内部电压发生电路和包括其的系统的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年2月26日向韩国知识产权局提交的申请号为10-2016-0023644的韩国专利申请的优先权，其全部内容通过引用合并于此。

各种实施例总体而言可以涉及一种半导体器件，更具体地，涉及一种内部电压发生电路和包括内部电压发生电路的系统。

背景技术：

半导体器件可以通过从电力源(例如，电源和/或电源管理单元)施加的外部电压来操作。半导体器件可以执行各种操作，并且具有用于执行各种操作的各种电平的供应电压。因此，半导体器件通常包括内部电压发生电路来从外部电压产生适用于相应的操作的内部电压。

从内部电压发生电路产生的内部电压的代表性示例可以包括：泵电压、体偏置电压、核心电压和近位电压(peri-voltage)。内部电压发生电路通常包括比较器，并且比较器可以将参考电压的电平与产生的内部电压的电平进行比较，以调节内部电压的电平。为了可靠地执行半导体器件的操作，内部电压发生电路必须快速地将产生的内部电压改变至目标电平。即，必须减小内部电压的稳定时间。此外，必须减小半导体器件的电流损耗，以产生适用于半导体器件的高速和低功耗操作的内部电压。

技术实现要素：

在一个实施例中，可以提供一种内部电压发生电路。内部电压发生电路可以包括内部电压控制电路，所述内部电压控制电路被配置成基于参考内部电压与输出内部电压之间的比较结果来产生使能信号和开关控制信号。内部电压发生电路可以包括第一内部电压发生电路，所述第一内部电压发生电路被配置成基于设置码来产生参考内部电压，以及可以基于使能信号而将参考内部电压提供至内部电压控制电路与输出输出内部电压的节点之一。内部电压发生电路可以包括第二内部电压发生电路，所述第二内部电压发生电路被配置成基于开关控制信号来产生输出内部电压。

在一个实施例中，可以提供一种内部电压发生电路。内部电压发生电路可以包括第一内部电压发生电路，所述第一内部电压发生电路被配置成基于设置码来产生参考内部电压，并且当输出内部电压的电平接近参考内部电压的电平时，可以将参考内部电压提供至输出输出内部电压的节点。内部电压发生电路可以包括第二内部电压发生电路，所述第二内部电压发生电路被配置成基于开关控制信号来产生输出内部电压。内部电压发生电路可以包括内部电压控制电路，所述内部电压控制电路被配置成控制第一内部电压发生电路和第二内部电压发生电路，以基于参考内部电压与输出内部电压之间的比较结果来调节输出内部电压的电压电平。

在一个实施例中，可以提供一种内部电压发生电路。内部电压发生电路可以包括第一内部电压发生电路，所述第一内部电压发生电路被配置成将参考内部电压提供至内部电压控制电路或者产生输出内部电压的节点。内部电压发生电路可以包括第二内部电压发生电路，所述第二内部电压发生电路被配置成改变输出内部电压的电平。内部电压发生电路可以包括内部电压控制电路，所述内部电压控制电路被配置成将参考内部电压与输出内部电压进行比较，并且控制第一内部电压发生电路和第二内部电压发生电路，以基于比较来改变输出内部电压的电平。

附图说明

图1为图示根据一个实施例的内部电压发生电路的配置的示例表示的示图。

图2为图示图1中的电压发生器的配置的示例表示的示图。

图3为图示图1中的第二内部电压发生电路的配置的示例表示的示图。

图4为图示图1中的控制信号发生器的配置的示例表示的示图。

图5为图示图4中的开关控制信号发生器的配置的示例表示的示图。

图6为图示根据一个实施例的内部电压发生电路的操作的示例表示的时序图。

图7为图示根据一个实施例的系统的配置的示例表示的示图。

具体实施方式

实施例的示例可以提供一种内部电压发生电路和使用内部电压发生电路的系统，所述内部电压发生电路能够选择性地利用包括电阻性元件的内部电压发生单元和包括电容性元件的内部电压发生单元，由此快速地产生内部电压，同时减少电流损耗。

