專利名稱：用于半導(dǎo)體器件的具有降低的電阻的電源電壓分配系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件和集成電路UC)的領(lǐng)域.更具體而言，本發(fā)明涉及支持不同的電源電壓的半導(dǎo)體器件和ic.諸如半導(dǎo)體存儲(chǔ)器器件之類的半導(dǎo)體器件可以被設(shè)計(jì)成能夠取決 于預(yù)定應(yīng)用而支持不同的電源電壓.例如，雙電源供電的半導(dǎo)體器件(比如閃存IC)可以利用較高的第一電源電壓(例如3V)或者較低的 第二電源電壓(例如1.8V)進(jìn)行操作.在較低的電源電壓下的操作例如是電池供電的系統(tǒng)的特征，并且 允許降低功率消耗.在所述兩種情況下，所述(較低的或較高的)電源電壓通過電源 電壓分配線被饋送到所述半導(dǎo)體器件的內(nèi)部電路，所述分配線適于在 該器件中分配電源電壓.特別地， 一種已知的設(shè)計(jì)規(guī)則規(guī)定具有用于把電源電壓分配給所 述器件的核心電路的電源電壓分配線，這種分配線不同于用來把電源 電壓分配給輸入/輸出電路(比如輸入/輸出緩沖器)的電源電壓分配 線，其中所述核心電路包括適于執(zhí)行所期望的任務(wù)的關(guān)鍵電路結(jié)構(gòu)(比 如在存儲(chǔ)器器件的情況下是存儲(chǔ)器單元行與列選擇器、讀出放大器、 控制該存儲(chǔ)器器件的操作的控制邏輯).通過這一措施，有可能降低 所述核心電路的操作受到電源電壓上的噪聲的影響的風(fēng)險(xiǎn)，其中所述 噪聲是由于所述輸入/輸出電路的開關(guān)而產(chǎn)生的.換句話說，專用的電 源電壓分配線被用于所述核心電路和所述輸入/輸出電路，以用于把在 輸入/輸出緩沖器操作期間發(fā)生的干擾與所述半導(dǎo)體器件的剩余電路 去耦合.為了降低功率消耗，所述內(nèi)部電路(特別是雙電源供電的器件的 核心電路)典型地被設(shè)計(jì)成利用低于所述較高的第一電源電壓的電源 電壓進(jìn)行操作(例如，所述半導(dǎo)體器件的內(nèi)部電路可以被設(shè)計(jì)成利用 2. 3V的內(nèi)部電源電壓進(jìn)行操作，該內(nèi)部電源電壓介于較高的第一電源 電壓與較低的第二電源電壓之間).為了把所述較高的外部電源電壓 下變換成所述(較低的)內(nèi)部電壓，提供一個(gè)能夠降低電壓的電壓下變換器"VDC"(例如該VDC從3V的外部電壓開始來生成2. 3V的內(nèi)部電壓)。該VDC還具有穩(wěn)定所述半導(dǎo)體器件的內(nèi)部電源電壓的功能.另一方面，所述半導(dǎo)體器件的諸如輸入/輸出緩沖器之類的那些電路部件被用來把該半導(dǎo)體器件與外部環(huán)境(典型地是系統(tǒng)總線)進(jìn)行接口，所述這些部件需要在較高的笫一電源電壓或者較低的第二電源電壓下被供電，這取決于該半導(dǎo)體器件被插入的環(huán)境.電壓電平適配器(移位器)被提供來將所述核心電路與所述輸入/輸出電路進(jìn)行接 卩。當(dāng)所述半導(dǎo)體器件被采用在低電源電壓應(yīng)用中時(shí)，應(yīng)當(dāng)通過一個(gè) 等于外部電源電壓的電源電壓來為該半導(dǎo)體器件的內(nèi)部電路供電.對(duì) 于在(從所述半導(dǎo)體器件端子)接收所述外部提供的電源電壓的電源 電壓分配線與把該電源電壓分配給所述核心電路的電源電壓分配線之 間的電連接提供一個(gè)電壓開關(guān)；在這種情況下所述VDC被保持關(guān)斷， 并且用該電壓開關(guān)來旁路該VDC。在測(cè)試期間通常把所述雙電源供電的半導(dǎo)體器件配置用于低電壓 應(yīng)用或高電壓應(yīng)用，這例如是通過燃燒控制結(jié)構(gòu)中的一條熔絲，所述 控制結(jié)構(gòu)控制所述VDC的激活或者替代地所述電壓開關(guān)的激活.一般而言，所述電壓開關(guān)通過MOS晶體管、特別是p型導(dǎo)電性的 M0S晶體管(即PM0S)來實(shí)現(xiàn)，其被連接在所述半導(dǎo)體器件端子之間， 所述半導(dǎo)體器件端子在操作中被連接到接收所述外部提供的電源電壓 的電源電壓分配線以及把該電源電壓分配給所述核心電路的電源電壓 分配線，并且所述M0S晶體管具有一個(gè)接收控制信號(hào)的控制(即柵極) 端子。作為測(cè)試期間的半導(dǎo)體器件配置的結(jié)果，當(dāng)所述PMOS晶體管被 接通時(shí)，從所述電源電壓分配線接收的所述低電源電壓被饋送到所述 核心電路。所述電壓開關(guān)的電阻(PM0S晶體管接通電阻)不可避免地導(dǎo)致其 兩端的電壓降。因此，被饋送到所述核心電路的實(shí)際的內(nèi)部電源電壓 低于所述外部低電源電壓.
