适用于存储器的电荷泵输出分压电路制造技术

本发明专利技术公开了一种适用于存储器的电荷泵输出分压电路，适用于存储器的电荷泵输出分压电路，包括电容分压主电路和开关电容辅电路。在电荷泵输出电压建立阶段，电容分压主电路和开关电容辅电路共同决定所述电荷泵输出电压的分压比例，而在稳定阶段，电容分压主电路决定所述电荷泵输出电压的分压比例。

Charge pump output voltage divider for memory

The invention discloses a charge pump output voltage dividing circuit suitable for memory, and a charge pump output voltage dividing circuit suitable for memory, including a capacitive voltage dividing main circuit and a switching capacitive auxiliary circuit. In the stage of establishing the output voltage of the charge pump, the main circuit of the capacitor voltage divider and the auxiliary circuit of the switching capacitor together determine the voltage divider ratio of the output voltage of the charge pump, while in the stable stage, the main circuit of the capacitor voltage divider determines the voltage divider ratio of the output voltage of the charge pump.

【技术实现步骤摘要】
适用于存储器的电荷泵输出分压电路
本专利技术涉及非易失性存储器
，具体地涉及一种适用于存储器的电荷泵输出分压电路。
技术介绍
半导体存储器可以分为两大类：易失性存储器和非易失性存储器。易失性存储器在系统断电之后，所存储的数据丢失，例如SRAM和DRAM。非易失性存储器在系统断电之后，仍然可以很好地保存数据，例如EEPROM和FLASH。作为目前商业应用最为广泛的两种非易失性存储器，EEPROM和FLASH各有其优缺点：前者工艺非常成熟，器件的可靠性也较好，但是存储单元采用2T结构，导致存储单元的有效面积较大；后者在存储阵列的可靠性方面要稍逊于EEPROM，但是采用1T结构的存储单元，使得存储密度更高，在大容量存储器的使用中很有优势。此外，EEPROM的擦除、编程机制都使用FN隧道效应，而FLASH多采用CHEI效应进行编程，比较而言，EEPROM的写操作功耗更小，更加适合于低功耗、超低功耗的应用场合。EEPROM和FLASH的系统架构类似，包括存储阵列和外围电路两部分。外围电路一般分为行/列译码器、灵敏放大器、逻辑控制电路、数据/地址锁存器、电源管理模块(主要为片上电荷泵)等。在进行写操作时，上述存储器的功耗主要产生于片上电荷泵电路；而在读操作时，除了片上电荷泵外，还产生于灵敏放大器电路。可见针对RFID电子标签芯片、双界面智能卡、穿戴式电子产品等低功耗应用领域，电荷泵电路直接影响着存储器的功耗指标和可靠性指标。目前电荷泵常用的输出稳压方案有两种：一种方案是采用齐纳二极管，当电荷泵输出电压大于齐纳二极管的稳压值时，齐纳二极管的导通电流急剧增大，通过对电荷泵输出电压的泄流达到稳压的目的；另一种方案是采用反馈环路，首先需要电荷泵输出分压电路对其进行采样，并将分压值与参考基准电压值进行比较，当分压值大于基准电压值时，比较器输出指示信号，通过调整电荷泵驱动时钟来达到稳压的目的。上述第二种方案因为电荷泵输出电压精度高、功耗可控等优点，成为存储器采用的主流设计方案。在反馈环稳压方案中，电荷泵输出分压设计技术起着至关重要的作用。图1是传统的电阻分压电路100，其分压比例由电阻111-113的阻值决定。该电阻分压电路100的分压精度极高，但是电阻分压也有着明显的缺点：例如静态功耗较大。如果为了减小静态功耗从而增大电阻111-113的阻值，则又会显著增大电阻111-113的版图面积，而且电阻111-113的寄生电容也会随着版图面积的增大而增大，显然阻值和容值的增大，反过来又会影响电阻分压电路100的瞬态响应特性。因此，电阻分压电路100并不太适用于超低功耗的应用场景。图2是传统的二极管分压电路200，其中二极管211-213的物理版图参数完全相同，其分压比例完全取决于二极管211-213的串/并联的具体电路结构。