TWI734531B - 代碼移位計算電路以及代碼位移值的計算方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種代碼移位計算電路。代碼移位計算電路的第一運算電路依據溫度差值以及驅動強度代碼對溫度的第一變化率來產生第一輸出值，其中溫度差值為獲取先前ZQ命令時的先前溫度與獲取當前ZQ命令時的當前溫度之間的差值。代碼移位計算電路的第二運算電路依據電壓差值以及驅動強度代碼對電壓的第二變化率來產生第二輸出值，其中電壓差值為獲取先前ZQ命令時的先前工作電壓與獲取當前ZQ命令時的當前工作電壓之間的差值。代碼移位計算電路的第三運算電路對第一輸出值以及第二輸出值進行加總以產生位移值，藉此調整通過ZQ校準的驅動強度代碼。

Description

代碼移位計算電路以及代碼位移值的計算方法

本發明是有關於ZQ校準，且特別是有關於依據電壓變化以及溫度變化來調整通過ZQ校準的驅動強度代碼。

隨著電子設備的操作速度增加，在電子設備內的半導體存儲裝置之間傳送的信號的擺動寬度(swing width)減小，以最小化傳送信號所花費的延遲時間。然而，隨著擺動寬度減小，信號傳送在更大程度上受外部噪聲影響，並且在接口端的信號反射由于阻抗不匹配而增加。阻抗不匹配由製造過程、供應電壓以及操作溫度(Process-Voltage-Temperature，PVT)的變化引起。阻抗不匹配將使得從半導體存儲裝置輸出的信號失真，在接收失真的信號的相對應的半導體存儲裝置中可導致如設置/保持失敗(set up/hold failure)或信號水平誤判的故障。為了要互相匹配傳輸線之阻抗與輸出電路之輸出阻抗，必須調整半導體存儲裝置的輸出阻抗以便匹配傳輸線之阻抗。

ZQ校準電路用以調整半導體存儲裝置之輸出阻抗，並提 供ZQ接腳來做為半導體存儲裝置中的ZQ校準端子。外部ZQ校準命令，例如ZQCS(ZQ Calibration Short)命令被輸入至ZQ接腳之內。當輸入外部ZQ校準命令時，ZQ校準操作在此命令所界定之週期內執行，以利用所產生的代碼來改變輸出驅動器的電阻值。為了提高ZQ校準後輸出驅動器的電阻精度，可以採取提高分辨率(improve resolution)的做法，也就是增加代碼的方式。然而，由於ZQCS命令所界定之週期較短，若是在增加一個ZQCS命令可以移動的代碼的寬度下來提高分辨率，則可能導致信號傳輸不符合規範(即ZQCS命令所界定之週期)的風險。相對地，若是在不增加一個ZQCS命令可以移動的代碼的寬度的前提下來提高分辨率，將難以消除由溫度變化或電壓變化所帶來的輸出阻抗的變化。

因此，需要其他的解決方案，以在不增加一個ZQCS命令可以移動的代碼的寬度的前提下來提高分辨率，並消除由溫度變化或電壓變化所帶來的輸出阻抗的變化，即由溫度變化或電壓變化所帶來的驅動強度代碼的偏差。

本發明提供一種代碼移位計算電路以及代碼位移值的計算方法，可以藉由位移通過ZQ校準的驅動強度代碼，來消除由溫度變化或電壓變化所帶來的驅動強度代碼的偏差。

本發明的代碼移位計算電路用以產生位移值以調整通過 ZQ校準的驅動強度代碼。代碼移位計算電路包括第一運算電路、第二運算電路以及第三運算電路。第一運算電路用以依據溫度差值以及驅動強度代碼對溫度的第一變化率來產生第一輸出值。其中，溫度差值為獲取先前ZQ命令時的先前溫度與獲取當前ZQ命令時的當前溫度之間的差值。第二運算電路用以依據電壓差值以及驅動強度代碼對電壓的第二變化率來產生第二輸出值。其中，電壓差值為獲取先前ZQ命令時的先前工作電壓與獲取當前ZQ命令時的當前工作電壓之間的差值。第三運算電路用以對第一輸出值以及第二輸出值進行加總以產生位移值，藉此調整驅動強度代碼。

