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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE
ANMELDUNGEN
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Die
vorliegende Anmeldung beansprucht das Prioritätsrecht der am 21. September
2006 eingereichten
koreanischen
Patentanmeldung Nr. 10-2006-0091625 , die durch Nennung
als vollständig hierin
aufgenommen betrachtet wird.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Designtechnik für Halbleitereinrichtungen
und insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Überwachen
einer internen Spannung in einer Halbleiterspeichereinrichtung.
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Im
Allgemeinen werden in einer Halbleiterspeichereinrichtung mehrere
interne Leistungsspannungen mit jeweils unterschiedlichen Spannungspegeln
generiert und durch innere Leiter den mehreren internen Einheiten
zugeführt,
um Datenzugriffe oder Datenspeicherungen durchzuführen. Die
inneren Leiter sind wie ein Netz konstruiert, um ein Abfallen der internen
Leistungsspannungen zu verhindern und die internen Leistungsspannungen
mit gleichbleibendem Pegel an die jeweiligen internen Einheiten
zu übertragen.
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Obwohl
die inneren Leiter wie ein Netz ausgebildet sind, tritt dennoch
aufgrund von Widerständen
der inneren Leiter ein Abfall der inneren Leistungsspannungen auf,
wenn Ströme
durch die inneren Leiter fließen.
Je nach Operationen und Zuständen
fließt
in der Halbleiterspeichereinrichtung eine kleine Strommenge im μA- bis mA-Bereich.
In der Folge behalten die einzelnen internen Leistungsspannungen
einen wünschenswerten
Spannungspegel nicht bei, sondern fallen ab oder fluktuieren wegen
der Widerstandswerte der inneren Leiter. Dieses Phänomen des
Abfallens der internen Leistungsspannung tritt in vielfältiger Weise
auf und ist Folge eines Gesamtwiderstands der inneren Leiter von
einer internen Stromversorgung bis zu einer internen Zieleinheit
oder eines Stromverbrauchs der internen Zieleinheit.
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Der
Zustand, in dem die interne Leistungsspannung abfällt oder
fluktuiert, ähnelt
dem Zustand eines Analogsignals, dessen Spannungs- oder Strompegel
stets über
oder unter einer wünschenswerten
Referenz alterniert. Diese Eigenschaft der internen Leistungsspannung
kann in der Halbleiterspeichereinrichtung, die ein Potential einer
winzig kleinen Einheitszelle auslesen und verstärken soll, um ein Datum auszulesen,
zu Betriebsinstabilitäten wie
etwa Datenverlusten oder Fehlfunktionen führen. Die Betriebsinstabilitäten entscheiden über die
Befähigung
zur Fertigung der Halbleiterspeichereinrichtung. Um das beschriebene
Problem zu überwinden, wird
die Halbleiterspeichereinrichtung mit einer Vorrichtung zum Überwachen
eines Pegels der internen Leistungsspannung ausgeführt.
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1 zeigt
ein Blockdiagramm einer herkömmlichen
Einrichtung zur Überwachung
interner Leistungsspannungen.
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Wie
gezeigt ist, weist die herkömmliche
Einrichtung zur Überwachung
interner Leistungsspannungen mehrere Überwachungsanschlussflächen zum Überprüfen mehrerer
interner Leistungsspannungen auf. Zum Überwachen eines Pegels der
mehreren internen Leistungsspannungen wird ferner eine in einer
Sondeneinheit enthaltene Sondenspitze benötigt, die einen internen Leistungsspannungspegel in
ein Oszilloskop oder einen Tester zur Ausgabe eines über eine
vorbestimmte Zeit genommenen Mittels der internen Leistungsspannungspegel
leitet.
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Mit
einem herkömmlichen
Verfahren unter Verwendung der Sondenspitze und des Oszilloskops gestaltet
sich jedoch die exakte Überprüfung der
internen Leistungsspannungen schwierig. Die interne Leistungsspannung
verläuft
nicht vollständig
wie ein digitales Signal mit Übergängen zwischen
einem H-Logikpegel und einem L-Logikpegel, sondern variiert in einem
Bereich von einigen wenigen mV, z.B. mehreren zehn mV bis mehreren
hundert mV. Wegen Testbedingungen wie etwa einer Kapazität eines
Oszilloskops und des Rauschens einer Sondenspitze und der angeschlossenen
Leiter kann die interne Leistungsspannung verzerrt werden. Dementsprechend
kann selbst bei einem Pegeldetektor mit gutem Betriebsverhalten
dennoch ein interner Leistungsspannungspegel nicht exakt erkannt
werden.
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Ein
weiteres herkömmliches
Verfahren unter Verwendung des Testers ist ebenfalls nicht exakt.
