发明名称 根据温度变化而具有最佳的再新周期之半导体记忆元件及其方法
摘要 一种执行一再新动作之半导体记忆元件,其包含一温度感测单元、一类比数位转换单元及一再新控制单元,其中该温度感测单元用以测量温度并利用该测得温度产生一温控电压与一参考电流;该类比数为转换单元用以依该参考电流将该温控讯号转换成一N位元数位讯号;而该再新控制单元用以在该N位元数位讯号产生后产生一再新讯号,其中该再新讯号之周期被依该N位元数位讯号所控制。
申请公布号 TWI254312 申请公布日期 2006.05.01
申请号 TW093119513 申请日期 2004.06.30
申请人 海力士半导体股份有限公司 发明人 金世;洪祥熏;高在范
分类号 G11C11/406 主分类号 G11C11/406
代理机构 代理人 何金涂 台北市大安区敦化南路2段77号8楼;林荣琳 台北市大安区敦化南路2段77号8楼
主权项 1.一种能依一温度变化而执行一再新动作之半导 体记忆元件,包含: 一温度感测装置,用以测量温度并利用该测得温度 产生一温控电压与一参考电流; 一类比数位转换装置,用以依该参考电流将该温控 讯号转换成一N位元数位讯号;及 一再新控制装置,根据该N位元数位讯号以产生一 再新讯号, 其中该再新讯号之周期依据该N位元数位讯号所控 制。 2.如申请专利范围第1项之半导体记忆元件,其中该 温度感测装置包含: 一第一温度感测单元,用以产生一第一电流,该第 一电流在该测得温度下降时增加,并在该测得温度 增加时下降。 3.如申请专利范围第2项之半导体记忆元件,其中该 温度感测装置更包含: 一第二温度感测单元,用以产生一第二电流,该第 二电流在该测得温度增加时增加,并在该测得温度 下降时下降;及 一参考电流产生单元,用以产生该参考电流,且该 参考电流为该第一电流及该第二电流之总电流。 4.如申请专利范围第3项之半导体记忆元件,其中该 第一温度感测单元包含: 一第一单元温度感测器,包含一电阻,该电阻用以 在该测得温度改变时产生一第一电压,且该第一电 压具有一恒定电压位准; 一第二单元温度感测器,包含一双载子电晶体,该 双载子电晶体用以产生一第二电压,且该第二电压 在该测得温度增加时下降; 一比较器,用以比较该第一电压及该第二电压之电 压位准;及 一输出单元,用以依该比较器之比较结果产生该第 一电流。 5.如申请专利范围第3项之半导体记忆元件,其中该 第二温度感测单元包含: 一第一单元温度感测器,包含一电阻及一第一双载 子电晶体; 一第二单元温度感测器,包含一第二双载子电晶体 ;及 一比较器,用以比较一输入至该第一双载子电晶体 之电压及一输入至该第二双载子电晶体之电压。 6.如申请专利范围第3项之半导体记忆元件,其中该 第一温度感测单元包含: 一第一MOS电晶体,其一侧连接至一电源供应电压; 一第一电阻,连接于该第一MOS电晶体及一地电压之 间; 一第二MOS电晶体,其闸极连接至该第一MOS电晶体之 一闸极; 一第一双载子电晶体,其连接于该第二MOS电晶体及 该地电压之间; 一第一运算放大器,其第一输入端、第二输入端及 一输出端分别连接至该第一MOS电晶体、该第二MOS 电晶体及该第一与第二MOS电晶体之闸极; 一第三MOS电晶体,其闸极连接至该第一及第二MOS电 晶体之闸极;及 一第二电阻,连接于该第三MOS电晶体及该地电压之 间, 其中该第一电流由该第三MOS电晶体及该第二电阻 输出。 7.如申请专利范围第6项之半导体记忆元件,其中该 温控电压产生单元包含: 一第四MOS电晶体,连接至该电源供应电压; 一第三及一第四电阻,串接连接至该第四MOS电晶体 及该地电压;及 一第二运算放大器,其第一输入端、一第二输入端 与一输出端分别连接至一该第二电阻、一该第三 及第四点间之节点及一该第四MOS电晶体之闸极, 其中该温控电压自一该第四MOS电晶体及该第三电 阻间之节点处输出。 8.