本發明的代碼位移值的計算方法用以產生位移值以調整通過ZQ校準的驅動強度代碼。所述方法包括：依據溫度差值以及驅動強度代碼對溫度的第一變化率來產生第一輸出值，其中溫度差值為獲取先前ZQ命令時的先前溫度與獲取當前ZQ命令時的當前溫度之間的差值；依據電壓差值以及驅動強度代碼對電壓的第二變化率來產生第二輸出值，其中電壓差值為獲取先前ZQ命令時的先前工作電壓與獲取當前ZQ命令時的當前工作電壓之間的差值；以及對第一輸出值以及第二輸出值進行加總以產生位移值，藉此調整驅動強度代碼。

基於上述，本發明可以依據溫度差值以及工作電壓的電壓差值來產生代碼的位移值，藉此調整通過ZQ校準的驅動強度代碼。因此，本發明可以在提高分辨率的前提下，同時消除由溫度 變化或電壓變化所帶來的驅動強度代碼的偏差。

100:代碼移位計算裝置

110:電阻分壓器電路

120:或閘

130:溫度變化與電壓變化計算電路

140:代碼移位計算電路

150:熔斷器

300:代碼移位計算電路

310:第一運算電路

311:比例計算電路

3111、3115:除法器

3112~3114、 3116~3118:乘法器

312:乘法器

320:第二運算電路

321:比例計算電路

3211、3215:除法器

322:乘法器

330:加法器

a1~a20:值

AD1、AD2:加法器

CSV1:第一輸出值

CSV2:第二輸出值

CSV3:位移值

CT:當前溫度

CV:當前電壓

DT:溫度變化量

DV:電壓變化量

FF0~FF4:正反器

HT:高溫

HV:高壓

LT:低溫

LV:低壓

OP:放大器

PU/PD:上拉/下拉信號

R(V)_CT、R(T)_CV、R(T)_HV、R(T)_LV、R(V)_HT、R(V)_LT、R(V)_T0~R(V)_T3、R(T)_V0~R(T)_V3:變化 率

S1~S4:多工器

S610~S630:步驟

SF:移位器

SUB1、SUB2:減法器

T0~T3:溫度

T_C:溫度代碼

V0~V3:電壓

VBGR:基準電壓

VDD:工作電壓

VDD_C:電壓代碼

ZQCL:命令

ZQCS:命令

圖1繪示為本發明的代碼移位計算裝置的方塊示意圖。

圖2A繪示為代碼對溫度的變化率相對於電壓的關係曲線圖。

圖2B繪示為代碼對電壓的變化率相對於溫度的關係曲線圖。

圖3繪示為本發明的代碼移位計算電路的方塊示意圖。

圖4繪示為本發明一實施例的比例計算電路311的方塊示意圖。

圖5繪示為本發明一實施例的比例計算電路321的方塊示意圖。

圖6繪示為本發明的代碼位移值計算方法的步驟流程圖。

圖1繪示為本發明的代碼移位計算裝置的方塊示意圖。請見圖1，代碼移位計算裝置100包括電阻分壓器電路110、放大器OP、或(OR)閘120、溫度變化與電壓變化計算電路130、代碼移位計算電路140、熔斷器150、移位器SF以及正反器FF4。電阻分壓器電路110用以提供工作電壓VDD的分壓電壓。放大器OP接收工作電壓VDD的分壓電壓以及基準電壓VBGR，以輸出代表工作電壓VDD的電壓值的電壓代碼VDD_C。

