JP2016012204A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は半導体装置に関し、特に、内部クロック信号のデューティ比を調整するデューティ補正回路を備えた半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device provided with a duty correction circuit that adjusts the duty ratio of an internal clock signal.
代表的な半導体メモリデバイスであるDRAM(Dynamic Random Access Memory)は、DDR(Double Data Rate)型と呼ばれるタイプが主流である。DDR型のDRAMは、内部クロック信号の立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジの両方に同期してデータを入出力することから、内部クロック信号のデューティ比を正確に50%に維持する必要があり、このためにデューティ補正回路が用いられることが多い(特許文献1参照)。 A DRAM (Dynamic Random Access Memory), which is a typical semiconductor memory device, is mainly a type called a DDR (Double Data Rate) type. Since the DDR type DRAM inputs and outputs data in synchronization with both the rising edge and falling edge of the internal clock signal, it is necessary to maintain the duty ratio of the internal clock signal accurately at 50%. In many cases, a duty correction circuit is used (see Patent Document 1).
ここで、内部クロック信号のデューティ比が50%から外れてしまう要因としては、外部要因と内部要因が存在する。外部要因とは外部クロック信号に起因するものであり、外部クロック信号のデューティ比がそもそも50%から外れている場合に生じる。これに対し、内部要因とは半導体装置内の伝送パスに起因する要因であり、内部クロック信号が伝送パスを通過するうちに、デューティ比のずれが拡大する現象である。 Here, external factors and internal factors exist as factors that cause the duty ratio of the internal clock signal to deviate from 50%. An external factor is attributed to an external clock signal, and occurs when the duty ratio of the external clock signal deviates from 50% in the first place. On the other hand, the internal factor is a factor caused by the transmission path in the semiconductor device, and is a phenomenon in which the deviation of the duty ratio increases while the internal clock signal passes through the transmission path.
内部要因によるデューティ比のずれを低減するためには、出力バッファにより近い部分で内部クロック信号のデューティ比をモニタすることが有効である。しかしながら、この場合には、デューティ補正のためのフィードバックループのループ長が長くなってしまうことから、固有遅延時間が増大してしまう。また、モニタによって得られた制御信号をデューティ補正回路に供給するための信号パスが長くなるため、特に制御信号がアナログ値である場合、特性変動が生じやすいという問題もあった。 In order to reduce the deviation of the duty ratio due to an internal factor, it is effective to monitor the duty ratio of the internal clock signal in a portion closer to the output buffer. However, in this case, since the loop length of the feedback loop for duty correction becomes long, the inherent delay time increases. In addition, since a signal path for supplying the control signal obtained by the monitor to the duty correction circuit becomes long, there is a problem that characteristic variation is likely to occur particularly when the control signal is an analog value.
このような問題を解決するための方法として、内部クロック信号のデューティ比をクロックツリーの入力部においてモニタするとともに、内部クロック信号がクロックツリーを伝搬することにより生じるデューティ比のずれをデューティオフセット回路により相殺する方法が考えられる。 As a method for solving such a problem, the duty ratio of the internal clock signal is monitored at the input portion of the clock tree, and the duty ratio shift caused by the propagation of the internal clock signal through the clock tree is detected by the duty offset circuit. A method of offsetting can be considered.
しかしながら、従来は、デューティ比のずれを外部のテスタによって検出する必要があることから、高い検出精度を得ることが困難であった。また、テスタによる検出及びデューティオフセット回路へのプログラミングに時間がかかるため、製造コストを増大させる要因となっていた。 However, conventionally, since it is necessary to detect the deviation of the duty ratio by an external tester, it has been difficult to obtain high detection accuracy. In addition, it takes time to detect the tester and program the duty offset circuit, which increases the manufacturing cost.
本発明の一側面による半導体装置は、クロック信号が伝搬するクロックツリーと、前記クロックツリーに入力される前記クロック信号のデューティ比を検出することによって第1のデューティ検知信号を生成する第1のデューティ検知回路と、前記クロックツリーから出力される前記クロック信号のデューティ比を検出することによって第2のデューティ検知信号を生成する第2のデューティ検知回路と、前記第1及び第2のデューティ検知信号に基づいて前記クロック信号のデューティ比を調整するデューティ補正回路と、を備えることを特徴とする。 A semiconductor device according to an aspect of the present invention generates a first duty detection signal by detecting a clock tree in which a clock signal propagates and a duty ratio of the clock signal input to the clock tree. A detection circuit; a second duty detection circuit that generates a second duty detection signal by detecting a duty ratio of the clock signal output from the clock tree; and the first and second duty detection signals. And a duty correction circuit for adjusting a duty ratio of the clock signal based on the duty ratio.
