專利名稱：減少濾波電容的非易揮發(fā)存儲(chǔ)器系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種存儲(chǔ)器系統(tǒng)，具體涉及一種非易揮發(fā)存儲(chǔ)器系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，如圖1至圖3所示，在非易揮發(fā)存儲(chǔ)器系統(tǒng)中，通常是根據(jù)Flash或EEPROM 的要求選擇某一固定驅(qū)動(dòng)能力的電荷泵，然后根據(jù)電荷泵的濾波要求進(jìn)行濾波電容的選 擇。這樣一來出現(xiàn)的情況就是，驅(qū)動(dòng)能力選擇了最大的，濾波電容也跟著選擇了最大的，實(shí) 際情況往往是需要較大驅(qū)動(dòng)能力的時(shí)候不需要額外的濾波電容，需要額外濾波電容的時(shí) 候，并不需要如此大的驅(qū)動(dòng)能力。驅(qū)動(dòng)能力和濾波電容的匹配之間往往出現(xiàn)矛盾。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種減少濾波電容的非易揮發(fā)存儲(chǔ)器系統(tǒng)，可 以減少存儲(chǔ)器高壓產(chǎn)生模塊中濾波電容的數(shù)量，減少芯片面積。為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種減少濾波電容的非易揮發(fā)存儲(chǔ)器系 統(tǒng)，電荷泵電路、電荷泵控制電路以及非易揮發(fā)存儲(chǔ)器，所述電荷泵電路包括N級(jí)電容，N為 正整數(shù)；每一級(jí)電容有與之相連接的開關(guān)電路，所述開關(guān)電路與電荷泵控制電路相連接； 所述電荷泵控制電路按照存儲(chǔ)器不同的操作模式產(chǎn)生不同的操作信號(hào)來控制開關(guān)電路。本發(fā)明的有益效果在于通過調(diào)節(jié)電容的大小實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)能力的調(diào)整。在部分選擇 模式下，降低電容以便降低電荷泵的驅(qū)動(dòng)能力，從而減少所需的濾波電容，在全部選擇模式 下，提高電容以便滿足該模式所需的驅(qū)動(dòng)能力。通過在電荷泵中設(shè)置開關(guān)來控制電容的大 小，可以靈活的實(shí)現(xiàn)減少濾波電容，減少芯片面積。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。圖1是公知的普通電荷泵和Flash或EEPROM組成的完整非易揮發(fā)存儲(chǔ)器(NVM， Non-Volatile Memory)系統(tǒng)示意圖；圖2是公知的電荷泵的電路；圖3是普通電荷泵的單級(jí)電路；圖4是本發(fā)明實(shí)施舉例使用的電荷泵的單級(jí)電路；圖5是本發(fā)明實(shí)施舉例完整的降低濾波電容的系統(tǒng)示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明實(shí)施例中電荷泵和Flash或EEPROM系統(tǒng)在原有系統(tǒng)(如圖1、圖2、圖3所 示)的基礎(chǔ)上主要針對(duì)電荷泵做了改動(dòng)(如圖4所示)在電荷泵中每一級(jí)電路針對(duì)電容Ct 加了開關(guān)電路，選擇實(shí)際使用的電容，從而調(diào)節(jié)電荷泵的驅(qū)動(dòng)能力，將控制信號(hào)(en，enb) 引出；引出反映Flash或EEPROM不同操作模式的信號(hào)(Mode)；設(shè)計(jì)控制電路，根據(jù)具體的操作模式Mode，按設(shè)計(jì)產(chǎn)生正確的en和enb信號(hào)；按照?qǐng)D5所示的方法連接相應(yīng)模塊，從 而根據(jù)不同的操作模式選擇合適的驅(qū)動(dòng)能力。這樣一來，在全部選擇模式下，Ct = CtO+Ctc，驅(qū)動(dòng)能力滿足該模式的要求，由于 自身電容負(fù)載足夠大，不需要額外的濾波電容。在部分選擇模式下，自身負(fù)載電容較小，需要額外的濾波電容，但是通過調(diào)節(jié)Ct =CtO,降低驅(qū)動(dòng)能力(該驅(qū)動(dòng)能力滿足該模式的要求)，實(shí)際所需的濾波電容可以大大降 低。本發(fā)明根據(jù)Flash或EEPROM各個(gè)模式下所需的驅(qū)動(dòng)能力不同，設(shè)計(jì)合適的可根據(jù) 模式調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)能力的電荷泵，使得實(shí)際所需的濾波電容的數(shù)量大大減少，有效地優(yōu)化了系 統(tǒng)的面積。隨著Flash或EEPROM容量的增加，部分選擇和全部選擇模式所需的驅(qū)動(dòng)能力的差 別越來越大，從而通過上述本發(fā)明的技術(shù)可以減少可觀數(shù)量的濾波電容。以現(xiàn)有Flash和電荷泵的系統(tǒng)為例，下表(表1)列出了各個(gè)容量下的Flash所需 的驅(qū)動(dòng)能力，濾波電容為電荷泵提供該驅(qū)動(dòng)能力所需的濾波電容量。表1是現(xiàn)有Flash和電荷泵系統(tǒng)要求