溫度變化與電壓變化計算電路130接收電壓代碼VDD_C以及代表溫度值的溫度代碼T_C。溫度變化與電壓變化計算電路130包括正反器FF0~FF3以及減法器SUB1與SUB2。正反器FF0~FF3由ZQCS命令或ZQCL命令來觸發。舉例來說，在ZQCS命令的當前上升緣的時間點，正反器FF0輸出對應此時間點的電壓代碼VDD_C做為當前電壓CV，正反器FF1則輸出對應ZQCS命令的先前上升緣的時間點的電壓代碼VDD_C做為先前電壓。減法器SUB1依據當前電壓CV以及先前電壓代碼，計算出先前上升緣的時間點到當前上升緣的時間點之間的電壓變化量DV。類似地，正反器FF2輸出當前溫度CT，正反器FF3輸出先前溫度，減法器SUB2則用以產生溫度變化量DT。

代碼移位計算電路140可以依據當前電壓CV、電壓變化量DV、當前溫度CT以及溫度變化量DT，來計算用以調整通過ZQ校準的驅動強度代碼的位移值。藉此，本發明可以因應溫度變化或電壓變化來調整(或稱位移)通過ZQ校準的驅動強度代碼。需說明的是，進行代碼移位計算所需的驅動強度代碼在高/低壓下對溫度的變化率，以及驅動強度代碼在高/低溫下對電壓的變化率，可以透過熔斷器(fuse)150預先地被儲存。然而，本發明並非只能以熔斷器來儲存上述變化率，任何具備儲存功能的存儲器件(例如記憶體電路)皆應在本發明的保護範疇之內。

移位器SF接收代碼移位計算電路140所計算出來的位移值，以及上拉/下拉信號(up/down signal)PU/PD。移位器SF依 據位移值來調整上拉/下拉信號PU/PD，並輸出經調整的上拉/下拉信號PU/PD至正反器FF4。正反器FF4在被觸發後輸出經調整的上拉/下拉信號PU/PD(代碼形式)。在一實施例中，移位器SF可以加法器來實現。

圖2A繪示為代碼對溫度的變化率相對於電壓的關係曲線圖。請看圖2A，R(T)_LV代表在低壓LV下代碼對電壓的變化率，R(T)_HV代表在高壓HV下代碼對電壓的變化率。其中，上述的「高壓」以及「低壓」可以是正常工作電壓範圍的兩個極端值。變化率R(T)_LV以及變化率R(T)_HV的數值可以由實驗得出，並預先儲存至熔斷器150。代碼移位計算電路140可以假設代碼對溫度的變化率相對於電壓的變化是線性的，藉此依據所接收的變化率R(T)_LV、變化率R(T)_HV的數值以及當前電壓CV(例如為電壓V0~V3的任一個)來計算對應的代碼對電壓的變化率(例如為變化率R(T)_V0~R(T)_V3的任一個)。需說明的是，雖然圖2A僅示例電壓V0~V3，但本發明不以此為限。在其他實施例中，電壓LV與電壓HV之間可以區分出更多的電壓數值。

圖2B繪示為代碼對電壓的變化率相對於溫度的關係曲線圖。請看圖2B，R(V)_LT代表在低溫LT下代碼對電壓的變化率，R(V)_HT代表在高溫HT下代碼對電壓的變化率。其中，上述的「高溫」以及「低溫」可以是正常工作溫度範圍的兩個極端值。變化率R(V)_LT以及變化率R(V)_HT的數值可以由實驗得出，並預先儲存至熔斷器150。代碼移位計算電路140可以假設代 碼對電壓的變化率相對於溫度的變化是線性的，藉此依據所接收的變化率R(V)_LT、變化率R(V)_HT的數值以及當前溫度CT(例如為溫度T0~T3的任一個)來計算對應的代碼對電壓的變化率(例如為變化率R(V)_T0~R(V)_T3的任一個)。需說明的是，雖然圖2B僅示例溫度T0~T3，但本發明不以此為限。在其他實施例中，低溫LT與高溫HT之間可以區分出更多的溫度數值。

