리프레시 신호 출력 디바이스 및 방법(DEVICE AND METHOD FOR OUTPUTTING A REFRESH SIGNAL TO AMEMORY CELL)
(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 등록특허공보(B1)
(45) 공고일자 2008년10월23일
(11) 등록번호 10-0865203
(24) 등록일자 2008년10월17일
(51) Int. Cl.
G11C 11/406 (2006.01)
(21) 출원번호 10-2003-0019066
(22) 출원일자 2003년03월27일
심사청구일자 2007년04월06일
(65) 공개번호 10-2003-0078705
(43) 공개일자 2003년10월08일
(30) 우선권주장
10214102.9 2002년03월28일 독일(DE)
(56) 선행기술조사문헌
KR1019990067754 A*
(뒷면에 계속)
(73) 특허권자
인피네온 테크놀로지스 아게
독일 85579 뉴비버그, 암 캄페온 1-12
(72) 발명자
슈나벨요아힘
독일81549뮌헨스타델하이머스트라세25
하우스만미첼
독일82008운테르하칭카펠렌스트라세10
(74) 대리인
김원준, 김창세, 장성구
전체 청구항 수 : 총 12 항 심사관 : 이보형
(54) 리프레시 신호 출력 디바이스 및 방법
(57) 요 약
본 발명은 반도체 메모리 디바이스의 메모리 셀에 리프레시 신호를 출력하는 디바이스(10)에 관한 것이며, 상기
디바이스(10)는 가변 주기 리프레시 입력 신호(a variable periodic refresh input signal)(14)를 수신하는 수
신 디바이스와, 상기 리프레시 입력 신호(14)의 주기를 적어도 하나의 사전결정된 값과 비교하는 비교 디바이스
(22)와, 상기 비교 디바이스(22)에서의 비교의 결과에 따라 리프레시 출력 신호(24)를 출력하는 출력 디바이스
(22)를 포함하되, 상기 출력 디바이스(22)는, 상기 리프레시 입력 신호(14)의 주기가 사전결정될 수 있는 최대값
보다 크면 상기 사전결정될 수 있는 최대 주기(T_max)를 갖는 리프레시 출력 신호(24)가 출력되고/되거나, 상기
리프레시 입력 신호(14)의 주기가 사전결정될 수 있는 최소값보다 작다면 상기 사전결정될 수 있는 최소 주기
(T_min)를 갖는 리프레시 출력 신호(24)가 출력되며, 상기 두 경우에도 해당되지 않는다면, 상기 리프레시 입력
신호(14)의 주기(T_in)에 비례하는 주기(T_out)를 갖는 리프레시 출력 신호(24)가 출력되도록 설계된다.
또한, 본 발명은 반도체 메모리 디바이스의 메모리 셀에 리프레시 신호를 출력하는 방법에 관한 것이다.
대 표 도 - 도1
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등록특허 10-0865203
(56) 선행기술조사문헌
KR100129197 B1*
KR1020000066268 A
US04716551 A1
US05532968 A1
*는 심사관에 의하여 인용된 문헌
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등록특허 10-0865203
특허청구의 범위
청구항 1
반도체 메모리 디바이스의 메모리 셀에 리프레시 신호를 출력하는 디바이스(10)에 있어서,
가변 주기의 리프레시 입력 신호(a variable periodic refresh input signal)(14)를 수신하는 수신
디바이스와,
상기 리프레시 입력 신호(14)의 주기를 적어도 하나의 사전결정된 값과 비교하는 비교 디바이스(22)와,
상기 비교 디바이스(22)에서의 비교의 결과에 따라 리프레시 출력 신호(24)를 출력하고 리셋 신호(26)를 출력하
는 출력 디바이스(22)를 포함하며,
상기 출력 디바이스(22)는,
상기 리프레시 입력 신호(14)의 주기가 사전결정될 수 있는 최대값보다 크면 상기 사전결정될 수 있는 최대 주
기(T_max)를 갖는 리프레시 출력 신호(24)가 출력되고/되거나,
상기 리프레시 입력 신호(14)의 주기가 사전결정될 수 있는 최소값보다 작다면 상기 사전결정될 수 있는 최소
주기(T_min)를 갖는 리프레시 출력 신호(24)가 출력되며,
상기 두 경우에도 해당되지 않는다면, 상기 리프레시 입력 신호(14)의 주기(T_in)에 비례하는 주기(T_out)를 갖
는 리프레시 출력 신호(24)가 출력되도록 설계되는
리프레시 신호 출력 디바이스.
