專利名稱：快速預(yù)先充電電路及提供存儲器元件快速預(yù)先充電的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種快速預(yù)先充電電路及一種提供集成電路存儲器元件快速預(yù)先充電的方法。
背景技術(shù)：
近幾年來，集成電路元件越來越輕薄短小，功能越來越強(qiáng)，但是制造成本卻隨之降低。
然而當(dāng)使用較小工藝參數(shù)時，較小集成電路元件的功能會變差。因此，隨著集成電路元件未來發(fā)展密度持續(xù)增加，維持或控制工藝的精準(zhǔn)度便顯得特別重要。
請參考圖1，其示出了一種集成電路存儲器元件的部分方框圖。集成電路存儲器元件100通常包括至少一存儲器控制器，及多個存儲器區(qū)。每個存儲器區(qū)包括有字線或列(R1，R2，…..Rn)及位線或行(C1，C2，…Cn)。合并有一字線控制器140及一位線控制器130的區(qū)域預(yù)先充電控制單元102用于控制存儲器單元的讀取/寫入操作。通常而言，字線控制器140控制存儲器數(shù)組中每列的起動及關(guān)閉，而位線控制器130則控制存儲器數(shù)組中每行的讀取、寫入及均等化操作。
在激活字線操作及存取存儲器數(shù)組前，預(yù)先充電電路使全部位線充電至預(yù)定電壓。此外，每條位線被短路或均等化以使位線位于相同的電壓。預(yù)先充電及均等化所需時間通常稱之為預(yù)先充電時間或預(yù)先充電時段。
請參考圖2，在預(yù)先充電階段，字線的電壓也升高至讀取字線電壓，典型為集成電路的供應(yīng)電壓VDD，或一由充電泵產(chǎn)生的較高電壓。
上述傳統(tǒng)預(yù)先充電電路仍有一些缺點(diǎn)。其中一個缺點(diǎn)涉及字線供應(yīng)的電性負(fù)荷。如圖2所示，每條字線由字線驅(qū)動電源驅(qū)動并且可以包括有一分成數(shù)個區(qū)段的負(fù)荷(1，2，…N)。在傳統(tǒng)字線或位線驅(qū)動器設(shè)計里，定值驅(qū)動電壓由字線或位線電源驅(qū)動器經(jīng)整個字線負(fù)荷提供。因為字線由多晶硅做成，其電阻高于金屬位線，所以多晶硅字線轉(zhuǎn)換速度特別低。
因此，在高速存儲器設(shè)計里，通常將每個字線驅(qū)動電路的字線負(fù)荷降低，以解決上述問題。然而，如果一個字線驅(qū)動電路驅(qū)動較少數(shù)目的字線負(fù)荷，則存儲器必須增加字線驅(qū)動電路的數(shù)目，如此將造成存儲器芯片大小與制造成本提高。
有鑒于此，需要一種成本效益好的高速預(yù)先充電電路，其可有效解決上述已知問題。
發(fā)明內(nèi)容
為解決上述已知問題，本發(fā)明提供一種快速預(yù)先充電電路及一種提供集成電路存儲器元件快速充電的方法。將多重電壓補(bǔ)償加到電源驅(qū)動器的電壓波型來達(dá)到快速充電。因為初始驅(qū)動器電壓較高，所以本發(fā)明的字線驅(qū)動器的速度可獲得極大的改善。
本發(fā)明的一個方面在于一種集成電路存儲器元件的快速預(yù)先充電電路，包括一地址計算單元及一電源驅(qū)動器。地址計算單元檢測集成電路存儲器元件的一負(fù)荷。驅(qū)動器根據(jù)地址計算單元的輸出結(jié)果將一電壓提供給集成電路存儲器元件的負(fù)荷。不像傳統(tǒng)固定電源字線驅(qū)動器，本發(fā)明的驅(qū)動器將多個電壓電平提供給字線或在不同負(fù)荷條件下均勻地動態(tài)調(diào)整電壓。
本發(fā)明的另一方面提供一種將電源提供給集成電路存儲器元件的預(yù)先充電電路的方法，包括譯碼一等待被提供電源的線路的地址，檢測線路的負(fù)荷及根據(jù)負(fù)荷將一電壓提供給該線路。不像傳統(tǒng)固定電源字線驅(qū)動器，本發(fā)明的驅(qū)動器將多個電壓電平提供給字線或在不同負(fù)荷條件下均勻地動態(tài)調(diào)整電壓。
本發(fā)明的另一方面提供一種向集成電路存儲器元件的預(yù)先充電電路提供電源的方法，包括譯碼一等待被提供電源的線路的地址，檢測字線的負(fù)荷及根據(jù)負(fù)荷將一電壓提供給該字線。不像傳統(tǒng)固定電源字線驅(qū)動器，本發(fā)明的驅(qū)動器將多個電壓電平提供給字線或在不同負(fù)荷條件下均勻地動態(tài)調(diào)整電壓。
