키는 기술이 필요하다.
본 발명은 공정 변화 및 온도 변화에 따라 내부 전압의 전압 레벨을 제어할 수 있는 내부 전압 생성 회로를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 내부 전압 생성 회로는 온도에 대응하는 코드 값을 갖는 온도 코드를 생성하는 온도 정보 생성부; 공정 변화에 대응하는 코드 값을 갖는 공정 코드를 생성하는 공정 변화 정보 생성부; 비율 제어 신호, 상기 온도 코드 및 상기 공정 코드에 응답하여 조합 코드를 생성하는 코드 조합부; 및 상기 조합 코드의 코드 값에 대응되는 전압 레벨을 갖는 내부 전압을 생성하는 내부 전압 생성부를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 내부 전압 생성 회로는 온도 변화에 대응되는 코드 값을 갖는 온도 코드와 공변 변화에 대응되는 코드 값을 갖는 공정 코드에 응답하여 조합 코드를 생성하는 코드 조합부, 및 상기 조합 코드의 코드 값에 대응되는 전압 레벨을 갖는 내부 전압을 생성하는 내부 전압 생성부를 포함한다.
본 발명에 따른 내부 전압 생성 회로는 공정 변화 및 온도 변화에 따라 레벨이 가변되는 내부 전압을 생성함으로써, 반도체 장치의 정상적인 동작을 보장할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 내부 전압 생성 회로의 구성도,
도 2는 도 1의 코드 조합부의 구성도,
도 3은 도 1의 온도 정보 생성부의 구성도,
도 4는 도 1의 공정 변화 정보 생성부의 구성도,
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 내부 전압 생성 회로를 설명하기 위한 표,
도 7은 도 1의 코드 조합부의 다른 실시예를 개시한 구성도이다.
본 발명의 실시예에 따른 내부 전압 생성 회로는 도 1에 도시된 바와 같이, 온도 정보 생성부(100), 공정 변화 정보 생성부(200), 코드 조합부(300), 및 내부 전압 생성부(400)를 포함한다.
상기 온도 정보 생성부(100)는 온도에 대응하는 코드 값을 갖는 온도 코드(Temp_code)를 생성한다. 예를 들어, 상기 온도 정보 생성부(100)는 도2에 도시된 바와 같이, 온도에 대응하는 전압 레벨을 갖는 온도 전압(V_temp)을 생성하는 온도 센서(110), 및 상기 온도 전압(V_temp)의 전압 레벨에 대응하는 상기 온도 코드(Temp_code)를 생성하는 온도 코드 생성부(120)를 포함할 수 있다.
상기 공정 변화 정보 생성부(200)는 반도체 생산 공정의 변화에 대응하는 코드 값을 갖는 공정 코드(ROD_code)를 생성한다. 예를 들어, 상기 공정 변화 정보 생성부(200)는 도3에 도시된 바와 같이, 인에이블 신호(EN)의 인에이블 구간동안 오실레이터 신호(OSC)를 생성하는 오실레이터(210), 및 상기 오실레이터 신호(OSC)를 카운팅하여 상기 공정 코드(ROD_code)를 생성하는 공정 코드 생성부(220)를 포함할 수 있다. 더욱 상세히 상기 공전 변화 정보 생성부(200)의 동작을 설명하면, 상기 오실레이터(210)는 공정 변화에 따라 주파수가 가변되는 오실레이터 신호(OSC)를 생성하고, 이러한 오실레이터 신호(OSC)를 동일한 시간(인에이블 신호(EN)의 인에이블 구간)동안 카운팅하여 상기 공정 코드(ROD_code)가 생성된다. 그러므로, 공정 변화에 대응하는 코드 값을 갖는 상기 공정 코드(ROD_code)의 생성이 가능하다. 또한 공정 변화에 따라 트랜지스터의 문턱 전압이 달라지므로, 트랜지스터로 구성된 오실레이터(210)는 문턱 전압이 높아질수록 낮은 주파수의 오실레이터 신호(OSC)를 생성할 수 있고, 문턱 전압이 낮아질수록 높은 주파수의 오실레이터 신호(OSC)를 생성할 수 있다. 따라서 상기 오실레이터(210)는 공정 변화에 따라 주파수가 가변되는 상기 오실레이터 신호(OSC)의 생성이 가능하다.