本発明の他の側面による半導体装置は、第1のクロック信号が入力され、第2のクロック信号を出力するクロックツリーと、前記第2のクロック信号のデューティ比と所定のデューティ比との差を検出することによってオフセット信号を生成するオフセット検出回路と、前記第1のクロック信号のデューティ比を前記オフセット信号に基づいてオフセットさせることにより、第3のクロック信号を生成する第1のデューティオフセット回路と、を備え、前記オフセット検出回路及び前記第1のデューティオフセット回路が同一の半導体チップ上に集積されていることを特徴とする。 A semiconductor device according to another aspect of the present invention provides a clock tree that receives a first clock signal and outputs a second clock signal, and a difference between a duty ratio of the second clock signal and a predetermined duty ratio. An offset detection circuit that generates an offset signal by detecting, and a first duty offset circuit that generates a third clock signal by offsetting a duty ratio of the first clock signal based on the offset signal; The offset detection circuit and the first duty offset circuit are integrated on the same semiconductor chip.
本発明によれば、内部要因によるデューティ比のずれを半導体装置の内部で自動的に相殺することができる。このため、外部のテスタを用いた場合と比べて高精度にデューティ比を調整することができるとともに、製造コストを低減することが可能となる。 According to the present invention, the deviation of the duty ratio due to internal factors can be automatically canceled inside the semiconductor device. For this reason, it is possible to adjust the duty ratio with higher accuracy than in the case of using an external tester, and to reduce the manufacturing cost.
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の好ましい実施形態による半導体装置10の全体構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of a
本実施形態による半導体装置10はDRAMであり、図1に示すようにメモリセルアレイ11を備えている。メモリセルアレイ11には、互いに交差する複数のワード線WLと複数のビット線BLが設けられており、それらの交点にメモリセルMCが配置されている。ワード線WLの選択はロウデコーダ12によって行われ、ビット線BLの選択はカラムデコーダ13によって行われる。ビット線BLは、センス回路14内の対応するセンスアンプSAにそれぞれ接続されており、カラムデコーダ13により選択されたビット線BLは、センスアンプSAを介してアンプ回路15に接続される。
The
ロウデコーダ12、カラムデコーダ13、センス回路14及びアンプ回路15の動作は、アクセス制御回路20によって制御される。アクセス制御回路20には、外部端子21〜24を介してアドレス信号ADD、コマンド信号CMD、外部クロック信号CK,CKBなどが供給される。外部クロック信号CK,CKBは、互いに相補の信号である。アクセス制御回路20は、これらの信号に基づいてロウデコーダ12、カラムデコーダ13、センス回路14、アンプ回路15及びデータ入出力回路30を制御する。
The operations of the
具体的には、コマンド信号CMDがアクティブコマンドを示している場合、アドレス信号ADDはロウデコーダ12に供給される。これに応答して、ロウデコーダ12はアドレス信号ADDが示すワード線WLを選択し、これにより対応するメモリセルMCがそれぞれビット線BLに接続される。その後、アクセス制御回路20は、所定のタイミングでセンス回路14を活性化させる。
Specifically, when the command signal CMD indicates an active command, the address signal ADD is supplied to the
一方、コマンド信号CMDがリードコマンド又はライトコマンドを示している場合、アドレス信号ADDはカラムデコーダ13に供給される。これに応答して、カラムデコーダ13はアドレス信号ADDが示すビット線BLをアンプ回路15に接続する。これにより、リード動作時においては、センスアンプSAを介してメモリセルアレイ11から読み出されたリードデータDQがアンプ回路15及びデータ入出力回路30を介してデータ端子31から外部に出力される。また、ライト動作時においては、データ端子31及びデータ入出力回路30を介して外部から供給されたライトデータDQが、アンプ回路15及びセンスアンプSAを介してメモリセルMCに書き込まれる。
On the other hand, when the command signal CMD indicates a read command or a write command, the address signal ADD is supplied to the