圖1示出了已知集成電路存儲器元件的方框圖；圖2示出了已知字線的定值電源驅(qū)動器；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選具體實施例，一種集成電路存儲器元件的預(yù)先充電電路的方塊圖；圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選具體實施例，一種集成電路存儲器元件的預(yù)先充電電路的驅(qū)動器電源，其中不同區(qū)段有不同的電源；圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選具體實施例，一種集成電路存儲器元件的預(yù)先充電電路的驅(qū)動器電源，其中各區(qū)段使用一階段式電源；圖6A示出了根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選具體實施例，如何向一選定位線提供電源的方框圖；圖6B示出了根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選具體實施例，如何向一選定字線提供電源的方框圖；圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選具體實施例，字線多重電源調(diào)節(jié)器的影響；及圖8說明根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選具體實施例，經(jīng)由字線及位線存取存儲器單元的實施例。
主要元件符號說明100 集成電路存儲器元件102 區(qū)域預(yù)先充電控制單元130 位線控制器
140 字線控制器(R1，R2，…..Rn)字線或列(C1，C2，…Cn)位線或行VDD 集成電路供應(yīng)電壓300 字線多重電源調(diào)節(jié)器40_1到40_M字線元件310 字線304 負(fù)荷檢測單元WL 字線BL 位線MC 存儲器單元V穩(wěn)定狀態(tài)驅(qū)動電壓702 傳統(tǒng)固定電源字線驅(qū)動器704 本發(fā)明的多重電壓補(bǔ)償604 位線地址計算電路602 地址輸入606 字線地址譯碼器608 多重電源調(diào)節(jié)器610 位線驅(qū)動器612 字線驅(qū)動器614 已選定位線624 位線地址譯碼器626 地址計算電路發(fā)明詳述本發(fā)明提供一種快速預(yù)先充電電路及提供集成電路存儲器元件快速預(yù)先充電的方法。
圖3顯示根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選具體實施例，一種字線多重電源調(diào)節(jié)器的應(yīng)用。字線多重電源調(diào)節(jié)器300可以用來調(diào)節(jié)由多個字線驅(qū)動器40_1到40_M產(chǎn)生的電源。每個字線驅(qū)動器40_1到40_M，例如字線驅(qū)動器40_1用來根據(jù)其既定時間的負(fù)荷向一特定字線310傳送一可變驅(qū)動電壓。該些字線可以分成多個負(fù)荷區(qū)段。在所示的優(yōu)選具體實施例里，字線分成N個區(qū)段。負(fù)荷檢測單元304用來根據(jù)既定時間的負(fù)荷檢測一特定字線310，然后將一檢測信號輸出傳送到字線多重電源調(diào)節(jié)器300，指示需要提供給字線310區(qū)段的電源類型。
圖8顯示一經(jīng)由一字線(WL)及一位線(BL)讀取的存儲器單元(MC)800的實施例。典型而言，代表字線驅(qū)動器的N個區(qū)段的存儲器單元可以沿著一字線WL連接。每個存儲器單元MC的源極可以經(jīng)由其對應(yīng)位線BL連接至其它電路。因此，一條字線WL的負(fù)荷可以因不同區(qū)段而改變，而且由每個區(qū)段的位線及相關(guān)電路驅(qū)動。