图1为图示根据一个实施例的内部电压发生电路100的配置的示例表示的示图。参见图1，内部电压发生电路100可以包括包含电阻性元件的第一内部电压发生电路110和包含电容性元件的第二内部电压发生电路120。内部电压发生电路100可以接收输出内部电压vinto，将输出内部电压vinto的电平与从第一内部电压发生电路110输出的参考内部电压vintr的电平进行比较，以及改变输出内部电压vinto的电平。内部电压发生电路100可以利用参考内部电压vintr作为用于调节输出内部电压vinto的电平的参考电压。由于参考内部电压vintr经由电阻性元件来产生，所以参考内部电压vintr可以具有正确的电压电平。由于输出内部电压vinto经由电容性元件来产生，所以输出内部电压vinto的电平可以快速地改变至目标电平附近。因而，可以减小产生输出内部电压vinto的稳定时间。

参见图1，内部电压发生电路100可以包括：第一内部电压发生电路110、第二内部电压发生电路120和内部电压控制电路130。第一内部电压发生电路110可以基于设置码rc<0:n>来产生参考内部电压vintr，其中，n为等于或大于2的整数。用于确定参考内部电压vintr和输出内部电压vinto的电平的设置码rc<0:n>可以从外部设备来施加。第一内部电压发生电路110可以根据设置码rc<0:n>来产生具有目标电平的参考内部电压vintr。

第一内部电压发生电路110可以基于输出内部电压vinto的电平，来将参考内部电压vintr提供至内部电压控制电路130与产生输出外部电压vinto的节点101之一。例如，第一内部电压发生电路110可以在输出内部电压vinto的电平未达到目标电平时将参考内部电压vintr提供至内部电压控制电路130，而在输出内部电压vinto已经达到目标电平时将参考内部电压vintr提供至节点101。第一内部电压发生电路110可以响应于由内部电压控制电路130产生的使能信号en，来将参考内部电压vintr提供至内部电压控制电路130与节点101之一。第一内部电压发生电路110可以利用电阻性元件来产生参考内部电压vintr。因此，参考内部电压vintr可以具有正确的电压电平。

第二内部电压发生电路120可以通过内部电压控制电路130来控制，并且可以改变输出内部电压vinto的电平。由于第二内部电压发生电路120利用电容性元件来改变输出内部电压vinto的电平，所以第二内部电压发生电路120能够快速地改变输出内部电压vinto的电平。

内部电压控制电路130可以将参考内部电压vintr的电平与输出内部电压vinto的电平进行比较，并且控制第一内部电压发生电路110和第二内部电压发生电路120，以根据比较结果来改变输出内部电压vinto的电平。例如，当输出内部电压vinto的电平高于参考内部电压vintr的电平时，内部电压控制电路130可以控制第二内部电压发生电路120，来降低输出内部电压vinto的电平。当输出内部电压vinto的电平低于参考内部电压vintr的电平时，内部电压控制电路130可以控制第二内部电压发生电路120，来提高输出内部电压vinto的电平。当输出内部电压vinto的电平对应于参考内部电压vintr的电平时，内部电压控制电路130可以控制第一内部电压发生电路110，来将参考内部电压vintr提供至节点101。

参见图1，内部电压控制电路130可以包括比较器131和控制信号发生器132。比较器131可以接收参考内部电压vintr和输出内部电压vinto。比较器131可以将参考内部电压vintr的电平与输出内部电压vinto的电平进行比较，并且输出比较信号up/dn。比较信号up/dn可以具有输出内部电压vinto相对于参考内部电压vintr的电平信息。比较信号up/dn可以包括上信号up和下信号dn。比较器131可以在输出内部电压vinto的电平高于参考内部电压vintr的电平时产生上信号up，而在输出内部电压vinto的电平低于参考内部电压vintr的电平时产生下信号dn。

