TWI875215B - Calibration apparatus of memory device and calibration method thereof - Google Patents
Calibration apparatus of memory device and calibration method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- TWI875215B TWI875215B TW112137040A TW112137040A TWI875215B TW I875215 B TWI875215 B TW I875215B TW 112137040 A TW112137040 A TW 112137040A TW 112137040 A TW112137040 A TW 112137040A TW I875215 B TWI875215 B TW I875215B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- coupled
- calibration
- transistor
- terminal
- strong
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Logic Circuits (AREA)
- Read Only Memory (AREA)
- Techniques For Improving Reliability Of Storages (AREA)
Abstract
Description
本發明是有關於一種記憶體裝置的阻抗校準技術,且特別是有關於一種記憶體裝置的校準設備及其校準方法。 The present invention relates to an impedance calibration technology for a memory device, and in particular to a calibration device for a memory device and a calibration method thereof.
包含有三維NAND快閃記憶體(3D NAND flash)的高容量及高性能的積體電路記憶體正持續發展中,希望利用立體堆疊技術與多階層記憶胞(multi-level cells,MLC)縮小記憶胞的尺寸而提高資料儲存密度,並提升資料存取及傳輸的速度。 High-capacity and high-performance integrated circuit memory, including 3D NAND flash, is continuing to develop, hoping to use three-dimensional stacking technology and multi-level cells (MLC) to reduce the size of memory cells and increase data storage density, and improve data access and transmission speed.
另一方面,隨著電子裝置的操作速度增加,會對應地降低電子裝置中記憶體裝置間所傳送的信號的擺動寬度(swing width),從而降低傳送信號所花費的延遲時間。然而,隨著降低信號的擺動寬度,信號的傳送會大幅度地受到外部雜訊的影響,並且在資料傳輸端的信號反射會因為傳輸路徑間阻抗不匹配而增加,進而難以高速地傳送資料、降低信號完整性並影響到信號的傳輸品質。阻抗不匹配可由半導體製造過程、供應電壓以及操作溫度(PVT)的變化而引起。因此,對於資料傳輸路徑中的阻抗 進行校準(如,ZQ校準)便是用來解決在高速資料傳輸時因阻抗不匹配而降低信號完整性的問題。 On the other hand, as the operating speed of electronic devices increases, the swing width of the signal transmitted between memory devices in the electronic device will be correspondingly reduced, thereby reducing the delay time spent on signal transmission. However, as the swing width of the signal is reduced, the transmission of the signal will be greatly affected by external noise, and the signal reflection at the data transmission end will increase due to the impedance mismatch between the transmission paths, making it difficult to transmit data at high speed, reducing signal integrity and affecting the signal transmission quality. Impedance mismatch can be caused by changes in semiconductor manufacturing processes, supply voltage, and operating temperature (PVT). Therefore, calibrating the impedance in the data transmission path (e.g., ZQ calibration) is used to solve the problem of reduced signal integrity due to impedance mismatch during high-speed data transmission.
本發明提供一種記憶體裝置的阻抗校準技術,可降低阻抗校準的錯誤率且提升記憶體裝置中信號完整性。 The present invention provides an impedance calibration technology for a memory device, which can reduce the error rate of impedance calibration and improve the signal integrity in the memory device.
本發明實施例所述記憶體裝置的校準設備包括阻抗、強臂比較器、邏輯電路以及校準控制器。阻抗用以產生比對電壓。強臂比較器包括非反相輸入端及反相輸入端。所述非反相輸入端接收參考電壓。所述反相輸入端接收所述比對電壓。所述強臂比較器比較所述參考電壓與所述比對電壓產生比較結果,並將所述比較結果閂鎖並對應地產生閂鎖信號及反相閂鎖信號。邏輯電路耦接所述強臂比較器。邏輯電路依據所述閂鎖信號及所述反相閂鎖信號以產生比對結果信號。以及,校準控制器依據所述比對結果信號實施所述記憶體裝置中的阻抗校準。 The calibration equipment of the memory device described in the embodiment of the present invention includes an impedance, a strong-arm comparator, a logic circuit and a calibration controller. The impedance is used to generate a comparison voltage. The strong-arm comparator includes a non-inverting input terminal and an inverting input terminal. The non-inverting input terminal receives a reference voltage. The inverting input terminal receives the comparison voltage. The strong-arm comparator compares the reference voltage with the comparison voltage to generate a comparison result, and latches the comparison result and correspondingly generates a latch signal and an inverted latch signal. The logic circuit is coupled to the strong-arm comparator. The logic circuit generates a comparison result signal according to the latch signal and the inverted latch signal. And the calibration controller implements impedance calibration in the memory device according to the comparison result signal.
