存储器元件及其信号驱动元件的制作方法

文档序号:6764790阅读:240来源:国知局
存储器元件及其信号驱动元件的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种存储器元件及其信号驱动元件,该存储器元件包含一固定电流电路,经配置以提供一固定电流;一第一电流镜电路,经配置以从该固定电流产生一第一镜像电流,并根据该第一镜像电流产生一笫一电压;一偏压电路,包含一开关元件并经配置以提供一驱动电流;一第二电流镜电路,包含一复制开关元件,经配置以产生该驱动电流的一第二镜像电流并输出一第二电压,其包含该第二镜像电流流过该复制开关元件产生的一压降;以及一差动放大器,经配置以从该第一电流镜电路接收该第一电压并从该第二电流镜电路接收该第二电压,以提供一偏置电压至该偏压电路。
【专利说明】存储器元件及其信号驱动元件
【技术领域】
[0001]本发明关于数据存储技术,且特别关于一种存储器元件及其信号驱动元件。
【背景技术】
[0002]存储单元的信号驱动器用以在低供应电压时提供大信号。一般而言,存储数据以小信号储存,因此需要以信号驱动器予以缓冲并传送至周边电路,以便芯片的读取。强信号驱动器虽可提升信号的边限;然而,强信号驱动器也具有缺点。由于信号驱动器必需在存储核心中重复设置,而对存储芯片而言,重复设置信号驱动器所使用的芯片面积的成本相当昂贵,增加信号驱动器的尺寸直接影响芯片的尺寸及芯片的成本。此外,现有信号驱动器在低供应电压Vcc时,信号的边限通常太微小。
[0003]图1例示一现有的信号驱动器10。该信号驱动器10包含一固定电流电路11及一偏压电路12。该固定电流电路11包含一固定电流源110及一第六MOS晶体管111。该偏压电路12包含一第一开关MOS晶体管101、一第二开关MOS晶体管102、一第三开关MOS晶体管103、一第四开关MOS晶体管104以及一偏压MOS晶体管105。该固定电流源110提供一固定电流Iref,该第六MOS晶体管111据以提供一偏置电压Vbias至该偏压MOS晶体管105的一栅极109,而该偏置电压Vbias则控制该偏压MOS晶体管105以提供一驱动电流1cL
[0004]—区域输入/输出信号Lio施加于该第一开关MOS晶体管101的一栅极106,而另一区域输入/输出信号LioF则施加于该第二开关MOS晶体管102的一栅极107, 二者触发广域输入/输出信号Gio/GioF,以便周边电路读取储存数据。该第三开关MOS晶体管103及该第四开关MOS晶体管104的由施加于栅极108的信号Rsel (作为读取选择信号)控制开关。该偏压MOS晶体管105根据该偏置电压Vbias控制该驱动电流1d。由于该第二开关MOS晶体管102及该第四开关MOS晶体管104的电阻相当易于变动,因此二者均设计为大尺寸以避免在低供应电压Vcc时的过度压降现象。然而,该第二开关MOS晶体管102及该第四开关MOS晶体管104的大尺寸直接影响芯片的尺寸及芯片的成本。

【发明内容】

[0005]本发明提供一种存储器元件及其信号驱动元件。
[0006]本发明的信号驱动元件的一实施例,包含一固定电流电路,经配置以提供一固定电流;一第一电流镜电路,经配置以从该固定电流产生一第一镜像电流,并根据该第一镜像电流产生一笫一电压;一偏压电路,包含一开关元件并经配置以提供一驱动电流;一第二电流镜电路,包含一复制开关元件,经配置以产生该驱动电流的一第二镜像电流并输出一第二电压,其包含该第二镜像电流流过该复制开关元件产生的一压降;以及一差动放大器,经配置以从该第一电流镜电路接收该第一电压并从该第二电流镜电路接收该第二电压,以提供一偏置电压至该偏压电路。
[0007]本发明的信号驱动元件的另一实施例,包含一信号驱动器,包含一第一开关元件及一第二开关元件,该第一开关元件经配置以从一第一信号线产生一数据信号至一第二信号线,该第二开关元件包含一栅极,经配置以从一偏置电压产生一驱动电流;一差动放大器,包含一第一输入端及一第二输入端;一第一电压产生电路,包含一第一重复信号驱动器及一第一电阻,该第一电阻连接一电压源及该第一重复信号驱动器,该第一电压产生电路经配置以从该驱动电流产生一第一镜像电流,该第一镜像电流经过该第一电阻而于该第一电阻及该第一重复信号驱动器之间产生一第一电压,该第一电压施加于该第一输入端;一固定电流源,经配置以提供一参考电流;以及一第二电压产生电路,包含一第二重复信号驱动器及一第二电阻,该第二电阻连接该电压源及该第二重复信号驱动器,该第二电压产生电路经配置以从该参考电流产生一第二镜像电流,该第二镜像电流经过该第二电阻而于该第二电阻及该第二重复信号驱动器之间产生一第二电压,该第二电压施加于该第二输入端。