図1に示すように、アクセス制御回路20にはDLL回路100が含まれている。DLL回路100は、外部クロック信号CK,CKBを受け、これに基づいて位相制御された内部クロック信号LCLKを生成する回路である。DLL回路100には、内部クロック信号LCLKを遅延させるディレイライン(DL)110と、内部クロック信号LCLKのデューティ比を50%に調整するデューティ補正回路(DCC)150が含まれている。DLL回路100の詳細については後述する。内部クロック信号LCLKは、データ入出力回路30に含まれる出力回路30aに供給される。これにより、リードデータDQ及びデータストローブ信号DQSは、内部クロック信号LCLKに同期してデータ端子31及びデータストローブ端子32からそれぞれ出力される。
As shown in FIG. 1, the access control circuit 20 includes a
これら各回路ブロックは、それぞれ所定の内部電圧を動作電源として使用する。これら内部電源は、図1に示す電源回路40によって生成される。電源回路40は、電源端子41,42を介してそれぞれ供給される外部電位VDD及び接地電位VSSを受け、これらに基づいて内部電位VPP,VPERI,VARYなどを生成する。内部電位VPPは外部電位VDDを昇圧することによって生成され、内部電位VPERI,VARYは外部電位VDDを降圧することによって生成される。
Each of these circuit blocks uses a predetermined internal voltage as an operating power supply. These internal power supplies are generated by the
内部電位VPPは、主にロウデコーダ12において用いられる電位である。ロウデコーダ12は、アドレス信号ADDに基づき選択したワード線WLをVPPレベルに駆動し、これによりメモリセルMCに含まれるセルトランジスタを導通させる。内部電位VARYは、主にセンス回路14において用いられる電圧である。センス回路14が活性化すると、ビット線対の一方をVARYレベル、他方をVSSレベルに駆動することにより、読み出されたリードデータの増幅を行う。内部電位VPERIは、アクセス制御回路20などの大部分の周辺回路の動作電圧として用いられる。これら周辺回路の動作電圧として外部電位VDDよりも電位の低い内部電位VPERIを用いることにより、半導体装置10の低消費電力化が図られている。
The internal potential VPP is a potential mainly used in the
図2は、DLL回路100の構成を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the
図2に示すDLL回路100は、内部クロック信号PCLK1を遅延させることによって内部クロック信号LCLK1を生成するディレイライン110を備えている。内部クロック信号PCLK1は、外部クロック信号CK,CKBを受けるクロックレシーバ25から出力される内部クロック信号PCLK0がデューティ補正回路150を通過した信号である。ディレイライン110は、遅延量の調整ピッチが粗いコースディレイライン(CDL)111と遅延量の調整ピッチが細かいファインディレイライン(FDL)112が直列接続された構成を有している。ディレイライン110から出力される内部クロック信号LCLK1は、バッファ113及びクロックツリー114を介して出力回路30aに供給され、上述の通り、リードデータDQやデータストローブ信号DQSの出力タイミングを規定するタイミング信号として用いられる。
The
内部クロック信号LCLK1は、レプリカ回路120にも供給される。レプリカ回路120は、バッファ113、クロックツリー114及び出力回路30aからなる回路群と実質的に同じ遅延時間を有する回路であり、内部クロック信号LCLK1を受けてレプリカクロック信号RCLKを出力する。ここで、出力回路30aは内部クロック信号LCLKに同期してリードデータDQやデータストローブ信号DQSを出力するものであることから、レプリカ回路120から出力されるレプリカクロック信号RCLKは、リードデータDQやデータストローブ信号DQSと正確に同期する。DRAMにおいては、リードデータDQやデータストローブ信号DQSが外部クロック信号CK,CKBに対して正確に同期している必要があり、両者の位相にずれが生じている場合にはこれを検出し、補正する必要がある。かかる検出は、位相判定回路130によって行われ、判定の結果は位相判定信号PDとして出力される。
The internal clock signal LCLK1 is also supplied to the
位相判定信号PDは、ディレイライン制御回路140に供給される。ディレイライン制御回路140は、位相判定信号PDに基づいてディレイライン110の遅延量を制御する回路である。具体的には、内部クロック信号PCLK0よりもレプリカクロック信号RCLKの位相が遅れていることを位相判定信号PDが示している場合、ディレイライン制御回路140はディレイライン110の遅延量を減少させる。逆に、内部クロック信号PCLK0よりもレプリカクロック信号RCLKの位相が進んでいることを位相判定信号PDが示している場合、ディレイライン制御回路140はディレイライン110の遅延量を増大させる。このような動作により、レプリカクロック信号RCLKの位相が内部クロック信号PCLK0と一致するよう、ディレイライン110の遅延量が調整される。レプリカクロック信号RCLKの位相が内部クロック信号PCLK0と一致している場合、リードデータDQやデータストローブ信号DQSが外部クロック信号CK,CKBに対して正確に同期した状態が得られる。