在本發(fā)明的優(yōu)選具體實施例里，字線多重電源調(diào)節(jié)器300用來產(chǎn)生預(yù)定波型以驅(qū)動不同負(fù)荷的字線。波型的特征在于利用一穩(wěn)定狀態(tài)驅(qū)動電壓V，再加上電壓補(bǔ)償Vi(i＝1，2，3等)，如圖4所示。因為開始區(qū)段的負(fù)荷低于字線尾端的負(fù)荷，當(dāng)負(fù)荷更高時需要較高驅(qū)動電壓，然后逐漸降到最后驅(qū)動電壓V。在一個實施例里，穩(wěn)定狀態(tài)驅(qū)動電壓V等于3.3V，電壓補(bǔ)償為V1＝V2＝V3＝0.3伏特。字線的負(fù)荷呈線性，且均等分成四個區(qū)段，因此，各區(qū)段的驅(qū)動電壓為區(qū)段1＝3.3V，區(qū)段2＝3.6V，區(qū)段3＝3.9V及區(qū)段4＝4.2V。電壓與負(fù)荷的依賴性可以有其它類型的依賴關(guān)系，例如與距離成平方比例，像是區(qū)段1電壓∶區(qū)段2電壓∶區(qū)段3電壓∶區(qū)段4電壓＝1∶4∶9∶16，或均勻地動態(tài)調(diào)整。
或者，波型可以具有多重電壓補(bǔ)償，如圖5所示。電壓補(bǔ)償可以根據(jù)負(fù)荷檢測單元304送至字線的負(fù)荷檢測信號進(jìn)行選擇，如圖3所示。當(dāng)負(fù)荷增加時可以選擇較高的電壓補(bǔ)償。例如，當(dāng)區(qū)段數(shù)增加時，電壓補(bǔ)償可以從V1增加到V3以適應(yīng)增加的負(fù)荷?；蛘?，提供較高電壓給距離驅(qū)動器較遠(yuǎn)的區(qū)段，以適應(yīng)增加的負(fù)荷。而且，就極大負(fù)荷的區(qū)段而言，多重電壓補(bǔ)償可以應(yīng)用在這些區(qū)段里。例如，圖5所示區(qū)段N的電壓波型具有階段式多重電壓補(bǔ)償。
圖7顯示根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選具體實施例，字線多重電源調(diào)節(jié)器的影響。不像傳統(tǒng)固定電源字線驅(qū)動器702可能需要更多時間將電壓拉高至其最終穩(wěn)定狀態(tài)，將本發(fā)明的多重電壓補(bǔ)償加到由調(diào)節(jié)器300產(chǎn)生的電壓波型中，而可加快預(yù)先充電的速度。因為初始驅(qū)動器電壓較高，所以本發(fā)明的字線驅(qū)動器的速度可獲極佳的改善。從圖7所示的仿真結(jié)果可以看出，預(yù)先充電速度改善了22.5ns，此特別有利于高速用途，圖6A及圖6B顯示根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選具體實施例，利用多重電源調(diào)節(jié)器的存儲器預(yù)先充電電路的方框圖。如圖6A所示，存儲器預(yù)先充電電路包括一位線地址計算電路604，其計算與字線驅(qū)動器的距離及根據(jù)地址輸入602將電源控制信號傳送給多重電源調(diào)節(jié)器608，并且向字線驅(qū)動器612供應(yīng)已選定電源。字線地址譯碼器606根據(jù)地址輸入602將一經(jīng)譯碼地址傳送給字線驅(qū)動器612。多重電源調(diào)節(jié)器608接收來自位線地址計算電路604的電源控制信號，并且根據(jù)經(jīng)譯碼地址及字線的負(fù)荷條件將已選定電源傳送給字線驅(qū)動器612。字線驅(qū)動器612將產(chǎn)生具有電壓補(bǔ)償?shù)尿?qū)動波型，以驅(qū)動已選定字線。具有電壓補(bǔ)償?shù)牟ㄐ涂梢允潜热缫堰x定字線616，用以加速預(yù)先充電操作。
同理，如圖6B所示，存儲器預(yù)先充電電路包括一字線地址計算電路626，其計算與位線驅(qū)動器的距離及根據(jù)地址輸入602將電源控制信號傳送給多重電源調(diào)節(jié)器608，并且向位線驅(qū)動器610供應(yīng)已選定電源。位線地址譯碼器624根據(jù)地址輸入602將一經(jīng)譯碼地址傳送給一位線驅(qū)動器610。多重電源調(diào)節(jié)器608接收來自字線地址計算電路626的電源控制信號，并且根據(jù)經(jīng)譯碼地址及位線的負(fù)荷條件將一已選定電源傳送給位線驅(qū)動器610。位線驅(qū)動器610產(chǎn)生具有電壓補(bǔ)償?shù)尿?qū)動波型，以驅(qū)動已選定位線614。具有電壓補(bǔ)償?shù)牟ㄐ涂梢詫?yīng)已選定位線614，以加速預(yù)先充電操作。