發(fā)明內(nèi)容
上述解決方案的一個(gè)缺點(diǎn)在于，為了減小所述電壓開關(guān)兩端的電壓降，所述M0S晶體管的電阻應(yīng)當(dāng)被保持得盡可能低.然而，這對(duì)于 所述半導(dǎo)體器件的尺寸(從而對(duì)于IC芯片尺寸)具有不利影響，這是 因?yàn)镸0S晶體管的接通電阻隨著該M0S晶體管的尺寸增大而減小.此外，當(dāng)所述M0S晶體管的尺寸增大時(shí)，與其相連的電源電壓分 配線的尺寸也增大.這導(dǎo)致IC芯片面積的進(jìn)一步增大，并且同時(shí)對(duì)于 所述電源電壓分配線的電阻具有不利影響(這是因?yàn)槠潆娮桦S著它們 變長(zhǎng)而增大).上述解決方案的另一個(gè)問題在于，為了減小由于所述電壓開關(guān)和 電源電壓分配線所導(dǎo)致的總電阻，提高了平面圖(即IC布局的設(shè)計(jì)) 的復(fù)雜度.一般而言，本發(fā)明是基于這樣的思想在低電源電壓應(yīng)用中，用 于所述半導(dǎo)體器件的核心電路的電源電壓也可以從專用于為該半導(dǎo)體 器件的輸入/輸出電路供電的(多條)電源電壓分配線得到.特別地，本發(fā)明提供一種如在獨(dú)立權(quán)利要求中所述的解決方案.在從屬權(quán)利要求中提供了本發(fā)明的有利實(shí)施例.詳細(xì)地，本發(fā)明一方面提出一種用于在半導(dǎo)體器件內(nèi)分配電源電 壓的電源電壓分配系統(tǒng)。該電源電壓分配系統(tǒng)包括第一電源電壓分 配線布置(arrangement)和第二電源電壓分配線布置，所述第一電源 電壓分配線布置和所述第二電源電壓分配線布置適于從該半導(dǎo)體器件 的外部接收半導(dǎo)體器件電源電壓并且把電源電壓分配給該半導(dǎo)體器件 的相應(yīng)的第一和第二部分；連接到第一電源電壓分配線布置的電壓到 電壓轉(zhuǎn)換電路，其中該電壓到電壓轉(zhuǎn)換電路適于把從該半導(dǎo)體器件的 外部接收的該半導(dǎo)體器件電源電壓傳輸?shù)降谝浑娫措妷悍峙渚€布置 上，或者把其值不同于該半導(dǎo)體器件電源電壓的轉(zhuǎn)換后的電源電壓放 置在第一電源電壓分配線上.所述電壓到電壓轉(zhuǎn)換電路還包括可以選 擇性地激活來把第 一 電源電壓分配線布置電耦合到所述第二電源電壓 分配線布置的裝置.


圖1示意性地示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件；圖2示意性地示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于困1的半導(dǎo)體器
件的電源電壓分配線的布局；以及圖3示出一個(gè)示例性電子系統(tǒng)，其中采用了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施 例的半導(dǎo)體器件。
具體實(shí)施方式
參考困l，示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件100.該半導(dǎo) 體器件100被集成在一個(gè)半導(dǎo)體材料(典型地是硅)的芯片中.例如 但不是限制性的，該半導(dǎo)體器件100可以是諸如非易失性存儲(chǔ)器(例 如閃存)之類的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器.半導(dǎo)體器件100是一個(gè)雙電源供電的器件，即它被設(shè)計(jì)成能夠取 決于預(yù)定應(yīng)用而利用不同的電源電壓進(jìn)行操作.例如，該半導(dǎo)體器件 100可以利用較高的第一電源電壓(例如標(biāo)稱地是3V)進(jìn)行操作或者 利用較低的第二電源電壓(例如標(biāo)稱地是1.8V)進(jìn)行操作.應(yīng)當(dāng)指出， 更一般而言，該半導(dǎo)體器件100可以被設(shè)計(jì)成能夠利用多于兩個(gè)不同 的電源電壓進(jìn)行操作.半導(dǎo)體器件100具有笫一端子105a和笫二端子105b (典型地是 IC的金屬焊盤)，其打算用于連接到該半導(dǎo)體器件IOO必須被插入其 中的電子系統(tǒng)的外部電源電壓分配線110.笫一端子105a被連接到笫一電源電壓分配線布置115a,以及笫 二端子105b被連接到第二電源電壓分配線步驟115b，所述笫一電源 電壓分配線布置和笫二電源電壓分配線布置被提供在所述半導(dǎo)體器件 IC的內(nèi)部，以用于分配在使用中通過外部電源電壓分配線UO從外部 接收的電源電壓.特別地，第一電源電壓分配線布置115a被提供來把所述電源電壓 分配給半導(dǎo)體器件100的笫一部分，比如該半導(dǎo)體器件100的核心電 路120.例如，在存儲(chǔ)器器件的情況下，該核心電路120可以包括地址 解碼器、存儲(chǔ)器單元矩陣行和列選擇器、讀出電路、編程電路、控制 電路.而笫二電源電壓分配線布置115b被提供來把所述電源電壓分配 給該半導(dǎo)體器件100的第二部分，其中例如包括該半導(dǎo)體器件100的 接口電路，特別是輸入/輸出緩沖器125，所述榆入/輸出援沖器125 例如是用于從外部接收存儲(chǔ)器位置的地址的輸入緩沖器，以及用于輸 出從所述存儲(chǔ)器位置讀取的數(shù)據(jù)或者用于輸入將被寫入到該半導(dǎo)體器