如申请专利范围第7项之半导体记忆元件,其中该 第二温度感测单元包含: 一第五MOS电晶体,连接至该电源供应电压; 一第五电阻,连接至该第五MOS电晶体; 一第二双载子电晶体,连接于该第五电阻及该地电 压之间; 一第六MOS电晶体,其闸极连接至该第五MOS电晶体之 一闸极; 一第三双载子电晶体,连接于该第六MOS电晶体及该 地电压之间;及 一第三运算放大器,其第一输入端、一第二输入端 及一输出端分别连接至该第五电阻、该第六MOS电 晶体之一端及该第六MOS电晶体之一闸极。 9.如申请专利范围第8项之半导体记忆元件,其中该 参考电流产生单元包含: 一第七MOS电晶体,其闸极连接至该第五及该第六MOS 电晶体之闸极; 一第八MOS电晶体,其闸极连接至该第一至该第三MOS 电晶体之闸极;及 一第九MOS电晶体,连接于该第七及该第八MOS电晶体 之汲极与该地电压之间。 10.如申请专利范围第1项之半导体记忆元件,其中 该温度感测装置包含: 一温度感测单元,用以产生一温控电流,该温控电 流在该测得温度增加时增加,并在该测得温度降低 时降低;及 一温控电压产生单元,用以根据该温控电流产生该 温控电压。 11.如申请专利范围第10项之半导体记忆元件,其中 该温度感测装置包含: 一电阻; 一第一单元温度感测器,包含一第一双载子电晶体 ,且该第一双载子电晶体连接至该电阻; 一第二单元温度感测器,包含一第二双载子电晶体 ;及 一比较器,用以比较一输入至该第一双载子电晶体 之电压及该第二双载子电晶体。 12.如申请专利范围第1项之半导体记忆元件,其中 该再新控制装置包含: 一再新运算振荡器单元,用以依该N位元数位讯号 之第一预定位元产生一频控时脉讯号;及 一除频器,用以产生该再新讯号,依据该N位元数位 讯号之第二预定位元对该频控时脉讯号加以除频 之方式产生之。 13.如申请专利范围第12项之半导体记忆元件,其中 该再新运算振荡器单元包含: 一时脉振荡参考电流产生单元,用以产生一时脉振 荡参考电流;及 一环振荡器,用以依该时脉振荡参考电流产生该频 控时脉讯号。 14.如申请专利范围第13项之半导体记忆元件,其中 该时脉振荡参考电流产生单元包含: 一电流镜单元,用以产生一操作电流,藉镜映该时 脉振荡参考电流之方式产生; 复数个第一MOS电晶体,依该N位元数位讯号之该第 一预定位元控制该时脉振荡参考电流之电流强度; 及 一第二MOS电晶体,用以传送该操作电流至一地电压 。 15.如申请专利范围第14项之半导体记忆元件,其中 该环振荡器包含复数个串接之反相器,其中该复数 个反相器之一最后一反相器之一输出讯号输入至 该复数个反相器之一第一反相器之一输入端。 16.如申请专利范围第15项之半导体记忆元件,其中 该复数个反相器之每一者皆包含: 一第三MOS电晶体,连接至一电源供应电压,用以镜 映该时脉振荡参考电流; 一第四MOS电晶体,其闸极连接至该第二MOS电晶体, 用以镜映该时脉振荡参考电流;及 一第五及一第六MOS电晶体,彼此串接并连接于该第 三及该第四MOS电晶体之间。 17.如申请专利范围第16项之半导体记忆元件,其中 该类比数位装置包含: 一电压比较器,用以比较该温控电压及一内部电压 ; 一二进位上下计数器,用以增加或降低该N位元数 位讯号之一数位値; 一码转换单元,用以转换该N位元数位讯号之第一 预定位元成为一温度计码; 一延迟单元,用以在该码转换单元转换该N位元数 位讯号之第一预定位元时,延迟该N位元数位讯号 之第二预定位元之一时间周期; 一片段数位类比转换器,用以转换该温度计码成为 一第一类比讯号; 一二进位数位类比转换器,用以转换该延迟单元之 一输出讯号成为一第二类比讯号;及 一电压转换装置,用以转换该第一及该第二类比讯 号成为该内部电压。 18.如申请专利范围第17项之半导体记忆元件,其中 该片段数位类比转换器及该二进位数位类比转换 器依该参考电流产生该第一及该第二类比讯号。 19.如申请专利范围第17项之半导体记忆元件,其中 该类比数位转换装置更包含一转换控制器,该转换 控制器用以在一外部致能讯号产生后致能/反致能 该电压比较器及该二进位上下计数器。 20.