청구항 2
제 1 항에 있어서,
상기 출력 디바이스(22)는 리셋 신호(26)를 출력하도록 설계되는
리프레시 신호 출력 디바이스.
청구항 3
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 리프레시 입력 신호(14)의 주기는 온도에 의존하는
리프레시 신호 출력 디바이스.
청구항 4
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 메모리 셀은 DRAM 메모리 셀인
리프레시 신호 출력 디바이스.
청구항 5
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 리프레시 입력 신호(14)는 클록 신호인
리프레시 신호 출력 디바이스.
청구항 6
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 리프레시 입력 신호(14)의 주기를 결정하는 측정 디바이스(12)를 더 포함하는
리프레시 신호 출력 디바이스.
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청구항 7
제 6 항에 있어서,
상기 측정 디바이스(12)는 카운터(12)를 포함하는
리프레시 신호 출력 디바이스.
청구항 8
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 사전결정될 수 있는 최소 및/또는 최대 주기(T_min, T_max)는 온도에 의존하지 않는 주기적 신호(20) 및
적어도 하나의 카운터(16,18)에 의해 생성되는
리프레시 신호 출력 디바이스.
청구항 9
제 7 항에 있어서,
상기 카운터(12)는 멀티바이브레이터(multivibrators)를 포함하는
리프레시 신호 출력 디바이스.
청구항 10
반도체 메모리 디바이스의 메모리 셀에 리프레시 신호를 출력하는 방법에 있어서,
가변 주기 리프레시 입력 신호(14)를 수신하는 단계와,
상기 리프레시 입력 신호(14)의 주기(T_in)를 적어도 하나의 사전결정될 수 있는 값과 비교하는 단계와,
상기 비교 단계에서의 비교의 결과에 따라 리프레시 출력 신호(24)를 출력하는 단계를 포함하되,
상기 출력 단계에 있어서, 상기 리프레시 입력 신호(14)의 주기(T_in)가 사전결정될 수 있는 최대값보다 크면
상기 사전결정될 수 있는 최대 주기(T_max)를 갖는 리프레시 출력 신호(24)가 출력되고/되거나,
상기 리프레시 입력 신호(14)의 주기(T_in)가 사전결정될 수 있는 최소값보다 작다면 상기 사전결정될 수 있는
최소 주기(T_min)를 갖는 리프레시 출력 신호(24)가 출력되며,
상기 두 경우에도 해당되지 않는다면 상기 리프레시 입력 신호(14)의 주기(T_in)에 비례하는 주기(T_out)를 갖
는 리프레시 출력 신호(24)가 출력되는
리프레시 신호 출력 방법.
청구항 11
제 10 항에 있어서,
측정 디바이스(12)에 의해 상기 리프레시 입력 신호(14)의 주기(T_in)를 결정하는 단계를 더 포함하는
리프레시 신호 출력 방법.
청구항 12
제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
리셋 신호(26)를 출력하는 단계를 더 포함하는
리프레시 신호 출력 방법.
명 세 서
발명의 상세한 설명
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등록특허 10-0865203
발명의 목적
발명이 속하는 기술 및 그 분야의 종래기술
본 발명은 바람직하게는 DRAM 메모리인 반도체 메모리 디바이스의 메모리 셀에 리프레시 신호(refresh signal)<9>
를 출력하는 디바이스 및 방법에 관한 것이다.
DRAM 반도체 메모리 디바이스의 메모리 셀은 데이터의 손실을 방지하기 위해 주기적으로 리프레시 또는 갱신되<10>
어야 한다. DRAM 메모리 디바이스의 메모리 셀에 리프레시 신호를 출력하는 디바이스는 알려져 있으며, 이 알
려진 디바이스는 리프레시 신호의 주파수를 변경된 온도 상태에 적응시킬 수 있다. 그러나, 이 디바이스의 단
점은 리프레시 주파수가 메모리 셀의 리프레시 요구 사항에 대해서는 단지 부적절하게 적응될 수 있다는
것이다.
