电荷泵系统及存储器技术方案

一种电荷泵系统及存储器。所述电荷泵系统适于提供存储器的操作电压，包括第一电荷泵、第二电荷泵以及控制电路；所述控制电路适于在所述存储器执行第一操作时控制所述第一电荷泵和所述第二电荷泵呈并联连接结构，在所述存储器执行第二操作时控制所述第一电荷泵和所述第二电荷泵呈串联连接结构。本发明专利技术提供的电荷泵系统，电荷泵中升压单元的级数减少、储能电容减小，有效地减小了电路面积。

【技术实现步骤摘要】
电荷泵系统及存储器
本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种电荷泵系统及存储器。
技术介绍
随着半导体技术的发展，基于低功耗、低成本的设计要求，存储器的电源电压通常比较低。然而，为了实现存储信息的读写，通常需要远高于电源电压的编程电压和擦除电压。因此，电荷泵被广泛应用于存储器中，用于通过较低的电源电压获得较高的读取电压、编程电压以及擦除电压。图1是现有的一种闪存单元M0的电路结构示意图，所述闪存单元M0为双分离栅晶体管结构，包括两个对称分布于中间电极SG两侧的存储位：第一存储位M01和第二存储位M02，每个存储位适于存储一位数据。其中，所述第一存储位M01包括源极S、第一控制栅极CG1以及第一浮栅；第二存储位M02包括漏极D、第二控制栅极CG2以及第二浮栅。通过对所述源极S、所述第一控制栅极CG1、所述中间电极SG、所述漏极D以及所述第二控制栅极CG2施加操作电压，实现对所述闪存单元M0的读操作、写操作以及擦除操作，具体的操作电压如图2所示。参考图2，对所述闪存单元M0进行不同操作时，需要电荷泵系统提供不同的操作电压。在不同操作下，同一个电荷泵可以提供不同的操作电压，以减少电荷泵的数量。图3是现有的一种电荷泵系统30的结构示意图，所述电荷泵系统30适于为所述闪存单元M0提供操作电压。具体地，所述电荷泵系统30包括第一电荷泵301、第二电荷泵302以及第三电荷泵303。其中，所述第一电荷泵301适于提供高压HV，例如，进行写操作时的7V～9V电压和进行擦除操作时的8V～10V电压；所述第二电荷泵302适于提供中压MV，例如，进行读操作时的4V～6V电压和进行写操作时的4V～6V电压；所述第三电荷泵303适于提供负压NV，例如，进行擦除操作时的-6V～-10V电压。进行读操作时的3V～5V电压、进行写操作时的1.5V～2V电压以及进行写操作时的4V～6V电压可以对所述中压MV进行分压获得，因而不再需要额外的电荷泵提供。通过一个电荷泵在不同操作下提供不同的操作电压，减少了电荷泵的数量，所述电荷泵系统30的电路面积得到减小。然而，为了保证所述第一电荷泵301和所述第二电荷泵302具有足够的驱动能力，所述电荷泵系统30的电路面积仍然较大。
技术实现思路
本专利技术解决的是电荷泵系统电路面积大的问题。为解决上述问题，本专利技术提供一种电荷泵系统，适于提供存储器的操作电压。所述电荷泵系统包括第一电荷泵、第二电荷泵以及控制电路；所述控制电路适于在所述存储器执行第一操作时控制所述第一电荷泵和所述第二电荷泵呈并联连接结构，在所述存储器执行第二操作时控制所述第一电荷泵和所述第二电荷泵呈串联连接结构。可选的，所述控制电路包括第一开关、第二开关、第三开关以及选择单元；所述第一开关的第一端连接所述第一电荷泵的输出端和所述第二开关的第一端，所述第一开关的控制端适于接收第一控制信号，所述第一开关的第二端连接所述第三开关的第一端；所述第二开关的控制端适于接收第二控制信号，所述第二开关的第二端连接所述选择单元的第一输入端；所述第三开关的控制端适于接收第三控制信号，所述第三开关的第二端连接所述第二电荷泵的输出端；所述选择单元的第二输入端适于输入所述存储器的电源电压，所述选择单元的输出端连接所述第二电荷泵的输入端。可选的，所述第一开关、所述第二开关以及所述第三开关均为PMOS晶体管，所述第一开关的第一端、所述第二开关的第一端以及所述第三开关的第一端为PMOS晶体管的源极，所述第一开关的第二端、所述第二开关的第二端以及所述第三开关的第二端为PMOS晶体管的漏极，所述第一开关的控制端、所述第二开关的控制端以及所述第三开关的控制端为PMOS晶体管的栅极。可选的，所述第一操作为读操作，所述第二操作为写操作或者擦除操作。可选的，所述电荷泵系统还包括：适于产生所述第一控制信号、所述第二控制信号以及所述第三控制信号的控制信号产生单元，所述控制信号产生单元包括或非门电路、第一电平移位电路以及第二电平移位电路；所述或非门电路的第一输入端适于接收写使能信号，所述或非门电路的第二输入端适于接收擦除使能信号，所述或非门电路的输出端连接所述第一电平移位电路的使能端和所述第二电平移位电路的使能端；所述第一电平移位电路的输入端连接所述第一电荷泵的输出端，所述第一电平移位电路的第一输出端适于输出所述第二控制信号，所述第一电平移位电路的第二输出端适于输出所述第一控制信号；所述第二电平移位电路的输入端连接所述第二电荷泵的输出端，所述第二电平移位电路的输出端适于输出所述第三控制信号；在所述存储器执行第一操作时，所述第一控制信号的幅度和所述第三控制信号的幅度均为参考电位，所述第二控制信号的幅度等于所述第一电荷泵的输出端电压；在所述存储器执行第二操作时，所述第一控制信号的幅度等于所述第一电荷泵的输出端电压，所述第二控制信号的幅度为所述参考电位，所述第三控制信号的幅度等于所述第二电荷泵的输出端电压。可选的，所述参考电位为地电位。可选的，所述第一电荷泵和所述第二电荷泵为两相位电荷泵、四相位电荷泵或者电荷转移开关电荷泵。基于上述电荷泵系统，本专利技术还提供一种存储器，包括多个呈阵列排布的存储单元，还包括上述电荷泵系统，所述电荷泵系统适于提供所述存储器的操作电压。可选的，所述存储器为闪存。可选的，所述存储器为EEPROM。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：本专利技术提供的电荷泵系统，能够在存储器进行不同操作时，改变两个电荷泵的连接方式。在存储器需要所述电荷泵系统提供电压值低而驱动电流大的操作电压时，所述电荷泵系统中的两个电荷泵呈并联连接结构，以减小电荷泵中储能电容的面积；在存储器需要所述电荷泵系统提供电压值高而驱动电流小的操作电压时，所述电荷泵系统中的两个电荷泵呈串联连接结构，以减少电荷泵中升压单元的级数。由于电荷泵中存储电容的面积减小、升压单元的级数减少，本专利技术提供的电荷泵系统有效地减小了电路面积。附图说明图1是现有的一种闪存单元的电路结构示意图；图2是对图1所示的闪存单元施加的操作电压的示意图；图3是现有的一种电荷泵系统的结构示意图；图4是现有的两相位电荷泵中升压单元的电路图；图5是本专利技术实施方式的电荷泵系统的结构示意图；图6是本专利技术实施例的控制电路的结构示意图；图7是本专利技术实施例的控制信号产生单元的结构示意图。具体实施方式本领域技术人员知晓，电荷泵的驱动能力(输出的电压和驱动电流)需要满足其负载的需求。对于图3所示为闪存单元提供操作电压的电荷泵系统，所述第一电荷泵301、所述第二电荷泵302以及所述第三电荷泵303的驱动能力根据关系式I×t＝C×V确定，其中，I为电荷泵的驱动电流，t为对所述闪存单元的操作时间，C为接收操作电压的电极的输入电容，V为施加的操作电压。通常，对所述闪存单元进行读操作时，读操作时间较短，需要所述第二电荷泵302输出较大的驱动电流；而对所述闪存单元进行写操作或者擦除操作时，写操作或者擦除操作时间较长，所述第一电荷泵301输出较小的驱动电流就能满足要求。电荷泵通常包括多级升压单元。图4为包括两级升压单元的两相位电荷泵的部分电路图，每级升压单元包括NMOS晶体管N41和储能电容C41。所述NMOS晶体管N41的栅极连接所述NMOS晶体管N41的漏极，所述NMO本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电荷泵系统，适于提供存储器的操作电压，其特征在于，包括第一电荷泵、第二电荷泵以及控制电路；所述控制电路适于在所述存储器执行第一操作时控制所述第一电荷泵和所述第二电荷泵呈并联连接结构，在所述存储器执行第二操作时控制所述第一电荷泵和所述第二电荷泵呈串联连接结构。

