专利名称：字线调整器电路以及单电源存储器的制作方法
技术领域：
本发明涉及存储器领域，更具体地说，本发明涉及一种用于存储器的字线调整器电路以及采用了该字线调整器电路的单电源存储器。
背景技术：
在存储器(例如闪存)中，需要电源来提供存储器单元操作所需的电压和/或电流。在传统的闪存中，一般采用两个电源的配置方案，例如其中一个为核心电源，例如1.5V 或1.8V等；而另一个则是接口电源，例如电压大小为1.6-5. 5V。在这种双电源配置方案的闪存中，当需要进行读操作时，例如当所要求的读电压为2. 5V时，可优选地利用核心电源和接口电源中电压较高的电压来提供该读电源，以尽量简化电路及节省功率。但是，随着集成电路集成化的提高，越来越要求电路的配置尽量简单，从而发展出了一种仅仅配置单个电源的闪存存储器结构。在对闪存进行读操作时，往往需要对存储器单元的读操作电压进行调整，以使得调整后的读操作电压足够精确，例如，在某些闪存中，需要读操作电压精确地为2. 5V。图1 示意性地示出了根据现有技术的用于单电源的闪存的字线调整器电路的框图。如图1所示，字线泵用于将闪存中的单电源的电压提升至例如4-6V。字线泵控制器用于对字线泵的输出电压PWL进行监控，并且在字线泵的输出电压低于4V时利用字线泵控制信号EPUMPWL 对字线泵进行刷新，使得字线泵操作以提升输出电压；并且字线泵控制器在字线泵的输出电压PWL高于6V时，利用字线泵控制信号EPUMPWL关闭字线泵的刷新操作。另一方面，字线泵的输出电压PWL对待机字线调整器和工作字线调整器进行供电。其中，字线泵控制器输出的字线泵控制信号EPUMPWL还用于控制待机字线调整器，用于在待机情况下使待机字线调整器工作，并将字线泵的输出电压PWL调整至2. 5V。同时，在存储器单元工作对工作字线调整器输入一个工作信号SEN，以启动工作字线调整器工作，这样，工作字线调整器字线泵的输出电压PWL调整至2. 5V。待机字线调整器和工作字线调整器都是利用基于MOS晶体管的电压调整电路，使得输出电压VD25 = VDD+Vth，其中VDD是单电源的电压，Vth是MOS晶体管阈值电压。然而，图1所示的单电源的闪存的字线调整器电路存在一些问题。首先，在上述电路结构中，无论在待机状态还是工作状态，PWL的电压大小总是保持在4-6V的范围内(由此平均电压大约为5V)，而实际调整后的输出的电压大小仅仅为2. 5V，这就将近浪费了一半的电压，在电流尽量保持不损耗的情况下，也损耗了一半的功率。其次，在上述电路结构中，输出电压VD25 = VDD+Vth，其中Vth是MOS晶体管的阈值电压，其一般情况下是0. 7V，由此电源电压VDD = 1. 8V。随着集成电路等比例缩小(scale down)的发展，电源电压VDD可能可以相应地缩小，但是MOS晶体管的阈值电压Vth却无法等比例缩小，由此使得图1所示的用于单电源的闪存的字线调整器电路无法适应集成电路的等比例缩小。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种能够有效地节省功耗并且适应集成电路等比例缩小的字线调整器电路、以及采用了该字线调整器电路的单电源闪存。根据本发明的第一方面，提供了一种用于单电源闪存的字线调整器电路，其包括 字线泵，用于将输入电压提升至目标电压；字线泵控制器，用于根据字线泵的输出电压向字线泵输入刷新信号；以及比较器，用于根据字线泵的输出电压与基准信号的比较结果向字线泵输入反馈信号；其中，读操作控制信号对字线泵控制器和比较器进行控制，使得在工作状态下开启比较器而关闭字线泵控制器，在待机状态下关闭比较器而开启字线泵控制器； 并且其中，字线泵在待机状态下根据刷新信号工作，在工作状态下根据反馈信号工作。