二极管分压电路200的分压精度也较高，但是受限于二极管211-213的I-V特性，当二极管211-213的两端压差小于其导通阈值时，其电流极小，当二极管211-213的两端压差大于其导通阈值时，其电流急剧增大，而且二极管211-213的导通阈值电压与温度、工艺等息息相关，因此采用二极管分压电路200也难以在功耗和性能之间进行取舍。图3是传统的PMOS二极管分压电路300，其中在主流的标准CMOS工艺上，采用PMOS二极管311-313代替传统双极的二极管211-213，同样PMOS二极管311-313的阈值电压受温度、工艺影响较大。图4是当前应用较为广泛的传统电容分压电路400，其分压比例主要由电容411-413的容值决定，且为了保证分压比例的准确度和一致性，在对上述电容411-413进行物理版图设计时，需要较高的匹配性。此外，电容分压电路400具有瞬态响应快、零静态功耗等优点，这使得它非常适用于超低功耗应用领域。但是如果不经优化直接使用传统的电容分压电路400，在诸如RFID电子标签芯片、双界面智能卡、穿戴式电子产品等低功耗应用领域中，因为“能量无限，功率有限”的特点，即使瞬态的大功耗也会成为系统性能提升的一大瓶颈，严重降低标签芯片的读灵敏度和写灵敏度。而电荷泵启动过程是瞬态大功耗的一个主要来源，因此优化电荷泵的启动过程、改进电容分压电路就成为一个比较迫切的事情。
技术实现思路
本专利技术提供了一种适用于存储器的电荷泵输出分压电路，包括电容分压主电路以及开关电容辅电路。在电荷泵输出电压建立阶段，电容分压主电路和开关电容辅电路共同决定电荷泵输出电压的分压比例，而在稳定阶段，电容分压主电路决定电荷泵输出电压的分压比例。在一个实施例中，电容分压主电路包括第一电容和第二电容，并且开关电容辅电路包括第一开关和第二开关。第一电容的阳极连接电荷泵输出电压VPP，第一电容的阴极连接第二电容的阳极和电容分压主电路的输出端电压VFB，第二电容的阴极同时连接第一开关和第二开关。电容分压主电路的输出端电压VFB与电荷泵输出电压VPP成一定比例。在一个实施例中，关电容辅电路包括两条相同的支路。在一个实施例中，开关电容辅电路包括第一支路和第二支路，其中第一支路包括第一开关、第三电容和第三开关，而第二支路包括第二开关、第四电容和第四开关。第一开关的一端连接第二开关的一端，两者同时连接第二电容的阴极，第一开关的另一端连接第三开关的一端和第三电容的阳极，第三开关的另一端接地，第三电容的阴极接地。第二开关的另一端连接第四开关的一端和第四电容的阳极，第四开关的另一端接地，第四电容的另一端接地。在一个实施例中，开关电容辅电路包括第一支路和第二支路，其中第一支路包括第一开关、第一至第nN型金属氧化物半导体(NMOS、第三至第n+2电容和第三开关，而第二支路包括第二开关、第n+1至第2nNMOS、第n+3至第2n+2电容和第四开关。其中第一开关的一端连接第二开关的一端，两者同时连接第二电容的阴极；第一开关的另一端连接第三开关的一端，同时连接第一至第nNMOS的漏极；第三开关的另一端直接接地；第一NMOS的源极连接第三电容的一端，第二NMOS的源极连接第四电容的一端，……，依此类推，第nNMOS的源极连接第n+2电容的一端；并且其中第二开关的另一端连接第四开关的一端，同时连接第n+1至第2nNMOS的漏极；第四开关的另一端直接接地；第n+1NMOS的源极连接第n+3电容的一端，第n+2NMOS的源极连接第n+4电容的一端，……，依此类推，第2nNMOS的源极连接第2n+2电容的一端；第3至第2n+2电容的另一端都直接接地。在一个实施例中，第一开关、第二开关、第三开关和第四开关分别由两相不交叠的第一和第二时钟信号控制，其中第一时钟信号控制第一开关和第四开关，并且第二时钟信号控制第二开关和第三开关。在一个实施例中，通过第一NMOS至第2nNMOS来调整与第一电容(和第二电容所串联的电容值的大小。本专利技术与传统技术相比，除了具有分压值精度高、瞬态响应快等特点外，更兼具电荷泵输出电压“建立时间易调节”和“启动阶段瞬态功耗易控制”等优点，非常适用于超低功耗等应用领域。附图说明图1是传统的电阻分压电路示意图。图2是传统的二极管分压电路示意图。图3是传统的PMOS二极管分压电路示意图。图4是传统的电容分压电路示意图。图5A和5B是根据本专利技术的第一实施例的适用于存本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于存储器的电荷泵输出分压电路，其特征在于，包括：电容分压主电路(510、610)；以及开关电容辅电路(520、620)，其中在电荷泵输出电压建立阶段，所述电容分压主电路(510、610)和所述开关电容辅电路(520、620)共同决定所述电荷泵输出电压的分压比例，而在稳定阶段，所述电容分压主电路(510、610)决定所述电荷泵输出电压的分压比例。

