專利名稱：一種基于閾值電壓調(diào)節(jié)的多級溫度控制自刷新存儲設(shè)備及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及存儲器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于閾值電壓調(diào)節(jié)的多級溫度控制自刷新方法。
背景技術(shù)：
DRAM會由于漏電流而造成數(shù)據(jù)破壞，因此，應當在單元數(shù)據(jù)丟失之前將數(shù)據(jù)讀出之后再充電到初始的電荷水平。這個再充電的過程就稱為刷新。另外，自刷新指的DRAM自身以固定的周期進行刷新，以維持standby狀態(tài)的存儲單元中的數(shù)據(jù)。另一方面，溫度每上升10度，漏電流增加一倍。換句話說，當溫度上升10度，存儲單元數(shù)據(jù)的維持時間降低 1/2，當上升50度時，維持時間降低到1/32。如上所描述，漏電流與溫度密切相關(guān)，因此，溫度是影響刷新周期的重要因素。即，自刷新周期在相對較高溫度時應該更短。
現(xiàn)有技術(shù)按照溫度多級控制刷新頻率的技術(shù)，參考附圖1，按照溫度多級控制刷新頻率的存儲設(shè)備包括，振蕩器101，分頻器102，溫度傳感器103和選擇器104。溫度傳感器 103具有感知溫度并分級處理的功能，給出不同階段溫度對應的電壓信號，輸出到選擇器 104的輸入端。分頻器102產(chǎn)生多種刷新頻率。根據(jù)不同溫度對應電壓信號，選擇器104選擇一種刷新頻率輸出refrq。參考附圖2，附圖2為現(xiàn)有技術(shù)閾值電壓和多級刷新頻率、溫度變化的曲線圖?，F(xiàn)有技術(shù)中，閾值電壓Vth隨著溫度升高而下降，刷新周期在不同的溫度階段對應不同的周期。此時各階段刷新周期 應當滿足該溫度階段內(nèi)最壞情況下的刷新需求， 其中刷新周期的倒數(shù)為刷新頻率。
現(xiàn)有技術(shù)CN1734667A就公開了一種刷新周期產(chǎn)生電路。該刷新周期產(chǎn)生電路，產(chǎn)生刷新DRAM單元時的刷新周期，其構(gòu)成具有以對環(huán)境溫度具有溫度依賴性的頻率進行振蕩的振蕩電路部；對所述振蕩電路部的振蕩輸出進行分頻的分頻電路；檢測所述環(huán)境溫度的溫度檢測器；以及根據(jù)所述溫度檢測器的輸出，可切換地選擇輸出來自所述分頻電路的多個頻率的分頻輸出，輸出作為所述刷新周期的基準的信號的選擇電路，所述振蕩電路部的所述溫度依賴性在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)具有正的溫度系數(shù)，而在所述規(guī)定的溫度范圍外不具有正的溫度系數(shù)，所述選擇電路在所述規(guī)定的溫度范圍外進行所述分頻輸出的切換。
現(xiàn)有技術(shù)的不足之處在于，通常情況下，如果不加控制，每隔12度，刷新頻率就需要提高一倍。那么必須分段設(shè)置刷新頻率。每級的頻率對應的溫度范圍大，閾值電壓變化范圍大，可能出現(xiàn)低效率或者不可靠問題。發(fā)明內(nèi)容
為了達到上述目的，本發(fā)明提出一種基于閾值電壓調(diào)節(jié)的多級溫度控制自刷新存儲設(shè)備，包括振蕩器、分頻器、溫度傳感器，第一選擇器，所述的溫度傳感器和第一選擇器連接，振蕩器連接到分頻器，分頻器和第一選擇器連接，第一選擇器和DRAM陣列相連接，該存儲設(shè)備還包括η個襯底電壓穩(wěn)定模塊和第二選擇器，所述η個襯底電壓穩(wěn)定模塊產(chǎn)生DRAM保持期間的襯底電壓VBBl、VBB2、……VBBn，第二選擇器在溫度傳感器產(chǎn)生的溫度電壓信號Vtemp控制下從襯底電壓VBB1、VBB2、……VBBn中選擇一個輸出到DRAM陣列的晶體管襯底電壓上，其中，η為自然數(shù)。
優(yōu)選的，振蕩器產(chǎn)生刷新信號frq，然后輸出到分頻器。