控制信号发生器132可以基于从比较器131输出的比较信号up/dn来产生开关控制信号sw<0:2>和使能信号en。控制信号发生器312可以基于开关控制信号sw<0:2>来控制第二内部电压发生电路120，以及可以基于使能信号en来控制第一内部电压发生电路110。开关控制信号sw<0:2>可以包括第一开关控制信号sw<0>和第二开关控制信号sw<1>。例如，控制信号发生器132可以基于下信号dn来产生第一开关控制信号sw<0>，以及基于上信号up来产生第二开关控制信号sw<1>。第二内部电压发生电路120可以响应于第一开关控制信号sw<0>来提高输出内部电压vinto的电平，而响应于第二开关控制信号sw<1>来降低输出内部电压vinto的电平。

当上信号up和下信号dn交替地产生了预定次数时，控制信号发生器132可以将使能信号en使能。当输出内部电压vinto的电平接近参考内部电压vintr的电平时，比较器131可以交替地产生上信号up和下信号dn。当上信号up和下信号dn交替地产生了预定次数时，控制信号发生器312可以确定输出内部电压vinto的电平达到参考内部电压vintr的电平，并且将使能信号en使能。当使能信号en被禁止时，第一内部电压发生电路110可以将参考内部电压vintr提供至比较器131，而不与节点101耦接。当使能信号en被使能时，第一内部电压发生电路110可以将参考内部电压vintr提供至节点101，并且保持已经达到目标电平的输出内部电压vinto的电平。当使能信号en被禁止时，比较器131可以将参考内部电压vintr与输出内部电压vinto进行比较，并且产生比较信号up/dn。当使能信号en被使能时，比较器131可以被去激活。

参见图1，第一内部电压发生电路110可以包括电压发生器111和切换电路112。电压发生器111可以基于设置码rc<0:n>来产生参考内部电压vintr。切换电路112可以响应于使能信号en来将电压发生器111与比较器131或者节点101之一耦接。当使能信号en被禁止时，切换电路112可以将参考内部电压vintr提供至比较器131，而不将参考内部电压vintr提供至节点101。当使能信号en被使能时，切换电路112可以将参考内部电压vintr提供至节点101，而不将参考内部电压vintr提供至比较器131。

参见图1，内部电压发生电路100还可以包括输出稳定器140。输出稳定器140可以稳定输出内部电压vinto的电平。输出稳定器140可以包括耦接在节点101与接地电压vss之间的电容器元件。

图2为图示图1中的电压发生器111的配置的示例表示的示图。参见图2，电压发生器111可以包括电容器梯210和输出电路220。电阻器梯210可以包括多个电阻器r。多个电阻器r可以具有相同的电阻值。在电源电压vcc与接地电压vss之间，多个电阻器r可以串联地顺序耦接。电阻器梯210可以将由电阻器r产生的多个分电压dv1至dvn提供至输出电路220。输出电路220可以根据设置码rc<0:n>来将分电压dv1至dvn中的一个输出作为参考内部电压vintr。由于电阻器梯210产生在电源电压vcc与接地电压vss之间的分电压dv1至dvn，所以电阻器梯210可以持续地消耗恒定电流。当电阻器梯210与节点101耦接时，电阻器梯210可以增加节点101的负载，而增大改变输出内部电压vinto的电平所经的时间。然而，由于电压发生器111利用电阻器梯210来产生参考内部电压vintr，所以参考内部电压vintr可以具有正确的电压电平。由于电压发生器111通过切换电路112而与节点101选择性地耦接，所以在改变输出内部电压vinto时，电压发生器111可以不增加节点101的负载，同时提供正确的参考内部电压vintr。

图3为图示图1中的第二内部电压发生电路120的配置的示例表示的示图。参见图3，第二内部电压发生电路120可以包括：第一电容器310、第一开关320、第二开关330和第三开关340。第一开关320可以响应于第一开关控制信号sw<0>来将电源电压vcc提供至第一电容器310。当第一开关320导通时，第一电容器310可以利用电源vcc来充电。第二开关330可以响应于第二开关控制信号sw<1>来将接地电压vss提供至第一电容器310。当第二开关330导通时，第一电容器310可以放电至接地电压vss。