Der Tester empfängt
den mittleren Pegel der internen Leistungsspannung anstatt eines
in Echtzeit variierenden Leistungsspannungspegels. Da der Tester den
mittleren Pegel der internen Leistungsspannung benutzt, kann er Änderungen
der internen Leistungsspannung und der Betriebszustände der
einzelnen, in der Halbleitereinrichtung enthaltenen funktionalen Einheiten
nicht verstehen. Insbesondere weist bei den herkömmlichen Verfahren ein Gehäuse der Halbleitereinrichtung
keinen mit einer Überwachungsanschlussfläche verbundenen
Stift- oder Ballkontakt zum Messen der internen Leistungsspannung
auf. Dementsprechend kann nach Einbau des Chips in das Gehäuse die
interne Leistungsspannung nicht überprüft werden.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung sind darauf gerichtet, eine Vorrichtung
und ein Verfahren zum Überwachen
einer internen Leistungsspannung und zum Generieren eines digitalen Signals
auf Basis eines Überwachungsergebnisses zu
schaffen.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Überwachen
einer internen Leistungsspannung zur Verwendung in einer Halbrichtereinrichtung
geschaffen, die eine Umwandlungseinrichtung zum Umwandeln einer
Differenz zwischen einer internen Leistungsspannung und einer Leistungsspannungsreferenz
in ein digitales Signal sowie eine Ausgabeeinrichtung zum Übertragen
des digitalen Signals als Reaktion auf ein Testmodussignal aufweist.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine in einer Halbrichterspeichereinrichtung
verwendete Vorrichtung zum Überwachen
einer internen Leistungsspannung geschaffen, die eine Spannungseingabeeinrichtung
zum Erkennen eines Leistungsspannungspegels und Generieren eines
dem erfassten Pegel entsprechenden Signals sowie eine Ausgabeeinrichtung
zum Übertragen
des Signals als Reaktion auf ein Testmodussignal aufweist.
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Gemäß noch einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Überwachen
einer internen Leistungsspannung zur Verwendung in einer Halbrichtereinrichtung
geschaffen, das das Umwandeln einer Differenz zwischen einer internen
Leistungsspannung und einer Leistungsspannungsreferenz in ein digitales
Signal sowie das Übertragen
des digitalen Signals als Reaktion auf ein Testmodussignal umfasst.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein in einer Halbrichterspeichereinrichtung
verwendetes Verfahren zum Überwachen
einer internen Leistungsspannung geschaffen, das das Erkennen eines
Leistungsspannungspegels und Generieren eines dem erfassten Pegel
entsprechenden Signals sowie das Übertragen des Signals als Reaktion
auf ein Testmodussignal umfasst.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt
ein Blockschaltbild einer herkömmlichen
Einrichtung zur Überwachung
interner Leistungsspannungen.
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2 zeigt
ein Blockschaltbild einer Einrichtung zur Überwachung interner Leistungsspannungen
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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3A und 3B zeigen
schematische Schaltbilder der ersten und der zweiten Teiler aus 2 gemäß Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung.
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4 zeigt
ein schematisches Schaltbild eines Teils des in 2 gezeigten
Testmodus-Entscheidungsblocks.
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5 zeigt
ein schematisches Schaltbild eines Vergleichers und einer Puffereinheit
aus 2.
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6A bis 6C zeigen
schematische Schaltbilder der Multiplexiereinheit aus 2 gemäß Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung.
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7A und 7B zeigen
Zeitdiagramme, die eine Operation der in 2 gezeigten
Einrichtung zur Überwachung
interner Leistungsspannungen beschreiben.
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8 zeigt
ein Zeitdiagramm, das eine Digitalisierung der internen Leistungsspannung
auf Basis mehrerer Leistungsspannungsreferenzen abbildet.
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9 zeigt
ein Blockschaltbild einer Einrichtung zur Überwachung interner Leistungsspannungen
gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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BESCHREIBUNG SPEZIFISCHER
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nachstehend
wird eine Halbleitereinrichtung wie etwa eine Speichereinrichtung,
z.B. DRAM und SRAM, gemäß spezifischen
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen eingehend
beschrieben.
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2 zeigt
ein Blockschaltbild einer Einrichtung zur Überwachung interner Leistungsspannungen
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Wie
gezeigt ist, weist die Einrichtung zur Überwachung interner Leistungsspannungen
eine Umwandlungseinrichtung 201 zum Umwandeln einer Differenz
zwischen einer internen Leistungsspannung und einer Leistungsspannungsreferenz
in ein digitales Signal sowie eine Ausgabeeinrichtung 203 zum Übertragen
des digitalen Signals als Reaktion auf ein Testmodussignal auf.