圖3繪示為本發明的代碼移位計算電路的方塊示意圖。請見圖3，代碼移位計算電路300包括第一運算電路310、第二運算電路320以及加法器330。第一運算電路310包括比例計算電路311以及乘法器312。比例計算電路311接收變化率R(T)_HV、變化率R(T)_LV以及當前電壓CV。比例計算電路311並依據上述的三個數值計算出對應當前電壓CV的代碼對溫度的變化率R(T)_CV以做為第一變化率。乘法器312用以接收變化率R(T)_CV以及溫度變化量DT，並計算變化率R(T)_CV以及溫度變化量DT的乘積做為第一輸出值CSV1。

第二運算電路320包括比例計算電路321以及乘法器322。比例計算電路321接收變化率R(V)_HT、變化率R(V)_LT以及當前溫度CT。比例計算電路321並依據上述的三個數值計算出對應當前溫度CT的代碼對電壓的變化率R(V)_CT做為第二變化率。乘法器322用以接收變化率R(V)_CT以及電壓變化量DV，並計算變化率R(V)_CT以及電壓變化量DV的乘積做為第二輸出值CSV2。最後，透過加法器330用以對第一輸出值CSV1以及第 二輸出值CSV2進行加法運算，以得到用以調整驅動強度代碼的位移值CSV3。

圖4繪示為本發明一實施例的比例計算電路311的方塊示意圖。請見圖4，在本實施例中，比例計算電路311包括除法器3111與3115、乘法器3112~3114與3116~3118，多工器S1與S2，以及加法器AD1。除法器3111接收變化率R(T)_HV，並對變化率R(T)_HV進行除8的運算以得到值a1。乘法器3112~3114接收值a1，並分別對值a1進行乘3、乘5以及乘7的運算，以得到值a2~a4。多工器S1用以依據當前電壓CV，以自值a1~a4當中選擇對應當前電壓CV的一個值進行輸出，稱做值a5。

類似地，除法器3115接收變化率R(T)_LV，並對變化率R(T)_LV進行除8的運算以得到值a6。乘法器3116~3118接收值a6，並分別對值a6進行乘3、乘5以及乘7的運算，以得到值a7~a9。多工器S2用以依據當前電壓CV，以自值a6~a9當中選擇對應當前電壓CV的一個值進行輸出，稱做值a10。加法器AD1用以對值a5與值a10進行加法運算，以得到對應當前電壓CV的代碼對溫度的變化率R(T)_CV。

請同時參照圖2A與圖4，當當前電壓CV的值與電壓V0的值相等時，多工器S1與S2將分別選擇值a1與a6做為輸出。當當前電壓CV的值與電壓V1的值相等時，多工器S1與S2將分別選擇值a2與a7做為輸出。當當前電壓CV的值與電壓V2的值相等時，多工器S1與S2將分別選擇值a3與a8做為輸出。當當 前電壓CV的值與電壓V3的值相等時，多工器S1與S2將分別選擇值a4與a9做為輸出。

圖5繪示為本發明一實施例的比例計算電路321的方塊示意圖。請見圖5，在本實施例中，比例計算電路321包括除法器3211與3215、乘法器3212~3214與3216~3218，多工器S3與S4，以及加法器AD2。除法器3211接收變化率R(V)_HT，並對變化率R(V)_HT進行除8的運算以得到值a11。乘法器3212~3214接收值a11，並分別對值a11進行乘3、乘5以及乘7的運算，以得到值a12~a14。多工器S3用以依據當前溫度CT，以自值a11~a14當中選擇對應當前溫度CT的一個值進行輸出，稱做值a15。

類似地，除法器3215接收變化率R(V)_LT，並對變化率R(V)_LT進行除8的運算以得到值a16。乘法器3216~3218接收值a16，並分別對值a16進行乘3、乘5以及乘7的運算，以得到值a17~a19。多工器S4用以依據當前電壓CV，以自值a16~a19當中選擇對應當前溫度CT的一個值進行輸出，稱做值a20。加法器AD2用以對值a15與值a20進行加法運算，以得到對應當前溫度CT的代碼對電壓的變化率R(V)_CT。