[0008]本发明的存储器元件的一实施例,包含一广域输入/输出线及一区域输入/输出线;一信号驱动器,包含一第一开关元件及一第二开关元件,该第一开关元件经配置以从该区域输入/输出线产生一数据信号至该广域输入/输出线,该第二开关元件,包含一栅极,经配置以从一偏置电压产生一驱动电流;一差动放大器,包含一第一输入端及一第二输入端;一第一电压产生电路,包含一第一重复信号驱动器及一第一电阻,该第一电阻连接一电压源及该第一重复信号驱动器,该第一电压产生电路经配置以从该驱动电流产生一第一镜像电流,该第一镜像电流经过该第一电阻而于该第一电阻及该第一重复信号驱动器之间产生一第一电压,该第一电压施加于该第一输入端;一固定电流源,经配置以提供一参考电流;以及一第二电压产生电路,包含一第二重复信号驱动器及一第二电阻,该第二电阻连接该电压源及该第二重复信号驱动器,该第二电压产生电路经配置以从该参考电流产生一第二镜像电流,该第二镜像电流经过该第二电阻而于该第二电阻及该第二重复信号驱动器之间产生一第二电压,该第二电压施加于该第二输入端。
[0009]上文已相当广泛地概述本发明的技术特征,以使下文的本发明详细描述得以获得较佳了解。构成本发明的申请专利范围标的的其它技术特征将描述于下文。本发明所属【技术领域】中具有通常知识者应了解,可相当容易地利用下文揭示的概念与特定实施例可作为修改或设计其它结构或工艺而实现与本发明相同的目的。本发明所属【技术领域】中具有通常知识者也应了解,这类等效建构无法脱离后附的申请专利范围所界定的本发明的精神和范围。
【专利附图】

【附图说明】
[0010]通过参照前述说明及下列图式,本发明的技术特征得以获得完全了解。
[0011]图1例示一现有的信号驱动器;
[0012]图2例示本发明的存储器元件;
[0013]图3例示本发明的信号驱动元件;
[0014]图4例示现有技术与本发明的实施例的偏置电流1d模拟结果;以及
[0015]图5例示另一现有技术与本发明的实施例的偏置电流。
[0016]其中,附图标记说明如下:
[0017]2:存储器元件[0018]10:信号驱动器
[0019]11:固定电流电路
[0020]12:偏压电路
[0021]21:存储单元阵列
[0022]22:感测放大器
[0023]23:周边电路
[0024]24、25:信号线
[0025]30:信号驱动元件
[0026]31:固定电流电路
[0027]32:第一电流镜电路
[0028]33:差动放大器
[0029]34:第二电流镜电路
[0030]35:信号驱动器
[0031]101:第一开关MOS晶体管
[0032]102:第二开关MOS晶体管
[0033]103:第三开关MOS晶体管
[0034]104:第四开关MOS晶体管
[0035]105:偏压MOS晶体管
[0036]106、107、108、109:栅极
[0037]110:固定电流源
[0038]111:第六MOS晶体管
[0039]310:固定电流源
[0040]311:开关元件
[0041]312:电阻
[0042]313:开关元件
[0043]314:差动放大电路
[0044]315:电阻
[0045]316、317、318、301、302、303、304、305:开关元件
[0046]306、307、308、309:栅极
[0047]Vbias:偏置电压
[0048]Lio:区域输入/输出信号
[0049]LioF:区域输入/输出信号
[0050]Gio:广域输入/输出信号
[0051]GioF:广域输入/输出信号
[0052]Iref:固定电流
[0053]Iref':镜像电流
[0054]1d:驱动电流
[0055]1d’:镜像电流
[0056]Rsel:选择信号[0057]Vcc:供应电压
[0058]V1、V2、V3、V4:电压
【具体实施方式】
[0059]图2例示本发明的存储器元件2。在本发明的一实施例中,该存储器元件2包含一存储单元阵列21、一信号驱动元件30及一周边电路23。该存储单元阵列21包含多个经配置以储存数据的存储单元及感测放大器22,其中所述多个感测放大器22经配置以放大储存于所述多个存储单元的数据的信号。该信号驱动元件30经由一信号线24(例如,区域输入/输出线)耦接至所述多个感测放大器22之一,且该信号驱动元件30经由一信号线25(例如,广域输入/输出线)耦接至该周边电路23,以便接收该存储单元阵列21的放大输出数据。在本发明的一实施例中,该存储器元件2可为DRAM存储器、Flash存储器或其均等者。