The phase determination signal PD is supplied to the delay
図2に示すように、DLL回路100にはデューティ比を調整するデューティ補正回路150が含まれている。特に限定されるものではないが、本実施形態ではディレイライン110の前段にデューティ補正回路150が挿入されており、クロックレシーバ25から出力される内部クロック信号PCLK0のデューティ比を調整することにより、内部クロック信号PCLK1を生成する。本発明においてデューティ補正回路150の挿入箇所はこれに限定されず、内部クロック信号の伝搬パスに挿入されている限り任意の場所、例えば、ディレイライン110の後段に挿入しても構わない。
As shown in FIG. 2, the
本実施形態では、内部クロック信号LCLKのデューティ比が2箇所で検出される。1箇所目はクロックツリー114に入力される前のポイントであり、2箇所目はクロックツリー114から出力された後のポイントである。図2においては、クロックツリー114に入力される内部クロック信号を「LCLK1」とし、クロックツリー114から出力される内部クロック信号を「LCLK」として区別している。
In the present embodiment, the duty ratio of the internal clock signal LCLK is detected at two locations. The first location is a point before being input to the
まず、クロックツリー114に入力される内部クロック信号LCLK1は、第1のデューティオフセット回路161に入力され、内部クロック信号LCLK2に変換される。デューティオフセット回路161は、内部クロック信号LCLK1のデューティ比をオフセット信号OFに基づいてオフセットさせることによって内部クロック信号LCLK2を生成する回路であり、内部要因によるデューティ比のずれを相殺するために用いられる。そして、内部クロック信号LCLK2は、第1のデューティ検知回路(DCD)162に供給される。
First, the internal clock signal LCLK1 input to the
デューティ検知回路162は、内部クロック信号LCLK2のデューティ比を検出し、これに基づいてデューティ検知信号D1を生成する。デューティ検知信号D1は、DCC制御回路170に供給される。DCC制御回路170はデューティ検知信号D1を受け、これに基づいてデューティ制御信号D0を生成し、これをデューティ補正回路150に供給する。デューティ補正回路150は、デューティ検知信号D2に基づいて内部クロック信号PCLK0のデューティ比を変化させ、これを内部クロック信号PCLK1として出力する。
The
一方、クロックツリー114から出力された内部クロック信号LCLKは、オフセット検出回路180に供給される。オフセット検出回路180は、第2のデューティオフセット回路181と第2のデューティ検知回路(DCD)182を含んでおり、内部クロック信号LCLKはデューティオフセット回路181を介してデューティ検知回路182に供給される。デューティオフセット回路181には、デューティ検知回路182によって生成されたデューティ検知信号D2がフィードバックされ、これによりデューティオフセット回路181から出力される内部クロック信号LCLK3のデューティ比が約50%となるように調整される。
On the other hand, the internal clock signal LCLK output from the
図3は、デューティオフセット回路161の回路図である。
FIG. 3 is a circuit diagram of the duty offset
図3に示すように、デューティオフセット回路161は、並列接続された4つのクロックトインバータCV1,CV2,CV4,CV8を備え、内部クロック信号LCLK1を受けて内部クロック信号LCLK2を生成する。これらクロックトインバータは互いに同じ回路構成を有しているため、ここでは代表してクロックトインバータCV1の構成について説明する。クロックトインバータCV1は、内部電位VPERIが供給される電源配線VLと接地電位VSSが供給される電源配線SLとの間にこの順に直列接続されたPチャンネル型MOSトランジスタMP11,MP12と、Nチャンネル型MOSトランジスタMN12,MN11によって構成されている。
As shown in FIG. 3, the duty offset
トランジスタMP12,MN12のゲート電極は共通接続され、内部クロック信号LCLK1Aが供給される入力ノードn1を構成する。内部クロック信号LCLK1Aとは、内部クロック信号LCLK1をインバータ回路INVによって反転した信号である。トランジスタMP12,MN12のドレインは共通接続され、内部クロック信号PCLK1が出力される出力ノードn2を構成する。 The gate electrodes of the transistors MP12 and MN12 are connected in common and constitute an input node n1 to which the internal clock signal LCLK1A is supplied. The internal clock signal LCLK1A is a signal obtained by inverting the internal clock signal LCLK1 by the inverter circuit INV. The drains of the transistors MP12 and MN12 are connected in common and constitute an output node n2 from which the internal clock signal PCLK1 is output.