件100的所述存儲(chǔ)器位置的數(shù)據(jù)的輸入/輸出緩沖器.所述外部電源電壓分配線110提供電壓VDD-ext，如上所述，該 電壓取決于預(yù)定應(yīng)用而可以采用較高的第一值(例如3V)或者較低的 第二值(例如1.8V)'該電壓VDD-ext由第一和笫二電源電壓分配線 布置115a和115b在所述半導(dǎo)體器件100的內(nèi)部分配。在下面，由笫 一電源電壓分配線布置115a從端子105a接收的電壓將被稱作 VDDE-CORE，而由笫二電源電壓分配線布置115b從端子105b接收(并 分配)的電壓將被稱作VDDE-IO,假設(shè)所述半導(dǎo)體器件的核心電路120被設(shè)計(jì)成能夠利用一個(gè)最大 電源電壓進(jìn)行操作，該最大電源電壓低于較高的第一電源電壓，但是 高于較低的笫二電源電壓.例如，該半導(dǎo)體器件的內(nèi)部電路可以被設(shè) 計(jì)成利用2. 3V的內(nèi)部電源電壓進(jìn)行操作，該內(nèi)部電源電壓介于較高的 第一電源電壓的3V的示例值與較低的第二電源電壓的1. 8V的示例值 之間.這是IC設(shè)計(jì)者所采取的用來在操作速度與功率消耗之間取得折 衷的已知措施(在較高的電源電壓下操作提高了速度，但是也提高了 功率消耗).為此，在半導(dǎo)體器件100中提供一個(gè)電壓到電壓轉(zhuǎn)換電路130，以 便取決于預(yù)定應(yīng)用而利用最適當(dāng)?shù)碾娫措妷簽楹诵碾娐?20供電.該 電壓到電壓轉(zhuǎn)換電路130沿著第一電源電壓分配線布置115a被提供， 并且適于生成被分配給核心電路120的電源電壓VDDI.更詳細(xì)地，第 一電源電壓分配線布置115a包括笫一段115a-l和笫二段115a-2;第 一段115a-l從第一端子105a延伸到電壓到電壓轉(zhuǎn)換電路130，而第 二段115a-2從該電壓到電壓轉(zhuǎn)換電路130延伸到核心電路120.第一 電源電壓分配線布置115a的第二段115a-2被用來在所述半導(dǎo)體器件 IC的內(nèi)部分配所述電源電壓VDDI。取決于預(yù)定應(yīng)用，該電源電壓VDDI 可以采用所述外部電壓VDD—ext (例如1.8V)的值(這發(fā)生在低電源 電壓應(yīng)用中)，或者采用低于(更一般而言是不同于)該外部電壓 VDD-ext (例如2. 3V)的值(這發(fā)生在其中所述外部電源電壓例如等 于3V的應(yīng)用中).在半導(dǎo)體器件100中還提供一個(gè)電壓電平適配器(移位器)132， 以用于把核心電路120與輸入/輸出緩沖器125進(jìn)行接口.特別地，該 電平移位器132分別通過第一和第二電源電壓分配線布置115a和115b接收電源電壓VDDI和電壓VDDE-IO。所述輸入/輸出緩沖器12 5被用于把半導(dǎo)體器件110與外部環(huán)境進(jìn) 行接口，特別是用于接收輸入信號(hào)DATA-IN (例如在閃存的情況下包 括存儲(chǔ)器位置的地址、將被寫入到該半導(dǎo)體器件100的所述存儲(chǔ)器位 置的數(shù)據(jù))和輸出輸出信號(hào)DATA-OUT (例如在閃存的情況下是從所述 存儲(chǔ)器位置讀取的數(shù)據(jù)).所述輸入信號(hào)DATA-IN和輸出信號(hào)DATA-OUT 的電壓電平必須與所述外部電源電壓VDD-ext的值相容，因此它們?nèi)?決于預(yù)定應(yīng)用；例如，在該外部電源電壓VDD-ext等于3V的情況下， 所述輸入信號(hào)DATA-IN和所述輸出信號(hào)DATA-OUT必須采用在接地與 3V之間變化的電壓電平，而在該外部電源電壓VDD-ext等于1.8V的 情況下，所述輸入信號(hào)DATA-IN和所述輸出信號(hào)DATA-OUT必須采用在 接地與1.8V之間變化的電壓電平。由于如上所述當(dāng)所述外部電壓VDD-ext等于例如3V時(shí)，所述核心 電路120操作在低于3V (例如是2. 3V)的電源電壓VDDI下，因此所 述移位器132適于移位(降低)來自所述榆入/輸出緩沖器125的輸入 信號(hào)DATA-IN，的電壓，以使其與該核心電路120的電源電壓相容，并 且適于移位(提高)來自該核心電路120的輸出信號(hào)DATA-0UT，的電 壓，以使其與所述外部電源電壓VDD-ext的值相容.在其中所述外部電源電壓VDD-ext采用較低的第二值(例如 1.8V)的應(yīng)用中，所述核心電路120利用其值等于該電壓VDD-ext的 電源電壓VDDI進(jìn)行操作，因此所述移位器132將所述信號(hào)的電壓電平 保持不變.更詳細(xì)地，所述電壓到電壓轉(zhuǎn)換電路130的輸入端135被連接到 第一電源電壓分配線布置115a的第一段115a-l從而接收電壓 VDDE-CORE，并且其輸出端140被連接到第一電源電壓分配線布置115a 的第二段115a-2.如上所述，在其中所述外部電壓VDD_ext采用較高的第一電壓值 (例如3V)的應(yīng)用中，所述電壓到電壓轉(zhuǎn)換電路130適于降低所述電壓 VDDE-CORE;例如，從3V的外部電壓開始，該電壓到電壓轉(zhuǎn)換電路130 適于把該外部電源電壓值降低到一個(gè)由所述核心電路120所承受的 值，例如是2. 3V;相反，在其中該外部電壓VDD-ext采用較低的第二 電壓的應(yīng)用中，該電壓到電壓轉(zhuǎn)換電路130把存在于第一電源電壓分