발명이 이루고자 하는 기술적 과제
이러한 이유로 인해, 본 발명의 목적은 넓은 온도 범위에서 리프레시 주파수 또는 리프레시 주기에 대한 보다<11>
양호한 제어를 성취할 수 있는, 반도체 메모리 디바이스의 메모리 셀에 리프레시 신호를 출력하는 디바이스 및
방법을 제공하는 것이다.
이러한 목적은 본 발명에 따라 청구범위 제 1 항에 명시된 특징을 갖는 디바이스 및 청구범위 제 9 항에 명시된<12>
특징을 갖는 방법에 의해 성취된다. 종속항들은 바람직한 실시예들을 포함한다.
본 발명은 반도체 메모리 디바이스의 메모리 셀 또는 메모리 셀 어레이에 리프레시 신호를 출력하는 디바이스를<13>
제공하며, 상기 디바이스는 가변 주기 리프레시 입력 신호(a variable periodic refresh input signal)를 수신
하는 수신 디바이스와, 상기 리프레시 입력 신호의 주기를 적어도 하나의 사전결정된 값과 비교하는 비교 디바
이스와, 상기 비교 디바이스에서의 비교의 결과에 따라 리프레시 출력 신호를 출력하는 출력 디바이스를 포함하
며, 상기 출력 디바이스는, 상기 리프레시 입력 신호의 주기가 사전결정될 수 있는 최대값보다 크면 상기 사전
결정될 수 있는 최대 주기를 갖는 리프레시 출력 신호가 출력되고/되거나, 상기 리프레시 입력 신호의 주기가
사전결정될 수 있는 최소값보다 작다면 상기 사전결정될 수 있는 최소 주기를 갖는 리프레시 출력 신호가 출력
되며, 상기 두 경우에도 해당되지 않는다면 상기 리프레시 입력 신호의 주기에 대응하는 주기 또는 상기 리프레
시 입력 신호의 주기에 비례하는 주기를 갖는 리프레시 출력 신호가 출력되도록 설계된다.
리프레시 출력 신호에 대해 최대 및/또는 최소 주기를 제공함으로써, 상기 리프레시 출력 신호에 대해 주기의<14>
상한값 및/또는 주기의 하한값을 규정할 수 있다. 리프레시 출력 신호의 주기에 대해 상한값을 제공함으로써
성취될 수 있는 것은, 심지어 리프레시 입력 신호가 보다 긴 주기를 제공할지라도 사전결정될 수 있는 최대 주
기 내에서 리프레시 신호가 반도체 메모리 디바이스의 메모리 셀에 출력될 수 있다는 것이다.
또한, 리프레시 출력 신호의 주기에 대해 하한값을 제공함으로써, 메모리 셀이 불필요하게 너무 자주 리프레시<15>
되는 것이 방지될 수 있다.
바람직하게는, 상기 출력 디바이스는 리셋 신호를 출력한다.<16>
바람직한 실시예에서, 상기 리프레시 입력 신호의 주기는 온도 의존성이다. <17>
상기 리프레시 출력 신호의 주기에 대해 하한값과 상한값을 제공함으로써, 상기 리프레시 출력 신호를 상기 리<18>
프레시 입력 신호의 온도 구배에 보다 양호하게 적응시킬수 있다. 이로써, 온도 의존 리프레시 출력 신호(즉,
온도 의존 리프레시 주기 또는 주파수를 갖는 리프레시 출력 신호)가 출력되면, 보다 큰 곡선 기울기를 갖는 리
프레시 출력 신호가 성취될 수 있는데, 그 이유는 상부 및 바닥에서 곡선의 한계값을 설정하는 것은 안전성을
위한 여분의 값(safety margins)이 더 이상 필요하지 않음을 의미하기 때문이다.