在一个实施例中，从控制信号发生器132产生的开关控制信号sw<0:2>可以包括第三开关控制信号sw<2>。第三开关控制信号sw<2>可以在第一开关控制信号sw<0>或者第二开关控制信号sw<1>产生之后产生。第三开关控制信号sw<2>可以与第一开关控制信号sw<0>或者第二开关控制信号sw<1>交替地产生。第三开关340可以响应于第三开关控制信号sw<2>来将第一电容器310与输出输出内部电压vinto的节点101耦接。由于第一电容器310通过第三开关340与节点101耦接，所以输出内部电压vinto的电平可以根据第一电容器310的电荷状态来改变。例如，输出内部电压vinto的电平在第一电容器310被充电时可以提高，或者在第一电容器310被放电时降低。

第二内部电压发生电路120还可以包括第二电容器350。第二电容器350可以耦接在节点101与接地电压vss之间。第二电容器350可以稳定输出内部电压vinto的电平。

图3中的第二内部电压发生电路120的配置仅是示例，并且任何其它的配置只要它们能够通过将电容器充电或者放电来调节输出电压的电平，都可以应用至本发明。在一个实施例中，内部电压发生电路100可以包括多个第二内部电压发生电路，并且可以采用内部电压控制电路130利用第二内部电压发生电路中的一个或多个以产生输出内部电压的方式来进行修改。

图4为图示图1中的控制信号发生器132的配置的示例表示的示图。参见图4，控制信号发生器132可以包括使能信号发生器410和开关控制信号发生器420。使能信号发生器410可以接收比较信号up/dn并且产生使能信号en。使能信号发生器410可以对上信号up和下信号dn交替产生了多少次进行计数，并且在计数结果达到预定次数时将使能信号en使能。

开关控制信号发生器420可以利用使能信号en、比较信号up/dn和时钟信号clk来产生开关控制信号sw<0:2>。图5为图示图4的开关控制信号发生器420的配置的示例表示的示图。参见图5，开关控制信号发生器420可以包括逻辑门，例如但是不限于第一与门510、第二与门520和与非门530。第一与门510可以接收上信号up、使能信号en和时钟信号clk，并且输出第一开关控制信号sw<0>。当上信号up被使能成高电平，使能信号en被禁止成高电平，并且时钟信号clk处于高电平时，第一与门510可以将第一开关控制信号sw<0>使能至高电平。第二与门520可以接收下信号dn、使能信号en和时钟信号clk，并且输出第二开关控制信号sw<1>。当下信号dn被使能成高电平，使能信号en被禁止成高电平，并且时钟信号clk处于高电平时，第二与门520可以将第二开关控制信号sw<1>使能至高电平。与非门530可以接收使能信号en和时钟信号clk，并且产生第三开关控制信号sw<2>。当使能信号en被禁止成高电平，并且时钟信号clk处于低电平时，与非门530可以将第三开关控制信号sw<3>使能至高电平。

图6为图示根据一个实施例的内部电压发生电路100的操作的示例表示的时序图。参见图1和图6，根据一个实施例的内部电压发生电路100的操作将作为示例描述如下。内部电压发生电路100可以在操作的初始阶段接收禁止的使能信号en。电压发生器111可以根据设置码rc<0:n>来产生参考内部电压vintr。切换电路112可以响应于禁止的使能信号en来将电压发生器111与比较器131耦接。因此，第一内部电压发生电路110可以将参考内部电压vintr提供至内部电压控制电路130。当输出内部电压vinto的电平高于参考内部电压vintr的电平时，比较器131可以将上信号up使能。开关控制信号发生器420可以产生在时钟信号clk的高电平时段处被使能的第二开关控制信号sw<1>。因此，第二内部电压发生电路120的第二开关330可以导通，以将第一电容器310放电至接地电压vss。开关控制信号发生器420可以在时钟信号clk的低电平时段处产生第三开关控制信号sw<2>。当第三开关340导通时，放电了的第一电容器310可以与节点101耦接，并且输出内部电压vinto的电平可以降低。