配線布置115a的笫一段115a-l上的電壓VDDE-C0RE實(shí)質(zhì)上傳輸?shù)襟?二段115a-2，從而所述電源電壓VDDI等于所述電壓VDD_ext.所述電壓到電壓轉(zhuǎn)換電路130包括VDC 150,其被連接在該電壓 到電壓轉(zhuǎn)換電路130的輸入端135與輸出端140之間；該VDC 150的 激活由笫一控制信號(hào)VCON控制，該控制信號(hào)VCON根據(jù)其斷言 (assertion)狀態(tài)使得該VDC 150生成將被饋送給核心電路120的電 源電壓VDDI的適當(dāng)電壓值.所述電壓到電壓轉(zhuǎn)換電路130還包括與所述VDC 150并聯(lián)連接的 笫一電壓開關(guān)155 (其例如由一個(gè)或多個(gè)MOS晶體管實(shí)現(xiàn)，優(yōu)選的是 PMOS晶體管).該第一電壓開關(guān)155接收第一控制信號(hào)VCON并受其 控制，并且根據(jù)該信號(hào)的斷言狀態(tài)，第一開關(guān)155連接該電壓到電壓 轉(zhuǎn)換電路130的輸入端135與輸出端140.更特別地，當(dāng)?shù)谝豢刂菩?號(hào)VCON的斷言狀態(tài)使得VDC 150被激活時(shí)，第一電壓開關(guān)155關(guān)斷(開 路)；反之，當(dāng)笫一控制信號(hào)VCON的斷言狀態(tài)使得VDC 150被停用時(shí)， 第一電壓開關(guān)接通，從而提供輸入端135與輸出端140之間的電連接 (從而旁路該VDC 150),換句話說，所述VDC 150和第一電壓開關(guān)155 以互斥的方式操作.所述電壓到電壓轉(zhuǎn)換電路130還包括第二電壓開關(guān)160(其例如由 一個(gè)或多個(gè)另外的MOS晶體管實(shí)現(xiàn)，優(yōu)選的是PMOS晶體管)，其具有 第一端子165和第二端子170，其中第一端子165被連接到第二電源 電壓分配線布置115b從而接收電壓VDDE-IO，第二端子170被連接到 所述輸出端140,從而被連接到第一電源電壓分配線布置115a的第二 段115a-2.該第二電壓開關(guān)160接收第二控制信號(hào)VCON，并受其控制， 并且根據(jù)其斷言狀態(tài)把第一端子165電連接到第二端子170，從而把存 在于第二電源電壓分配線布置115b上的電壓VDDE-I0傳輸?shù)襟室浑娫?電壓分配線布置115a的第二段115a-2.提供一個(gè)電壓到電壓轉(zhuǎn)換控制電路175，其適于生成第一控制信號(hào) VCON和笫二控制信號(hào)VCON，.該控制電路175響應(yīng)于從核心電路120 接收的(多個(gè))操作模式信號(hào)OP-MODE以及從配置結(jié)構(gòu)180接收的(多 個(gè))半導(dǎo)體器件配置信號(hào)CONF，該配置結(jié)構(gòu)180例如包括熔絲.特別 地，所述(多個(gè))操作模式信號(hào)OP-MODE適于表明所述半導(dǎo)體器件100 的操作模式例如，該操作模式信號(hào)OP-MODE被去斷言(de-asserted )
以表明核心電路120正與輸入/輸出緩沖器125同時(shí)操作(即所述輸入 /輸出緩沖器125是激活的，這是由于正在把從外部接收的數(shù)據(jù)傳輸?shù)?該核心電路，以及/或者正在傳輸從該核心電路接收并且將被輸出的數(shù) 據(jù))；反之，該操作模式信號(hào)OP-MODE被斷言以表明所述輸入/輸出緩 沖器125與所述核心電路120不同時(shí)操作(即所述輸入/輸出緩沖器125 是未激活的，這是由于沒有在把從外部接收的數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆摵诵碾?路，也沒有在傳輸從該核心電路接收并且將被輸出的數(shù)據(jù)).在所述 半導(dǎo)體器件100的配置期間，例如在所迷IC的制造后測(cè)試期間，所述 配置結(jié)構(gòu)180被設(shè)置成使得在操作中所述配置信號(hào)CONF采用對(duì)應(yīng)于預(yù) 定應(yīng)用的狀態(tài)；例如，這可能涉及到燃燒一條或多條熔絲.例如，當(dāng) 該半導(dǎo)體器件100被配置用于其中所述外部電源電壓采用較高的第一 值的應(yīng)用時(shí)，所述配置信號(hào)CONF可以采用已斷言的狀態(tài)，而當(dāng)該半導(dǎo) 體器件被配置用于其中所述外部電源電壓采用較低的笫二值的應(yīng)用 時(shí)，該配置信號(hào)CONF可以采用去斷言的狀態(tài).
