低供应电压能隙集成电路系统及操作的方法技术方案

本发明专利技术涉及一种低供应电压能隙集成电路系统及操作的方法，用来容许能隙电路系统在低供应电压集成电路下运作，并利用能隙电路的基准电压（Ｖｂｇ）来控制系统电压。实施例包括电荷泵（ｃｈａｒｇｅ　ｐｕｍｐ）用来将供应电压升至系统电压、以及开回路控制器用来提供启动电荷泵的第一信号并使一个输出能隙基准电压的能隙电路能运作。该系统还包括闭回路控制器，通过比较系统电压与能隙基准电压来调控系统电压。一旦系统电压低于目标电压值，闭回路控制器即传送第二信号来启动电荷泵。此外，系统也包括切换控制器，在感应到作用中的能隙电路后即选择闭回路控制器。本发明专利技术提出的系统通过利用能隙电压做为基准，来使闭回路控制器能够调控系统电压。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及集成电路，且特别涉及一种系统和一种方法，用来容许能隙电路系统在低供应电压集成电路下运作，并利用能隙电路的基准电压(Vbg)来控制系统电压。
技术介绍
在传统的动态随机存储器(DRAM)阵列中，信息储存于一种给定DRAM 单元的方式，通过适当地驱动字元线(wordline, WL)来启动转移晶体管 (transfer transistor),从而传递电荷至单元电容器(cell capacitor)。 一般而言， 单元的持久和表现会随着转移至单元内电荷的数量而增强。 一种给定单元的 转移晶体管由将电压Vpp施加至字元线所启动，用来转移电荷至单元内；通 过将电压WLL (wordline low)施加到字元线来切换关闭该转移晶体管。为了转移尽可能多的电荷至单元内，Vpp必须比该转移晶体管的临界电 压Vt高。因此，Vpp可能为供应电压Vdd和晶体管临界电压Vtn的总和。 Vpp电压的增加容许了电荷转移时间的縮短。然而基于对可靠度的考虑，Vpp 的最大值限制视横跨转移晶体管的栅极氧化物的最大容许电场而定。Vpp电 压可能被调控以确保转移晶体管的栅极氧化物未被破坏。基准电压(例如一个 能隙电路所可能产生的基准电压)可能被用来协助这类的电压调控。一个能隙电路可产生一个不随温度而改变的固定直流基准电压。 一个能 隙电路可借着将两个温度系数正负反号的电压相加起来。随着在互补式金属 氧化物半导体技术中逐渐降低的电源供应电压，有关于电压/电流基准的设计 也就越显困难。传统的电压加总能隙基准电路已不再适用于最大供应电压不 高于1伏特的互补式金属氧化物半导体技术。硅的能隙电压值(1.12伏特)为 接近或超出这种技术可采纳的最大供应电压；而这造成能隙电路的无法作 用。
技术实现思路
这类的问题大致被解决或被预防发生了，并也逐渐达到技术上的进步。 由用来说明的实施例中可看到， 一种系统通过利用能隙电压做为基准，来使 闭回路控制器能够调控系统电压。本专利技术的目的在于提出一种集成电路系统与操作的方法，用来容许能隙电路系统在低供应电压集成电路下运作，并利用能隙电路的基准电压(Vbg)来控制系统电压。本专利技术提出一种集成电路系统，包括一个将供应电压提升至系统电压的 电荷泵、 一个提供第一信号来启动电荷泵的开回路控制器和一个输出能隙电 压基准的能隙电路。该系统还包括一个闭回路控制器，用来通过比较系统电 压与能隙基准电压来调控系统电压。当系统电压比目标电压低时，该闭回路 控制器就会提供一个第二信号来启动电荷泵。此外，该系统还包括一个切换 控制器， 一旦感应到能隙电路为作用中，即选取闭回路控制器。如上所述的集成电路系统，其中该供应电压低于该能隙电路的操作电压。如上所述的集成电路系统，其中该开回路控制器于该系统启动后即被选取。如上所述的集成电路系统，其中该供应电压不大于1伏特。 如上所述的集成电路系统，还包含系统电压控制器，调控电压的范围在-1.5伏特至1.5伏特间。如上所述的集成电路系统，其中该目标电压比该供应电压高0.5伏特。 如上所述的集成电路系统，还包括电路元件，其中该目标电压为-0.5伏特。如上所述的集成电路系统，其中该系统电压为操作电压，做为在低供应 电压元件上的低增字元线电压。如上所述的集成电路系统，其中该系统电压为Vbb电压，用来当作在嵌 入式动态随机存储器单元内P型金属氧化物半导体晶体管通过闸的字元线启 动电压供应，以及N型金属氧化物半导体晶体管通过闸的字元线关闭电压供 应。