優(yōu)選的，分頻器對振蕩器產(chǎn)生的刷新信號frq進行分頻，產(chǎn)生分頻后的刷新頻率 frqs0
優(yōu)選的,在Vtemp控制下,第一選擇器從多個刷新頻率frqs中選擇給出最終刷新頻率Refrq，輸出到DRAM陣列。
優(yōu)選的，襯底電壓穩(wěn)定模塊包括三個定值電阻、一個三極管Tl、比較器和電荷泵。
優(yōu)選的，三極管為跟DRAM陣列中晶體管完全相同的晶體管，取自冗余單元。
優(yōu)選的，通過調(diào)整三個定值電阻得到襯底電壓VBBn。
優(yōu)選的，第二選擇器為三態(tài)傳輸門。
為了達到上述目的，本發(fā)明還提出一種方法，包括以下步驟η個襯底電壓穩(wěn)定模塊產(chǎn)生DRAM保持期間的襯底電壓VBB1、VBB2、……VBBn，第二選擇器在溫度傳感器產(chǎn)生的溫度電壓信號Vtemp控制下從襯底電壓VBB1、VBB2、……VBBn中選擇一個輸出到DRAM陣列的晶體管襯底電壓上，其中，η為自然數(shù)。
本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)存在的，如每級的頻率對應的溫度范圍大，閾值電壓變化范圍大，可能出現(xiàn)低效率或者不可靠問題。


附圖1為現(xiàn)有技術(shù)按照溫度多級控制刷新頻率的存儲設(shè)備；
附圖2為現(xiàn)有技術(shù)閾值電壓和多級刷新頻率、溫度變化的曲線圖；
附圖3為根據(jù)本發(fā)明實施例基于閾值電壓調(diào)節(jié)的多級溫度控制自刷新存儲設(shè)備；
附圖4為根據(jù)本發(fā)明實施例襯底電壓穩(wěn)定模塊201的電路附圖5為根據(jù)本發(fā)明實施例襯底電壓穩(wěn)定模塊202的電路附圖6為根據(jù)本發(fā)明實施例閾值電壓和多級刷新頻率、溫度變化的曲線附圖7為根據(jù)本發(fā)明實施例選擇器300的電路圖；具體實施方式
附圖3為根據(jù)本發(fā)明實施例基于閾值電壓調(diào)節(jié)的多級溫度控制自刷新存儲設(shè)備， 相同的元件采用和附圖1中相同的附圖標記?；陂撝惦妷赫{(diào)節(jié)的多級溫度控制自刷新存儲設(shè)備包括，振蕩器101、分頻器102、溫度傳感器103。根據(jù)本發(fā)明實施例基于閾值電壓調(diào)節(jié)的多級溫度控制自刷新存儲設(shè)備設(shè)置兩個選擇器選擇器104和選擇器300，400為DRAM 陣列。所述存儲設(shè)備設(shè)置多個襯底電壓穩(wěn)定模塊201、202、……20η，η為自然數(shù)。襯底電壓穩(wěn)定模塊201、202、……20η每一個連接到選擇器300，襯底電壓穩(wěn)定模塊201、202、…… 20η產(chǎn)生DRAM保持期間的襯底電壓VBBl、VBB2、……VBBn，輸出到選擇器300中。溫度傳感器101用于生成依賴于溫度波動的電壓Vtemp，溫度傳感器103同時和選擇器104以及選擇器300連接。選擇器300在溫度電壓信號Vtemp控制下從VBBl、VBB2直到VBBn中選擇一個輸出到DRAM陣列的晶體管襯底電壓VBB上。振蕩器101產(chǎn)生刷新信號frq，然后輸出到分頻器，對其進行分頻，產(chǎn)生分頻后的刷新頻率frqs。刷新頻率Reffq,也是在Vtemp控制下，由選擇器I模塊104從多個頻率frqs中選擇給出。也即，溫度傳感器103分別和選擇器104、選擇器300連接，溫度傳感器輸出的依賴于溫度波動的電壓Vtemp輸出到選擇器 104和選擇器300，選擇器300在溫度電壓信號Vtemp控制下從VBB1、VBB2直到VBBn中選擇一個輸出到DRAM陣列的晶體管襯底電壓VBB上；同時，在Vtemp控制下，由選擇器I模塊 104從多個頻率ffqs中選擇給出。