如申请专利范围第19项之半导体记忆元件,其中 该转换控制器包含: 一NAND闸,用以接收该外部致能讯号;及 复数个反相器,彼此间相串接,且其输出讯号输入 至该NAND闸。 21.一种能执行一再新动作之半导体记忆元件,其包 含: 一温度感测装置,用以测量温度及依该测得温度产 生一温控电压及一参考电流;及 一压控振荡器,用以依该温控电压产生一再新讯号 , 其中该再新讯号之周期为该温控电压所控制。 22.如申请专利范围第21项之半导体记忆元件,其中 该温度感测装置包含: 一温度感测单元,用以产生一温控电流,该温控电 流在该测得温度增加时增加,并在该测得温度降低 时降低;及 一温控电压产生单元,用以根据该温控电流产生该 温控电压。 23.如申请专利范围第22项之半导体记忆元件,其中 该温度感测单元包含: 一第一MOS电晶体,其一侧连接至一电源供应电压; 一第一电阻,连接于该第一MOS电晶体及一地电压之 间; 一第二MOS电晶体,其闸极连接至该第一MOS电晶体之 闸极; 一第一双载子电晶体,连接于该第二MOS电晶体及该 地电压之间; 一第一运算放大器,其第一输入端、第二输入端及 一输出端分别连接至该第一MOS电晶体、该第二MOS 电晶体及该第一与该第二MOS电晶体; 一第三MOS电晶体,其闸极连接至该第一及该第二MOS 电晶体之闸极; 一第二电阻,连接于该第三MOS电晶体及该地电压之 间, 其中该第一电流由该第三MOS电晶体及该第二电阻 输出。 24.如申请专利范围第23项之半导体记忆元件,其中 该温控电压产生单元包含: 一第四MOS电晶体,连接至该电源供应电压; 一第三及一第四电阻,串接于该第四MOS电晶体及该 地电压之间;及 一第二运算放大器,其第一输入端、一第二输入端 及一输出端分别连接至该第二电阻,该第三及该第 四电阻间一节点及该第四MOS电晶体之闸极, 其中该温控电压由该第四MOS电晶体及该第三电阻 间一节点输出。 25.如申请专利范围第21项之半导体记忆元件,其中 该温度感测装置包含: 一温度感测单元,用以产生一温控电流,该温控电 流在该测得温度增加时增加,并在该测得温度降低 时降低;及一温控电压产生单元,用以根据该温控 电流产生该温控电压。 26.如申请专利范围第25项之半导体记忆元件,其中 该温度感测单元包含: 一电阻; 一第一单元温度感测器,包含一第一双载子电晶体 ,该第一双载子电晶体连接至该电阻; 一第二单元温度感测器,包含一第二双载子电晶体 ;及 一比较器,用以比较一输入至该第一双载子电晶体 及该第二双载子电晶体之电压的电压位准。 27.一种在一半导体记忆元件中产生一再新讯号之 方法,其包含下列步骤: (a)测量该半导体记忆元件之温度; (b)产生一温控电压,依该测得温度产生; (c)产生一N位元数位讯号,依该温控电压产生;及 (d)产生一再新讯号,其频率为该N位元数位讯号所 决定。 28.一种在一半导体记忆元件中产生一再新讯号之 方法,其包含下列步骤: (a)测量该半导体记忆元件之温度; (b)产生一温控电压,依该测得温度产生; (c)产生一N位元数位讯号,依该温控电压产生; (d)产生一再新讯号,其频率为该N位元数位讯号所 决定;及 (e)执行该再新动作,依该再新讯号产生。 图式简单说明: 第1图为一温度变化及一再新周期间之关系图; 第2图为一传统半导体记忆元件之方块图; 第3图为第2图中一温度感测器之电路示意图; 第4A图及第4B图为第3图中一温度感测器之操作时 序图; 第5图为本发明之半导体记忆元件第一实施例之方 块图; 第6图为第5图中一温度感测器一温度感测器之电 路示意图; 第7图为第5图中一类比数位转换器之方块图; 第8图为第7图中一转换控制器之电路示意图; 第9图为第5图中一再新控制器之方块图; 第10图为第9图中一再新操作振荡单元之电路示意 图;及 第11图为本发明之半导体记忆元件第二实施例之 电路图。
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