상기 코드 조합부(300)는 비율 제어 신호(R_ctrl)에 따라 상기 온도 코드(Temp_code) 및 상기 공정 코드(ROD_code)를 조합하여 조합 코드(C_code)를 생성한다. 예를 들어, 상기 코드 조합부(300)는 상기 비율 제어 신호(R_ctrl)가 인에이블되면 디스에이블되었을 때와 다른 코드 값을 포함하는 상기 조합 코드(C_code)를 생성한다.
상기 코드 조합부(300)는 도 4에 도시된 바와 같이, 제 1 디코딩부(310), 제 2 디코딩부(320), 및 출력 선택부(330)를 포함할 수 있다.
상기 제 1 디코딩부(310)는 상기 온도 코드(Temp_code) 및 상기 공정 코드(ROD_code)를 디코딩하여 제 1 디코딩 신호(D_code1)를 생성한다.
상기 제 2 디코딩부(320)는 상기 온도 코드(Temp_code) 및 상기 공정 코드(ROD_code)를 디코딩하여 제 2 디코딩 신호(D_code2)를 생성한다. 이때, 상기 제 1 및 제 2 디코딩부(310, 320)는 디코딩 방식이 서로 달라 상기 제 1 및 제 2 디코딩 신호(D_code1, D_code2)는 서로 다른 코드 값을 가질 수 있다.
상기 출력 선택부(330)는 상기 비율 제어 신호(R_ctrl)에 응답하여 상기 제 1 및 제2 디코딩 코드(D_code1, D_code2) 중 하나를 상기 조합 코드(C_code)로서 출력한다. 예를 들어, 상기 출력 선택부(330)는 상기 비율 제어 신호(R_ctrl)가 디스에이블되면 상기 제 1 디코딩 코드(D_code1)를 상기 조합 코드(C_code)로서 출력하고, 상기 비율 제어 신호(R_ctrl)가 인에이블되면 상기 제 2 디코딩 코드(D_code2)를 상기 조합 코드(C_code)로서 출력한다.
상기 내부 전압 생성부(400)는 상기 조합 코드(C_code)에 대응하는 전압 레벨을 갖는 내부 전압(V_int)을 생성한다. 이때, 상기 내부 전압(V_int)은 반도체 장치 내부에서 이용되는 모든 전압을 대표하는 전압이다.
이와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 내부 전압 생성 회로의 동작을 도 5 내지 제 6을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
온도 정보 생성부(100)는 온도에 대응하는 코드 값을 갖는 온도 코드(Temp_code)를 생성한다. 이와 같이 생성된 상기 온도 코드(Temp_code)를 2비트로 구성된 상기 온도 코드(Temp_code<0:1>)로, 하나의 실시예로서, 도5에 개시하고 설명하는 것일 뿐 이에 한정하는 것은 아니다. 상기 온도 코드(Temp_code<0:1>) 중 첫번째 비트(Temp_code<0>)만 하이 레벨(1)이면 추운 온도를 의미하고, 상기 온도 코드(Temp_code<0:1>) 중 두번째 비트(Temp_code<1>)만 하이 레벨(1)이면 더운 온도를 의미하며, 상기 온도 코드(Temp_code<0:1>)의 두 비트가 모두 동일한 레벨이면 정상적인 온도를 의미한다. 이때, 추운 온도는 정상적인 온도보다 낮은 것을 의미하고, 더운 온도는 정상적인 온도보다 높은 것을 의미한다.