請同時參照圖2B與圖5，當當前溫度CT的值與溫度T0的值相等時，多工器S1與S2將分別選擇值a11與a16做為輸出。當當前溫度CT的值與溫度T1的值相等時，多工器S1與S2將分別選擇值a12與a17做為輸出。當當前溫度CT的值與溫度T2的值相等時，多工器S1與S2將分別選擇值a13與a18做為輸出。 當當前溫度CT的值與溫度T3的值相等時，多工器S1與S2將分別選擇值a14與a19做為輸出。

特別一提的是，圖4與圖5中的乘法器與除法器的數量以及所對應的運算，是關聯於高/低溫、高/低壓的範圍設定以及前述範圍的區分細度。在其他實施例中，可以採用數量更多以及對應不同運算的乘法器與除法器，以取得更精密的計算結果。

圖6繪示為本發明的代碼位移值計算方法的步驟流程圖。請同時參考圖3與圖6，步驟S610為依據溫度差值(即溫度變化量DT)以及驅動強度代碼對溫度的第一變化率(即變化率R(T)_CV)來產生第一輸出值CSV1。其中，溫度變化量DT為獲取先前ZQ命令時的先前溫度與獲取當前ZQ命令時的當前溫度之間的差值。步驟S620為依據電壓差值(電壓變化量DV)以及驅動強度代碼對電壓的第二變化率(即變化率R(V)_CT)來產生第二輸出值CSV2。其中，電壓變化量DV為獲取先前ZQ命令時的先前工作電壓與獲取當前ZQ命令時的當前工作電壓之間的差值。步驟S630為對第一輸出值CSV1以及第二輸出值CSV2進行加總以產生位移值CSV3，藉此調整驅動強度代碼。

綜上所述，本發明可以依據溫度差值以及工作電壓的電壓差值來產生代碼的位移值，藉此調整通過ZQ校準的驅動強度代碼。因此，本發明可以在提高分辨率的前提下，同時消除由溫度變化或電壓變化所帶來的驅動強度代碼的偏差。

300:代碼移位計算電路

310:第一運算電路

311:比例計算電路

312:乘法器

320:第二運算電路

321:比例計算電路

322:乘法器

330:加法器

CT:當前溫度

CV:當前電壓

DT:溫度變化量

DV:電壓變化量

R(V)_CT、R(T)_CV、R(T)_HV、 R(T)_LV、R(V)_HT、R(V)_LT:變化率

CSV1:第一輸出值

CSV2:第二輸出值

CSV3:位移值

Claims (14)

