功率分配器及具有该功率分配器的集成电路和半导体装置

摘要

本发明涉及一种功率分配器及具有该功率分配器的集成电路和半导体装置。功率分配器包括：大储存电容器；开关，其耦接于至少一条电源线与该大储存电容器之间；及控制器，其配置成基于连接至该电源线的电路区块是否处于工作中而接通或切断该开关。本发明通过控制在电源线与大电容储存电容器之间的电连接，可阻挡大电容储存电容器的漏电流。

说明书

相关申请的交叉引用

本发明主张2008年12月26日申请的韩国专利申请案第10-2008-0134895号的优先权，该案的公开内容以全文引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及一种功率分配器及具有该功率分配器的存储装置。根据本发明的实施例的功率分配器可应用于其它半导体集成电路。

背景技术

最近，已要求包括动态随机存取存储器(DRAM)的典型半导体装置在低电压下并以高速工作。若在低电压下高速地驱动存储器，则该存储器可具有以下非预期的结果。亦即，当存储器以高速工作时，封装或板的小电感可对供应必要功率造成干扰。若在低供应电压下驱动该存储器以便降低其功率消耗，则低电源电压的噪声可改变电路延迟而使存储器错误地工作。

为了克服这些结果，需要减小低电源电压的噪声。亦即，需要将外部电源与芯片上电路之间的阻抗控制得较小。举例而言，可通过增加在芯片中周边电路处的储存电容器的电容量来减小该阻抗。此处，该储存电容器可用于功率分配器中以最小化归因于功率消耗的电压降。

虽然可能通过使用具有关于射频噪声的小等效串联电阻(ESR)的储存电容器来获得小阻抗，但具有非常高电容量的储存电容器可为补偿低频噪声所需的。

同时，储存电容器的电容量与电极的表面积成正比且与电介质的厚度成反比。因此，电介质的厚度必须为薄的，以在给定面积中获得大电容量。然而，若电介质薄，则储存电容器的漏电流成为显著问题。

发明内容

本发明的例示性实施例针对提供一种用于防止大储存电容器的漏电流增加的功率分配器。

本发明的例示性实施例针对提供一种具有功率分配器的集成电路。

本发明的例示性实施例针对提供一种具有功率分配器的存储装置。

根据本发明的例示性方面，提供一种功率分配器，其包括：大储存电容器；切换单元，其连接于至少一条电源线与该大储存电容器之间；及控制器，其基于耦接至该电源线的电路区块的工作状态来接通或切断该切换单元。

根据本发明的另一例示性方面，提供一种集成电路，其包括：大储存电容器；电路区块，其配置成由来自至少一条电源线的电源电压所驱动；及切换单元，其配置成接收关于该电路区块被启用还是被停用的信息并响应于所接收的信息而控制大储存电容器与电源线之间的电连接。

该集成电路可进一步包括配置成判定电路区块是否被启用并接通或切断切换单元的传感器。该集成电路可进一步包括配置成控制电路区块及切换单元的控制器。

电路区块可为在其被启用时产生低频噪声的电路区块。大储存电容器可具有漏电流，且电路区块在其被启用时消耗的功率比由该漏电流消耗的功率大至少100倍。

根据本发明的又一例示性方面，提供一种存储装置，其包括：大储存电容器；切换单元，其配置成控制该大储存电容器与至少一条电源线之间的电连接；及控制器，其配置成接收外部指示命令并基于该半导体装置的工作模式而接通或切断该切换单元。

该大储存电容器可具有漏电流，且在消耗比由该漏电流消耗的功率大至少100倍的功率的工作模式下，该切换单元可被接通。可在电源切断模式、备用模式及更新模式的一种模式下切断该切换单元。