操作時，當(dāng)驅(qū)動一已選定字線時，位線譯碼器及字線譯碼器進(jìn)行譯碼，以分別選擇特定位線及字線的地址。字線地址譯碼器然后將一經(jīng)譯碼地址傳送給一字線驅(qū)動器，同時本發(fā)明的多重電源調(diào)節(jié)器接收來自位線地址計算電路的控制信號，并且將一已選定電源傳送給字線驅(qū)動器。最后，本發(fā)明的字線驅(qū)動器向一已選定字線提供電源，如圖6A先前所述。
同理，當(dāng)驅(qū)動一已選定字線時，位線譯碼器及字線譯碼器進(jìn)行譯碼，以分別選擇一特定位線及字線的地址。位線地址譯碼器然后將一經(jīng)譯碼地址傳送給位線驅(qū)動器，而本發(fā)明的多重電源調(diào)節(jié)器接收來自字線地址計算電路的電源控制信號，也向位線驅(qū)動器傳送已選定電源。最后，位線驅(qū)動器向已選定字線提供電源，如先前所述。
根據(jù)本發(fā)明的動態(tài)多重電源調(diào)節(jié)器具有許多優(yōu)于已知技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)1.供應(yīng)給字線或位線不同區(qū)段的瞬間電源電壓不同，字線或位線的瞬間速度可以因此動態(tài)調(diào)整。
2.本發(fā)明里，一條字線驅(qū)動器可以驅(qū)動相較于固定電源供應(yīng)驅(qū)動的字線驅(qū)動器負(fù)荷二倍的負(fù)荷。
3.本發(fā)明里，字線驅(qū)動器的MOS寬度也可以減少到最小設(shè)計線寬值，例如1微米。
4.字線與位線都可使用本發(fā)明的動態(tài)多重電源調(diào)節(jié)器。
雖然本發(fā)明已參照優(yōu)選實施例來加以描述，將為我們所了解的是，本發(fā)明創(chuàng)作并未受限于其詳細(xì)描述內(nèi)容。替換方式及修改樣式已于先前描述中所建議，并且其它替換方式及修改樣式將為本領(lǐng)域技術(shù)人員所能想到。特別是，根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)與方法，所有具有實質(zhì)上相同于本發(fā)明的構(gòu)件結(jié)合而達(dá)成與本發(fā)明實質(zhì)上相同結(jié)果的都不脫離本發(fā)明的精神范疇。因此，所有此等替換方式及修改樣式意欲落在由所附權(quán)利要求書及其均等物所界定的本發(fā)明的范疇之中。
權(quán)利要求
1.一種集成電路存儲器元件的預(yù)先充電電路，包括一地址計算單元，用于檢測該集成電路存儲器元件的一負(fù)荷；及一驅(qū)動器，用于根據(jù)該地址計算單元的一輸出結(jié)果將一電壓提供給該集成電路存儲器元件的該負(fù)荷。
2.如權(quán)利要求1所述的集成電路存儲器元件的預(yù)先充電電路，其中，該負(fù)荷為一字線。
3.如權(quán)利要求1所述的集成電路存儲器元件的預(yù)先充電電路，其中，該負(fù)荷為一位線。
4.如權(quán)利要求1所述的集成電路存儲器元件的預(yù)先充電電路，其中，該負(fù)荷可以由多個區(qū)段定義。
5.如權(quán)利要求4所述的集成電路存儲器元件的預(yù)先充電電路，其中，該驅(qū)動器將多個電壓電平提供給該負(fù)荷。
6.如權(quán)利要求4所述的集成電路存儲器元件的預(yù)先充電電路，其中，該驅(qū)動器將一較高電壓值提供給一負(fù)荷較重或距離驅(qū)動器較遠(yuǎn)的一該區(qū)段。
7.如權(quán)利要求1所述的集成電路存儲器元件的預(yù)先充電電路，其中，該驅(qū)動器動態(tài)改變提供給該負(fù)荷的該電壓的一電壓值。
8.一種向集成電路存儲器元件的預(yù)先充電電路提供電源的方法，包括譯碼一等待被提供電源的線路的地址；檢測該線的一負(fù)荷；及根據(jù)該負(fù)荷將一電壓提供給該線。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，該線為一字線。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，該線為一位線。
11.如權(quán)利要求8所述的方法，還包括計算與該線的一驅(qū)動器的距離的步驟。