附圖4為根據(jù)本發(fā)明實施例襯底電壓穩(wěn)定模塊的電路圖(201，202，......，20η)。作為其中的一個示例，附圖4示出了襯底電壓穩(wěn)定模塊201的電路圖。該襯底電壓穩(wěn)定模塊 201包括定值電阻R11、R12、R13，一個三極管Tl，一個比較器和一個電荷泵。Tl為跟DRAM 陣列中晶體管完全相同的晶體管，可取自冗余單元。電阻R12和R13的一端連接，并連接到比較器的正輸入端，R12的另外一端接電源電壓VDD或者某一個參考電壓Vref，R13的另外一端接地。Rll的一端接電源電壓VDD或者某一個參考電壓Vref，而另外一端接三極管Tl 的漏極和柵極，并接到比較器的負輸入端，比較器的輸出端和電荷泵連接，電荷泵的輸出即為VBB，同時反饋給三極管。通過調(diào)整R11、R12、R13得到VBBl ;202中，通過調(diào)整R21、R22、 R23得到VBB2。以此類推，在20η中，通過調(diào)整對應的Rnl、Rn2、Rn3得到VBBn。這里的三極管Tl為跟DRAM陣列中晶體管完全相同的晶體管，可取自冗余單元。同理，附圖5為根據(jù)本發(fā)明實施例襯底電壓穩(wěn)定模塊202的電路圖，由于是同樣的結(jié)構(gòu)，所以在此不介紹。
附圖6為根據(jù)本發(fā)明實施例閾值電壓和多級刷新頻率、溫度變化的曲線圖。采用本發(fā)明后，閾值電壓在一定溫度范圍內(nèi)保持不變，那么刷新頻率可以采用該范圍內(nèi)較低的頻率，因而降低刷新功耗。
附圖7為根據(jù)本發(fā)明實施例選擇器300的電路圖。301、302、……30η可以是三態(tài)傳輸門電路。襯底電壓穩(wěn)定模塊201、202、……20η產(chǎn)生的DRAM保持期間的襯底電壓 VBB1、VBB2、……VBBn依次輸出到三態(tài)傳輸門電路301、302、……30η。在溫度電壓信號 Vtemp 控制下，從VBB1、VBB2直到VBBn中選擇一個電壓輸出VBB。
根據(jù)本發(fā)明一個實施例，還提出了一種基于閾值電壓調(diào)節(jié)的多級溫度控制自刷新存儲設(shè)備的刷新方法，所述存儲設(shè)備包括振蕩器、分頻器、溫度傳感器，第一選擇器，所述的溫度傳感器和第一選擇器連接，振蕩器連接到分頻器，分頻器和第一選擇器連接，第一選擇器和DRAM陣列相連接。所述方法包括η個襯底電壓穩(wěn)定模塊產(chǎn)生DRAM保持期間的襯底電壓VBBl、VBB2、……VBBn，第二選擇器在溫度傳感器產(chǎn)生的溫度電壓信號Vtemp控制下從襯底電壓VBB1、VBB2、……VBBn中選擇一個輸出到DRAM陣列的晶體管襯底電壓上，其中， η為自然數(shù)。
盡管示出和描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，對本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是在其更寬的方面不脫離本發(fā)明的情況下可以作出很多變化和修改。
權(quán)利要求
1.一種基于閾值電壓調(diào)節(jié)的多級溫度控制自刷新存儲設(shè)備，包括振蕩器、分頻器、溫度傳感器，第一選擇器，所述的溫度傳感器和第一選擇器連接，振蕩器連接到分頻器，分頻器和第一選擇器連接，第一選擇器和DRAM陣列相連接，其特征在于該存儲設(shè)備還包括η個襯底電壓穩(wěn)定模塊和第二選擇器，所述η個襯底電壓穩(wěn)定模塊產(chǎn)生DRAM保持期間的襯底電壓VBB1、VBB2、……VBBn，第二選擇器在溫度傳感器產(chǎn)生的溫度電壓信號Vtemp控制下從襯底電壓VBB1、VBB2、……VBBn中選擇一個輸出到DRAM陣列的晶體管襯底電壓上，其中，η為自然數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于閾值電壓調(diào)節(jié)的多級溫度控制自刷新存儲設(shè)備，其特征在于，振蕩器產(chǎn)生刷新信號frq，然后輸出到分頻器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于閾值電壓調(diào)節(jié)的多級溫度控制自刷新存儲設(shè)備，其特征在于，分頻器對振蕩器產(chǎn)生的刷新信號frq進行分頻，產(chǎn)生分頻后的刷新頻率frqs。