一方、トランジスタMP11のゲート電極にはオフセット信号OFの一部である制御信号P1が供給される。これにより、制御信号P1がローレベルに活性化している場合、クロックトインバータCV1は、入力ノードn1のレベルに基づいて出力ノードn2をプルアップすることが可能となる。逆に、制御信号P1がハイレベルに非活性化している場合、クロックトインバータCV1は出力ノードn2をプルアップできない状態となる。このように、直列接続されたトランジスタMP11,MP12は、制御信号P1によって選択的に活性化されるプルアップ回路UPを構成する。 On the other hand, a control signal P1 which is a part of the offset signal OF is supplied to the gate electrode of the transistor MP11. Thereby, when the control signal P1 is activated to the low level, the clocked inverter CV1 can pull up the output node n2 based on the level of the input node n1. Conversely, when the control signal P1 is deactivated to a high level, the clocked inverter CV1 cannot pull up the output node n2. Thus, the transistors MP11 and MP12 connected in series constitute a pull-up circuit UP that is selectively activated by the control signal P1.
同様に、トランジスタMN11のゲート電極にはオフセット信号OFの一部である制御信号N1が供給される。これにより、制御信号N1がハイレベルに活性化している場合、クロックトインバータCV1は、入力ノードn1のレベルに基づいて出力ノードn2をプルダウンすることが可能となる。逆に、制御信号N1がローレベルに非活性化している場合、クロックトインバータCV1は出力ノードn2をプルダウンできない状態となる。このように、直列接続されたトランジスタMN11,MN12は、制御信号N1によって選択的に活性化されるプルダウン回路DNを構成する。 Similarly, a control signal N1 that is a part of the offset signal OF is supplied to the gate electrode of the transistor MN11. Thereby, when the control signal N1 is activated to the high level, the clocked inverter CV1 can pull down the output node n2 based on the level of the input node n1. Conversely, when the control signal N1 is inactivated to a low level, the clocked inverter CV1 cannot pull down the output node n2. In this way, the transistors MN11 and MN12 connected in series constitute a pull-down circuit DN that is selectively activated by the control signal N1.
このように、クロックトインバータCV1は、プルアップ回路UPとプルダウン回路DNを互いに独立して制御することができる。この点、一般的なクロックトインバータと相違している。 Thus, the clocked inverter CV1 can control the pull-up circuit UP and the pull-down circuit DN independently of each other. This is different from a general clocked inverter.
他のクロックトインバータCV2,CV4,CV8についても、それぞれ対応する制御信号が入力される他は、上述したクロックトインバータCV1と同じ回路構成を有している。 Other clocked inverters CV2, CV4, and CV8 also have the same circuit configuration as the clocked inverter CV1 described above except that the corresponding control signals are input.
ここで、クロックトインバータCV1,CV2,CV4,CV8の駆動能力には2のべき乗の重み付けがされている。具体的には、クロックトインバータCV1の駆動能力を1DCとすると、クロックトインバータCV2,CV4,CV8の駆動能力は、それぞれ2DC,4DC,8DCである。したがって、制御信号P1,P2,P4,P8に基づいてプルアップ能力を16段階(0DC〜15DC)に制御することができ、さらに、制御信号N1,N2,N4,N8に基づいてプルダウン能力を16段階(0DC〜15DC)に制御することができる。 Here, the driving ability of the clocked inverters CV1, CV2, CV4, and CV8 is weighted by a power of 2. Specifically, assuming that the drive capability of the clocked inverter CV1 is 1DC, the drive capabilities of the clocked inverters CV2, CV4, and CV8 are 2DC, 4DC, and 8DC, respectively. Therefore, the pull-up capability can be controlled in 16 stages (0DC to 15DC) based on the control signals P1, P2, P4, and P8, and the pull-down capability can be set to 16 based on the control signals N1, N2, N4, and N8. It can be controlled in stages (0DC to 15DC).