[0060]图3例示本发明的信号驱动元件30。在本发明的一实施例中,该信号驱动元件30包含一固定电流电路31、一第一电流镜电路(或电压产生电路)32、一差动放大器33、一第二电流镜电路(或电压产生电路)34以及一信号驱动器(或偏压电路)35。该固定电流电路31包含一固定电流源310及一开关兀件311,其包含一 MOS晶体管。该第一电流镜电路32包含一电阻312及一开关兀件313,其包含一 MOS晶体管。该差动放大器33包含一差动放大电路314。该第二电流镜电路34包含一电阻315及多个开关元件316、317、318,其可各包含一 MOS晶体管。该偏压电路35包含多个开关元件301、302、303、304、305,其可各包含一MOS晶体管。
[0061]该开关元件301的栅极306可根据一区域输入/输出信号Lio而控制该开关元件301的开关运作,并连接至一区域输入/输出线。该开关元件302的栅极307可根据一区域输入/输出信号LioF而控制该开关元件302的开关运作,并连接至一区域输入/输出线。该开关元件303、304的栅极308可根据一选择信号Rsel而控制该开关元件303、304的开关运作。该开关元件305的栅极309可根据一偏置电压而控制该开关元件305的开关运作。
[0062]该固定电流电路31的固定电流源310提供一固定电流Iref,而该第一电流镜电路32则据以产生一镜像电流Iref’,其流过该第一电流镜电路32的电阻312。该固定电流电路31的开关元件311提供一偏置电压Vl至该第一电流镜电路32的开关元件313的栅极,其中该开关元件313可为该偏压电路35的开关元件305的复制元件。该偏置电压Vl控制该第一电流镜电路32的镜像电流Iref’的大小,而该镜像电流Iref’流过该电阻312而产生一电压V2,其施加于该差动放大电路314的一输入端。
[0063]该偏压电路35可根据一偏置电压V3而产生一偏置电流1d。在该偏压电路35中,该开关元件302的一端点连接于一广域输入/输出信号GioF,该开关元件302的栅极307连接于一区域输入/输出信号LioF,而该开关元件302的另一端点则连接于该开关元件304的一端点。该开关元件304的栅极308连接于该选择信号Rsel,而该开关元件304的另一端点则连接于该开关元件305的一端点。当该选择信号Rsel施加于该开关元件304的栅极308时,数据信号可经由该区域输入/输出信号LioF触发而产生该广域输入/输出信号 Gio/GioF。
[0064]相同地,该开关兀件301的一端点连接于一广域输入/输出信号Gio,该开关兀件301的栅极306连接于一区域输入/输出信号Lio,而该开关元件301的另一端点则连接于该开关元件303的一端点。该开关元件303的栅极308连接于该选择信号Rsel,而该开关元件303的另一端点则连接于该开关元件305的一端点。当该选择信号Rsel施加于该开关元件303的栅极308时,数据信号可经由该区域输入/输出信号Lio触发而产生该广域输入/输出信号Gio/Gio。
[0065]如图3所示,该开关元件305的一端点接地,而该开关元件305的栅极309则施加该偏置电压V3。简言之,该开关元件305经配置以设定该偏压电路35的驱动强度。
[0066]在该第二镜像电路34中,该电阻315的一端点连接于一电压源的供应电压Vcc,而另一端点则连接于该开关元件316的一端点。该开关元件316可为该偏压电路35的开关元件307的复制元件。该开关元件316的另一端点连接于该开关元件317的一端点,而该开关元件317的另一端点则连接于该开关元件318的一端点。该开关元件317可为该偏压电路35的开关元件308的复制元件。如此,所述多个开关元件316、317的电阻近似于所述多个开关元件307、308的电阻。所述多个开关元件316、317的栅极可一同连接至一电源。此外,该开关元件318的一端点连接于该开关元件317,而该开关元件318的另一端点接地。该开关元件318可为该偏压电路35的开关元件305的复制元件。该偏置电压V3也施加于该开关元件318的栅极。