基於上述,本發明實施例所述的記憶體裝置的校準設備及其校準方法利用改變電路結構(例如,以強臂比較器取代原有的比較電路、邏輯電路的結構調整)來降低在對比對信號與參考信號進行比較的延遲時間,讓後續進行阻抗校準的電路(如,實施ZQ校準的控制器)具備充分的時序預算(budget)及計算餘量(margin),降低阻抗校準的錯誤率且提升記憶體裝置中信號完整性。 Based on the above, the calibration device and calibration method of the memory device described in the embodiment of the present invention utilizes the change of circuit structure (for example, replacing the original comparison circuit with a strong arm comparator, adjusting the structure of the logic circuit) to reduce the delay time in comparing the comparison signal with the reference signal, so that the subsequent impedance calibration circuit (such as the controller implementing ZQ calibration) has sufficient timing budget and calculation margin, reducing the error rate of impedance calibration and improving the signal integrity in the memory device.
150:記憶體區塊 150: memory block
152:頁 152: Page
154:記憶胞串 154: Memory cell string
156、SSL:串列選擇線 156. SSL: Serial Selection Line
157:記憶胞 157: Memory cells
158、GSL:接地選擇線 158. GSL: Ground selection line
159、CSL:共同源極線 159. CSL: Common Source Line
BLn、BLn+1:位元線 BLn, BLn+1: bit line
WL0~WL95:字元線 WL0~WL95: character line
200、400、700:校準設備 200, 400, 700: Calibration equipment
210、410:阻抗 210, 410: Impedance
220:比較器 220: Comparator
231:延遲元件 231: Delay element
234、434:資料正反器(DFF) 234, 434: Data Flip-Flop (DFF)
240、440:校準控制器 240, 440: Calibration controller
250、450:調整驅動器 250, 450: Adjust the drive
310、320、610:箭頭 310, 320, 610: arrows
420:強臂比較器 420: Strong Arm Comparator
430:邏輯電路 430:Logical Circuit
432:反及閘 432: Anti-gate
510:差動輸入對 510: Differential input pair
520:閂鎖器 520: latch
530-1、530-2:重置電路 530-1, 530-2: Reset circuit
660:前置放大器 660: Preamplifier
S910~S950:記憶體裝置的校準方法的各步驟 S910~S950: Steps of the memory device calibration method
VREF:參考電壓 VREF: reference voltage
Vdr:比對電壓 Vdr: comparison voltage
Vin+:非反相輸入端 Vin+: non-inverting input terminal
Vin-:反相輸入端 Vin-: inverting input terminal
OSC:時脈信號 OSC: clock signal
OSCB:反相時脈信號 OSCB: Inverted clock signal
Cout:比較器的輸出端 Cout: comparator output terminal
OSCBD:經延遲時脈信號 OSCBD: delayed clock signal
LAT_OUT1:比較結果 LAT_OUT1: Comparison results
LAT_OUT:閂鎖信號 LAT_OUT: latch signal
LAT_OUTB:反相閂鎖信號 LAT_OUTB: Inverted latch signal
Result、Sres:比對結果信號 Result, Sres: comparison result signal
ZQS[n:0]:校準信號 ZQS[n:0]: calibration signal
D:資料輸入端 D: Data input port
CK:時脈接收端 CK: Clock receiving end
Q:資料輸出端 Q: Data output port
code1~code3:編碼 code1~code3: encoding
CDT1~CDT2:比對延遲 CDT1~CDT2: comparison delay
CADT1~CADT2:計算延遲 CADT1~CADT2: Calculate delay
VRT1~VRT2:參考電壓調整時間 VRT1~VRT2: reference voltage adjustment time
O1、O2、O3、R1、R2、R3:資料 O1, O2, O3, R1, R2, R3: Data
OUT1:強臂比較器的第一輸出端 OUT1: The first output terminal of the strong-arm comparator
OUT2:強臂比較器的第二輸出端 OUT2: The second output terminal of the strong arm comparator
PO1:差動輸入對的第一輸出端 PO1: The first output terminal of the differential input pair
PO2:差動輸入對的第二輸出端 PO2: The second output terminal of the differential input pair
DFF_CK:正反器時脈信號 DFF_CK: Flip-flop clock signal
M1~M10、MCL:電晶體 M1~M10, MCL: transistor
VDD:系統電壓端 VDD: system voltage terminal
INV1、INV2:反相器 INV1, INV2: Inverter
圖1是依照本發明一實施例的一種立體記憶體晶片中記憶體區塊的結構示意圖。 Figure 1 is a schematic diagram of the structure of a memory block in a 3D memory chip according to an embodiment of the present invention.
圖2是依照本發明第一實施例的一種記憶體裝置的校準設備的電路方塊圖。 FIG2 is a circuit block diagram of a calibration device for a memory device according to the first embodiment of the present invention.
圖3是圖2校準設備各信號的時序圖。 Figure 3 is a timing diagram of the signals of the calibration equipment in Figure 2.
圖4是依照本發明第二實施例的一種記憶體裝置的校準設備的電路方塊圖。 FIG4 is a circuit block diagram of a calibration device for a memory device according to the second embodiment of the present invention.
圖5是圖4強臂比較器的詳細電路圖。 Figure 5 is a detailed circuit diagram of the strong arm comparator in Figure 4.
