一种应用于flash结构存储器的共享电荷泵系统技术方案

本发明专利技术提供了一种应用于flash存储器的共享电荷泵系统，包括前驱动级电荷泵、共享级电荷泵、正高压电荷泵专用级、负高压电荷泵专用级、第一控制开关和第二控制开关，其中，共享电荷泵系统中的储能电容分为第一储能电容、第二储能电容和第三储能电容。本发明专利技术基于flash结构存储器的器件特性，不同状态的正高压或负高压电荷泵使用，选择性共享一级电荷泵，有效地减小了电荷泵系统的面积，同时，也节省版图面积，降低生产成本。

A Shared Charge Pump System for Flash Structured Memory

【技术实现步骤摘要】
一种应用于flash结构存储器的共享电荷泵系统
本专利技术涉及存储器
，特别涉及一种应用于flash结构存储器的共享电荷泵系统。
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flash电路结构示意图。在该闪存单元flash电路中，所述闪存单元为2T单元，由操作单元MN0和选择单元MN1组成，所述MN0单元栅极为SG，漏极为BL，源极连接至所述单元MN1的漏极，衬底连接至所述单元MN1的衬底SPW，所述MN1单元栅极为CG，源极为SL。其中操作单元MN0的栅极到衬底之间有一个特殊的存储数据层用来存储电子或空穴，通过对所述单元SG、CG、BL、SL、SPW各端口施加操作电压实现对所述闪存单元MN0的读操作、写操作以及擦除操作。对所述闪存单元进行操作时，需要电荷泵系统同时提供正电压和负电压。所以需要正高压电荷泵系统和负高压电荷泵系统，正负高压电荷泵通常由几级串联组成，图2是现有的一种flash结构存储器正负高压电荷泵系统结构示意图，包括正电荷泵21和负电荷泵22。对所述闪存单元进行擦写操作时，同时需要正高压电荷泵和负高压电荷泵，因为flash结构存储器的器件特性，写操作时负高压电荷泵电流负载较大，擦操作时正高压电荷泵电流负载较大，为了提供足够的驱动能力两个高压电荷泵的版图面积都很大，生产成本变高。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的不足，本专利技术的目的是提供一种应用于flash结构存储器的共享电荷泵系统，具有一个公用的倍压电路和储能电容结构，在正高压需要大电流负载（擦操作）的时候给正高压用，在负高压需要大电流负载（写操作）的时候给正负压用，既可以满足读写擦的驱动要求，同时又可以节省版图面积。为了达到上述技术目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种应用于flash结构存储器的共享电荷泵系统，所述共享电荷泵系统包括前驱动级电荷泵、共享级电荷泵、正高压电荷泵专用级、负高压电荷泵专用级、第一控制开关和第二控制开关，其中，共享电荷泵系统中的储能电容分为第一储能电容、第二储能电容和第三储能电容；共享级电荷泵包括第一储能电容和倍压级电荷泵，第一储能电容的一端连接倍压级电荷泵的输入端；正高压电荷泵专用级包括第二储能电容和正高压电荷泵，第二储能电容的一端连接正高压电荷泵的输入端；负高压电荷泵专用级包括第三储能电容和负高压电荷泵，第三储能电容的一端连接负高压电荷泵的输入端；第一控制开关和第二控制开关不能同时导通；前驱动级电荷泵的输出端连接共享级电荷泵中的第一储能电容的一端，共享级电荷泵中的倍压级电荷泵的输入端连接第一控制开关和第二控制开关，第一控制开关连接正高压电荷泵专用级中的第二储能电容，正高压电荷泵输出编程所用的正高压，第二控制开关连接负高压电荷泵专用级中的第三储能电容，负高压电荷泵输出编程所用的负高压。优选地，所述共享电荷泵系统中的储能电容采用低压MOS器件和金属电容叠加方式。优选地，所述共享级电荷泵、所述正高压电荷泵专用级、所述负高压电荷泵专用级均为一级或者是多级电荷泵。优选地，所述前驱动级电荷泵包括一驱动反相器开关、两个电阻和两个控制开关，其中，驱动反相器开关由一PMOS器件和一NMOS器件连接组成，一电阻连接一PMOS器件和一控制开关，另一电阻连接一NMOS器件和另一控制开关，两个控制开关选择性导通控制所述前驱动级电荷泵的输出幅度。优选地，所述共享级电荷泵包括两个PMOS器件、一NMOS器件和一储能电容，其中，共享电荷泵系统工作时，共享级电荷泵的输出选择性提供给正高压电荷泵专用级中的正高压电荷泵，或者提供给负高压电荷泵专用级中的负高压电荷泵，当flash存储器工作在写状态时，负高压需要较大的负载，这时第一控制开关关断，第一控制开关导通，共享级电荷泵输出的实现倍压功能信号提供给负高压电荷泵专用级中的负高压电荷泵，而正高压电荷泵专用级中的正高压电荷泵此时负载非常小，用VDD电源阈的时钟驱动即可；相反的，当flash存储器工作在擦（非写编程）状态时，正高压需要较大的负载，这时第二控制开关关断，第一控制开关导通，共享级电荷泵输出的实现倍压功能信号提供给正高压电荷泵专用级中的正高压电荷泵，而负高压电荷泵专用级中的负高压电荷泵电路此时负载非常小，用VDD电源阈的时钟驱动即可。本专利技术由于采用了上述采用共享的电荷泵系统，所获得的有益效果是，基于flash结构存储器的器件特性，不同状态的正高压或负高压电荷泵使用，选择性共享一级电荷泵，有效地减小了电荷泵系统的面积，同时，也节省版图面积，降低生产成本。下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步说明。附图说明图1是现有的一种闪存单元flash电路结构示意图。图2是现有的flash结构存储器正负高压电荷泵系统结构示意图。图3是本专利技术具体实施之一的一种应用于flash结构存储器的共享电荷泵系统结构示意图。图4是本专利技术具体实施之二的一种应用于flash结构存储器的共享电荷泵系统结构示意图。图5是本专利技术具体实施之三的一种应用于flash结构存储器的共享电荷泵系统结构示意图。具体实施方式参看图3，为本专利技术具体实施之一的一种应用于flash结构存储器的共享电荷泵系统结构示意图。该应用于flash结构存储器的共享电荷泵系统包括前驱动级电荷泵31、共享级电荷泵32、正高压电荷泵专用级33、负高压电荷泵专用级34、第一控制开关S1和第二控制开关S2，其中，共享级电荷泵32包括第一储能电容C1和倍压级电荷泵doubler，第一储能电容C1的一端连接倍压级电荷泵doubler的输入端，正高压电荷泵专用级33包括第二储能电容C2和正高压电荷泵Pump_pos，第二储能电容C2的一端连接正高压电荷泵Pump_pos的输入端，负高压电荷泵专用级34包括第三储能电容C3和负高压电荷泵Pump_neg，第三储能电容C3的一端连接负高压电荷泵Pump_neg的输入端，第一控制开关S1和第二控制开关S2不能同时导通。参看图3，该应用于flash结构存储器的共享电荷泵系统中，前驱动级电荷泵31的输出端连接共享级电荷泵32中的第一储能电容C1的一端，共享级电荷泵32中的倍压级电荷泵doubler的输入端连接第一控制开关S1和第二控制开关S2，第一控制开关S1连接正高压电荷泵专用级33中的第二储能电容C2，正高压电荷泵Pump_pos输出flash-flash-cell编程所用的正高压Hv_vpos，第二控制开关S2连接负高压电荷泵专用级34中的第三储能电容C3，负高压电荷泵Pump_neg输出flash-flash-cell编程所用的负高压Hv_vneg。参看图4，为本专利技术具体实施之二的一种应用于flash结构存储器的共享电荷泵系统结构示意图。该应用于flash结构存储器的共享电荷泵系统包括前驱动级电荷泵41、共享级电荷泵42、正高压电荷泵专用级43、负高压电荷泵专用级44、第一控制开关S1和第二控制开关S2。参看图4中，所述前驱动级电荷泵41包括驱动反相器开关PMOS器件PM1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用于flash结构存储器的共享电荷泵系统，其特征在于，所述共享电荷泵系统包括前驱动级电荷泵、共享级电荷泵、正高压电荷泵专用级、负高压电荷泵专用级、第一控制开关和第二控制开关，其中，共享电荷泵系统中的储能电容分为第一储能电容、第二储能电容和第三储能电容；共享级电荷泵包括第一储能电容和倍压级电荷泵，第一储能电容的一端连接倍压级电荷泵的输入端；正高压电荷泵专用级包括第二储能电容和正高压电荷泵，第二储能电容的一端连接正高压电荷泵的输入端；负高压电荷泵专用级包括第三储能电容和负高压电荷泵，第三储能电容的一端连接负高压电荷泵的输入端；第一控制开关和第二控制开关不能同时导通；前驱动级电荷泵的输出端连接共享级电荷泵中的第一储能电容的一端，共享级电荷泵中的倍压级电荷泵的输入端连接第一控制开关和第二控制开关，第一控制开关连接正高压电荷泵专用级中的第二储能电容， 正高压电荷泵输出编程所用的正高压，第二控制开关连接负高压电荷泵专用级中的第三储能电容，负高压电荷泵输出编程所用的负高压。