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Die
Umwandlungseinrichtung 201 weist Folgendes auf: einen ersten
Teiler 205 zum Teilen eines Pegels der internen Leistungsspannung
in einem vorbestimmten Verhältnis, einen
zweiten Teiler 207 zum Teilen eines Pegels der Leistungsspannungsreferenz
in dem vorbestimmten Verhältnis
sowie eine Vergleichseinheit 209 zum Vergleichen der Ausgänge des
ersten und zweiten Tellers 205, 207, um das digitale
Signal zu generieren.
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Die
Umwandlungseinrichtung 201 weist ferner Folgendes auf:
eine Eingangs-Anschlussfläche 213,
die mit der Leistungsspannungsreferenz gespeist wird, und eine zwischen
die Eingangs-Anschlussfläche 213 und
den zweiten Teiler 207 gekoppelte ESE-Einheit 211 (ESE
= elektrostatische Entladungen).
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Die
Ausgabeeinrichtung 203 weist Folgendes auf: eine Puffereinheit 215 zum
Puffern des von der Vergleichseinheit 209 ausgegebenen
digitalen Signals, um ein gepuffertes digitales Signal VM_OUT zu
generieren, sowie eine Multiplexiereinheit 217 zum Übertragen
des gepufferten digitalen Signals VM_OUT an eine Anschlussfläche 221 als
Reaktion auf ein in dem Testmodussignal enthaltenes Testfreigabesignal
TV_MEN.
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Die
Anschlussfläche 221 weist
hier Folgendes auf: eine Adressanschlussfläche zur Adresseingabe/-ausgabe,
eine Datenanschlussfläche
zur Dateneingabe/-ausgabe und eine Überwachungsanschlussfläche, die
sich nicht zum Datenzugriff eignet. Bei der Überwachsungsanschlussfläche handelt
es sich um eine spezielle Anschlussfläche, die nur zum Überprüfen eines
Pegels der internen Leistungsspannung benutzt wird.
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Die
Einrichtung zur Überwachung
interner Leistungsspannungen kann eine allgemeine Anschlussfläche benutzen,
z.B. die Anschlussfläche 221.
Da die allgemeine Anschlussfläche,
die breite Verwendung für
Operationen der Halbleitereinrichtung findet, mit einem Kontaktstift
oder Kontaktball eines Gehäuses
gekoppelt ist, kann die interne Leistungsspannung in der Halbleitereinrichtung
gemessen werden, nachdem die Halbleitereinrichtung in ein Gehäuse eingebaut
worden ist.
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Das
Testfreigabesignal TVM_EN wird von dem Testmodus-Entscheidungsblock 219 generiert. Der
Testmodus-Entscheidungsblock 219 legt
einen Betriebsmodus der Halbleitereinrichtung fest und generiert
das Testfreigabesignal TV_MEN, um die Umwandlungseinrichtung 201,
die Ausgabeeinrichtung 203 oder beide zu kontrollieren.
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3A und 3B zeigen
schematische Schaltbilder der ersten Teiler 205_A und 205_B und der
zweiten Teiler 207_A und 207_B aus 2 gemäß Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung.
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Es
wird auf 3A Bezug genommen. Der erste
Teiler 205_A weist zwei in Reihe geschaltete Widerstände R1 und
R2 auf und teilt einen Spannungspegel der eingegebenen internen
Leistungsspannung VIPWR in einem vorbestimmten Verhältnis, das
auf Basis der beiden Widerstände
R1 und R2 festgelegt wird.
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Ebenso
weist der zweite Teiler 207_A zwei in Reihe geschaltete
Widerstände
R3 und R4 auf und teilt einen Spannungspegel der eingegebenen Leistungsspannungsreferenz
VFORCE in einem vorbestimmten Verhältnis, das auf Basis der beiden
Widerstände
R3 und R4 festgelegt wird.
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Die
Ausgänge
des ersten und des zweiten Teilers 205_A und 207_A sind
Eingänge
des Vergleichers 209. Der zweite Teiler 207_A kann
in der Umwandlungseinrichtung 201 weggelassen werden, falls
die Leistungsspannungsreferenz VFORCE von einer anderen Einrichtung
angepasst und dann durch die Eingangs-Anschlussfläche 213 eingegeben
wird.
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Es
wird auf 3B Bezug genommen. Der erste
und der zweite Teiler 205_B und 207_B unterstützen eine
Operation zum Überwachen
mehrerer interner Leistungsspannungen VIPWR0, VIPWR1 und VIPWR2.