电源线可包括第一电源线及第二电源线，且该切换单元可安置于该第一电源线及该第二电源线的至少一个与大储存电容器之间。

该大储存电容器可包括具有并联耦接的多个电容器的第一电容器组及具有并联耦接的多个电容器的第二电容器组。该第一电容器组可串联耦接至该第二电容器组。

该电容器可为通过依序地堆叠下电极导电层、电介质层及上电极导电层而形成的堆叠电容器。大储存电容器具有μF等级的电容量。

附图说明

图1为说明根据本发明的实施例的功率分配器的图；

图2A及图2B为说明根据本发明的另一实施例的大储存电容器的电路图；

图3为说明根据本发明的实施例的具有功率分配器的集成电路的图；

图4为说明根据本发明的另一实施例的具有功率分配器的集成电路的图；以及

图5为说明根据本发明的实施例的具有功率分配器的存储装置的电路图。

具体实施方式

本发明的其它目的和优点通过以下描述可以被理解，并且通过参考本发明的实施例而变得明显。

图1为说明根据本发明的实施例的功率分配器的图。

参看图1，根据本发明的实施例的功率分配器包括大储存电容器160、第一切换单元140A、第二切换单元140B及控制器180。

电源线包括具有电源电压VDD的第一电源线120A及具有接地电压VSS的第二电源线120B。

第一切换单元140A耦接于该第一电源线120A与该大储存电容器160之间。第二切换单元140B耦接于该第二电源线120B与该大储存电容器160之间。将典型MOS晶体管开关用作第一切换单元140A及第二切换单元140B。虽然根据本发明的实施例的功率分配器包括第一切换单元140A及第二切换单元140B，但本发明并不限于此。举例而言，根据一实施例的功率分配器可仅包括该第一切换单元及该第二切换单元中的一个。

该大储存电容器160包括第一电容器组160A及第二电容器组160B。该第一电容器组160A包括并联耦接的多个电容器，且该第二电容器组160B包括并联耦接的多个电容器。该第一电容器组160A串联耦接至该第二电容器组160B。

储存电容器160的单元电容器可为通过依序地堆叠下电极导电层、电介质层及上电极导电层而形成的堆叠电容器。电介质为薄的，以具有诸如μF等级电容量的大电容量。

控制器180根据耦接至电源线120A及120B的预定电路区块(未显示)是否处于工作中而接通或切断第一切换单元140A及第二切换单元140B。

控制器180基于电路区块(未显示)的工作状态而判定控制信号CONT及/CONT的逻辑值，其中电源电压经由电源线120A及120B而供应至该电路区块。举例而言，若电路区块在其被启用时产生低频噪声，或若电路区块消耗的功率比由大储存电容器的漏电流消耗的功率大至少100倍，则当该电路区块被启用时，控制器180接通第一切换单元140A及第二切换单元140B。不然，控制器180切断第一切换单元140A及第二切换单元140B。

可能使用具有对于射频噪声的小等效串联电阻(ESR)的储存电容器来获得足够小的阻抗。然而，对于低频噪声，需要具有非常大电容量的储存电容器。同时，为了实施储存电容器为具有有限面积内的大电容量，必须使用具有薄电介质的堆叠电容器。然而，具有薄电介质的此种大储存电容器160可具有大的漏电流。

若被供应来自电源线120A及120B的功率的电路区块为产生低频噪声的区块，则可通过在该电路区块被启用时将大储存电容器160电连接至电源线来消除低频噪声。相反地，当电路区块被停用时，可将大储存电容器160与电源线断开以减少漏电流。

若在电路区块被启用时该电路区块消耗的功率比储存电容器的漏电流消耗的功率大至少100倍，则储存电容器160可电连接至电源线，因为该储存电容器的漏电流为可忽略的最小值。然而，当电路区块被停用时，储存电容器的漏电流在整个系统的功率消耗中为显著的。因此，将储存电容器与电源线在电学上断开。举例而言，若电路区块被停用相对长的时间，则稳定地流经储存电容器的漏电流变得显著。

根据本实施例的功率分配器可通过基于工作状态控制电源线120A及120B与储存电容器160之间的电连接来防止该储存电容器的漏电流。

图2A及图2B说明根据本发明的另一实施例的储存电容器。如图2A中所示，储存电容器260A包括串联耦接的两个电容器260AA及260AB。如图2B中所示，储存电容器260B可为单一大电容器。

图3说明根据本发明的另一实施例的具有功率分配器的集成电路。

参看图3，根据本发明的实施例的集成电路包括电路区块310、传感器350、切换单元340及大储存电容器360。

电路区块310自第一电源线320A及第二电源线320B接收电源电压。第一电源线320A包括电源电压VDD且第二电源线320B包括接地电压VSS。

传感器350检测电路区块310的工作状态并输出控制信号CONT作为检测结果。亦即，基于电路区块310的启用状态或停用状态来判定自传感器350输出的控制信号CONT的逻辑值。

切换单元340响应于控制信号CONT的逻辑值而控制储存电容器360与第一电源线320A之间的电连接。

利用耦接于第一电源线320A与储存电容器360之间的PMOS晶体管来配置切换单元340。然而，本发明并不限于此。可利用耦接于第二电源线320B与大储存电容器360之间的NMOS晶体管来配置切换单元340。或者，切换单元340可包括PMOS晶体管及NMOS晶体管两者。