圖6是圖4校準設備各信號的時序圖。 Figure 6 is a timing diagram of the signals of the calibration device in Figure 4.
圖7是依照本發明第三實施例的一種記憶體裝置的校準設備的電路方塊圖。 FIG7 is a circuit block diagram of a calibration device for a memory device according to the third embodiment of the present invention.
圖8A與圖8B分別呈現校準控制器使用線性搜尋或二元搜尋時各狀態與校準信號相對應的示意圖。 Figures 8A and 8B respectively show schematic diagrams of the states corresponding to the calibration signals when the calibration controller uses linear search or binary search.
圖9是依照本發明一實施例的一種記憶體裝置的校準方法的流程圖。 Figure 9 is a flow chart of a method for calibrating a memory device according to an embodiment of the present invention.
圖1是依照本發明一實施例的一種立體記憶體晶片中記憶體區塊150的結構示意圖。記憶體區塊150可為具備高容量及
高性能的三維NAND快閃記憶體的一部分。記憶體區塊150中多個記憶胞被配置在三個維度中,例如,XYZ坐標系。以記憶胞157為例,記憶胞157耦合到對應的字元線WL0及位元線BL。以導電層或字元線層形成的字元線(如,字元線WL0~WL95)跟與其耦接的多個記憶胞形成多個頁152。換句話說,記憶體區塊150中的記憶胞被區分為多個頁152。每頁152可以是例如在XY平面中的一層記憶胞,並且同層(同頁)上的記憶胞耦合到相同字元線(如,字元線WL0或WL95)並且獲得對應的字元線電壓。不同層(不同頁)上的記憶胞耦合到不同字元線。每頁可以連接到驅動電路中相應的接點,例如連接到X解碼器(或掃描驅動器)。每條線皆具備對應的電壓驅動器,且這些電壓驅動器可由記憶體控制器(未繪示)或相應硬體控制。記憶胞串154中的多個記憶胞分屬不同的頁。
FIG. 1 is a schematic diagram of the structure of a
記憶胞串154包括沿著Z方向垂直串聯連接的多個記憶胞。記憶胞被配置為耦合到串列選擇線SSL 156的串選擇電晶體SST,記憶胞也可配置為耦合到接地選擇線GSL 158的地選擇電晶體GST。記憶胞串154被連接到一個或多個驅動器,例如資料驅動器。包括記憶胞157的記憶胞串154經由地選擇電晶體GST連接到共同源極線CSL 159。SSL 156可以是在每頁152(或字線層)的頂部上形成的導電線或導電層。記憶體區塊150可包括在頁152的頂部上所具備的多個SSL 156。GSL 158可以是在每頁152(或字線層)的底部上形成的導電線或導電層。CSL 159可以
是形成在立體儲存晶片的基板上的導電層或多條導電線。在串列選擇線SSL 156和最上面的頁152之間,或者在接地選擇線GSL 158和最下面的頁152之間還可設置若干虛擬線或相應層(未繪示)。
The
另一方面,為了提高信號完整性並增強輸出信號的強度,無論是圖1反及閘快閃記憶體裝置還是雙倍資料率同步動態隨機存取記憶體(DDR SDRAM),記憶體裝置中可具備終端電阻及相應的調整驅動器以對資料傳輸路徑上的阻抗進行校準(如,ZQ校準),從而降低因半導體製造過程、供應電壓以及操作溫度(PVT)的變化所引起的阻抗不匹配,進而抱持保持信號完整性。 On the other hand, in order to improve signal integrity and enhance the strength of the output signal, whether it is the NAND flash memory device in Figure 1 or the double data rate synchronous dynamic random access memory (DDR SDRAM), the memory device can have a terminal resistor and a corresponding adjustment driver to calibrate the impedance on the data transmission path (such as ZQ calibration), thereby reducing the impedance mismatch caused by changes in semiconductor manufacturing process, supply voltage and operating temperature (PVT), thereby maintaining signal integrity.
