[發明專利]供電系統以及供電方法

在審

• 申請號: 202011582664.5
• 申請日: 2020-12-28
• 公開（公告）號: CN113129954A
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發明（設計）人: 張延安;史毅駿;李伯浩
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: G11C11/16
• 分類號: G11C11/16;G11C5/14
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司 32243
• 代理人: 顧伯興

所揭露的供電系統和供電方法降低由較大寫入電流所導致的片上功率電壓降，以在寫入操作開始和結束時增加寫入IO數目或提高寫入吞吐量以及抑制寫入電壓紋波。參考穩定磁阻隨機存取存儲器的位線電壓來描述所揭露的系統和方法，然而，所揭露的系統和方法可用于穩定在短寫入脈沖期間汲取較大電流的任何存儲器配置的位線電壓，或更一般來說，可用于選擇性輔助電源產生器在較大功率消耗期間向負載供應足夠的功率。

技術領域

本揭露涉及一種供電系統以及供電方法，且特別涉及一種用于存儲器的供電系統以及供電方法。

背景技術

一般來說，磁阻隨機存取存儲器(magnetoresistive Random Access Memory；MRAM)是一種將數據存儲在磁性存儲元件中的非易失性存儲器(non-volatile memory；NVM)。在簡單配置中，每個單元具有兩個鐵磁板，鐵磁板中的每一個都可保持磁場，并由薄絕緣層間隔開。板中的一個為設置為選定極性的永久磁體，且可改變另一個板的場以匹配存儲位的外部磁場。取決于磁場，單元在可表示邏輯“0”的低(R_L)電阻狀態中或在可表示邏輯“1”的高(R_H)電阻狀態中。

使用MRAM作為替代嵌入式NVM的一個優勢是與嵌入式快閃存儲器相比寫入速度更快。然而，與磁性隧道結(magnetic tunnel junction；MTJ)的高寫入電流組合的短寫入脈沖對片上低壓差調節器(low-dropout regulator；LDO)在電壓降和穩定時間方面提出較大挑戰。

發明內容

本揭露的供電系統包括電壓輔助電路。電壓輔助電路被配置成響應于負載而向電源產生器選擇性供應輔助電壓信號。電壓輔助電路包括：電荷泵、驅動器電路、第一控制電路以及第二控制電路。驅動器電路從電荷泵接收控制信號。第一控制電路被配置成響應于來自電荷泵的控制信號而控制電壓輔助電路。第二控制電路被配置成響應于輔助電壓信號而控制電壓輔助電路。

本揭露的供電方法包括：從電源向負載提供電壓信號；以及選擇性提供電壓輔助信號以將電流注入負載。選擇性提供電壓輔助信號以將電流注入負載的步驟包括：將控制信號從電荷泵輸出到輔助驅動器電路，其中所述輔助驅動器電路被配置成輸出電壓輔助信號；響應于第一電壓輔助信號電平小于參考電壓而將第一啟用信號輸出到電荷泵，以調節第一電平處的控制信號以接通輔助驅動器電路并將電流注入負載；以及響應于第二控制信號電平小于參考電壓而將第二啟用信號輸出到電荷泵，以調節第二電平處的控制信號以維持控制信號在預定電壓電平。

本揭露的供電系統包括存儲單元、電源產生器電路以及電壓輔助電路。電源產生器電路被配置成產生存儲單元的位線電壓。電壓輔助電路被連接到電源產生器電路的輸出。電壓輔助電路包括驅動器電路、電荷泵電路、主動電平檢測器電路、備用電平檢測器電路以及控制邏輯電路。驅動器電路被配置成當啟用時將驅動電流注入到電壓輔助電路的輸出。電荷泵電路被連接到驅動器電路的輸入且被配置成控制驅動器電路的操作。主動電平檢測器電路被連接到驅動器電路的輸出且被配置成檢測位線電壓。備用電平檢測器電路被連接到驅動器電路的輸入。主動電平檢測器電路和備用電平檢測器電路的輸出被連接到控制邏輯電路的輸入。控制邏輯電路的輸出被連接到電荷泵電路的輸入。在檢測到存儲單元正執行寫入操作且需要電流注入時，主動電平檢測器電路被配置成產生控制電荷泵電路的操作的第一輸出啟用信號以將電荷泵電路的輸出升壓到目標電平。在檢測到存儲單元處于備用模式時，備用電平檢測器電路被配置成產生調節電荷泵電路的操作的第二輸出啟用信號，使得在備用模式期間電荷泵電路的輸出保持在目標電平。目標電平是存儲單元的位線電壓與驅動器電路的閾值電壓的總和。

附圖說明

結合附圖閱讀以下詳細描述會最佳地理解本揭露的各方面。應注意，根據業界中的標準慣例，各種特征未按比例繪制。實際上，為了論述清楚起見，可任意增大或減小各種特征的尺寸。另外，圖式作為本揭露的實施例的實例為說明性的且并不旨在進行限制。

圖1是示出根據一些實施例的電壓產生器輔助系統的實例的框圖。