通过采用上述字线调整器电路，可以针对工作状态和待机状态有区别地提供字线泵的输出电压，从而能够有效地节省功耗。优选地，上述用于单电源存储器的字线调整器电路还包括电压钳位器和电压提供电路，所述电压钳位器包括第一MOS晶体管和第二MOS晶体管，其中电压提供电路在待机状态下向第一 MOS晶体管的栅极提供第一栅极电压，电压提供电路在工作状态下向第二 MOS 晶体管的栅极提供第二栅极电压，其中第二栅极电压与第一栅极电压之差为MOS晶体管的阈值电压。通过采用上述字线调整器电路，可以使得最终输出的电压与MOS晶体管的阈值电压无关，从而能够适应集成电路等比例缩小的字线调整器电路。优选地，上述用于单电源存储器的字线调整器电路还包括布置在字线泵和比较器之间的分压器，用于对字线泵的输出电压进行分压，并且将分压后的输出信号提供给比较
ο通过加入一个分压器，可以降低对比较器的要求和工作负荷。优选地，在上述用于单电源存储器的字线调整器电路中，所述电压提供电路包括升压泵和调整器，其中所述升压泵用于对字线泵的输出电压进行升压，并且将升压后的输出电压提供给字线泵。优选地，在上述用于单电源存储器的字线调整器电路中，调整器根据字线泵的输出电压、第二基准电压以及字线泵控制器的刷新信号输出第一栅极电压和第二栅极电压。优选地，在上述用于单电源存储器的字线调整器电路中，所述调整器包括运算放大器、输出P型管以及依次串联的第一至第二电阻器，其中运算放大器的输出端连接在输出P型管的栅端，运算放大器的第一输入端输入第二基准电压，运算放大器的第二输入端连接反馈电压，并且反馈电压由第一电阻器和第二电阻器之间引出。根据本发明的第二方面，提供了一种采用了根据本发明第一方面所述的字线调整器电路的单电源存储器，例如单电源闪存。由于采用了根据本发明第一方面所述的用于单电源存储器的字线调整器电路，因此，本领域技术人员可以理解的是，根据本发明第二方面的存储器同样能够实现根据本发明的第一方面的字线调整器电路所能实现的有益技术效果。
结合附图，并通过参考下面的详细描述，将会更容易地对本发明有更完整的理解并且更容易地理解其伴随的优点和特征，其中图1示意性地示出了根据现有技术的用于单电源的闪存的字线调整器电路的框图。图2示意性地示出了根据本发明实施例的用于单电源的闪存的字线调整器电路的框图。图3示意性地示出了用于图2所示的字线调整器电路的电压提供电路的框图。图4示意性地示出了用于图3所示的电压提供电路的调整器的框图。需要说明的是，附图用于说明本发明，而非限制本发明。注意，表示结构的附图可能并非按比例绘制。并且，附图中，相同或者类似的元件标有相同或者类似的标号。
具体实施例方式为了使本发明的内容更加清楚和易懂，下面结合具体实施例和附图对本发明的内容进行详细描述。图2示意性地示出了根据本发明实施例的用于单电源的闪存的字线调整器电路的框图。根据本发明实施例的用于单电源的闪存的字线调整器包括字线泵，用于将输入电压提升至目标电压；在本实施例中，当存储器处于待机状态时，目标电压为例如4-6V，当存储器处于读操作状态(工作状态)时，目标电压为2. 5V。字线泵控制器，用于根据字线泵的输出电压向字线泵输入刷新信号EPUMPWL。比较器C，用于根据字线泵的输出电压与基准信号Vref的比较结果向字线泵输入反馈信号F。其中，读操作控制信号SEN对字线泵控制器和比较器进行控制，使得在工作状态下开启比较器而关闭字线泵控制器，在待机状态下关闭比较器而开启字线泵控制器；并且其中，字线泵在待机状态下根据刷新信号EPUMPffL工作，在工作状态下根据反馈信号工作。