本专利技术还提出一种集成电路系统，包括Vpp电荷泵，将供应电压增加成为系统电压；Vpp储能槽，储存来自该Vpp电荷泵的电荷；开回路连续脉 冲产生器，将信号传送至该Vpp电荷泵；能隙电路，用来产生能隙电压Vbg; 能隙电压检测器，用来检测Vbg;切换器，由该能隙电压检测器控制，切换 于开回路运作与闭回路运作之间；Vpp准位控制器，做为闭回路连续脉冲产 生器，将闭回路信号传送至该Vpp电荷泵；Vpp电压检测区土央，用来告知该 Vpp准位控制器Vpp系统电压；比较器，将该Vpp系统电压与Vbg相比， 比较结果用来决定是否传送闭回路信号至该Vpp电荷泵。如上所述的集成电路系统，其中供应电压比该能隙电路的操作电压低。 本专利技术还提出一种操作集成电路系统的方法，包括利用电荷泵，提升 供应电压至目标系统电压；产生开回路信号，其中在开回路运作期间，开回 路控制器传送多个提升信号至该电荷泵；在闭回路控制器内产生闭回路信 号，其中该闭回路控制器在闭回路运作中传送多个信号至该电荷泵；通知该 闭回路控制器有关系统电压；通过能隙电路系统产生能隙基准电压；利用能 隙基准电压在该闭回路控制器内调控该系统电压至该目标系统电压；由切换 控制器检测作用中的该能隙电路；以及由该切换控制器控制该切换在该开回 路运作与该闭回路运作间。本专利技术所举实施例的其中一项优点在于该系统可能为一个低供应电压 集成电路，其逻辑处理核心电压不高于l伏特。另一优点在于预防系统反馈 自锁(feedback self-lock)的问题，起始Vpp概略电压值由一个简单控制检测器 所提供。还有另一个优点是一旦该Vpp功率上升且在能隙操作下够稳定，则该能 隙电路就会提供一个更精确的检测控制使精确的动态随机存储器WL电压能 操作。能隙电路也可能用来做为调控其他电压的基准，例如一个-0.5伏特的 Vbb。为了让后述的详尽实施方式更容易被了解，上述广泛地描述出本专利技术的 特色与技术优势。本专利技术的其他特点与优势将在权利要求内加以描述。任何 本领域技术人员在此公开的概念与特定实施例均可以此为基础，来改进或设 计其他与本专利技术相同目的的结构或过程，并且不脱离在权利要求中所提的本 专利技术精神与范围。附图说明附图的说明可用来搭配并更全面性了解本专利技术及优势。 图1为一个低供应电压集成电路的总体方块图。图2为一个系统电压控制器的方块图，就如同图1中的系统电压控制器106。图3为一个系统电压控制器的总体流程图。图4为一个系统电压控制器的闭回路操作流程图。并且，上述附图中的各附图标记说明如下100集成电路102能隙电路104低电压供应单元106、200系统电压控制器108Vpp电路110Vbb电路112其他电路202电荷泵204开回路控制器206闭回路控制器208系统电压检测器210能隙基准电压输入212比较器214信号产生器216切换控制器具体实施例方式本专利技术优选的实施例的制作与使用均详尽地讨论如下，但是本专利技术可以不同文字形式表示；此处的特定实施例只是用来说明而非限制本专利技术的范 围。本专利技术将以一个逻辑处理核心电压小于或等于1伏特的嵌入式动态随机 存储器系统为例来说明。本专利技术可应用至其他供应电压低于能隙电路的操作电压的集成电路上。本专利技术的实施例之一为作用在一个嵌入式动态随机存储器单元内。此实施例允许能隙电路在一个低增字元线电压(low boosted wordline voltage, Vpp)集成电路上运作，且利用能隙电路产生的基准电压(Vbg)来使一个反馈程序能 够调控Vpp系统电压。在实施例中， 一个切换控制器检测运作中的能隙电路 并使一个闭回路控制器能够控制一个Vpp电荷泵的操作。当Vpp系统电压 比Vpp系统目标电压值低时，该闭回本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集成电路系统，包括：　电荷泵，用来将供应电压提升至系统电压；　开回路控制器，用以提供第一信号来启动该电荷泵；　能隙电路，用以输出能隙基准电压；　闭回路控制器，通过比较该系统电压与该能隙基准电压来调控该系统电压，一旦该系统电压比目标电压低时，该闭回路控制器即提供第二信号来启动该电荷泵；　切换控制器，在感应到该能隙电路为启动状态之后即选取该闭回路控制器。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：许国原，篮茂峰，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]