[0067]该第二电流镜电路34经配置以产生该偏压电路35的偏置电流1d的镜像电流1d’,且该镜像电流1d’流过该电阻315而产生一电压V4,其施加于该差动放大电路314的另一输入端。
[0068]该差动放大器33的差动放大电路314具有二个输入端,分别输入该第一电流镜电路32的电压V2及该第二电流镜电路34的电压V4。该差动放大电路314的输出电压V3作为该第二电流镜电路34的开关元件318及该偏压电路35的开关元件305的偏置电压。
[0069]该差动放大电路314从该第一电流镜电路32及该第二电流镜电路34接收反馈信号,该第一电流镜电路32的镜像电流Iref’与该固定电流电路31的固定电流Iref相同,该第二电流镜电路34的镜像电流1d’与该偏压电路35的偏置电流1d相同。此一反馈机制可补偿所述多个开关元件307、308的电阻。该差动放大电路314比较二个输入电压V1、V2,并产生一调节电压V3至该驱动电路35。该差动放大电路314左侧的输入端的电压约为Vcc-1ref XR(电阻312的阻值),其为该固定电流Iref的函数。该差动放大电路314右侧的输入端的电压约为Vcc-1odXR(电阻315的阻值),其为该偏置电流1d的函数。
[0070]若该偏置电流1d因该开关元件的电阻而小于该固定电流Iref,则该差动放大电路314的右侧输入端的电压大于左侧输入端的电压;此一输入电压差使得该差动放大电路314增加其输出电压V3而减少其输入电压差。此一负反馈回路最小化该输入电压差,并输出该调节电压V3,补偿所述多个开关元件307、308的电阻。在本发明的实施例中,所述多个开关元件可以N-通道MOS晶体管或P-通道MOS晶体管予以实现。
[0071]图4例示现有技术与本发明的实施例的偏置电流1d模拟结果。本发明的实施例在高供应电压Vcc时可提供低偏置电流1d。当V3=Vcc时,该比较例在低供应电压Vcc时虽可符合需求;然而,该比较例在高供应电压Vcc时虽可提供足够的偏置电流1d,但耗费过多的功率。相对地,本发明的实施例即便在高供应电压Vcc时,仍可提供固定的偏置电流1d,不会耗费过多的功率。[0072]图5例示另一现有技术与本发明的实施例的偏置电流1d。图5的比较例的V3=V1,其可避免在高供应电压Vcc时耗费过多的功率,但开关元件的电阻会造成低偏置电流1d。相对地,本发明的实施例在低供应电压Vcc时的偏置电流1d则提升了约18-28%。
[0073]简言之,本发明的实施例的信号驱动元件在高供应电压Ncc时可保有非常好的功率,且在低供应电压Vcc时也提供较现有技术优异的大信号。
[0074]本发明的技术内容及技术特点已揭示如上,然而本发明所属【技术领域】中具有通常知识者应了解,在不背离后附申请专利范围所界定的本发明精神和范围内,本发明的教示及揭示可作种种的替换及修饰。例如,上文揭示的许多工艺可以不同的方法实施或以其它工艺予以取代,或者采用上述二种方式的组合。
[0075]此外,本案的权利范围并不局限于上文揭示的特定实施例的工艺、机台、制造、物质的成份、装置、方法或步骤。本发明所属【技术领域】中具有通常知识者应了解,基于本发明教示及揭示工艺、机台、制造、物质的成份、装置、方法或步骤,无论现在已存在或日后开发者,其与本案实施例揭示者系以实质相同的方式执行实质相同的功能,而达到实质相同的结果,也可使用于本发明。因此,以下的申请专利范围系用以涵盖用以此类工艺、机台、制造、物质的成份、装置、方法或步骤。
【权利要求】
1.一种信号驱动元件,包含: 一固定电流电路,经配置以提供一固定电流; 一第一电流镜电路,经配置以从该固定电流产生一第一镜像电流,并根据该第一镜像电流产生一笫一电压; 一偏压电路,包含一开关元件并经配置以提供一驱动电流; 一第二电流镜电路,包含一复制开关元件,经配置以产生该驱动电流的一第二镜像电流并输出一第二电压,其包含该第二镜像电流流过该复制开关元件产生的一压降;以及 一差动放大器,经配置以从该第一电流镜电路接收该第一电压并从该第二电流镜电路接收该第二电压,以提供一偏置电压至该偏压电路。
2.如权利要求1所述的信号驱动元件,其中该固定电流电路包含一固定电流源,经配置以提供该固定电流。
3.如权利要求1所述的信号驱动元件,其中该固定电流电路还包含一MOS晶体管,经配置以提供该第一电压至该第一电流镜电路。
4.如权利要求1 所述的信号驱动元件,其中该第一电流镜电路还包含一电阻及一MOS晶体管,且该第一镜像电流等于该固定电流。