第2のデューティオフセット回路181についても同様の回路構成を有しており、デューティ検知信号D2に基づいて内部クロック信号LCLK3のデューティ比を多段階にオフセットさせることができる。また、デューティ補正回路150についても、図3に示したデューティオフセット回路161と同様の回路構成を有しており、デューティ制御信号D0に基づいて内部クロック信号PCLK1のデューティ比を多段階に変化させることができる。
The second duty offset
図4は、DLL回路100によるデューティ補正動作を説明するためのフローチャートである。
FIG. 4 is a flowchart for explaining the duty correction operation by the
DLL回路100によるデューティ補正動作は、次のように行われる。まず、デューティオフセット回路161によるオフセット動作を行わない状態で、第1のデューティ検知回路162を用いて内部クロック信号LCLK2のデューティ比を検出することにより、デューティ検知信号D1を生成する(ステップS1)。この場合、デューティオフセット回路161によるオフセット動作が行われていないため、内部クロック信号LCLK2のデューティ比は、内部クロック信号LCLK1のデューティ比と等しい。これにより、デューティ補正回路150によるデューティ補正動作が行われ、内部クロック信号LCLK1のデューティ比は約50%に調整される。
The duty correction operation by the
図5は、内部クロック信号PCLK0,LCLK1,LCLKのデューティ比の一例を示す波形図であり、デューティオフセット回路161によるオフセット量がゼロである場合を示している。
FIG. 5 is a waveform diagram showing an example of the duty ratio of the internal clock signals PCLK0, LCLK1, and LCLK, and shows a case where the offset amount by the duty offset
図5に示す例では、内部クロック信号PCLK0のデューティ比が約30%であるが、そのデューティ比がデューティ補正回路150によって補正され、内部クロック信号LCLK1のデューティ比が約50%に調整されている。しかしながら、クロックツリー114を伝搬するにつれてデューティ比にずれが発生する。図5に示す例では、クロックツリー114から出力される内部クロック信号LCLKのデューティ比が約60%に変化している。つまり、本例では、クロックツリー114を伝搬するとクロック信号LCLKのデューティ比が約10%増加してしまう。
In the example shown in FIG. 5, the duty ratio of the internal clock signal PCLK0 is about 30%, but the duty ratio is corrected by the
次に、オフセット検出回路180を活性化させることにより、デューティ検知信号D2を生成する(ステップS2)。具体的には、まずデューティオフセット回路181によるオフセット動作を行わない状態で、第2のデューティ検知回路182を用いて内部クロック信号LCLK3のデューティ比を検出する。その結果得られたデューティ検知信号D2は、デューティオフセット回路181にフィードバックされる。デューティオフセット回路181は、デューティ検知信号D2に基づいて内部クロック信号LCLKのデューティ比をオフセットさせることにより、内部クロック信号LCLK3を生成する。
Next, the duty cycle detection signal D2 is generated by activating the offset detection circuit 180 (step S2). Specifically, first, the duty ratio of the internal clock signal LCLK3 is detected using the second
図6は、内部クロック信号LCLK,LCLK3のデューティ比の一例を示す波形図である。 FIG. 6 is a waveform diagram showing an example of the duty ratio of the internal clock signals LCLK and LCLK3.