Flash容量正高壓(VPOS)電荷泵負(fù)高壓(VNEG)電荷泵驅(qū)動(dòng)能力濾波電容驅(qū)動(dòng)能力濾波電容128KB15uA20pF25uA40pF256KB30uA30pF50uA60pF768KB60uA40pFIOOuA90pF768KB的部分選擇(page)模式為512byte模式，需要的驅(qū)動(dòng)能力應(yīng)該小于 15uA (128KB的全部選擇(bulk)模式)。就以128KB的標(biāo)準(zhǔn)來說，通過調(diào)整page模式下對(duì) 應(yīng)的驅(qū)動(dòng)能力為15uA或25uA，所需的濾波電容降為20pF或40pF，相比40pF或90pF，減少 了 70pF，該面積達(dá)到0. 023mm2，接近25uA的負(fù)高壓電荷泵的面積。圖2顯示的是公知的電荷泵的電路，其Vout的最大值為Vmax = vpwr+n*vpwr (式 6. 1),其中η代表級(jí)數(shù)，η可以等于3。當(dāng)Vout端驅(qū)動(dòng)IO的負(fù)載時(shí)，實(shí)際的Vout電位 為Vout = Vmax-nlOT 或 Ct (式 6. 2)，式中T為CK的周期，Ct為pump電容，通過該公式可以看出對(duì)于固定的Vout，增加 Ct可以提高同一級(jí)數(shù)的電荷泵的驅(qū)動(dòng)能力10。反之減小Ct會(huì)降低驅(qū)動(dòng)能力10。1)根據(jù)上述原理采用調(diào)整Ct的辦法來調(diào)整電荷泵的驅(qū)動(dòng)能力。2)根據(jù)Flash或EEPROM的全部選擇bulk模式所需的驅(qū)動(dòng)能力的要求設(shè)計(jì)電荷泵，獲得合理的η和Ct。3)根據(jù)Flash或EEPROM的部分選擇page或byte模式所需的驅(qū)動(dòng)能力，根據(jù)固定 n，獲得CtO，從而Ct = CtO+Ctc (式 6. 3)，4)在電荷泵的單級(jí)pump電路模塊中加入兩組開關(guān)選擇Ctc，en = vpwr時(shí)，實(shí)際 的 Ct = CtO+Ctc, en = 0 時(shí)，實(shí)際的 Ct = CtO。5)設(shè)計(jì)電荷泵驅(qū)動(dòng)控制模塊，將具體的模式信息轉(zhuǎn)換成en和enb信號(hào)，全部選擇 bulk模式下en = vpwr,部分選擇page或byte模式下en = vgnd。6)根據(jù)3)中的驅(qū)動(dòng)能力設(shè)計(jì)相應(yīng)的濾波電容Cl’和C2’。根據(jù)表1提供的數(shù)據(jù)可見對(duì)于768KB的Flash IP來說，根據(jù)Ct設(shè)計(jì)的濾波電容 為40pF+90pF，保守估計(jì)根據(jù)CtO設(shè)計(jì)的濾波電容為20pF+40pF (128KB Flash IP的全部選 擇模式要求)，這樣可以減少70pF電容的面積。圖1中Cl，C2分別為正高壓電荷泵和負(fù)高壓電荷泵的濾波電容，電荷泵的驅(qū)動(dòng)能 力固定。圖4中給出了電荷泵的示意圖，其中vpwr是電源電壓，CK和CK#是反向時(shí)鐘，Ct 1，Ct2，Ct3是pump電容，Cs是輸出負(fù)載。圖5中給出了本發(fā)明中給出的完整的系統(tǒng)解決 辦法將Flash或EEPROM當(dāng)前的操作模式信息給到電荷泵驅(qū)動(dòng)控制模塊，該模塊將模式信 息轉(zhuǎn)化成電荷泵的en或enb信息。根據(jù)en或enb信息調(diào)節(jié)電荷泵的驅(qū)動(dòng)能力。根據(jù)較低 驅(qū)動(dòng)能力的要求，設(shè)計(jì)相應(yīng)的濾波電容Cl’和C2’。本發(fā)明方法原理=Flash或EEPROM需要使用電荷泵(charge pump)產(chǎn)生正或負(fù)高 壓進(jìn)行寫操作。隨著存儲(chǔ)器容量的增加，所需要的電荷泵的驅(qū)動(dòng)能力(driven capability) 也相應(yīng)提高。隨著驅(qū)動(dòng)能力的提高，在沒有濾波電容的情況下，電荷泵的紋波也相應(yīng)的增 加。在全部選擇(bulk)模式下，F(xiàn)lash或EEPROM自身的電容負(fù)載就可以完成濾波，但是需 要較大的驅(qū)動(dòng)能力。在部分選擇(page或byte)模式下，F(xiàn)lash或EEPROM自身的電容負(fù)載 不一定能夠滿足濾波的需要，但是僅需要較小的驅(qū)動(dòng)能力。