与图3的集成电路不同，图4中所示的集成电路包括电路区块410、切换单元440及控制器480。

电路区块410自第一电源线420A及第二电源线420B接收电源电压。第一电源线420A包括电源电压VDD且第二电源线420B包括接地电压VSS。

切换单元440响应于控制信号CONT而控制储存电容器460与第一电源线420A之间的电连接。

控制器480控制切换单元440及电路区块410。通常，可由预定控制电路来控制操作预定电路区块410的时间。亦即，在图4的集成电路中，仅当电路区块响应于自控制器480输出的启用信号EN而被启用时，切换单元440才响应于自控制器480输出的被激活的控制信号CONT而被接通。

参看图3及图4，电路区块310及410各为产生低频噪声的区块，或者是在该电路区块310及410被启用时消耗了比由储存电容器460的漏电流消耗的功率大100倍的来自电源电压的功率的区块。在此状况下，当电路区块310及410被启用时，切换单元340及440被启用。相反地，当电路区块310及410被停用时，切换单元340及440被停用。

在图3及图4中所示的实施例中，大电容储存电容器360及460实质上具有与图1、图2A及图2B中所示的大电容储存电容器160、260A及260B相同的结构。

图5为说明根据本发明的另一实施例的具有功率分配器的半导体装置的电路图。

参看图5，根据本发明的另一实施例的半导体装置包括大储存电容器560、切换单元540及控制器580。切换单元540切换大储存电容器560与第一及第二电源线520A及520B之间的电连接。控制器580接收外部指示命令CS、CAS、RAS及WE，并基于存储器工作模式来接通或切断切换单元。

举例而言，包括DRAM的存储装置具有多个工作模式。在所述工作模式中，储存电容器可在消耗的功率可以比由该储存电容器的漏电流消耗的功率大至少100倍的工作模式下耦接至电源线。相反地，在消耗较少功率的工作模式下，可将该储存电容器与电源线断开。举例而言，消耗较少功率的存储器工作模式为电源切断模式、备用模式及更新模式。

存储器工作模式由输入至存储器芯片的外部指示命令的组合而判定。因此，控制信号CONT的逻辑值由指示的组合予以判定，而切换单元540接收该控制信号且通过该控制信号CONT的经判定的逻辑值予以控制，从而判定是否使用大电容电容器560。

因为根据本发明的另一实施例的存储装置的电源线520A及520B、切换单元540及储存电容器560具有与上文所描述的实施例中的电源线、切换单元及储存电容器相同的结构，所以省略了其详细描述。

如上文所描述，具有μF等级的电容量的大电容储存电容器可用于消除低频噪声。此大电容储存电容器可实施为通过依序堆叠下电极导电层、电介质及上电极导电层而形成的堆叠电容器。电介质必须为薄的，以便增加有限面积内的电容量。因此，大电容电容器可具有大的漏电流。

因此，在根据本发明的功率分配器及具有该功率分配器的集成电路中，可通过控制在电源线与大电容储存电容器之间的电连接来阻挡该大电容储存电容器的漏电流。

亦即，若自电源线接收电源电压的电路区块为具有低频噪声的区块，则当电路区块被启用时可将大电容储存电容器电连接至电源线。相反地，当电路区块被停用时，可将大电容储存电容器与电源线断开。同样，若电路区块在其被启用时消耗的功率比由储存电容器的漏电流消耗的功率大至少100倍，则在该电路区块被启用时可将储存电容器电连接至电源线，因为该储存电容器的漏电流可小得足以被忽略。相反地，当电路区块被停用时，可将储存电容器与电源线断开，因为该储存电容器的漏电流可能变得显著。

包括DRAM的半导体装置具有多个工作模式。根据本发明的实施例的具有功率分配器的半导体装置可在这样一种工作模式下将储存电容器连接至电源线，即，该工作模式下消耗比任何其它工作模式下消耗的功率大100倍的功率。相反地，若工作模式需要较少功率消耗，则可将储存电容器与电源线断开。因此，可能通过将根据本发明的使用储存电容器的功率分配器应用于存储器来防止漏电流。

虽然已针对特定实施例而对本发明进行了描述，但对于本领域技术人员明显的是，在不脱离如在所附权利要求书中限定的本发明的精神及范畴的情况下，可进行各种变化及修改。