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Der
erste Teiler 205_B weist Folgendes auf: mehrere Transmissionsgatter
TG1, TG2 und TG3 zum Übertragen
der mehreren internen Leistungsspannungen VIPWR0, VIPWR1 und VIPWR2
als Reaktion auf Testauswahlsignale TVM0, TVM1 und TVM2 sowie mehrere
Widerstände
R5, R6, R7 und R8 zum Teilen der übertragenen internen Leistungsspannung
in einem vorbestimmten Widerstandsverhältnis, das Widerständen entspricht,
die zwischen die übertragene
interne Leistungsspannung und eine Erdspannung VSS gekoppelt sind.
Die Testauswahlsignale TVM0, TVM1 und TVM2 sind hier genau wie das
Testfreigabesignal TVM_EN in dem von dem Testmodus- Entscheidungsblock 219 ausgegebenen Testmodussignal
enthalten.
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In 3 gibt es nur drei Transmissionsgatter,
die den drei internen Leistungsspannungen VIPWR0, VIPWR1 und VIPWR2
entsprechen. Die Anzahl der Transmissionsgatter und Widerstände ändern sich
jedoch je nachdem, wie viele interne Leistungsspannungen überwacht
werden.
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Der
zweite Teiler 207_B ähnelt
im Hinblick auf seinen inneren Aufbau dem ersten Teiler 205_B. Der
zweite Teiler 207_B weist Folgendes auf: mehrere Transmissionsgatter
TG4, TG5 und TG6 zum Übertragen
von Leistungsspannungsreferenzen VFORCE0, VFORCE1 und VFORCE2 als
Reaktion auf Testauswahlsignale TVM0, TVM1 und TVM2 sowie mehrere
Widerstände
R9, R10, R11 und R12 zum Teilen der übertragenen internen Leistungsspannung
in einem vorbestimmten Widerstandsverhältnis, das Widerständen entspricht,
die zwischen die übertragene
interne Leistungsspannung und eine Erdspannung gekoppelt sind. Hierbei
entsprechen die einzelnen Leistungsspannungsreferenzen VFORCE0,
VFORCE1 und VFORCE2 jeweils einer an den ersten Teiler 205_B eingegebenen
internen Leistungsspannung. Ebenso wie der erste Teiler 207_A kann
der zweite Teiler 207_B kann in der Umwandlungseinrichtung 201 weggelassen
werden, falls die Leistungsspannungsreferenz VFORCE von einer anderen
Einrichtung angepasst und dann durch die Eingangs-Anschlussfläche 213 eingegeben
wird.
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4 zeigt
ein schematisches Schaltbild eines Teils des in 2 gezeigten
Testmodus-Entscheidungsblocks 209. Insbesondere beschreibt 4,
wie das Testfreigabesignal TVM_EN auf Basis der Testauswahlsignale
TVM0, TVM1 und TVM2 generiert werden kann.
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Die
Testauswahlsignale TVM0, TVM1 und TVM2, die die Transmissionsgatter
steuern, welche im ersten und zweiten Teiler 205_B, 207_B enthalten sind,
werden von einer externen Einrichtung eingegeben oder basierend
auf Anweisungen einer Halbleitereinrichtung generiert.
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5 zeigt
ein schematisches Schaltbild des Vergleichers 209 und der
Puffereinheit 215 aus 2.
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Wie
gezeigt ist, umfasst der Vergleicher 209 einen Differentialverstärker und
eine Steuereinheit. Der Differentialverstärker umfasst PMOS-Transistoren
P1 und P2, die einen Stromspiegel ausbilden, und NMOS-Transistoren
N3 und N4, die die interne Leistungsspannung VIPWR und die Leistungsspannungsreferenz
VFORCE empfangen. Andere NMOS-Transistoren N1 und N2 dienen als
Stromquelle, die als Reaktion auf das Testfreigabesignal TVM_EN
an- oder ausgeschaltet wird. Was den Rest angeht, so trägt die Steuereinheit,
die weitere Elemente, PMOS- und NMOS-Transistoren enthält, ergänzend zur
stabilen Steuerung des Differentialverstärkers als Reaktion auf das
Testfreigabesignal TVM_EN bei.
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Der
Vergleicher 209 vergleicht die interne Leistungsspannung
VIPWR mit der Leistungsspannungsreferenz VFORCE und digitalisiert
eine Pegeldifferenz der internen Leistungsspannung VIPWR auf Basis
der Leistungsspannungsreferenz VFORCE.
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Ferner
besteht die in der Ausgabeeinrichtung 203 enthaltene Puffereinheit 215 aus
einer geraden Anzahl von in Reihe geschalteten Invertern INV2 und
INV3 zum Puffern eines Ausgangs des Vergleichers 209, um
ein übertragenes
digitales Signal VM_OUT auszugeben.