【技术特征摘要】
1.一种应用于flash结构存储器的共享电荷泵系统，其特征在于，所述共享电荷泵系统包括前驱动级电荷泵、共享级电荷泵、正高压电荷泵专用级、负高压电荷泵专用级、第一控制开关和第二控制开关，其中，共享电荷泵系统中的储能电容分为第一储能电容、第二储能电容和第三储能电容；共享级电荷泵包括第一储能电容和倍压级电荷泵，第一储能电容的一端连接倍压级电荷泵的输入端；正高压电荷泵专用级包括第二储能电容和正高压电荷泵，第二储能电容的一端连接正高压电荷泵的输入端；负高压电荷泵专用级包括第三储能电容和负高压电荷泵，第三储能电容的一端连接负高压电荷泵的输入端；第一控制开关和第二控制开关不能同时导通；前驱动级电荷泵的输出端连接共享级电荷泵中的第一储能电容的一端，共享级电荷泵中的倍压级电荷泵的输入端连接第一控制开关和第二控制开关，第一控制开关连接正高压电荷泵专用级中的第二储能电容，正高压电荷泵输出编程所用的正高压，第二控制开关连接负高压电荷泵专用级中的第三储能电容，负高压电荷泵输出编程所用的负高压。2.如权利要求1所述的应用于flash结构存储器的共享电荷泵系统，其特征在于，所述共享电荷泵系统中的储能电容采用低压MOS器件和金属电容叠加方式。3.如权利要求1所述的应用于flash结构存储器的共享电荷泵系统，其特征在于，所述共享级电荷泵、所述正高压电荷泵专用级、所述负高压电荷泵专用级均为一...

【专利技术属性】
技术研发人员：于海霞，马继荣，
申请(专利权)人：北京同方微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11