[發明專利]一種基于閾值電壓調節的多級溫度控制自刷新存儲設備及其方法

有效

• 申請號: 201110284656.7
• 申請日: 2011-09-22
• 公開（公告）號: CN103021451A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 解玉鳳;林殷茵;孟超;程寬
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: G11C11/406
• 分類號: G11C11/406
• 代理公司: 上海元一成知識產權代理事務所(普通合伙) 31268
• 代理人: 吳桂琴

技術領域

本發明涉及存儲器技術領域，尤其涉及一種基于閾值電壓調節的多級溫度控制自刷新方法。

背景技術

DRAM會由于漏電流而造成數據破壞，因此，應當在單元數據丟失之前將數據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狀態的存儲單元中的數據。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，存儲單元數據的維持時間降低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，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。

現有技術按照溫度多級控制刷新頻率的技術，參考附圖1，按照溫度多級控制刷新頻率的存儲設備包括，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產生多種刷新頻率。根據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為現有技術閾值電壓和多級刷新頻率、溫度變化的曲線圖。現有技術中，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最壞情況下的刷新需求，其中刷新周期的倒數為刷新頻率。

現有技術CN1734667A就公開了一種刷新周期產生電路。該刷新周期產生電路，產生刷新DRAM單元時的刷新周期，其構成具有：以對環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；檢測所述環境溫度的溫度檢測器；以及根據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定的溫度范圍內具有正的溫度系數，而在所述規定的溫度范圍外不具有正的溫度系數，所述選擇電路在所述規定的溫度范圍外進行所述分頻輸出的切換。

現有技術的不足之處在于，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，可能出現低效率或者不可靠問題。

發明內容

為了達到上述目的，本發明提出一種基于閾值電壓調節的多級溫度控制自刷新存儲設備，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，該存儲設備還包括n個襯底電壓穩定模塊和第二選擇器，所述n個襯底電壓穩定模塊產生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，n為自然數。

優選的，振蕩器產生刷新信號frq，然后輸出到分頻器。

優選的，分頻器對振蕩器產生的刷新信號frq進行分頻，產生分頻后的刷新頻率frqs。

優選的，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。

優選的，襯底電壓穩定模塊包括三個定值電阻、一個三極管T1、比較器和電荷泵。

優選的，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。

優選的，通過調整三個定值電阻得到襯底電壓VBBn。

優選的，第二選擇器為三態傳輸門。

為了達到上述目的，本發明還提出一種方法，包括以下步驟：n個襯底電壓穩定模塊產生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，n為自然數。

本發明克服了現有技術存在的，如每級的頻率對應的溫度范圍大，閾值電壓變化范圍大，可能出現低效率或者不可靠問題。

附圖說明

附圖1為現有技術按照溫度多級控制刷新頻率的存儲設備；

附圖2為現有技術閾值電壓和多級刷新頻率、溫度變化的曲線圖；

附圖3為根據本發明實施例基于閾值電壓調節的多級溫度控制自刷新存儲設備；

附圖4為根據本發明實施例襯底電壓穩定模塊201的電路圖；