공정 변화 정보 생성부(200)는 공정 변화에 대응하는 코드 값을 갖는 공정 코드(ROD_code)를 생성한다. 이와 같이 생성된 상기 공정 코드(ROD_code)를 2비트로 구성된 상기 공정 코드(ROD_code<0:1>)로, 하나의 실시예로서, 도 5에 도시하고 설명하는 것일 뿐 이에 한정하는 것은 아니다. 상기 공정 코드(ROD_code<0:1>) 중 첫번째 비트(ROD_code<0>)만 하이 레벨(1)이면 공정 변화로 인하여 반도체 장치가 빠른 동작 속도라는 것을 의미하며, 상기 공정 코드(ROD_code<0:1>) 중 두번째 비트(ROD_code<1>)만 하이 레벨(1)이면 공정 변화로 인하여 반도체 장치가 늦은 동작 속도라는 것을 의미하고, 상기 공정 코드(ROD_code<0:1>)의 두 비트가 모두 동일한 레벨이면 정상 동작 속도라는 것을 의미한다. 이때, 상기 빠른 동작 속도는 정상 동작 속도보다 빠른 것을 의미하고, 상기 늦은 동작 속도는 정상 동작 속도보다 늦은 것을 의미한다.
2비트의 상기 온도 코드(Temp_code<0:1>)와 상기 공정 코드(ROD_code<0:1>)를 디코딩한 결과를 도 5에 도시하였다.
도 4에 도시된 제 1 디코딩부(310)의 디코딩 결과를 살펴보면, 상기 온도 코드(Temp_code<0:1>) 및 상기 공정 코드(ROD_code<0:1>)의 변화에 따라 초기 값의 제 1 디코딩 코드(D_code1<0:3>, 1000)에서 상기 제 1 디코딩 코드(D_code1<0:3>)의 코드 값은 십진수로 2씩 변한다. 더욱 상세히 설명하면, 상기 온도 코드(Temp_code<0:1>)에 의해 초기값의 상기 제 1 디코딩 코드(D_code1<0:3>, 1000)의 값이 2(십진수)씩 높아지거나 낮아지나 유지될 수 있으며, 상기 공정 코드(ROD_code<0:1>)에 의해 상기 온도 코드(Temp_code<0:1>)에 의해 변한 상기 제 1 디코딩 코드(D_code1<0:3>)의 코드 값이 다시 2(십진수)씩 높아지거나 낮아지나 유지될 수 있다. 표를 참조하여 설명하면, 초기값의 상기 제 1 디코딩 코드(D_code1<0:3>, 1000)는 상기 온도 코드(Temp_code<0:1>)에 의해 코드 값이 증가(1010), 유지(1000), 및 감소(0110) 중 하나가 될 수 있다. 만약 상기 온도 코드(Temp_code<0:1>)의해 상기 제 1 디코딩 코드(D_code1<0:3>)의 코드 값이 (1000)일 경우 상기 공정 코드(ROD_code<0:1>)에 의해 상기 제 1 디코딩 코드(D_code1<0:3>)는 증가(1010), 유지(1000), 및 감소(0110) 중 하나가 될 수 있다. 도한 상기 온도 코드(Temp_code<0:1>)에 의해 상기 제 1 디코딩 코드(D_code1<0:3>)의 코드 값이 (1010)일 경우 상기 공정 코드(ROD_code<0:1>)에 의해 상기 제 1 디코딩 코드(D_code1<0:3>)는 증가(1110), 유지(1010), 및 감소(1000) 중 하나가 될 수 있다.
도 4에도시된 제 2 디코딩부(320)의 디코딩 결과를 살펴보면, 상기 온도 코드(Temp_code<0:1>)에 의해 초기값의 제 2 디코딩 코드(D_code2<0:1>, 1000)에서 상기 제 2 디코딩 코드(D_code2<0:1>)의 코드 값은 2(십진수)씩 높아지거나 낮아지거나 유지될 수 있으며, 상기 온도 코드(Temp_code<0:1>)에 의해 변한 상기 제 2 디코딩 코드(D_code2<0:1>)는 다시 상기 공정 코드(ROD_code<0:1>)에 의해 상기 제 2 디코딩 코드(D_code2<0:3>)의 코드 값이 1(십진수)씩 높아지거나 낮아지거나 유지될 수 있다. 예를 들어 설명하면, 초기 값의 상기 제 2 디코딩 코드(D_code2<0:1>, 1000)가 상기 온도 코드(Temp_code<0:1>)에 의해 (1010)으로 높아질 경우 상기 공정 코드(ROD_code<0:1>)에 의해 증가(1011), 감소(1001) 및 유지(1010) 중 하나가 될 수 있다.