5.如权利要求1所述的信号驱动兀件,其中该第一电流镜电路施加该第一电压于该差动放大器的一第一输入端。
6.如权利要求1所述的信号驱动元件,其中该第二电流镜电路施加该第二电压于该差动放大器的一第二输入端。
7.如权利要求1所述的信号驱动元件,其中该偏压电路包含多个串联的第一MOS晶体管以及一第二 MOS晶体管,该第二 MOS晶体管连接于所述多个第一 MOS晶体管之一,该第二电流镜电路包含: 一电阻; 多个串联的第一复制MOS晶体管; 一第二复制MOS晶体管,稱接于所述多个第一复制MOS晶体管,其中该偏置电压施加于该第二复制MOS晶体管的一栅极。
8.一种信号驱动元件,包含: 一信号驱动器,包含一第一开关元件及一第二开关元件,该第一开关元件经配置以从一第一信号线产生一数据信号至一第二信号线,该第二开关元件包含一栅极,经配置以从一偏置电压产生一驱动电流; 一差动放大器,包含一第一输入端及一第二输入端; 一第一电压产生电路,包含一第一重复信号驱动器及一第一电阻,该第一电阻连接一电压源及该第一重复信号驱动器,该第一电压产生电路经配置以从该驱动电流产生一第一镜像电流,该第一镜像电流经过该第一电阻而于该第一电阻及该第一重复信号驱动器之间产生一第一电压,该第一电压施加于该第一输入端; 一固定电流源,经配置以提供一参考电流;以及 一第二电压产生电路,包含一第二重复信号驱动器及一第二电阻,该第二电阻连接该电压源及该第二重复信号驱动器,该第二电压产生电路经配置以从该参考电流产生一第二镜像电流,该第二镜像电流经过该第二电阻而于该第二电阻及该第二重复信号驱动器之间产生一第二电压,该第二电压施加于该第二输入端。
9.如权利要求8所述的信号驱动元件,其中该第一开关元件包含一第一晶体管及一第二晶体管,该第一晶体管与该第二晶体管串联。
10.如权利要求9所述的信号驱动元件,其中该第二信号线耦接于该第一晶体管的一端点,该第一信号线耦接于该第一晶体管的一栅极,该第二晶体管的一栅极经配置以施加一选择信号。
11.如权利要求9所述的信号驱动元件,其中该第一晶体管与该第二晶体管为N-通道MOS晶体管或P-通道MOS晶体管。
12.如权利要求9所述的信号驱动元件,其中该第二开关元件包含一N-通道MOS晶体管或一 P-通道MOS晶体管。
13.—种存储器兀件,包含: 一广域输入/输出线及一区域输入/输出线; 一信号驱动器,包含: 一第一开关元件,经配置以从该区域输入/输出线产生一数据信号至该广域输入/输出线;以及 一第二开关元件,包含一栅极,经配置以从一偏置电压产生一驱动电流; 一差动放大器,包含一第一输入端及一第二输入端; 一第一电压产生电路,包 含一第一重复信号驱动器及一第一电阻,该第一电阻连接一电压源及该第一重复信号驱动器,该第一电压产生电路经配置以从该驱动电流产生一第一镜像电流,该第一镜像电流经过该第一电阻而于该第一电阻及该第一重复信号驱动器之间产生一第一电压,该第一电压施加于该第一输入端; 一固定电流源,经配置以提供一参考电流;以及 一第二电压产生电路,包含一第二重复信号驱动器及一第二电阻,该第二电阻连接该电压源及该第二重复信号驱动器,该第二电压产生电路经配置以从该参考电流产生一第二镜像电流,该第二镜像电流经过该第二电阻而于该第二电阻及该第二重复信号驱动器之间产生一第二电压,该第二电压施加于该第二输入端。
14.如权利要求13所述的存储器元件,其中该第一开关元件包含一第一晶体管及一第二晶体管,该第一晶体管与该第二晶体管串联。
15.如权利要求14所述的存储器元件,其中该广域输入/输出线耦接于该第一晶体管的一端点,该区域输入/输出线耦接于该第一晶体管的一栅极,该第二晶体管的一栅极经配置以施加一选择信号。
16.如权利要求13所述的存储器元件,还包含一存储单元阵列,包含一感测放大器,耦接于该区域输入/输出线。
17.如权利要求14所述的存储器元件,其中该第一晶体管与该第二晶体管为一N-通道MOS晶体管或一 P-通道MOS晶体管。
18.如权利要求13所述的存储器元件,还包含一周边电路,耦接于该广域输入/输出线。
【文档编号】G11C7/10GK103456344SQ201310144977
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年4月23日 优先权日:2012年5月31日
【发明者】李星勋 申请人:南亚科技股份有限公司
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