12.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，該線可以定義成包括有多個區(qū)段。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，該電壓包括多個電壓電平。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，一較高電壓值被提供給負(fù)荷較重的一該區(qū)段。
15.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，一較高電壓值被提供給距離該驅(qū)動器較遠(yuǎn)的一該區(qū)段。
16.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，提供該電壓給該負(fù)荷是以動態(tài)方式提供一電壓值。
17.一種向集成電路存儲器元件的預(yù)先充電電路提供電源的方法，包括譯碼一等待被提供電源的線路的地址；檢測該字線的負(fù)荷；及根據(jù)該負(fù)荷將一電壓提供給該字線。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，還包括計算與該字線的一驅(qū)動器的距離的步驟。
19.如權(quán)利要求17所述的方法，其中，該檢測步驟藉由一位線地址計算電路來實施。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其中，該向該字線提供一電壓的步驟藉由一字線多重電源驅(qū)動器來實施。
21.如權(quán)利要求17所述的方法，其中，該字線包括有多個區(qū)段。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其中，該電壓包括多個電壓電平。
23.如權(quán)利要求21所述的方法，其中，一較高電壓值被提供給負(fù)荷較重的該區(qū)段。
24.如權(quán)利要求18所述的方法，其中，一較高電壓值被提供給距離該驅(qū)動器較遠(yuǎn)的一區(qū)段。
25.如權(quán)利要求17所述的方法，其中，提供該電壓給該負(fù)荷是以動態(tài)方式提供一電壓值。
26.一種提供集成電路存儲器元件的預(yù)先充電電路的電源的方法，包括譯碼一等待被提供電源的線路的地址；檢測該位線的負(fù)荷；及根據(jù)該負(fù)荷將一電壓提供給該位線。
27.如權(quán)利要求26所述的方法，還包括計算與該位線的一驅(qū)動器的距離的步驟。
28.如權(quán)利要求26所述的方法，其中，該檢測步驟藉由一字線地址計算電路實施。
29.如權(quán)利要求26所述的方法，其中，該提供一電壓給該位線步驟藉由一位線多重電源驅(qū)動器實施。
30.如權(quán)利要求26所述的方法，其中，該位線包括有多個區(qū)段。
31.如權(quán)利要求30所述的方法，其中，該電壓包括多個電壓電平。
32.如權(quán)利要求30所述的方法，其中，一較高電壓值被提供給負(fù)荷較重的一該區(qū)段。
33.如權(quán)利要求27所述的方法，其中，一較高電壓值被提供給距離該驅(qū)動器較遠(yuǎn)的一該區(qū)段。
34.如權(quán)利要求26所述的方法，其中，提供該電壓給該負(fù)荷是以動態(tài)方式提供一電壓值。
全文摘要
本發(fā)明披露一種集成電路存儲器元件的快速預(yù)先充電電路及一種集成電路快速預(yù)先充電的方法?？焖兕A(yù)先充電電路包括一地址計算單元及一多重電源驅(qū)動器。地址計算單元檢測區(qū)段距離集成電路存儲器元件的驅(qū)動器的距離，而驅(qū)動器則根據(jù)地址計算單元的輸出結(jié)果將一電壓提供給集成電路存儲器元件的負(fù)荷。不像傳統(tǒng)固定電源字線驅(qū)動器，本發(fā)明的驅(qū)動器提供多個電壓電平給字線或在不同負(fù)荷條件下動態(tài)調(diào)整電壓。
文檔編號G11C7/12GK1941168SQ200610071809
公開日2007年4月4日 申請日期2006年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月27日
發(fā)明者陳重光 申請人:旺宏電子股份有限公司