결국, 상기 온도 코드(Temp_code<0:1>)와 상기 공정 코드(ROD_code<0:1>)가 동일한 비율(1:1)로 상기 제 1 디코딩 코드(D_code1<0:3>)를 변화시킬 수 있다. 또한 상기 온도 코드(Temp_code<0:1>)와 상기 공정 코드(ROD_code<0:1>)가 서로 다른 비율(2:1)로 상기 제 2 디코딩 코드(D_code2<0:3>)를 변화시킬 수 있다.
이와 같이 생성된 상기 제 1 및 제 2 디코딩 코드(D_code1<0:3>, D_code2<0:3>) 중 하나는 비율 제어 신호(R_ctrl)에 의해 상기 조합 코드(C_code<0:3>, 도 6에 도시)로서 출력된다.
도 1에 도시된 상기 내부 전압 생성부(400)는 상기 조합 코드(C_code)에 의해 상기 내부 전압(V_int)의 전압 레벨을 가변시킨다. 도 6은 상기 조합 코드(C_code<0:3>)가 4비트일 경우를 예로 도시한 표이다.
상기 조합 코드(C_code<0:3>)의 코드 값이 (1000)일 경우 상기 내부 전압(V_int)은 초기값으로 설정된 전압 레벨을 갖는다.
상기 조합 코드(C_code<0:3>)의 코드 값이 1씩 낮아지면 상기 내부 전압(V_int)의 전압 레벨은 30mV씩 낮아진다. 또한 상기 조합 코드(C_code<0:3>)의 코드 값이 1씩 높아지면 상기 내부 전압(V_int)의 전압 레벨은 30mV씩 높아진다.
도 5와 도6을 참조하여 상기 내부 전압(V_int)의 전압 레벨 변화를 설명한다.
만약, 상기 제 1 디코딩 코드(D_code1<0:3>)가 상기 조합 코드(C_code<0:3>)로 선택되어 출력될 경우 상기 내부 전압(V_int)의 전압 레벨은 60mV씩 변한다. 상기 제 2 디코딩 코드(D_code2<0:3>)가 상기 조합 코드(C_code<0:3>)로 선택되어 출력될 경우 상기 내부 전압(V_int)의 전압 레벨은 60mV 또는 30mV씩 변한다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 내부 전압 생성 회로는 온도 정보 및 공정 변화 정보를 이용하여 내부 전압의 전압 레벨을 가변시킬 수 있다. 더욱이, 비율 제어 신호에 따라 온도 정보 및 공정 변화 정보가 내부 전압의 전압 레벨에 영향을 미치는 정도를 조절할 수 있다.