메모리 셀은 바람직하게는 DRAM 메모리 셀 또는 동적 반도체 메모리의 메모리 셀이다. <19>
리프레시 입력 신호는 바람직하게는 클록 신호이다. <20>
바람직한 실시예에서, 본 발명에 따른 디바이스는 리프레시 입력 신호의 주기를 결정하는 측정 디바이스를 더<21>
포함한다.
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등록특허 10-0865203
상기 측정 디바이스는 바람직하게는 카운터를 포함한다.<22>
바람직하게는, 상기 사전결정될 수 있는 최소 및/또는 최대 주기는 온도에 의존하지 않는 주기적 신호 및 적어<23>
도 하나의 카운터에 의해 생성된다.
바람직한 실시예에서, 상기 카운터는 멀티바이브레이터(multivibrators) 또는 플립-플롭을 포함한다.<24>
또한, 본 발명은 반도체 메모리 디바이스의 메모리 셀에 리프레시 신호를 출력하는 방법을 제공하며, 상기 방법<25>
은 가변 주기 리프레시 입력 신호를 수신하는 단계와, 상기 리프레시 입력 신호의 주기를 적어도 하나의 사전결
정될 수 있는 값과 비교하는 단계와, 상기 비교 단계에서의 비교의 결과에 따라 리프레시 출력 신호를 출력하
는 단계를 포함하되, 상기 출력 단계에 있어서, 상기 리프레시 입력 신호의 주기가 사전결정될 수 있는 최대값
보다 크면 상기 사전결정될 수 있는 최대 주기를 갖는 리프레시 출력 신호가 출력되고/되거나, 상기 리프레시
입력 신호의 주기가 사전결정될 수 있는 최소값보다 작다면 상기 사전결정될 수 있는 최소 주기를 갖는 리프레
시 출력 신호가 출력되며, 상기 두 경우에도 해당되지 않는다면 상기 리프레시 입력 신호의 주기에 대응하는 주
기 또는 상기 리프레시 입력 신호의 주기에 비례하는 주기를 갖는 리프레시 출력 신호가 출력된다.
바람직하게는, 상기 방법은 측정 디바이스에 의해 상기 리프레시 입력 신호의 주기를 결정하는 단계를 더 포함<26>
한다.
바람직한 실시예에서, 상기 방법은 리셋 신호를 출력하는 단계를 더 포함한다.<27>
본 발명의 다른 목적, 특징, 장점은 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 예시적으로 설명함으로써 보다 분명해<28>
질 것이다.
발명의 구성 및 작용
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 디바이스의 개략도이다.<29>
디바이스(10)는 온도 의존 주기 T_in를 갖는 온도 의존 클록 신호 또는 리프레시 입력 신호(14)에 대한 입력 및<30>
일정한 주기 T_const를 갖는 온도에 의존하지 않는 클록 신호(20)에 대한 입력을 포함한다. 또한, 상기 디바
이스는 주기 T_out를 갖는 출력 클록 신호 또는 리프레시 출력 신호(24)에 대한 출력을 포함한다. 여기서, 입
력 신호와 출력 신호는 상이한 주기적 형태를 가질 수 있으며 반드시 클록 신호일 필요는 없다. 리프레시 출
력 신호(24)는 바람직하게는 DRAM 메모리의 메모리 셀을 위한 리프레시 신호이다.
리프레시 입력 신호(14)는 바람직하게는 가령 전류 또는 전압과 같은 온도 의존값을 온도 의존 클록 신호로 변<31>
환시키는 디바이스(도시되지 않음)의 출력 신호이다. 이 경우에, 획득된 클록 신호의 주기 T_in은 온도에 의
존한다. 클록 신호의 주기 T_in은 바람직하게는 저온일수록 커지며 고온일수록 작아진다.
또한, 디바이스(10)는 상기 온도 의존 리프레시 입력 신호(14)의 주기를 결정하는 리프레시 입력 신호 카운터<32>
(12), 상기 리프레시 출력 신호(24)의 주기 T_out의 상한값 T_max를 결정하는 최대값 카운터(16), 상기 리프레
시 출력 신호(24)의 주기 T_out의 하한값 T_min을 결정하는 최소값 카운터(18)를 포함한다.