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6A bis 6C zeigen
schematische Schaltbilder der Multiplexiereinheiten 217_A, 217_B und 217_C aus 2 gemäß Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung.
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Es
wird auf 6A Bezug genommen. Die Multiplexiereinheit 217_A weist
einen vierten Inverter INV4, einen dritten und vierten PMOS-Transistor
P3 und P4 und einen fünften
und einen sechsten NMOS-Transistor N5 und N6 auf. Der vierte PMOS-Transistor
P4 und der fünfte
NMOS-Transistor N5 dienen dazu, das übertragene digitale Signal VM_OUT
in die Anschlussfläche 221 zu
leiten, und der dritte PMOS-Transistor
P3 und der sechste NMOS-Transistor N6 werden als Reaktion auf das Testfreigabesignal
TVM_EN an- oder ausgeschaltet. Der vierte Inverter INV4 invertiert
das Testfreigabesignal TVM_EN, um ein inverses Signal an den dritten PMOS-Transistor
P3 auszugeben.
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Die
oben beschriebene Multiplexiereinheit 217_A leitet als
Reaktion auf das Testfreigabesignal TVM_EN das übertragene digitale Signal
in die Anschlussfläche 221.
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Es
wird auf 6B Bezug genommen. Die Multiplexiereinheit 217_B weist
Folgendes auf: einen siebten Inverter zum Invertieren des Testfreigabesignals
TVM_EN, ein erstes NAND-Logikgatter NAND1 zum Durchführen einer
logischen NAND-Operation an dem übertragenen
digitalen Signal VM_OUT und dem Testfreigabesignal TVM_EN, ein zweites NOR-Logikgatter NOR2
zum Durchführen
einer logischen NDR-Operation an dem übertragenen digitalen Signal
TVM_EN und einem Ausgang des siebten Inverters INV7, einen fünften PMOS-Transistor P5, dessen
Gatter mit dem ersten NAND-Logikgatter NAND1
gekoppelt ist, und einen siebten NMOS-Transistor N7, dessen Gatter mit dem
zweiten NOR-Logikgatter
NOR2 gekoppelt ist, wobei ein an einen Knoten zwischen dem fünften PMOS-Transistor
P5 und dem siebten NMOS-Transistor N7 angelegtes Signal als Daten
an die Anschlussfläche 221 ausgegeben
wird.
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Ferner
sind zwischen dem ersten NAND-Logikgatter NAND1 und dem fünften PMOS-Transistor 25 sowie
zwischen dem zweiten NOR-Logikgatter NOR2 und dem siebten NMOS-Transistor
N7 eine gerade Anzahl von Invertern angeordnet, z.B. INV5 und INV6
oder INV8 und INV9.
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Die
in 6A und 6B gezeigten
Multiplexiereinheiten 217_A und 217_B leiten das
digitale Signal in die Anschlussfläche 221, die ausschließlich zur Überwachung
der internen Leistungsspannung, nicht für andere Operationen wie etwa
Datenzugriff, benutzt wird. Die in 6B gezeigte
Multiplexiereinheit 217_B ähnelt zwar in ihrer Funktion
der in 6A gezeigten Multiplexiereinheit 217_A,
doch weist sie andere Elemente und Strukturen auf.
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Im
Gegensatz zu den Multiplexiereinheiten 217_A und 217_B ist
die in 6C gezeigte Multiplexiereinheit 217_C an
eine Datenanschlussfläche gekoppelt,
die als die Anschlussfläche 221 dient.
Die Datenanschlussfläche
wird hier nicht zur Durchführung
einer Überwachungsoperation,
sondern auch für
Datenzugriffsoperationen benutzt. Das heißt, die Multiplexiereinheit 217_C leitet
das übertragene
digitale Signal VM_OUT in die Datenanschlussfläche.
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Um
eine allgemeine Anschlussfläche,
wie etwa die Datenanschlussfläche,
zum Überwachen der
internen Leistungsspannung zu benutzen, weist die Multiplexiereinheit 217_C Folgendes
auf: einen Datenausgabeblock 603 zum Leiten von Daten an die
Datenanschlussfläche,
einen Digitalsignal-Ausgabeblock 605 zum
Leiten des übertragenen
digitalen Signals TVM_EN an die Datenanschlussfläche als Reaktion auf das Testfreigabesignal
TVM_EN sowie eine Ausgabesteuereinheit 601 zum Steuern
des Datenausgabeblocks 603 als Reaktion auf das Testfreigabesignal
TVM_EN und ein Datenausgabe-Freigabesignal DOUT_EN.