特別地，笫一控制信號(hào)VCON取決于所述配置信號(hào)CONF，即取決 于存儲(chǔ)在所述配置結(jié)構(gòu)180中的器件配置；第二控制信號(hào)VCON，也取決 于該配置信號(hào)CONF，但是還取決于所述操作模式信號(hào)0P-M0DE，從而 取決于所述半導(dǎo)體器件100的操作模式。
在操作中，當(dāng)所述配置信號(hào)CONF被斷言(這意味著半導(dǎo)體器件100 被配置用于其中所述外部電源電壓VDD—ext采用較高的第一值的應(yīng) 用)時(shí)，第一控制信號(hào)VCON被斷言；反之，當(dāng)所述配置信號(hào)CONF被 去斷言(這意味著半導(dǎo)體器件100被配置用于其中所述外部電源電壓 VDD-ext采用較低的第二值的應(yīng)用)時(shí)，第一控制信號(hào)VCON被去斷言. 當(dāng)所述控制信號(hào)CONF被去斷言(這意味著半導(dǎo)體器件100被配置用于 其中所述外部電源電壓VDD-ext采用較低的笫二值的應(yīng)用)并且所述 操作模式信號(hào)OP-MODE被斷言(這意味著所述輸入/輸出緩沖器125與 所述核心電路120不同時(shí)操作)時(shí)，笫二控制信號(hào)VCON，被斷言；在所 有其他情況下，第二控制信號(hào)VCON，被去斷言。
如上所述，所述半導(dǎo)體器件IOO可以利用例如3V的較高的第一電 源電壓進(jìn)行操作或者利用例如1.8V的較低的第二電源電壓進(jìn)行操作.當(dāng)所述半導(dǎo)體器件100已經(jīng)被配置用于其中所述外部電壓 VDD—ext采用較高的笫一電源電壓(例如3V)的應(yīng)用時(shí)，所述配置信
號(hào)C0NF被斷言，在這種情況下，所述電壓到電壓轉(zhuǎn)換控制電路175斷 言第一控制信號(hào)VC0N并且去斷言第二控制信號(hào)VCON，，第一和第二電 壓開關(guān)155和160都關(guān)斷，并且所述VDC 150被激活；該VDC 150把 在第一電源電壓分配線布置115a的第一段115a-l上接收的例如3V的 電壓VDDE_CORE轉(zhuǎn)換成例如2. 3V的電源電壓VDDI，并且該電壓在第 二段115a-2上被分配給所述核心電路120.例如，在搮作期間，該核 心電路120能夠執(zhí)行利用2. 3V的電壓操作的預(yù)定任務(wù)；例如，該核心 電路120可以接收將被讀取/寫入的存儲(chǔ)器位置的地址信號(hào)，訪問所尋 址的位置，從/向所述位置讀取/寫入數(shù)據(jù)以及向所述移位器132發(fā)送 輸出信號(hào)DATA-OUT (比如存儲(chǔ)在閃存的存儲(chǔ)器位置中的數(shù)據(jù)).該電 平移位器132適當(dāng)?shù)匾莆凰鲂盘?hào)的信號(hào)電平，從而在該移位器132 的輸出處，所述輸出信號(hào)DATA-OUT與所述外部電源電壓相容.由于笫二控制信號(hào)VCON，被去斷言，因此笫二電壓開關(guān)160關(guān)斷， 并且在傳送電壓VDDE-I0的笫二電源電壓分配線布置115b與傳送電壓 VDDI的第一電源電壓分配線布置115a的笫二段115a-2之間沒有產(chǎn)生 電連接.當(dāng)所述半導(dǎo)體器件100已經(jīng)被配置用于其中所述外部電壓 VDD—ext采用較低的第二電源電壓(例如1. 8V)的應(yīng)用時(shí)，所述配置 信號(hào)CONF被去斷言。在這種情況下，所述電壓到電壓轉(zhuǎn)換控制電路175 去斷言第一控制信號(hào)VC0N，從而使得笫一電壓開關(guān)155被保持接通， 而所述VDC 150被停用并被旁路.