即，比较器C由读操作控制信号SEN控制，以便仅仅在工作状态下启动，在待机状态下关闭。优选地，根据本发明实施例的用于单电源的闪存的字线调整器包括布置在字线泵和比较器C之间的分压器，用于对字线泵的输出电压进行分压，并且将分压后的输出信号提供给比较器C。通过加入一个分压器，可以降低对比较器C的要求和工作负荷。比较器C 也由读操作控制信号SEN控制，以便仅仅在工作状态下启动，在待机状态下关闭。通过采用上述字线调整器电路，在工作状态下，字线泵的输出电压不再是4-6V，而是2. 5V，有效地降低了功效。由此，上述电路结构可以针对工作状态和待机状态有区别地提供字线泵的输出电压，从而能够有效地节省功耗。但是，如果将字线泵的输出电压PWL直接用于存储器单元的读操作，那么由于存储器单元在从待机状态转换至工作状态时，输出电压PWL会经历一个从4-6V下降到2. 5V 的过程，而在此下降过程中，由于电压远远大于2. 5V，而有可能造成大电压烧坏存储器单元。为此，本发明采用了的输出电压嵌位电路(电压钳位器)。如图2所示，上述用于单电源存储器的字线调整器电路还包括电压钳位器和电压提供电路，所述电压钳位器包括第一 MOS晶体管Ml和第二 MOS晶体管M2，其中电压提供电路向第一 MOS晶体管Ml的栅极提供大小为2. 5V(期望的读操作电压的示例)的第一栅极电压VD25，电压提供电路向第二 MOS晶体管M2的栅极提供大小为2. 5V+Vth的第二栅极电压，Vth是MOS晶体管的阈值电压，由此第二栅极电压与第一栅极电压之差为MOS晶体管的阈值电压Vth。在待机状态下，PffL的输出电压为4-6V，第一 MOS晶体管Ml的栅极电压为2. 5V, 因此第一 MOS晶体管Ml工作在饱和区，第一 MOS晶体管Ml没有沟道电路流过(只有少量漏电流)，从而第一 MOS晶体管Ml的另一端的电压(即输出电压)保持与栅极电压相等，即 2. 5V (期望的读操作电压)。另一方面，在工作状态下，PWL的输出电压为2. 5V，第二 MOS晶体管M2的栅极电压 Vclamp = VD25+Vth，由此第二 MOS晶体管M2工作在线性区，使得第二 MOS晶体管M2另一端的输出电压为Vclamp-Vth = (VD25+Vth) -Vth = VD25 = 2. 5V (期望的读操作电压)。可见，通过采用电压钳位器，输出电压基本稳定地处于2. 5V。并且可以看出，通过采用上述字线调整器电路，可以使得最终输出的电压与MOS 晶体管的阈值电压无关，从而能够适应集成电路等比例缩小的字线调整器电路。图3示意性地示出了用于图2所示的字线调整器电路的电压提供电路的框图。如图3所示，电压提供电路包括升压泵和调整器，其中所述升压泵用于对字线泵的输出电压进行升压，并且将升压后的输出电压提供给字线泵；并且调整器根据字线泵的输出电压、第二基准电压以及字线泵控制器的刷新信号输出第一栅极电压和第二栅极电压。其中，电压提供电路在待机状态下向第一 MOS晶体管Ml的栅极提供第一栅极电压而不向第二 MOS晶体管M2的栅极提供电压，电压提供电路在工作状态下向第二 MOS晶体管M2的栅极提供第二栅极电压而不向第一 MOS晶体管Ml的栅极提供电压。图4示意性地示出了用于图3所示的电压提供电路的调整器的一个示例的框图。 如图4所示的示例，调整器可以包括运算放大器0P、输出P型管以及依次串联的第一至第二电阻器，其中运算放大器OP的输出端连接在输出P型管的栅端，运算放大器OP的第一输入端输入参考电压Vref，运算放大器OP的第二输入端连接反馈电压，并且反馈电压由第一电阻器和第二电阻器之间引出。第一电阻器和第二电阻器构成了一个分压器，并且例如它们之间的分压比为 2 1，那么图3所示的调整器的输出电压为Vout = 3XVref。需要说明的是，虽然以2. 5V的读操作电压示出了本发明的原理，但是本领域技术人员可以理解的是，本发明同样适应于2. 5V以外的其它大小的读操作电压。可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下， 都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