一方面電荷泵的驅(qū)動(dòng)能力與所需的濾波電容成正比關(guān)系，另一方面Flash或 EEPROM不同模式下所需的驅(qū)動(dòng)能力和所需的濾波電容成反比關(guān)系。根據(jù)這一原理，可以通 過在Flash或EEPROM不同模式下變換電荷泵的驅(qū)動(dòng)能力，從而就可以減少需要外加的濾波 電容，從而達(dá)到減少面積的目的。技術(shù)要點(diǎn)電荷泵的驅(qū)動(dòng)能力與每一級(jí)時(shí)鐘(elk)串聯(lián)的電容(Ct)大小成正比， 通過調(diào)節(jié)該電容的大小實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)能力的調(diào)整。在部分選擇模式下，降低Ct以便降低電荷泵 的驅(qū)動(dòng)能力，從而減少所需的濾波電容，在全部選擇模式下，提高Ct以便滿足該模式所需 的驅(qū)動(dòng)能力。通過在電荷泵中設(shè)置開關(guān)來控制Ct的大小(如圖4所示)，就可以實(shí)現(xiàn)不同 模式下驅(qū)動(dòng)能力的調(diào)節(jié)，從而達(dá)到減小濾波電容的目的。實(shí)施效果舉例來說與0. 13微米嵌入式閃存工藝Flash會(huì)根據(jù)容量的不同選擇 合適驅(qū)動(dòng)能力的電荷泵(正電壓VPOS或負(fù)電壓VNEG)，針對(duì)電荷泵的驅(qū)動(dòng)能力選擇合適的 濾波電容。現(xiàn)在針對(duì)128K容量，驅(qū)動(dòng)能力選擇15uA或25uA，濾波電容是20pF或40pF。針 對(duì)256K容量，驅(qū)動(dòng)能力選擇30uA或50uA，濾波電容是30pF或60pF。按照本發(fā)明，將256K 容量下電荷泵的驅(qū)動(dòng)能力在部分選擇模式下降為15uA或30uA，從而相應(yīng)的濾波電容只需 20pF或40pF。相對(duì)于原先的設(shè)計(jì)，可以節(jié)省30pF的電容，減少三分之一，這還沒有考慮Flashl28K本身可以降低的電容。 本發(fā)明并不限于上文討論的實(shí)施方式。以上對(duì)具體實(shí)施方式
的描述旨在于為了描 述和說明本發(fā)明涉及的技術(shù)方案?；诒景l(fā)明啟示的顯而易見的變換或替代也應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為 落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種減少濾波電容的非易揮發(fā)存儲(chǔ)器系統(tǒng)，其特征在于，包括電荷泵電路、電荷泵控制電路以及非易揮發(fā)存儲(chǔ)器，所述電荷泵電路包括N級(jí)電容，N為正整數(shù)；每一級(jí)電容有與之相連接的開關(guān)電路，所述開關(guān)電路與電荷泵控制電路相連接；所述電荷泵控制電路按照存儲(chǔ)器不同的操作模式產(chǎn)生不同的操作信號(hào)來控制開關(guān)電路。
2.如權(quán)利要求1所述的減少濾波電容的非易揮發(fā)存儲(chǔ)器系統(tǒng)，其特征在于，電荷泵控 制電路操作信號(hào)包括全部選擇模式或部分選擇模式。
3.如權(quán)利要求1所述的減少濾波電容的非易揮發(fā)存儲(chǔ)器系統(tǒng)，其特征在于，所述非易 揮發(fā)存儲(chǔ)器包括Flash或EEPR0M。
4.如權(quán)利要求1所述的減少濾波電容的非易揮發(fā)存儲(chǔ)器系統(tǒng)，其特征在于，所述電荷 泵電路包括3級(jí)電容。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種減少濾波電容的非易揮發(fā)性存儲(chǔ)器系統(tǒng)，包括電荷泵電路、電荷泵控制電路以及非易揮發(fā)存儲(chǔ)器，所述電荷泵電路包括N級(jí)電容，N為正整數(shù)；每一級(jí)電容有與之相連接的開關(guān)電路，所述開關(guān)電路與電荷泵控制電路相連接；所述電荷泵控制電路按照存儲(chǔ)器不同的操作模式產(chǎn)生不同的操作信號(hào)來控制開關(guān)電路。本發(fā)明通過調(diào)節(jié)電容的大小實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)能力的調(diào)整。在部分選擇模式下，降低電容以便降低電荷泵的驅(qū)動(dòng)能力，從而減少所需的濾波電容，在全部選擇模式下，提高電容以便滿足該模式所需的驅(qū)動(dòng)能力。通過在電荷泵中設(shè)置開關(guān)來控制電容的大小，可以靈活的實(shí)現(xiàn)減少濾波電容，減少芯片面積。
文檔編號(hào)G11C16/06GK101989457SQ20091005770
公開日2011年3月23日 申請(qǐng)日期2009年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月4日
發(fā)明者董喬華 申請(qǐng)人:上海華虹Nec電子有限公司