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于閾值電壓調(diào)節(jié)的多級溫度控制自刷新存儲設(shè)備，其特征在于，在Vtemp控制下,第一選擇器從多個刷新頻率frqs中選擇給出最終刷新頻率Refrq,輸出到DRAM陣列。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于閾值電壓調(diào)節(jié)的多級溫度控制自刷新存儲設(shè)備，其特征在于，襯底電壓穩(wěn)定模塊包括三個定值電阻、一個三極管Tl、比較器和電荷泵。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于閾值電壓調(diào)節(jié)的多級溫度控制自刷新存儲設(shè)備，其特征在于，三極管為跟DRAM陣列中晶體管完全相同的晶體管，取自冗余單元。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于閾值電壓調(diào)節(jié)的多級溫度控制自刷新存儲設(shè)備，其特征在于，通過調(diào)整三個定值電阻得到襯底電壓VBBn。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于閾值電壓調(diào)節(jié)的多級溫度控制自刷新存儲設(shè)備，其特征在于，第二選擇器為三態(tài)傳輸門。
9.一種基于閾值電壓調(diào)節(jié)的多級溫度控制自刷新存儲設(shè)備的刷新方法，所述存儲設(shè)備包括振蕩器、分頻器、溫度傳感器，第一選擇器，所述的溫度傳感器和第一選擇器連接，振蕩器連接到分頻器，分頻器和第一選擇器連接，第一選擇器和DRAM陣列相連接，其特征在于η個襯底電壓穩(wěn)定模塊產(chǎn)生DRAM保持期間的襯底電壓VBB1、VBB2、……VBBn，第二選擇器在溫度傳感器產(chǎn)生的溫度電壓信號Vtemp控制下從襯底電壓VBB1、VBB2、……VBBn中選擇一個輸出到DRAM陣列的晶體管襯底電壓上，其中，η為自然數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及存儲器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于閾值電壓調(diào)節(jié)的多級溫度控制自刷新方法，本存儲設(shè)備，包括振蕩器、分頻器、溫度傳感器，第一選擇器，所述的溫度傳感器和第一選擇器連接，振蕩器連接到分頻器，分頻器和第一選擇器連接，第一選擇器和DRAM陣列相連接，該存儲設(shè)備還包括n個襯底電壓穩(wěn)定模塊和第二選擇器，所述n個襯底電壓穩(wěn)定模塊產(chǎn)生DRAM保持期間的襯底電壓VBB1、VBB2、……VBBn，第二選擇器在溫度傳感器產(chǎn)生的溫度電壓信號Vtemp控制下從襯底電壓VBB1、VBB2、……VBBn中選擇一個輸出到DRAM陣列的晶體管襯底電壓上。本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)存在的，如每級的頻率對應的溫度范圍大，閾值電壓變化范圍大，可能出現(xiàn)低效率或者不可靠問題。
文檔編號G11C11/406GK103021451SQ20111028465
公開日2013年4月3日 申請日期2011年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月22日
發(fā)明者解玉鳳, 林殷茵, 孟超, 程寬 申請人:復旦大學