図6に示す例では、内部クロック信号LCLKのデューティ比が約60%であり、これがデューティ検知回路182によって検出された結果、内部クロック信号LCLK3のデューティ比が約50%に調整されている。つまり、初期状態においてはデューティオフセット回路181によるオフセット量はゼロであり、内部クロック信号LCLK3のデューティ比は、内部クロック信号LCLKのデューティ比をそのまま反映したものとなる。デューティ検知回路182は、内部クロック信号LCLK3のデューティ比が50%超であることに応答してデューティ検知信号D2を生成し、デューティオフセット回路181を制御することによって内部クロック信号LCLK3のデューティ比を低下させる。このような動作を繰り返すことにより、内部クロック信号LCLK3のデューティ比が約50%に到達する。
In the example shown in FIG. 6, the duty ratio of the internal clock signal LCLK is about 60%, and as a result of detection by the
そして、内部クロック信号LCLK3のデューティ比が約50%に到達した時点におけるデューティ検知信号D2の値は、オフセット信号OFに反映される。オフセット信号OFの値は、デューティオフセット回路181によるオフセット量を相殺する値であり、したがって、本例では、デューティ比を約10%増加させる値に相当する。このような値を持ったオフセット信号OFは、デューティオフセット回路161に与えられる(ステップS3)。
Then, the value of the duty detection signal D2 when the duty ratio of the internal clock signal LCLK3 reaches about 50% is reflected in the offset signal OF. The value of the offset signal OF is a value that cancels the offset amount by the duty offset
図7は、内部クロック信号LCLK1と内部クロック信号LCLK2との関係を説明するための波形図である。 FIG. 7 is a waveform diagram for explaining the relationship between the internal clock signal LCLK1 and the internal clock signal LCLK2.
図7に示す例では、オフセット信号OFがデューティ比を約10%増加させる値であり、このため、内部クロック信号LCLK1のデューティ比が約50%である場合、内部クロック信号LCLK2のデューティ比は約60%にオフセットされる。この場合、デューティ検知回路162は、内部クロック信号LCLK2のデューティ比が50%超であることに応答して、内部クロック信号LCLK1のデューティ比を低下させるよう、フィードバック制御を行う。
In the example shown in FIG. 7, the offset signal OF is a value that increases the duty ratio by about 10%. For this reason, when the duty ratio of the internal clock signal LCLK1 is about 50%, the duty ratio of the internal clock signal LCLK2 is about Offset to 60%. In this case, in response to the duty ratio of internal clock signal LCLK2 exceeding 50%,
このような動作を繰り返すと、図7に示すように、内部クロック信号LCLK2のデューティ比は約50%に制御される。この場合、内部クロック信号LCLK1のデューティ比は約40%である。このように、デューティオフセット回路161によってオフセット動作を行うと、内部クロック信号LCLK1のデューティ比が50%からオフセットした値に制御されることになる。
When such an operation is repeated, the duty ratio of the internal clock signal LCLK2 is controlled to about 50% as shown in FIG. In this case, the duty ratio of the internal clock signal LCLK1 is about 40%. As described above, when the offset operation is performed by the duty offset
図8は、内部クロック信号PCLK0,LCLK1,LCLKのデューティ比の一例を示す波形図であり、デューティオフセット回路161がオフセット信号OFに基づいてオフセット動作を行っている場合を示している。
FIG. 8 is a waveform diagram showing an example of the duty ratio of the internal clock signals PCLK0, LCLK1, and LCLK, and shows a case where the duty offset
図8に示すように、デューティオフセット回路161がオフセット信号OFに基づいてオフセット動作を行うと、上述の通り、約50%のデューティ比を持った内部クロック信号LCLK1のデューティ比が約10%減少し、約40%に調整される。そして、デューティ比が約40%である内部クロック信号LCLK1がクロックツリー114に入力されると、デューティ比が約10%増加し、出力されるクロック信号LCLKのデューティ比は約50%となる。
As shown in FIG. 8, when the duty offset
このようにして、本実施形態では、クロックツリー114から出力されるクロック信号LCLKのデューティ比を約50%に調整することができる。そして、本実施形態では、クロックツリー114を伝搬することによるデューティ比のずれを半導体装置10の内部で、つまり、当該半導体チップ内で検出及び補正を行っていることから、外部のテスタを用いたオフセット動作を行う必要がない。このため、より高精度なオフセット調整を行うことができるばかりでなく、製造コストを低減させることも可能となる。しかも、デューティオフセット回路181からデューティオフセット回路161に伝送されるオフセット信号OFはデジタル信号であることから、伝送距離が長い場合であっても正しい値を容易に維持することができる。
Thus, in this embodiment, the duty ratio of the clock signal LCLK output from the
尚、図4に示すデューティ補正動作は、半導体装置10に対する電源投入時やリセット時に毎回実行しても構わないが、製造段階において1回だけ実行するだけでも構わない。内部要因によるデューティ比のずれはプロセスばらつきによるものが支配的であり、電源電圧変動やクロック周波数の違いによるずれよりも大きいため、製造段階において1回だけ実行するだけでも高い効果が得られるからである。尚、図4に示す動作を製造段階において1回だけ実行する場合、オフセット信号OFの値をアンチヒューズ素子などの不揮発性記憶素子にプログラムしておく必要がある。これによれば、電源投入時やリセット時に毎回実行する場合に比べて起動時間が短くなるとともに、クロック信号LCLKがクロックツリー114を伝搬することによる消費電流の増加も防止される。
Note that the duty correction operation shown in FIG. 4 may be executed every time when the
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。 The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Needless to say, it is included in the range.