比较器131可以将降低的输出内部电压vinto与参考内部电压vintr进行比较，并且产生上信号up或者下信号dn。图6图示了在又产生两个上信号up之后，输出内部电压vinto的电平变得低于参考内部电压vintr的电平作为示例。当输出内部电压vinto的电平变得低于参考内部电压vintr的电平时，比较器131可以将下信号dn使能。开关控制信号发生器420可以在时钟信号clk的高电平时段处产生第一开关控制信号sw<0>。因此，第二内部电压发生电路120的第一开关320可以导通，以利用电源电压vdd来对第一电容器310充电。然后，当第三开关340导通时，充电了的第一电容器310可以与节点101耦接，并且输出内部电压vinto的电平可以升高。

当输出内部电压vinto的电平接近参考内部电压vintr的电平时，比较器131可以交替地产生上信号up和下信号dn，并且输出内部电压vinto的电平可以在参考内部电压vintr的电平上下波动。当上信号up和下信号dn交替地产生了预定的次数时，使能信号发生器410可以将使能信号en禁止。当使能信号en被禁止时，比较器131可以被去激活，第一开关控制信号和第二开关控制信号sw<0:1>可以不产生，以及第三开关控制信号sw<2>可以保持使能的状态。切换电路112可以将电压发生器111与节点101耦接。第一内部电压发生电路110可以提供参考内部电压vintr作为输出内部电压vinto，并且输出内部电压vinto的电平可以保持。

图7为图示根据一个实施例的系统7的配置的示例表示的示图。参见图7，系统7可以包括第一半导体器件710和第二半导体器件720。第一半导体器件710和第二半导体器件720可以用作彼此通信的电子元件。在一个实施例中，第一半导体器件710可以用作主器件，而第二半导体器件720可以用作在第一半导体器件710的控制下操作的从器件。例如，第一半导体器件710可以对应于诸如处理器的主机设备，并且处理器可以包括：cpu(中央处理单元)、gpu(图形处理单元)、mmp(多媒体处理器)和数字信号处理器。此外，诸如ap(应用处理器)的具有各种功能的处理器可以以片上系统的形式来组合和实施。第二半导体器件720可以用作存储器，并且存储器可以包括易失性存储器和非易失性存储器。易失性存储器可以包括：sram(静态ram)、dram(动态ram)和sdram(同步dram)，而非易失性存储器可以包括：rom(只读存储器)、prom(可编程rom)、eeprom(电可擦除可编程rom)、eprom(电可编程rom)、快闪存储器、pram(相变ram)、mram(磁性ram)、rram(电阻式ram)和fram(铁电ram)。

第一半导体器件710和第二半导体器件720可以经由信号传输线730而彼此耦接。信号传输线730可以包括通道、链接或者总线。例如，信号传输线730可以用作数据总线。第一半导体器件710可以包括收发器电路(tx)711和接收器电路(rx)712。收发器电路711可以根据第一半导体器件710的内部信号来产生输出信号，并且将输出信号经由信号传输线730而传送至第二半导体器件720。接收器电路712可以经由信号传输线730接收来自第二半导体器件720的信号，并且产生内部信号。接收器电路712可以将经由信号传输线730传送的信号与内部电压vint1进行比较，并且通过放大该信号来产生内部信号。第一半导体器件710可以包括内部电压发生电路713，所述内部电压发生电路713用于将内部电压vint1提供至接收器电路712。图1中的内部电压发生电路100可以应用作为内部电压发生电路713。第二半导体器件720可以包括收发器电路(tx)721和接收器电路(rx)722。发送器电路721可以根据第二半导体器件720的内部信号来产生输出信号，并且将输出信号经由信号传输线730传送至第一半导体器件710。接收器电路722可以经由信号传输线730从第一半导体器件710接收信号，并且产生内部信号。接收器电路722可以将经由信号传输线730传送的信号与内部电压vint2进行比较，并且通过放大该信号来产生内部信号。第二半导体器件720可以包括内部电压发生电路723，所述内部电压发生电路723用于将内部电压vint2提供至接收器电路722。图1中的内部电压发生电路100可以应用作为内部电压发生电路723。

尽管以上已经描述了某些实施例，但是本领域技术人员将理解的是，所描述的实施例仅仅是示例性的。因此，不基于所描述的实施例来限制本文中所描述的半导体器件。相反地，应当仅根据所附权利要求并结合以上描述和附图来限定本文描述的半导体器件。