【技术特征摘要】
1.一种电荷泵系统，适于提供存储器的操作电压，其特征在于，包括第一电荷泵、第二电荷泵以及控制电路；所述控制电路适于在所述存储器执行第一操作时控制所述第一电荷泵和所述第二电荷泵呈并联连接结构，在所述存储器执行第二操作时控制所述第一电荷泵和所述第二电荷泵呈串联连接结构；所述控制电路包括第一开关、第二开关、第三开关以及选择单元；所述第一开关的第一端连接所述第一电荷泵的输出端和所述第二开关的第一端，所述第一开关的控制端适于接收第一控制信号，所述第一开关的第二端连接所述第三开关的第一端；所述第二开关的控制端适于接收第二控制信号，所述第二开关的第二端连接所述选择单元的第一输入端；所述第三开关的控制端适于接收第三控制信号，所述第三开关的第二端连接所述第二电荷泵的输出端；所述选择单元的第二输入端适于输入所述存储器的电源电压，所述选择单元的输出端连接所述第二电荷泵的输入端。2.如权利要求1所述的电荷泵系统，其特征在于，所述第一开关、所述第二开关以及所述第三开关均为PMOS晶体管，所述第一开关的第一端、所述第二开关的第一端以及所述第三开关的第一端为PMOS晶体管的源极，所述第一开关的第二端、所述第二开关的第二端以及所述第三开关的第二端为PMOS晶体管的漏极，所述第一开关的控制端、所述第二开关的控制端以及所述第三开关的控制端为PMOS晶体管的栅极。3.如权利要求2所述的电荷泵系统，其特征在于，所述第一操作为读操作，所述第二操作为写操作或者擦除操作。4.如权利要求3所述的电荷泵系统，其特征在于，还包括：适于产生所述第一控制信号、所述第二控制信号以及所述第三控...

【专利技术属性】
技术研发人员：张圣波，胡剑，杨光军，
申请(专利权)人：上海华虹宏力半导体制造有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31