圖2是依照本發明第一實施例的一種記憶體裝置的校準設備200的電路方塊圖。圖2校準設備200包括阻抗210、比較器220、延遲元件231、資料正反器(data flip-flop,DFF)234、校準控制器240及調整驅動器250。阻抗210可稱為是參考阻抗,其藉由調整驅動器提供的電流而產生比對電壓Vdr。比較器220具備非反相輸入端Vin+、反相輸入端Vin-及輸出端Cout。非反相輸入端Vin+接收參考電壓VREF,反相輸入端Vin-接收比對電壓Vdr。比較器220將與時脈信號OSC互為反相的反相時脈信號OSCB作為其時脈信號而使比較器220執行其功能。比較器220用以比較參考電壓VREF與比對電壓Vdr,以在其輸出端Cout產生比較結果LAT_OUT1。圖2校準設備200還包括參考電
壓產生器,其受控於校準信號ZQS[n:0]以對應地調整參考電壓VREF的電壓值。
FIG2 is a circuit block diagram of a
由於比較器220進行參考電壓VREF與比對電壓Vdr的比較時需要一段處理時間,無法即時地產生比較結果LAT_OUT1給DFF 234。因此,延遲元件231會將反相時脈信號OSCB延遲一預定時間而產生經延遲時脈信號OSCBD,DFF 234藉由此經延遲時脈信號OSCBD作為DFF 234的時脈信號,來使DFF 234執行其功能。
Since the
校準控制器240依照DFF 234產生的比對結果信號Result對應地實施記憶體裝置中的阻抗校準(例如是,ZQ校準)。詳細來說,校準控制器240按照比對結果信號Result對應地產生校準信號ZQS[n:0],以實施阻抗校準。校準信號ZQS[n:0]可表示為ZQ校準的強度,可作為提供給調整驅動器250的信號。耦接阻抗210的調整驅動器250按照校準信號ZQS[n:0]對應地產生經調整電流。阻抗210透過調整驅動器250所產生的經調整電流而產生比對電壓Vdr。校準設備200中的比較器220、延遲元件231、DFF 234、校準控制器240及調整驅動器250設置於晶片中,阻抗210則是設置於晶片外且耦接於晶片的特定接腳(例如,ZQ接腳)上的電阻或阻抗電晶體。前述電阻可為被動式電阻器。
The
比較器220進行參考電壓VREF與比對電壓Vdr的比較時所經過的處理時間(在此稱為,比對延遲)將會對應地擠壓到
校準控制器240在實施阻抗校準的處理時間,換言之,會讓校準控制器240的無法具備充分的時序預算(budget)從而影響到阻抗校準的精確度。
The processing time (herein referred to as comparison delay) of the
圖3是圖2校準設備200各信號的時序圖。每個狀態(state)1至狀態3表示各進行一次ZQ校準。圖3中標號『Vdr/VREF』用以表示比對電壓Vdr(圖3『Vdr/VREF』的對應實線波形)及參考電壓VREF(圖3『Vdr/VREF』的對應虛直線)。從圖3箭頭310可知,比較器220對應的時脈信號(反相時脈信號OSCB)的上升邊界(edge)時間點到比較器220產生比較結果LAT_OUT1中的第一資料O1的時間點為前述比對延遲CDT1。為使圖2中DFF 234的運作時序正確,如箭頭320所示,延遲元件231中當定時器以按照反相時脈信號OSCB延遲一預定時間而產生經延遲時脈信號OSCBD。如此可防止因比較器220的輸出較慢而讓DFF 234鎖存到錯誤的結果。如此一來,圖2校準控制器240僅能在計算延遲CADT1這個時間段內計算出對應的校準信號ZQS[n:0]中的編碼code2,並在下個狀態(例如,狀態2)時,校準控制器240將具備編碼code2的校準信號ZQS[n:0]提供給調整驅動器250,進而使校準控制器240在參考電壓調整時間VRT1中調整參考電壓VREF的電壓值,並於狀態2接續下一次的ZQ校準。比較結果LAT_OUT1中的資料O1、O2、O3對應不同狀態所計算出的資料。比對結果信號Result中的資料R1、R2、R3對應不同狀態所計算出的資料。
FIG3 is a timing diagram of each signal of the
從圖3可知,比較器220產生比較結果LAT_OUT1中第一資料O1的時間點因比對延遲CDT1而被延遲,導致校準控制器240在進行ZQ校準的計算延遲CADT1因而被縮短,對應縮短了校準信號ZQS[n:0]的更新時間與縮短參考電壓調整時間VRT1。如果校準信號ZQS[n:0]的更新太晚,會影響到下一狀態中參考電壓VREF於建立並影響到下一狀態的比較器。
As can be seen from Figure 3, the time point at which the
本發明第二實施例則是利用包括差動輸入對及閂鎖器的強臂比較器來取代圖2比較器220,並以邏輯電路中的反及閘來取代由多個反相器組成的延遲元件231,從而讓校準設備在建立下一狀態中參考電壓VREF能具備更多的時序預算,且延長了校準控制器240進行與計算ZQ校準的時序預算。
The second embodiment of the present invention uses a strong arm comparator including a differential input pair and a latch to replace the