特別地，笫一電壓開關(guān)155把所述電壓到電壓轉(zhuǎn)換電路130的輸 入端135電連接到其輸出端140，從而所述內(nèi)部電源電壓VDDI等于較 低的第二電源電壓.當(dāng)所述操作模式信號(hào)0P-M0DE被斷言(以表明所述輸入/輸出緩沖 器125與所述核心電路120不同時(shí)操作)時(shí)，所述電壓到電壓轉(zhuǎn)換控 制電路175斷言第二控制信號(hào)VCON，，從而第二電壓開關(guān)160被保持接 通.這樣，把所述電壓VDDE-I0分配給所述輸入/輸出電路125的第二 電源電壓分配線布置115b被耦合到把電源電壓VDDI傳送到所述核心 電路120的第一電源電壓分配線布置115a的第二段115a-2.可以看 到，由于在這種操作條件下所述核心電路120與所述輸入/輸出緩沖器 125不同時(shí)操作，因此后者不會(huì)對(duì)所述電壓VDDE-IO引發(fā)干擾，從而 不會(huì)對(duì)為所述核心電路120供電的電源電壓VDDI引發(fā)干擾；因此，該 核心電路120的正確操作不會(huì)受到笫一電源電壓分配線布置115a的第 二段115a-2與笫二電源電壓分配線布置115b的連接的損害.而當(dāng)所述操作模式信號(hào)OP—MODE被去斷言(以表明所述輸入/輸出 緩沖器125與所述核心電路120正同時(shí)操作)時(shí)，所述電壓到電壓轉(zhuǎn) 換控制電路175去斷言笫二控制信號(hào)VC0N，，從而第二電壓開關(guān)160被 保持關(guān)斷(開路).這樣，在把所述電壓VDDE — IO分配給所述輸入/ 輸出緩沖器125的笫二電源電壓分配線布置115b與把所述電壓VDDI 分配給所述核心電路120的第一電源電壓分配線布置115a的第二段 115a-2之間沒有電連接，結(jié)果，所述核心電路120和所述輸入/輸出 緩沖器125可以同時(shí)操作，而不會(huì)出現(xiàn)由于所述輸入/輸出緩沖器的開 關(guān)所產(chǎn)生的對(duì)所述電壓VDDE-IO的干擾在為所述核心電路120供電的 電源電壓VDDI上傳播的情況(這些干擾會(huì)損害該核心電路120的正確 操作).現(xiàn)在移到圖2，示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于圖l的半導(dǎo)體器 件的電源電壓分配線的布局.與圖1中所示出的相同或類似的元件用 相同的附圖標(biāo)記表示。第二電源電壓分配線布置115b具有一般的環(huán)形形狀(在所示出的 例子中，該環(huán)形具有一般的矩形形狀并且它是閉合的，然而這不應(yīng)被 理解為對(duì)本發(fā)明的限制)，并且圍繞其中集成了所述核心電路120、電 平移位器132、輸入/輸出緩沖器125和配置結(jié)構(gòu)180的IC芯片區(qū)域； 特別地，笫二電源電壓分配線布置115b可以基本上沿著所述IC的周 界延伸。與笫二電源電壓分配線布置115b類似，第一電源電壓分配線布置 115a的笫二段115a-2具有一般的環(huán)形形狀(在所示出的例子中，由 第二段115a-2形成的環(huán)形也具有一般的矩形形狀并且它是閉合的，然 而這不應(yīng)被理解為對(duì)本發(fā)明的限制)，并且在第二電源電壓分配線布 置115b的內(nèi)部延伸.所述核心電路120被集成在由第一電源電壓分配線布置115a的第 二段115a-2圍繞的IC芯片區(qū)域內(nèi).所述電壓到電壓轉(zhuǎn)換控制電路175 也被集成在該IC芯片區(qū)域內(nèi).而所述輸入/輸出緩沖器125被沿著該IC芯片的周界集成.