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Die
Ausgabesteuereinheit 601 weist Folgendes auf: einen Inverter
INV10 zum Invertieren des Datenausgabe-Freigabesignals DOUT_EN und ein NOR-Logikgatter
NOR5 zum Ausführen
einer logischen NOR-Operation an dem Testfreigabesignal TVM_EN und
dem Ausgang des Inverters INV10 und Generieren eines Steuersignals
CONsig an den Datenausgabeblock 603.
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Der
Datenausgabeblock 603 weist Folgendes auf: einen elften
Inverter INV11 zum Invertieren des Steuersignals CONsig, ein zweites
NAND-Logikgatter NAND2 zum Durchführen einer logischen NAND-Operation
an den Daten und dem Steuersignal CON_sig, ein drittes NOR-Logikgatter
NOR3 zum Durchführen
einer logischen NOR-Operation an den Daten und einem Ausgang des
elften Inverters INV11, einen PMOS-Transistor P6, dessen Gatter
mit dem zweiten NAND-Logikgatter NAND2 gekoppelt ist, und einen
NMOS-Transistor N8, dessen Gatter mit dem dritten NOR-Logikgatter
NOR3 gekoppelt ist, wobei ein an einen Knoten zwischen dem PMOS-Transistor
P6 und dem NMOS-Transistor N8 angelegtes Signal als Daten an die
Datenanschlussfläche
ausgegeben wird.
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Hierbei
sind in dem Datenausgabeblock 603 zwischen dem zweiten
NAND-Logikgatter NAND2 und dem PMOS-Transistor 26 und zwischen
dem dritten NOR-Logikgatter NOR3 und dem NMOS-Transistor N8 eine
gerade Anzahl von Invertern INV14 und INV15 oder INV12 und INV13
angeordnet.
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Desgleichen
weist der Digitalsignal-Ausgabeblock 605 Folgendes auf:
einen sechszehnten Inverter INV16 zum Invertieren des Testfreigabesignals TVM_EN,
ein drittes NAND-Logikgatter
NAND3 zum Durchführen
einer logischen NAND-Operation
an dem von der Puffereinheit 215 ausgegebenen digitalen
Signal VM_OUT und dem Testfreigabesignal TVM_EN, ein viertes NOR-Logikgatter
NOR4 zum Durchführen
einer logischen NOR-Operation an dem digitalen Signal VM_OUT und
einem Ausgang des sechszehnten Inverters INV16, einen PMOS-Transistor P7, dessen
Gatter mit dem dritten NAND-Logikgatter NAND3 gekoppelt ist, und
einen NMOS-Transistor N9, dessen Gatter mit dem vierten NOR-Logikgatter
NOR4 gekoppelt ist, wobei ein an einen Knoten zwischen dem PMOS-Transistor P7 und
dem NMOS-Transistor N9 angelegtes Signal als digitales Signal VM_OUT
an die Datenanschlussfläche
ausgegeben wird.
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Ähnlich wie
der Datenausgabeblock 603 weist der Digitalsignal-Ausgabeblock 605 eine
gerade Anzahl von Invertern INV19 und INV20 oder INV17 und INV18
auf, die zwischen dem dritten NAND-Logikgatter NAND3 und dem PMOS-Transistor P7 und
zwischen dem vierten NOR-Logikgatter NOR4 und dem NMOS-Transistor
N9 angeordnet sind.
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Wie
oben beschrieben wurde, kann die Multiplexiereinheit 217_C das übertragene
digitale Signal VM_OUT oder die Daten als Reaktion auf das Testfreigabesignal
TVM_EN und das Datenfreigabesignal DOUT_EN in die Datenanschlussfläche leiten. Hierbei
ist die Datenanschlussfläche
an die Multiplexiereinheit 217_C gekoppelt. Wenn jedoch
die Multiplexiereinheit 217 statt an die Datenanschlussfläche an eine
Adressanschlussfläche
oder eine andere funktionale Anschlussfläche gekoppelt ist, können der
Datenausgabeblock 603 und die Ausgabesteuereinheit 601 entsprechend
angepasst werden.
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7A und 7B zeigen
Zeitdiagramme, die eine Operation der in 2 gezeigten
Einrichtung zur Überwachung
interner Leistungsspannungen beschreiben.
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Es
wird auf 7A Bezug genommen. Eine interne
Leistungsspannung VIPWR und zwei Leistungsspannungsreferenzen VFORCE1
und VFORCE2 werden verglichen, und das Vergleichsergebnis wird von
dem in der Umwandlungseinrichtung 201 enthaltenen Vergleicher 209 in
ein digitales Signal VM_OUT umgewandelt. Die Leistungsspannungsreferenzen
VFORCE1 und VFORCE2 können gemäß der eingegebenen
internen Leistungsspannung VIPWR selektiv benutzt werden. Die interne Leistungsspannung
VIPWR und die Leistungsspannungsreferenzen VFORCE1 und VFORCE2 werden hierbei
an den ersten und den zweiten Teiler 205 und 207 eingegeben
und in einem vorbestimmten Verhältnis
geteilt, bevor sie miteinander verglichen werden.