圖4是依照本發明第二實施例的一種記憶體裝置的校準設備400的電路方塊圖。圖2與圖4之間的主要差異在於,校準設備400是以圖4強臂比較器420來取代圖2比較器220,且校準設備400利用邏輯電路430中的反及閘432來取代由多個反相器組成的延遲元件。詳細來說,校準設備400由阻抗410、強臂比較器420、邏輯電路430、校準控制器440及調整驅動器450組成。阻抗410、校準控制器440及調整驅動器450的功能與圖2對應元件相同。
FIG4 is a circuit block diagram of a
強臂比較器420的非反相輸入端Vin+接收參考電壓VREF,強臂比較器420的反相輸入端Vin-以接收比對電壓Vdr。強臂比較器420透過比較參考電壓VREF與比對電壓Vdr而在其
第一輸出端OUT1、第二輸出端OUT2分別產生閂鎖信號LAT_OUT和反相閂鎖信號LAT_OUTB。強臂比較器420的詳細電路結構請見圖5及相應描述。
The non-inverting input terminal Vin+ of the
邏輯電路430耦接強臂比較器420。邏輯電路430依據閂鎖信號LAT_OUT和反相閂鎖信號LAT_OUTB以產生比對結果信號Sres。詳細來說,邏輯電路430主要包括反及閘432及DFF 434。反及閘432的第一輸入端接收閂鎖信號LAT_OUT,反及閘432的第二輸入端接收反相閂鎖信號LAT_OUTB。反及閘432的輸出端產生正反器時脈信號DFF_CK。因此,當閂鎖信號LAT_OUT或反相閂鎖信號LAT_OUTB的極性反轉時,正反器時脈信號DFF_CK將觸發DFF 434。
The
DFF 434包括資料輸入端D、時脈接收端CK及資料輸出端Q。資料輸入端D接收閂鎖信號LAT_OUT,時脈接收端CK接收正反器時脈信號DFF_CK。DFF 434依據閂鎖信號LAT_OUT及正反器時脈信號DFF_CK而在資料輸出端Q產生比對結果信號Sres。校準控制器440依據比對結果信號Sres產生生成校準信號ZQS[n:0],校準信號ZQS[n:0]用於提供給調整驅動器450和透過參考電壓產生器來設置參考電壓VREF。
圖5是圖4強臂比較器420的詳細電路圖。圖5強臂比較器420主要包括差動輸入對510及閂鎖器520。差動輸入對510包括第一輸入端及第二輸入端,第一輸入端作為強臂比較器420的非反相輸入端Vin+以接收參考電壓VREF,第二輸入端作
為強臂比較器420的反相輸入端Vin-以接收比對電壓Vdr。差動輸入對510比較參考電壓VREF與比對電壓Vdr產生一比較結果。
FIG5 is a detailed circuit diagram of the
詳細來說,差動輸入對510包括第一電晶體M1與第二電晶體M2。電晶體M1的控制端耦接強臂比較器420的非反相輸入端Vin+,電晶體M1的第一端作為差動輸入對510的第一輸出端PO1。電晶體M2的控制端耦接強臂比較器420的反相輸入端Vin-。電晶體M2的第一端作為差動輸入對510的第二輸出端PO2。電晶體M1的第二端耦接電晶體M2的第二端。差動輸入對510還包括控制電晶體MCL與電流源540。控制電晶體MCL的第一端耦接電晶體M1的第二端及電晶體M2的第二端。控制電晶體MCL的控制端接收時脈信號CKB。電流源540耦接至控制電晶體MCL的第二端。本實施例的電晶體M1、M2及MCL皆為N型電晶體。
In detail, the
圖5閂鎖器520將差動輸入對510從其第一輸出端PO1、第二輸出端PO2提供的比較結果閂鎖並對應地在其第一輸出端OUT1、第二輸出端OUT2產生閂鎖信號LAT_OUT及反相閂鎖信號LAT_OUTB。詳細來說,圖5閂鎖器520包括第一反相器INV1及第二反相器INV2。反相器INV1的輸入端耦接強臂比較器420的第一輸出端OUT1。反相器INV1的輸出端耦接強臂比較器420的第二輸出端OUT2。反相器INV1的接地端耦接差動輸入對510的第二輸出端PO2。第一輸出端OUT1與第二輸出
端OUT2用以分別產生閂鎖信號LAT_OUT與反相閂鎖信號LAT_OUTB。反相器INV2的輸入端耦接強臂比較器420的第二輸出端OUT2,反相器INV2的輸出端耦接強臂比較器420的第一輸出端OUT1,反相器INV2的接地端耦接差動輸入對510的第一輸出端PO1。
The
反相器INV1包括電晶體M3及M4。電晶體M3的控制端耦接強臂比較器420的第一輸出端OUT1。電晶體M3的第一端耦接強臂比較器420的第二輸出端OUT2。電晶體M3的第二端耦接差動輸入對510的第二輸出端PO2。電晶體M4的控制端耦接強臂比較器420的第一輸出端OUT1。電晶體M4的第一端耦接系統電壓端VDD。電晶體M4的第二端耦接強臂比較器420的第二輸出端OUT2。
The inverter INV1 includes transistors M3 and M4. The control end of the transistor M3 is coupled to the first output end OUT1 of the
反相器INV2包括電晶體M5及M6。電晶體M5的控制端耦接強臂比較器420的第二輸出端OUT2。電晶體M5的第一端耦接強臂比較器420的第一輸出端OUT1。電晶體M5的第二端耦接差動輸入對510的第一輸出端PO1。電晶體M6的控制端耦接強臂比較器420的第二輸出端OUT2,電晶體M6的第一端耦接系統電壓端VDD,電晶體M6的第二端耦接強臂比較器420的第一輸出端OUT1。電晶體M3、M5皆為N型電晶體,電晶體M4、M6皆為P型電晶體。
The inverter INV2 includes transistors M5 and M6. The control end of transistor M5 is coupled to the second output end OUT2 of the