電源電壓分配線布置115a的第一段115a-l占據(jù)窄的IC芯片區(qū) 域，其足以把IC笫一端子105a連接到所述電壓到電壓轉(zhuǎn)換電路130 的第一輸入端135.根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述電壓到電壓轉(zhuǎn)換電路130包括多 個(gè)(在所示出的例子中是四個(gè))電壓開關(guān)160的分布式布置，所述多 個(gè)電壓開關(guān)沿著笫二電源電壓分配線布置115b和第一電源電壓分配線 布置115a的笫二段115a-2分布并且與其相連(在該示意圖中，所述 各電壓開關(guān)160沿著形成笫二電源電壓分配線布置115b和第一電源電 壓分配線布置115a的第二段115a-2的矩形環(huán)的四條邊當(dāng)中的三條邊 被提供，然而要強(qiáng)調(diào)的是，這種電壓開關(guān)布置僅僅是示例性的).每 個(gè)笫二電壓開關(guān)160從所述電壓到電壓轉(zhuǎn)換控制電路175接收第二控 制信號(hào)VCON，.可以注意到，笫一電壓開關(guān)155被連接在傳送所述電壓VDD-ext 的所述電源電壓分配線布置115a的第一段115a-l與分配所述內(nèi)部電 源電壓VDDI的該電源電壓分配線布置115a的第二段115a-2之間，而 每個(gè)第二電壓開關(guān)160被連接在傳送所述電壓VDD—ext的第二電源電 壓分配線布置115b與該電源電壓分配線布置115a的第二段115a-2之 間，特別地，所述各電壓開關(guān)160彼此并聯(lián)連接，并且還與笫一電壓 開關(guān)155并聯(lián)連接.這樣，把笫二電源電壓分配線布置115b連接到所 述電源電壓分配線布置115a的第二段115a-2的電路路徑的總電阻被 減小，從而減小了所述開關(guān)155和160兩端的電壓降.這種電阻減小 是在一點(diǎn)不增大用于實(shí)現(xiàn)每個(gè)開關(guān)155和160的PMOS晶體管的尺寸的 情況下獲得的.因此，在操作中，當(dāng)所述外部電壓VDD-ext采用例如1.8V的較低 的第二電源電壓時(shí)，被饋送到所述核心電路的實(shí)際的電源電壓VDDI基 本上等于該外部低電源電壓，這歸功于第二電源電壓分配線布置115b 的貢獻(xiàn)并且歸功于把該電源電壓VDDI分配給該核心電路120.在所述電壓到電壓轉(zhuǎn)換電路130內(nèi)具有一個(gè)或多個(gè)第二開關(guān)160 這一特征對(duì)于為所述開關(guān)155和160供電的每個(gè)電源電壓分配線布置 的尺寸具有有利的影響.特別地，通過使用所提出的解決方案，有可 能減小每個(gè)電源電壓分配線布置的尺寸，從而減小相應(yīng)的電阻.此外，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，以所述輸入/輸出援沖器125沒
有在開關(guān)這一事實(shí)為條件選擇性地激活第二電壓開關(guān)160確保了由所 述輸入/輸出援沖器開關(guān)導(dǎo)致的干擾不會(huì)傳播到半導(dǎo)體器件100的核心 電路120。當(dāng)然，為了滿足局部的具體要求，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)上述解 決方案應(yīng)用許多修改和改變，特別地，雖然參考本發(fā)明的各優(yōu)選實(shí)施 例以一定的詳細(xì)程度描述了本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)理解，在形式和細(xì)節(jié)方 面的各種省略、替換和改變以及其他實(shí)施例都是有可能的；此外，明 確打算的是，作為一般的設(shè)計(jì)選擇問題，結(jié)合本發(fā)明所公開的任何實(shí) 施例所描述的特定元件和/或方法步驟可以被結(jié)合在任何其他實(shí)施例 中.例如，雖然在前面的優(yōu)選描述中提到基于所述半導(dǎo)體器件的操作 模式的指示來逸擇性地激活笫二開關(guān)160，但是這不應(yīng)被解釋為對(duì)本發(fā) 明的限制。無論如何，本發(fā)明的解決方案還適于通過利用其他類型的晶體管 來實(shí)現(xiàn)，所述晶體管用于實(shí)現(xiàn)第一和笫二開關(guān)?？蛇x擇地，在所述半導(dǎo)體器件的操作期間，對(duì)于所述電源電壓可 以使用不同的示例性值。如前所述，雖然本發(fā)明一般適用于任何類型的半導(dǎo)體器件，但是 本發(fā)明特別適用于諸如半導(dǎo)體存儲(chǔ)器之類的半導(dǎo)體器件，特別是但不 限于非易失性存儲(chǔ)器，例如電可改寫的存儲(chǔ)器(比如NAND存儲(chǔ)器)， 如圖3所示意性示出的，現(xiàn)在這些類型的器件被廣泛用在象存儲(chǔ)裝置 (比如存儲(chǔ)卡和USB硬盤驅(qū)動(dòng)器)之類的電子系統(tǒng)中，該困中示意性地 示出具有USB連接器305的USB筆300，該連接器適于被插入到例如 個(gè)人計(jì)算機(jī)的USB端口中，并且該USB筆300還包括一個(gè)半導(dǎo)體器件， 特別是在前所述類型的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器100.