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Der
Vergleicher 209 generiert ein Signal mit Logikpegel H,
wenn der Pegel der internen Leistungsspannung VIPWR höher als
die Leistungsspannungsreferenz VFORCE1 oder VFORCE2 liegt; andernfalls,
wenn der Pegel der internen Leistungsspannung VIPWR niedriger als
die Leistungsspannungsreferenz VFORCE1 oder VFORCE2 liegt, wird ein
digitales Signal mit Logikpegel L ausgegeben.
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Es
wird auf 7B Bezug genommen. Eine interne
Leistungsspannung VIPWR wird von dem ersten Teiler 205 angepasst,
aber eine Leistungsspannungsreferenz VFORCE1 = VM_REF bzw. VFORCE2
= VM_REF wird an den Vergleicher 209 eingegeben und nicht
von dem zweiten Teiler 207 geteilt. Das heißt, 7B zeigt
die Umwandlungseinrichtung 201 ohne den zweiten Teiler 207.
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Die
interne Leistungsspannung VIPWR (fette Linie) wird von dem ersten
Teiler 205 geteilt und in eine geteilte interne Leistungsspannung
VIPWR (gestrichelte Linie) umgewandelt. Hier wird die Leistungsspannungsreferenz
VFORCE1 bzw. VFORCE2 mit einem angepassten Pegel VM_REF eingegeben. Der
Vergleicher 209 führt
dieselbe Operation zum Generieren des digitalen Signals VM_OUT auf
Basis eines Vergleichsergebnisses wie in 7A aus.
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8 zeigt
ein Zeitdiagramm, das eine Digitalisierung der internen Leistungsspannung
auf Basis mehrerer Leistungsspannungsreferenzen abbildet.
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Wie
gezeigt ist, wird die interne Leistungsspannung VIPWR mit mehreren
Leistungsspannungsreferenzen verglichen. Hierbei werden zur Digitalisierung
der internen Leistungsspannung VIPWR elf Leistungsspannungsreferenzen
mit unterschiedlichen Pegeln in einem Bereich von 1,5 bis 2,0 benutzt.
Der Vergleicher 209 vergleicht jede der elf Leistungsspannungsreferenzen
mit der internen Leistungsspannung VIPWR, um basierend auf den einzelnen
Vergleichsergebnissen elf digitale Signale zu generieren.
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Die Übergangsflanken
der elf digitalen Signale können
eine Änderung
der internen Leistungsspannung VIPWR grob anzeigen. Mit einer schmaleren
Pegeldifferenz zwischen den Leistungsspannungsreferenzen und bei
Verwendung von mehr Leistungsspannungsreferenzen als im oben beschriebenen
Falle können Änderungen
der internen Leistungsspannung VIPWR exakt abgetastet werden.
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Um
die Einschränkungen
herkömmlicher Einrichtungen
zur Überwachung
interner Leistungsspannungen, beispielsweise die Schwierigkeit des Überprüfens eines
Pegels der internen Leistungsspannung nach Einbau einer Halbleitereinrichtung
in ein Gehäuse
sowie die weitere Schwierigkeit des Überwachens des in einem engen
Bereich oder geringfügig
schwankenden Leistungsspannungspegels, zu überwinden, stellt die vorliegende
Erfindung, wie oben beschrieben wurde, die Digitalisierung der internen
Leistungsspannung und die Übertragung der
internen Leistungsspannung über
eine Anschlussfläche
bereit, so dass die interne Leistungsspannung nach Einbau der Halbleitereinrichtung
in ein Gehäuse überwacht
werden kann.
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Wenn
sich im Innern eines Chips einer Halbleitereinrichtung eine Einrichtung
zum Überprüfen eines
Pegels der internen Leistungsspannung befindet, kann die Einrichtung
eine Operation zum Überwachen
einer Änderung
eines internen Leistungsspannungspegels, der über mehrere Anschlussflächen an
mehrere Knoten oder mehrere innere Funktionsblöcke angelegt wird, unterstützen.
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Ferner
kann die vorliegende Erfindung eine Operation zum Überwachen
einer Pegeländerung
einer Leistungsspannung, wie etwa einer Leistungsspannung (VDD)
oder eines Steuer /Datensignals, die/das statt der von einem inneren
Funktionsblock generierten internen Leistungsspannung von einer externen
Schaltung eingegeben wird.