10 半導体装置
11 メモリセルアレイ
12 ロウデコーダ
13 カラムデコーダ
14 センス回路
15 アンプ回路
20 アクセス制御回路
21〜24 外部端子
25 クロックレシーバ
30 データ入出力回路
30a 出力回路
31 データ端子
32 データストローブ端子
40 電源回路
41,42 電源端子
100 DLL回路
110 ディレイライン
111 コースディレイライン
112 ファインディレイライン
113 バッファ
114 クロックツリー
120 レプリカ回路
130 位相判定回路
140 ディレイライン制御回路
150 デューティ補正回路
161 第1のデューティオフセット回路
162 第1のデューティ検知回路
170 DCC制御回路
180 オフセット検出回路
181 第2のデューティオフセット回路
182 第2のデューティ検知回路
BL ビット線
CV1,CV2,CV4,CV8 クロックトインバータ
DN プルダウン回路
INV インバータ回路
MC メモリセル
MN11,MN12,MP11,MP12 トランジスタ
n1 入力ノード
n2 出力ノード
SA センスアンプ
SL,VL 電源配線
UP プルアップ回路
WL ワード線
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記クロックツリーに入力される前記クロック信号のデューティ比を検出することによって第1のデューティ検知信号を生成する第1のデューティ検知回路と、
前記クロックツリーから出力される前記クロック信号のデューティ比を検出することによって第2のデューティ検知信号を生成する第2のデューティ検知回路と、
前記第1及び第2のデューティ検知信号に基づいて前記クロック信号のデューティ比を調整するデューティ補正回路と、を備えることを特徴とする半導体装置。 A clock tree through which the clock signal propagates;
A first duty detection circuit that generates a first duty detection signal by detecting a duty ratio of the clock signal input to the clock tree;
A second duty detection circuit that generates a second duty detection signal by detecting a duty ratio of the clock signal output from the clock tree;
And a duty correction circuit that adjusts a duty ratio of the clock signal based on the first and second duty detection signals.
前記第2のクロック信号のデューティ比と所定のデューティ比との差を検出することによってオフセット信号を生成するオフセット検出回路と、
前記第1のクロック信号のデューティ比を前記オフセット信号に基づいてオフセットさせることにより、第3のクロック信号を生成する第1のデューティオフセット回路と、を備え、
前記オフセット検出回路及び前記第1のデューティオフセット回路が同一の半導体チップ上に集積されていることを特徴とする半導体装置。 A clock tree that receives a first clock signal and outputs a second clock signal;
An offset detection circuit that generates an offset signal by detecting a difference between a duty ratio of the second clock signal and a predetermined duty ratio;
A first duty offset circuit that generates a third clock signal by offsetting a duty ratio of the first clock signal based on the offset signal;
A semiconductor device, wherein the offset detection circuit and the first duty offset circuit are integrated on the same semiconductor chip.
前記第1のデューティ検知信号に基づいて前記第1のクロック信号のデューティ比を調整するデューティ補正回路と、をさらに備えることを特徴とする請求項8に記載の半導体装置。 A first duty detection circuit that generates a first duty detection signal by detecting a duty ratio of the third clock signal;
The semiconductor device according to claim 8, further comprising a duty correction circuit that adjusts a duty ratio of the first clock signal based on the first duty detection signal.
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- 2014-06-27 JP JP2014132868A patent/JP2016012204A/en active Pending
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