權(quán)利要求
1、 一種用于在半導(dǎo)體器件(ioo)中分配電源電壓的電源電壓分 配系統(tǒng)，該電源電壓分配系統(tǒng)包括笫一電源電壓分配線布置(115a)和第二電源電壓分配線布置 (115b)，所述第一電源電壓分配線布置和所述笫二電源電壓分配線 布置適于從該半導(dǎo)體器件的外部接收半導(dǎo)體器件電源電壓(VDD-ext ) 并且把電源電壓(VDDI， VDDE—IO)分配給該半導(dǎo)體器件的相應(yīng)的笫一 (120; 132)和第二部分(125; 132);連接到第一電源電壓分配線布置的電壓到電壓轉(zhuǎn)換電路(130)， 其中該電壓到電壓轉(zhuǎn)換電路適于把從該半導(dǎo)體器件的外部接收的該半 導(dǎo)體器件電源電壓傳輸?shù)降谝浑娫措妷悍峙渚€布置上，或者把其值不 同于該半導(dǎo)體器件電源電壓的轉(zhuǎn)換后的電源電壓放置在第一電源電壓 分配線上，其特征在于，該電壓到電壓轉(zhuǎn)換電路還包括可以選擇性地激活來 把笫一電源電壓分配線布置電耦合到所述第二電源電壓分配線布置的 裝置，
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電源電壓分配系統(tǒng)，其中 第一電源電壓分配線布置包括笫一段(115a-l )和第二段(115a-2)，其中第一段從所述半導(dǎo)體器件的至少一個(gè)端子(105a) 延伸到所述電壓到電壓轉(zhuǎn)換電路的輸入(135),并且所述第二段從該 電壓到電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出(140)延伸到該半導(dǎo)體器件的所述第一部 分，其中該半導(dǎo)體器件的該至少一個(gè)端子(105a)在使用中適于被連 接到在該半導(dǎo)體器件的外部并傳送所述半導(dǎo)體器件電源電壓的外部電 源電壓分配線(110)，以及其中該電壓到電壓轉(zhuǎn)換電路包括連接在所述電壓到電壓轉(zhuǎn)換電路的輸入與輸出之間的笫一電壓開 關(guān)裝置(155)，該笫一電壓開關(guān)裝置可以被選擇性地激活來把所述半 導(dǎo)體器件電源電壓傳輸?shù)降谝浑娫措妷悍峙渚€布置的第二段上；以及連接在所述電壓到電壓轉(zhuǎn)換電路的輸入與輸出之間的電壓下變換 器(150)，該電壓下變換器(150)適于生成轉(zhuǎn)換后的電源電壓，并 且將其放置在第一電源電壓分配線布置的第二段上，以便將其分配給g 該第一半導(dǎo)體器件部分。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電源電壓分配系統(tǒng)，其中，所述電壓 到電壓轉(zhuǎn)換電路包括電連接到笫一電源電壓分配線布置的笫二段和笫 二電源電壓分配線布置的第二電壓開關(guān)裝置(160).
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電源電壓分配系統(tǒng)，其中，第二電源電 壓分配線布置沿著所述半導(dǎo)體器件內(nèi)的第一路徑延伸，并且笫一電源 電壓分配線布置的笫二段沿著該半導(dǎo)體器件內(nèi)的笫二路徑延伸，笫一 路徑和第二路徑至少部分地彼此并排延伸，所述第二電壓開關(guān)裝置包 括在所述第 一和笫二路徑彼此并排延伸的地方沿著所述第 一和第二路 徑放置的至少兩個(gè)電壓開關(guān).
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電源電壓分配系統(tǒng)，其中，所述第一路 徑沿著所述半導(dǎo)體器件的周界延伸，并且限定一個(gè)半導(dǎo)體器件區(qū)域的 邊界，第一電源電壓分配線布置的第二段在所限定邊界的該半導(dǎo)體器 件區(qū)域內(nèi)延伸.
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的電源電壓分配系統(tǒng)，其中，笫二電源電 壓分配線布置和第一電源電壓分配線布置的第二段分別具有基本上環(huán) 形的形狀。
7、 根據(jù)在前權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的電源電壓分配系統(tǒng)，還包 括適于控制所述電壓到電壓轉(zhuǎn)換電路的電壓到電壓轉(zhuǎn)換控制電路(175)，其中，該控制電路基于半導(dǎo)體器件配置設(shè)置(C0NF)進(jìn)行操作，所述半導(dǎo)體器件配置設(shè)置適于確定該半導(dǎo)體器件是打算利用笫一 半導(dǎo)體器件電源電壓值來操作還是打算利用笫二半導(dǎo)體器件電源電壓值來操作.
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的電源電壓分配系統(tǒng)，其中，所述電壓到 電壓轉(zhuǎn)換控制電路還適于基于對(duì)第一和第二半導(dǎo)體器件部分的聯(lián)合激 活狀態(tài)的評(píng)估來控制可以選擇性地激活以把笫一電源電壓分配線布置 電耦合到所述第二電源電壓分配線布置的所述裝置的激活.
9、 一種包括根據(jù)在前權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的電源電壓分配系統(tǒng)的半導(dǎo)體器件。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體器件，包括半導(dǎo)體存儲(chǔ)器器件，
11、 一種包括至少一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的半導(dǎo)體器件的電 子系統(tǒng).
全文摘要
一種用于在半導(dǎo)體器件(100)中分配電源電壓的電源電壓分配系統(tǒng)，包括第一電源電壓分配線布置(115a)和第二電源電壓分配線布置(115b)，它們適于從該半導(dǎo)體器件的外部接收半導(dǎo)體器件電源電壓(VDD_ext)并且把電源電壓(VDDI，VDDE_IO)分配給該半導(dǎo)體器件的相應(yīng)的第一(120；132)和第二部分(125；132)；連接到第一電源電壓分配線布置的電壓到電壓轉(zhuǎn)換電路(130)，其適于把該半導(dǎo)體器件電源電壓傳輸?shù)降谝浑娫措妷悍峙渚€布置上，或者把其值不同于該半導(dǎo)體器件電源電壓的轉(zhuǎn)換后的電源電壓放置在第一電源電壓分配線上。
文檔編號(hào)G11C5/14GK101145383SQ20071013833
公開日2008年3月19日 申請(qǐng)日期2007年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月27日
發(fā)明者D·蘇, J·查 申請(qǐng)人:意法半導(dǎo)體亞太私人有限公司;海力士半導(dǎo)體有限公司