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Falls
die interne Leistungsspannung allerdings weder sich weiträumig ändert noch
dramatisch durch Rauschen beeinträchtigt wird, lässt sich
eine Einrichtung zur Überwachung
interner Leistungsspannungen vereinfachen.
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9 zeigt
ein Blockschaltbild einer Einrichtung zur Überwachung interner Leistungsspannungen
gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Wie
gezeigt ist, weist die Einrichtung zur Überwachung interner Leistungsspannungen
eine Eingabeeinheit 801, einen Multiplexierer 803,
eine Testmodus-Entscheidungseinheit 805 und eine vorbestimmte
Anschlussfläche 807 auf.
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Die
Eingabeeinheit 801 empfängt
eine interne Leistungsspannung und leitet diese in den Multiplexierer 803.
Der Multiplexierer 803 gibt die interne Leistungsspannung
als Reaktion auf ein Testfreigabesignal TVM_EN an die vorbestimmte
Anschlussfläche 807 aus.
Hierbei kann der Multiplexierer 803 durch die in 6A bis 6C gezeigten
Multiplexiereinheiten 217_A bis 217_C ersetzt
werden. Außerdem
kann die Testmodus-Entscheidungseinheit 805 durch den in 2 und 4 gezeigten
Testmodus-Entscheidungsblock 219 ersetzt werden.
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Die
vorbestimmte Anschlussfläche 807 ist eine Überwachungsanschlussfläche, die
nur zum Prüfen
eines Pegels der internen Leistungsspannung benutzt wird. Wenn somit
nach Einbau einer Halbleitereinrichtung in ein Gehäuse ein
Test durchgeführt wird,
kann dies unter Verwendung der vorbestimmten Anschlussfläche 807 erfolgen,
ohne Gehäusematerial
entfernen zu müssen,
um eine an die interne Leistungsspannung gekoppelte innenliegende
Anschlussfläche
freizulegen.
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Falls
die interne Leistungsspannung allerdings weder sich weiträumig ändert noch
dramatisch durch Rauschen beeinträchtigt wird, kann es sich, wie
oben beschrieben wurde, zur Überwachung
eines internen Leistungsspannungspegels als effektiv erweisen, die
interne Leistungsspannung lediglich durch die vorbestimmte Anschlussfläche an einen externen
Tester herauszuführen.
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Auch
wenn dies nicht in den Figuren gezeigt wird, können die Umwandlungseinrichtung
und die Ausgabeeinrichtung gemäß Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung basierend auf Eigenschaften von eingegebenen
Signalen oder Logikelementen verändert
werden. Zum Beispiel weisen die ersten und zweiten Teiler 205 und 207 zwar
mehrere Widerstände
auch, doch können
die ersten und zweiten Teiler auch durch andere aktive oder passive
Elemente wie etwa Transistoren ausgebildet werden.
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Die
vorliegende Erfindung schafft eine Vorrichtung und ein Verfahren
zum Überwachen
einer internen Leistungs spannung und zum Generieren eines digitalen
Signals auf Basis eines Überwachungsergebnisses
nach Einbau einer Halbleitereinrichtung in ein Gehäuse. Außerdem schafft
die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zum exakten Überwachen
eines schmalen Schwankungsbereiches der internen Leistungsspannung.
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Wie
oben beschrieben wurde, unterzieht die vorliegende Erfindung eine
Differenz zwischen einer Leistungsspannungsreferenz und einer internen Leistungsspannung
unter Verwendung einer Vergleichseinheit einer Digitalisierung und überträgt eine digitalisierte
Differenz über
eine Anschlussfläche zum Überwachen
eines internen Leistungsspannungspegels innerhalb oder außerhalb
der Halbleitereinrichtung. Daher kann ein schmaler Schwankungsbereich
der internen Leistungsspannung effektiv und exakt erkannt werden.
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Ferner
schafft die vorliegende Erfindung eine exakte Analyse zum Überprüfen der
Funktionsfähigkeit
einer Einrichtung und eine wirkungsvolle Richtschnur bei der Fertigung
oder dem Design von Halbleitereinrichtungen der nächsten Entwicklungsstufe. Obwohl
die Halbleitereinrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung in ein Gehäuse
eingebaut ist, kann die interne Leistungsspannung über einen
an die Anschlussfläche
gekoppelten Kontaktstift ausgegeben werden. Falls dies notwendig
ist, kann der interne Leistungsspannungspegel von einer externen
Einrichtung überwacht
werden.
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Die
vorliegende Erfindung wurde zwar hinsichtlich der spezifischen Ausführungsbeispiele
beschrieben, doch ist dem Fachmann offenkundig, dass diverse Änderungen
und Abwandlungen vorgenommen werden können, ohne vom Gedanken und
dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen, die in den folgenden
Ansprüchen
definiert werden.