強臂控制器420還包括重置電路530-1及530-2。重置電路530-1及530-2耦接差動輸入對510及閂鎖器520。重置電
路530-1及530-2依據時脈信號CKB(即,圖4反相時脈信號OSCB)而重置差動輸入對510的第一輸出端PO1與第二輸出端PO2且重置閂鎖器520。
The
詳細來說,重置電路530-1包括電晶體M7與M8。電晶體M7的控制端接收時脈信號CKB,電晶體M7的第一端耦接系統電壓端VDD,電晶體M7的第二端耦接強臂比較器420的第一輸出端OUT1。電晶體M8的控制端接收時脈信號CKB,電晶體M8的第一端耦接系統電壓端VDD,電晶體M8的第二端耦接差動輸入對510的第一輸出端PO1。重置電路530-2包括電晶體M9與M10。電晶體M9的控制端接收時脈信號,電晶體M9的第一端耦接所述系統電壓端,電晶體M9的第二端耦接強臂比較器420的第二輸出端OUT2。電晶體M10的控制端接收時脈信號CKB,電晶體M10的第一端耦接系統電壓端VDD,電晶體M10的第二端耦接差動輸入對510的第二輸出端PO2。電晶體M7至M10皆為P型電晶體。
In detail, the reset circuit 530-1 includes transistors M7 and M8. The control end of the transistor M7 receives the clock signal CKB, the first end of the transistor M7 is coupled to the system voltage terminal VDD, and the second end of the transistor M7 is coupled to the first output terminal OUT1 of the
當時脈信號CKB致能時,圖5重置電路530-1及530-2中電晶體M7至M10的兩端皆被導通,使得強臂比較器420的第一輸出端OUT1、第二輸出端OUT2、差動輸入對510的第一輸出端PO1、第二輸出端PO2上的電位皆被提升為與系統電壓端VDD相同的電位,從而實現差動輸入對510及閂鎖器520的重置。
When the clock signal CKB is enabled, both ends of transistors M7 to M10 in the reset circuits 530-1 and 530-2 in FIG5 are turned on, so that the potentials of the first output terminal OUT1, the second output terminal OUT2 of the
圖6是圖4校準設備400各信號的時序圖。圖6中標號
『Vdr/VREF』用以表示比對電壓Vdr(圖6『Vdr/VREF』的對應實線波形)及參考電壓VREF(圖6『Vdr/VREF』的對應虛直線)。每個狀態(state)1至狀態3表示各進行一次ZQ校準。從圖6箭頭610可知,強臂比較器420對應的時脈信號(反相時脈信號OSCB)的上升邊界(edge)時間點到強臂比較器420產生比較結果LAT_OUT1中的資料O1的時間點為比對延遲CDT2。
FIG6 is a timing diagram of each signal of the
另一方面,當閂鎖信號LAT_OUT和反相閂鎖信號LAT_OUTB的極性不同時,將因圖4反及閘432而將正反器時脈信號DFF_CK從禁能轉換為致能,DFF 434將比對結果信號Sres提供給圖4校準控制器440,使得圖4校準控制器440能在計算延遲CADT2這個時間段內計算出對應的校準信號ZQS[n:0]中的編碼code2,並在下個狀態(例如,狀態2)時,校準控制器440將具備編碼code2的校準信號ZQS[n:0]提供給調整驅動器450。校準控制器440在參考電壓調整時間VRT2中調整參考電壓VREF的電壓值,並於狀態2接續下一次的ZQ校準。
On the other hand, when the polarities of the latch signal LAT_OUT and the inverted latch signal LAT_OUTB are different, the flip-flop clock signal DFF_CK will be switched from disable to enable due to the
比較圖3與圖6,圖6比對延遲CDT2的時間長度明顯短於圖3比對延遲CDT1。並且,圖6校準控制器440在進行ZQ校準的計算延遲CADT2明顯長於圖3計算延遲CADT1,且圖6參考電壓調整時間VRT2明顯長於圖2參考電壓調整時間VRT1。如此一來,圖6校準控制器440可有更多時間計算ZQ校準與調整參考電壓VREF,進而避免校準錯誤。
Comparing Figure 3 and Figure 6, the time length of the comparison delay CDT2 in Figure 6 is significantly shorter than the comparison delay CDT1 in Figure 3. In addition, the calculated delay CADT2 of the
圖7是依照本發明第三實施例的一種記憶體裝置的校準