상기 값 T_min 및 T_max는 바람직하게는 다음과 같이 규정된다. 리프레시 출력 신호(24)의 이른바 공칭 주기<33>
T_nom이 초기값으로서 사용된다. 이는 최적 동작 범위에 있어서 상기 온도 의존 리프레시 출력 신호(24)의 주
기에 해당한다. T_min은 바람직하게는 0.5*T_nom으로서 규정되며 T_max는 2*T_nom으로서 규정된다.
카운터(12,16,18)는 바람직하게는 쌍안정(bistable) 멀티바이브레이터 또는 플립 플롭이다. <34>
또한, 본 발명에 따른 디바이스(10)는 각기 카운터(12,16,18)의 카운터 판독 결과를 비교하여 리프레시 출력 신<35>
호(24)와 상기 카운터(12,16,18)를 리셋하는 리셋 신호(26)를 출력하는 로직 유닛(22)을 포함한다.
바람직한 실시예에서, 상기 디바이스(10)는 최대값 카운터(16)의 최대 카운트 및 최소값 카운터(18)의 최소 카<36>
운트를 저장하는 메모리를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 디바이스(10)의 동작은 도 1 및 도 2를 참조하여 이하에 기술될 것이다. <37>
도 2는 리프레시 출력 신호(24)의 주기 T_out를 온도 Temp의 함수로서 도시한 그래프이다. 이 경우에, 실선<38>
의 프로파일은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리프레시 출력 신호(24)의 프로파일에 대응한다. 점선은 본
발명에 따른 디바이스(10)를 사용하지 않고 리프레시 신호가 생성되는 경우에 리프레시 출력 신호(24)의 프로파
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등록특허 10-0865203
일을 도시한다.
리프레시 입력 신호 카운터(12)는 리프레시 입력 신호(14)의 클록 싸이클을 사전결정될 수 있는 값까지 카운트<39>
한다. 최대값 카운터(16)는 온도에 의존하지 않는 클록 신호(20)의 클록 싸이클을 최대의 사전결정될 수 있는
값까지 카운트하며, 최소값 카운터(18)는 온도에 의존하지 않는 클록 신호(20)의 클록 싸이클을 최소의 사전결
정될 수 있는 값까지 카운트한다. 로직 유닛(22)은 카운터(12,16,18)의 판독 결과들을, 즉 카운터(12,16,18)
가 상기 각각의 사전결정될 수 있는 값까지 두루 카운트했는지의 여부를 비교한다.
리프레시 출력 신호(24)는 카운터(12,16,18) 중 어느 카운터가 자신의 사전결정될 수 있는 값까지 두루 카운트<40>
했는지에 의존하며, 상기와 같은 카운터들의 카운팅이 어떤 순서로 종결되었는지에도 의존한다. 상이한 경우
들은 다음과 같다.
최소값 카운터(18)가 먼저 자신의 사전결정될 수 있는 값까지 두루 카운트하는 것을 완료했다면, 즉 리프레시<41>
입력 신호(14)의 주파수가 사전결정될 수 있는 최대 주파수보다 작거나 리프레시 입력 신호(14)의 주기 T_in이
사전결정될 수 있는 최소값보다 크다면, 리프레시 출력 신호(24)는 리프레시 입력 신호 카운터(12)와 최대값 카
운터(16) 중 어느 카운터가 다음으로 카운팅을 완료했는지의 여부에 의존한다.
최대값 카운터(16)가 두번째로 자신의 사전결정될 수 있는 값까지 두루 카운트하는 것을 완료했다면, 즉 리프레<42>
시 입력 신호(14)의 주기가 사전결정될 수 있는 최대값보다 크다면, 로직 유닛(22)은 상기 최대값 카운터(16)가
자신의 카운팅을 완료한 시기에 그 지점에서의 출력 펄스를 리프레시 출력 신호(24)로서 출력한다. 이러한 경
우는 도 2에서 영역 I에 대응한다.