도 4에 도시된 코드 조합부(300)는 디코딩 방식(온도 정보와 공정 변화 정보가 조합 코드에 미치는 비율)이 다른 두 개의 디코딩부(310, 320)를 이용하여 조합 코드(C_code)를 생성하는 기술을 개시한 것이고,
도 7에 도시된 코드 조합부(300-1)는 디코딩 방식이 다른 4개의 디코딩부(310-1, 320-1, 330-1, 340-1)를 이용하여 조합 코드(C_code)를 생성하는 기술을 개시한 것이다. 제 1 내지 제 4 디코딩부(310-1, 320-1, 330-1, 340-1)는 온도 코드(Temp_code) 및 상기 공정 코드(ROD_code)를 서로 다른 방식으로 디코딩하여 제 1 내지 제 4 디코딩 코드(D_code1, D_code2, D_code3, D_code4)를 생성한다. 출력 선택부(350-1)는 비율 제어 신호(R_ctrl<0:1>)에 응답하여 상기 제 1 내지 제 4 디코딩 코드(D_code1, D_code2, D_code3, D_code4) 중 하나를 조합 코드(C_code)로서 출력한다. 도 7에 도시된 코드 조합부(300-1)은 도 4에 도시된 코드 조합부(300)로 대체 가능하다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (9)

  1. 온도에 대응하는 코드 값을 갖는 온도 코드를 생성하는 온도 정보 생성부;
    공정 변화에 대응하는 코드 값을 갖는 공정 코드를 생성하는 공정 변화 정보 생성부;
    비율 제어 신호, 상기 온도 코드 및 상기 공정 코드에 응답하여 조합 코드를 생성하는 코드 조합부; 및
    상기 조합 코드의 코드 값에 대응되는 전압 레벨을 갖는 내부 전압을 생성하는 내부 전압 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 내부 전압 생성 회로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 온도 정보 생성부는
    온도에 대응하는 전압 레벨을 갖는 온도 전압을 생성하는 온도 센서, 및
    상기 온도 전압의 전압 레벨에 대응하는 코드 값을 갖는 온도 코드를 생성하는 온도 코드 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 내부 전압 생성 회로.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 공정 변화 정보 생성부는
    인에이블 신호의 인에이블 구간동안 오실레이터 신호를 생성하는 오실레이터, 및
    상기 오실레이터 신호를 카운팅하여 상기 공정 코드를 생성하는 공정 코드 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 내부 전압 생성 회로.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 코드 조합부는
    상기 비율 제어 신호에 응답하여 상기 온도 코드의 변화와 상기 공정 코드의 변화가 동일한 비율로 상기 조합 코드를 가변시키거나, 서로 다른 비율로 상기 조합 코드를 가변시키는 것을 특징으로 하는 내부 전압 생성 회로.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 코드 조합부는
    상기 온도 코드 및 상기 공정 코드에 응답하여 제 1 디코딩 코드를 생성하는 제 1 디코딩부,
    상기 온도 코드 및 상기 공정 코드에 응답하여 제 2 디코딩 코드를 생성하는 제 2 디코딩부, 및
    상기 비율 제어 신호에 응답하여 상기 제 1 및 제 2 디코딩 코드 중 하나를 상기 조합 코드로서 출력하는 출력 선택부를 포함하는 것을 특징으로 하는 내부 전압 생성 회로.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 디코딩부와 상기 제 2 디코딩부는
    디코딩 방식이 다른 것을 특징으로 하는 내부 전압 생성 회로.
  7. 온도 변화에 대응되는 코드 값을 갖는 온도 코드와 공변 변화에 대응되는 코드 값을 갖는 공정 코드에 응답하여 조합 코드를 생성하는 코드 조합부, 및
    상기 조합 코드의 코드 값에 대응되는 전압 레벨을 갖는 내부 전압을 생성하는 내부 전압 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 내부 전압 생성 회로.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 코드 조합부는
    상기 온도 코드와 상기 공정 코드가 동일한 비율로 상기 조합 코드를 변화시키는 디코딩 방식으로 상기 조합 코드를 생성하거나
    상기 온도 코드와 상기 공정 코드가 서로 다른 비율로 상기 조합 코드를 변화시키는 디코딩 방식으로 상기 조합 코드를 생성하는 것을 특징으로 하는 내부 전압 생성 회로.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 코드 조합부는
    상기 온도 코드와 상기 공정 코드가 동일한 비율로 제 1 디코딩 코드를 변화시키는 제 1 디코딩부,
    상기 온도 코드와 상기 공정 코드가 서로 다른 비율로 제 2 디코딩 코드를 변화시키는 제 2 디코딩부, 및
    비율 제어 신호에 응답하여 상기 제 1 및 제 2 디코딩 코드 중 하나를 상기 조합 코드로서 출력하는 출력 선택부를 포함하는 것을 특징으로 하는 내부 전압 생성 회로.
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