設備700的電路方塊圖。與圖6第二實施例相較,在滿足電路設計條件下,圖7校準設備700還包括前置放大器660。前置放大器660耦接於強臂比較器420與阻抗410之間。強臂比較器420的非反相輸入端Vin+透過前置放大器660接收參考電壓VREF。強臂比較器420的反相輸入端Vin-透過前置放大器660接收比對電壓Vdr。詳細來說,前置放大器660的兩個輸入端分別接收參考電壓VREF及比對電壓Vdr,前置放大器660的兩個輸出端則分別耦接強臂比較器420的非反相輸入端Vin+及反相輸入端Vin-,用以放大參考電壓VREF和比對電壓Vdr之間的差異。
FIG7 is a circuit block diagram of a
圖2與圖4校準控制器240可使用多種方式來實現ZQ校準。圖8A與圖8B分別呈現校準控制器使用線性搜尋(linear search)或二元搜尋(binary search)時各狀態與校準信號ZQS[n:0]相對應的示意圖,其中n、M為正整數,且M小於等於n。在此以線性搜尋(對應圖8A)或二元搜尋(對應圖8B)作為舉例來說明ZQ校準可具備多種實施態樣。
The
圖9是依照本發明一實施例的一種記憶體裝置的校準方法的流程圖。圖9所述校準方法可應用於圖4校準設備400。請同時參考圖4及圖9,於步驟S910中,依據阻抗410以產生比對電壓Vdr。詳細來說,利用調整驅動器450以依據校準信號ZQS[n:0]而產生的經調整電流而使阻抗410產生比對電壓Vdr。
FIG9 is a flow chart of a calibration method for a memory device according to an embodiment of the present invention. The calibration method described in FIG9 can be applied to the
於步驟S920中,利用強臂比較器420比較比對電壓Vdr及參考電壓VREF以產生比較結果。於步驟S930中,利用強臂
比較器420來閂鎖前述比較結果,並對應地產生閂鎖信號LAT_OUT及反相閂鎖信號LAT_OUTB。詳細來說,強臂比較器420在其第一輸出端OUT1上產生閂鎖信號LAT_OUT及在強臂比較器420的第二輸出端OUT2上產生反相閂鎖信號LAT_OUTB。
In step S920, the
於步驟S940中,利用邏輯電路430以依據閂鎖信號LAT_OUT及反相閂鎖信號LAT_OUTB以產生比對結果信號Sres。詳細來說,利用反及閘432以依據閂鎖信號LAT_OUT及反相閂鎖信號LAT_OUTB產生正反器時脈信號DFF_CK。並且,利用資料正反器434以依據閂鎖信號LAT_OUT、反相閂鎖信號LAT_OUTB及正反器時脈信號DFF_CK以產生比對結果信號Sres。在閂鎖信號LAT_OUT或反相閂鎖信號LAT_OUTB的極性反轉時,正反器時脈信號DFF_CK將被啟用以觸發資料正反器434。
In step S940, the
於步驟S950中,利用校準控制器440依據比對結果信號Sres產生校準信號ZQS[n:0],以實施記憶體裝置中的阻抗校準。如前述實施例所述,阻抗校準可以是ZQ校準,且ZQ校準的實施是使用線性搜尋或二元搜尋。
In step S950, the
於符合本發明的其他實施例中,還可利用圖7前置放大器660來擴大參考電壓VREF與比對電壓Vdr之間的電壓差,使得強臂比較器420對於參考電壓VREF與比對電壓Vdr的比對更為靈敏。前述步驟的詳細流程及電路結構細節可參照前述各實施
例。
In other embodiments consistent with the present invention, the
綜上所述,本發明實施例所述的記憶體裝置的校準設備及其校準方法利用改變電路結構(例如,以強臂比較器取代原有的比較電路、邏輯電路的結構調整)來降低在對比對信號與參考信號進行比較的延遲時間,讓後續進行阻抗校準的電路(如,實施ZQ校準的控制器)具備充分的時序預算及計算餘量,降低阻抗校準的錯誤率且提升記憶體裝置中信號完整性。 In summary, the calibration device and calibration method of the memory device described in the embodiment of the present invention utilizes the change of circuit structure (for example, replacing the original comparison circuit with a strong arm comparator, adjusting the structure of the logic circuit) to reduce the delay time in comparing the comparison signal with the reference signal, so that the subsequent impedance calibration circuit (such as the controller implementing ZQ calibration) has sufficient timing budget and calculation margin, reduces the error rate of impedance calibration and improves the signal integrity in the memory device.