权利要求
1.一种用于单电源存储器的字线调整器电路，其特征在于包括字线泵，用于将输入电压提升至目标电压；字线泵控制器，用于根据字线泵的输出电压向字线泵输入刷新信号；以及比较器，用于根据字线泵的输出电压与基准信号的比较结果向字线泵输入反馈信号；其中，读操作控制信号对字线泵控制器和比较器进行控制，使得在工作状态下开启比较器而关闭字线泵控制器，在待机状态下关闭比较器而开启字线泵控制器；并且其中，字线泵在待机状态下根据刷新信号工作，在工作状态下根据反馈信号工作。
2.根据权利要求1所述的用于单电源存储器的字线调整器电路，其特征在于还包括电压钳位器和电压提供电路，所述电压钳位器包括第一MOS晶体管和第二MOS晶体管，其中电压提供电路在待机状态下向第一 MOS晶体管的栅极提供第一栅极电压，电压提供电路在工作状态下向第二 MOS晶体管的栅极提供第二栅极电压，其中第二栅极电压与第一栅极电压之差为MOS晶体管的阈值电压。
3.根据权利要求1或2所述的用于单电源存储器的字线调整器电路，其特征在于还包括布置在字线泵和比较器之间的分压器，用于对字线泵的输出电压进行分压，并且将分压后的输出信号提供给比较器。
4.根据权利要求2所述的用于单电源存储器的字线调整器电路，其特征在于，所述电压提供电路包括升压泵和调整器，其中所述升压泵用于对字线泵的输出电压进行升压，并且将升压后的输出电压提供给字线泵。
5.根据权利要求4所述的用于单电源存储器的字线调整器电路，其特征在于，调整器根据字线泵的输出电压、第二基准电压以及字线泵控制器的刷新信号输出第一栅极电压和第二栅极电压。
6.根据权利要求4或5所述的用于单电源存储器的字线调整器电路，其特征在于，所述调整器包括运算放大器、输出P型管以及依次串联的第一至第二电阻器，其中运算放大器的输出端连接在输出P型管的栅端，运算放大器的第一输入端输入第二基准电压，运算放大器的第二输入端连接反馈电压，并且反馈电压由第一电阻器和第二电阻器之间引出。
7.一种单电源存储器，其特征在于采用了根据权利要求1至6之一所述的字线调整器电路。
8.根据权利要求7所述的单电源存储器，其特征在于所述存储器是单电源闪存。
全文摘要
本发明提供了字线调整器电路以及单电源存储器。根据本发明的用于产生单电源存储器读电压的字线调整器电路包括字线电荷泵，用于将输入电压提升至目标电压；字线电荷泵控制器，用于根据字线泵的输出电压向字线泵输入刷新信号；以及比较器，用于根据字线泵的输出电压与基准信号的比较结果向字线泵输入反馈信号；其中，读操作控制信号对字线泵控制器和比较器进行控制，使得在工作状态下开启比较器而关闭字线泵控制器，在待机状态下关闭比较器而开启字线泵控制器；并且其中，字线泵在待机状态下根据刷新信号工作，在工作状态下根据反馈信号工作。通过采用上述字线调整器电路，能够有效地节省功耗并且适应集成电路等比例缩小的字线调整器电路。
文档编号G11C7/12GK102354521SQ201110187079
公开日2012年2月15日 申请日期2011年7月5日 优先权日2011年7月5日
发明者徐翌, 王磊, 管小进 申请人:上海宏力半导体制造有限公司