【技术特征摘要】
1.一种适用于存储器的电荷泵输出分压电路，其特征在于，包括：电容分压主电路(510、610)；以及开关电容辅电路(520、620)，其中在电荷泵输出电压建立阶段，所述电容分压主电路(510、610)和所述开关电容辅电路(520、620)共同决定所述电荷泵输出电压的分压比例，而在稳定阶段，所述电容分压主电路(510、610)决定所述电荷泵输出电压的分压比例。2.根据权利要求1所述的电荷泵输出分压电路，其特征在于，所述电容分压主电路(510、610)包括第一电容(511、611)和第二电容(512、612)，并且所述开关电容辅电路(520、620)包括第一开关(521、621)和第二开关(522、622)，其中所述第一电容(511、611)的阳极连接电荷泵输出电压VPP，所述第一电容(511、611)的阴极连接所述第二电容(512、612)的阳极和所述电容分压主电路(510、610)的输出端电压VFB，所述第二电容(512、612)的阴极同时连接所述第一开关(521、621)和所述第二开关(522、622)，并且其中所述电容分压主电路(510、610)的输出端电压VFB与所述电荷泵输出电压VPP成一定比例。3.根据权利要求2所述的电荷泵输出分压电路，其特征在于，所述开关电容辅电路(520、620)包括两条相同的支路。4.根据权利要求3所述的电荷泵输出分压电路，其特征在于，所述开关电容辅电路(520)包括第一支路和第二支路，其中所述第一支路包括第一开关(521)、第三电容(513)和第三开关(523)，而所述第二支路包括第二开关(522)、第四电容(514)和第四开关(524)，其中所述第一开关(521)的一端连接所述第二开关(522)的一端，两者同时连接所述第二电容(512)的阴极，所述第一开关(521)的另一端连接所述第三开关(523)的一端和所述第三电容(513)的阳极，所述第三开关(523)的另一端接地，所述第三电容(513)的阴极接地；并且其中所述第二开关(522)的另一端连接所述第四开关(524)的一端和所述第四电容(514)的阳极，所述第四开关(524)的另一端接地，所述第四电容(514)的另一端接地。5.根据权利要求3所述的电荷泵输出分压电路，其特征在于，所述开关电容辅电路(620)包括第一支路和第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：范东风，沈红伟，赵利川，张诗娟，张建平，王立芳，
申请(专利权)人：华大半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31