400:校準設備 400: Calibration equipment
410:阻抗 410: Impedance
434:資料正反器 434: Data flip-flop
440:校準控制器 440: Calibration controller
450:調整驅動器 450: Adjust the drive
420:強臂比較器 420: Strong Arm Comparator
430:邏輯電路 430:Logical Circuit
432:反及閘 432: Anti-gate
VREF:參考電壓 VREF: reference voltage
Vdr:比對電壓 Vdr: comparison voltage
Vin+:非反相輸入端 Vin+: non-inverting input terminal
Vin-:反相輸入端 Vin-: inverting input terminal
OSCB:反相時脈信號 OSCB: Inverted clock signal
LAT_OUT:閂鎖信號 LAT_OUT: latch signal
LAT_OUTB:反相閂鎖信號 LAT_OUTB: Inverted latch signal
Sres:比對結果信號 Sres: comparison result signal
ZQS[n:0]:校準信號 ZQS[n:0]: calibration signal
D:資料輸入端 D: Data input port
Q:資料輸出端 Q: Data output port
CK:時脈接收端 CK: Clock receiving end
OUT1:強臂比較器的第一輸出端 OUT1: The first output terminal of the strong-arm comparator
OUT2:強臂比較器的第二輸出端 OUT2: The second output terminal of the strong arm comparator
DFF_CK:正反器時脈信號 DFF_CK: Flip-flop clock signal
Claims (20)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW112137040A TWI875215B (en) | 2023-09-27 | 2023-09-27 | Calibration apparatus of memory device and calibration method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW112137040A TWI875215B (en) | 2023-09-27 | 2023-09-27 | Calibration apparatus of memory device and calibration method thereof |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TWI875215B true TWI875215B (en) | 2025-03-01 |
| TW202514622A TW202514622A (en) | 2025-04-01 |
Family
ID=95830343
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW112137040A TWI875215B (en) | 2023-09-27 | 2023-09-27 | Calibration apparatus of memory device and calibration method thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| TW (1) | TWI875215B (en) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2631911B1 (en) * | 2010-10-13 | 2017-02-01 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Offset compensation for sense amplifiers |
| TW201740376A (en) * | 2016-05-11 | 2017-11-16 | 三星電子股份有限公司 | Impedance calibration circuit of semiconductor memory device, semiconductor memory device and method of operating the same |
| US20180181344A1 (en) * | 2016-12-27 | 2018-06-28 | Intel Corporation | Programmable data pattern for repeated writes to memory |
| CN112636717A (en) * | 2020-12-30 | 2021-04-09 | 深圳市紫光同创电子有限公司 | Impedance calibration circuit and method |
| CN115273952A (en) * | 2022-07-27 | 2022-11-01 | 长鑫存储技术有限公司 | Impedance calibration circuit and memory |
| TW202305799A (en) * | 2022-06-22 | 2023-02-01 | 中國大陸商長鑫存儲技術有限公司 | Impedance calibration circuit, impedance calibration method, and memory |
-
2023
- 2023-09-27 TW TW112137040A patent/TWI875215B/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2631911B1 (en) * | 2010-10-13 | 2017-02-01 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Offset compensation for sense amplifiers |
| TW201740376A (en) * | 2016-05-11 | 2017-11-16 | 三星電子股份有限公司 | Impedance calibration circuit of semiconductor memory device, semiconductor memory device and method of operating the same |
| US20180181344A1 (en) * | 2016-12-27 | 2018-06-28 | Intel Corporation | Programmable data pattern for repeated writes to memory |
| CN112636717A (en) * | 2020-12-30 | 2021-04-09 | 深圳市紫光同创电子有限公司 | Impedance calibration circuit and method |
| TW202305799A (en) * | 2022-06-22 | 2023-02-01 | 中國大陸商長鑫存儲技術有限公司 | Impedance calibration circuit, impedance calibration method, and memory |
| CN115273952A (en) * | 2022-07-27 | 2022-11-01 | 长鑫存储技术有限公司 | Impedance calibration circuit and memory |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 專書 Behzad Razavi The StrongARM Latch [A Circuit for All Seasons] IEEE Solid-State Circuits Magazine 2015 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW202514622A (en) | 2025-04-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110598487B (en) | Structure, circuit and method for physical unclonable function | |
| US20250097056A1 (en) | Novel puf generators based on sram bit cells | |
| KR102706774B1 (en) | A device comprising an input buffer and a method for operating the input buffer | |
| CN107045886A (en) | Nonvolatile memory | |
| CN115206364B (en) | Asymmetric decision feedback equalization | |
| JP2013081079A (en) | Semiconductor device | |
| Yang et al. | A calibration-free in-memory true random number generator using voltage-controlled MRAM | |
| TW201335934A (en) | Operation aware auto-feedback SRAM | |
| CN116645986B (en) | System and method for improved double-tail latch with wide input common-mode range | |
| TWI875215B (en) | Calibration apparatus of memory device and calibration method thereof | |
| US20250157512A1 (en) | Memory circuit and method of operating the same | |
| JP5259382B2 (en) | Semiconductor memory device | |
| US12334921B2 (en) | High speed dual-tail latch with power gating | |
| US12469533B2 (en) | Calibration apparatus and calibration method of memory device with strong-arm comparator | |
| CN108074608B (en) | Flex circuit for Static Random Access Memory (SRAM) self-timer | |
| TWI796203B (en) | Determination circuit, memory device and peripheral circuit thereof | |
| US10163477B1 (en) | Memory array having disturb detector and write assistor | |
| CN113314164B (en) | Capacitance-based compensation circuit | |
| US12462868B2 (en) | Systems and methods for improved dual-tail latch with load control | |
| TWI777787B (en) | Memory circuit and method of operating the same | |
| TWI571876B (en) | Resistive memory apparatus and memory cell thereof | |
| TWI802235B (en) | Digital buffer device with self-calibration | |
| TW202538745A (en) | Memory circuit and method of operating same | |
| CN116935922A (en) | Digital buffer device with self-correction |