이와 반대로, 리프레시 입력 신호 카운터(12)가 두번째로 자신의 사전결정될 수 있는 값까지 두루 카운트하는<43>
것을 완료했다면, 즉 리프레시 입력 신호(14)의 주기 T_in이 사전결정될 수 있는 최대값보다 작다면, 로직 유닛
(22)은 상기 리프레시 입력 신호 카운터(12)가 자신의 카운팅을 완료한 시기에 그 지점에서의 출력 펄스를 리프
레시 출력 신호(24)로서 출력한다. 이러한 경우는 도 2에서 영역 II에 대응한다.
만약 리프레시 입력 신호 카운터(12)가 먼저 자신의 카운팅을 완료하고 이어서 최소값 카운터(18)가 자신의 카<44>
운팅을 완료한다면, 즉 리프레시 입력 신호(14)의 주기 T_in이 사전결정될 수 있는 최소값보다 작다면, 로직 유
닛(22)은 상기 최소값 카운터(18)가 자신의 카운팅을 완료한 시기에 그 지점에서의 출력 펄스를 리프레시 출력
신호(24)로서 출력한다. 이러한 경우는 도 2에서 영역 III에 대응한다.
상기 리프레시 출력 신호(24)가 출력되는 것과 동시에, 리셋 신호(26)가 출력되며, 이로써 카운터(12,16,18)가<45>
리셋된다.
도 2에서 도시된 바처럼, 본 발명에 따른 디바이스(10)를 사용하지 않는다면(도 2에서 점선으로 표시됨), 사전<46>
결정될 수 있는 온도 Temp1에 도달하지 못하는 경우 리프레시 출력 신호(24)의 주기 T_out는 사전결정될 수 있
는 최대 주기 T_max보다 크다. 이는 메모리 셀을 위한 리프레시 출력 신호(24)가 너무 적은 횟수로 출력되거
나 전혀 출력되지 않을 것임을 의미한다. 이로써, 메모리 셀은 전혀 갱신되지 않거나 충분하게 갱신되지 않는
다. 이를 피하기 위해서, 본 발명에 따라, 상기 온도 범위(도 2에서 영역 I에 대응함)에 대해서는 사전결정될
수 있는 최대 주기 T_max를 갖는 리프레시 출력 신호(24)가 출력된다.
도 2에서 도시된 바처럼, 본 발명에 따른 디바이스(10)를 사용하지 않는다면(도 2에서 점선으로 표시됨), 온도<47>
가 사전결정될 수 있는 최대 온도 Temp2를 초과하는 경우 리프레시 출력 신호(24)의 주기 T_out는 사전결정될
수 있는 최소 주기 T_min보다 작다. 이는 메모리 셀을 위한 리프레시 출력 신호(24)가 필요한 정도보다 많은
횟수로 출력될 것임을 의미한다. 이를 피하기 위해, 상기 온도 범위(도 2에서는 영역 III에 해당함)에 있어서
는, 사전결정될 수 있는 최소 주기 T_min를 갖는 리프레시 출력 신호(24)가 출력된다.
Temp1과 Temp2 간의 온도 범위(도 2에서 영역 II에 해당함)에 있어서는, 온도 의존 주기 T_out를 갖는 리프레시<48>
출력 신호(24)가 출력된다. 상기 온도 의존 영역 II에서 리프레시 출력 신호(24)의 프로파일은 반드시 선형일
필요가 없다. 이 영역에서는 곡선형 프로파일도 가능하다.
발명의 효과
본 발명의 디바이스를 통해 넓은 온도 범위에서 리프레시 주파수 또는 리프레시 주기에 대한 보다 양호한 제어<49>
를 성취할 수 있어서, 반도체 메모리 디바이스의 메모리 셀을 보다 양호하게 갱신할 수 있다.
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도면의 간단한 설명
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 디바이스의 개략도,<1>
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 리프레시 출력 신호의 주기 T_out를 온도 Temp의 함수로서 도시한 그<2>
래프.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명<3>
10 : 디바이스 12 : 리프레시 입력 신호 카운터<4>
14 : 리프레시 입력 신호 16 : 최대값 카운터<5>
18 : 최소 값 카운터 20 : 온도에 의존하지 않는 클록 신호<6>
22 : 로직 유닛 24 : 리프레시 출력 신호<7>
26 : 리셋 신호<8>
도면
도면1
도면2
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등록특허 10-0865203