1. 一種代碼移位計算電路，用以產生一位移值以調整通過ZQ校準的一驅動強度代碼，包括：一第一運算電路，用以依據一溫度差值以及所述驅動強度代碼對溫度的一第一變化率來產生一第一輸出值，其中所述溫度差值為獲取一先前ZQ命令時的一先前溫度與獲取一當前ZQ命令時的一當前溫度之間的差值；一第二運算電路，用以依據一電壓差值以及所述驅動強度代碼對電壓的一第二變化率來產生一第二輸出值，其中所述電壓差值為獲取所述先前ZQ命令時的一先前工作電壓與獲取所述當前ZQ命令時的一當前工作電壓之間的差值；以及一第三運算電路，用以對所述第一輸出值以及所述第二輸出值進行加總以產生所述位移值，藉此調整所述驅動強度代碼。
2. 如請求項1所述的代碼移位計算電路，其中所述第一運算電路還用以計算所述溫度差值與所述第一變化率與的乘積來獲得所述第一輸出值，所述第二運算電路還用以計算所述電壓差值與所述第二變化率與的乘積來獲得所述第一輸出值。
3. 如請求項1所述的代碼移位計算電路，其中所述第一運算電路還用以：依據所述當前工作電壓、所述驅動強度代碼在一第一極端工作電壓下對溫度的一第一極端變化率，以及所述驅動強度代碼在一第二極端工作電壓下對溫度的一第二極端變化率，來計算所述 第一變化率；所述第二運算電路還用以：依據所述當前溫度、所述驅動強度代碼在一第一極端溫度下對電壓的一第三極端變化率，以及所述驅動強度代碼在一第二極端溫度下對電壓的一第四極端變化率，來計算所述第二變化率。
4. 如請求項3所述的代碼移位計算電路，其中所述第一運算電路還用以：對一第一比例的所述第一極端變化率以及一第二比例的所述第二極端變化率進行加總以產生所述第一變化率，其中所述第一比例以及所述第二比例是依據所述當前工作電壓來決定；所述第二運算電路還用以：對一第三比例的所述第三極端變化率以及一第四比例的所述第四極端變化率進行加總以產生所述第二變化率，其中所述第三比例以及所述第四比例是依據所述當前溫度來決定。
5. 如請求項4所述的代碼移位計算電路，其中所述第一運算電路還用以：依據所述當前工作電壓以自多個不同比例的所述第一極端變化率中選出所述第一比例的所述第一極端變化率，並依據所述當前工作電壓以自所述多個不同比例的所述第二極端變化率中選出所述第二比例的所述第二極端變化率；所述第二運算電路還用以：依據所述當前溫度以自所述多個不同比例的所述第三極端變 化率中選出所述第三比例的所述第三極端變化率，並依據所述當前溫度以自所述多個不同比例的所述第四極端變化率中選出所述第四比例的所述第四極端變化率。
6. 如請求項5所述的代碼移位計算電路，其中所述多個不同比例包括(1/8)、(5/8)以及(7/8)。
7. 如請求項3所述的代碼移位計算電路，其中所述第一運算電路包括：一第一多工器，用以依據所述當前工作電壓以自多個不同比例的所述第一極端變化率中選擇輸出一第一比例的所述第一極端變化率；一第二多工器，用以依據所述當前工作電壓以自所述多個不同比例的所述第二極端變化率中選擇輸出一第二比例的所述第二極端變化率；一第一加法器，用以加總所述第一比例的所述第一極端變化率以及所述第二比例的所述第二極端變化率，以獲得所述第一變化率；其中所述第二運算電路包括：一第三多工器，用以依據所述當前溫度以自所述多個不同比例的所述第三極端變化率中選擇輸出一第三比例的所述第三極端變化率；一第四多工器，用以依據所述當前溫度以自所述多個不同比例的所述第四極端變化率中選擇輸出一第四比例的所述第四極端 變化率；一第二加法器，用以加總所述第三比例的所述第三極端變化率以及所述第四比例的所述第四極端變化率，以獲得所述第二變化率。
8. 如請求項7所述的代碼移位計算電路，其中所述多個不同比例包括(1/8)、(5/8)以及(7/8)。
9. 一種代碼位移值的計算方法，用以產生一位移值以調整通過ZQ校準的一驅動強度代碼，所述方法包括：依據一溫度差值以及所述驅動強度代碼對溫度的一第一變化率來產生一第一輸出值，其中所述溫度差值為獲取一先前ZQ命令時的一先前溫度與獲取一當前ZQ命令時的一當前溫度之間的差值；依據一電壓差值以及所述驅動強度代碼對電壓的一第二變化率來產生一第二輸出值，其中所述電壓差值為獲取所述先前ZQ命令時的一先前工作電壓與獲取所述當前ZQ命令時的一當前工作電壓之間的差值；以及對所述第一輸出值以及所述第二輸出值進行加總以產生所述位移值，藉此調整所述驅動強度代碼。
10. 如請求項9所述的代碼位移值的計算方法，還包括：計算所述溫度差值與所述第一變化率與的乘積來獲得所述第一輸出值；以及 計算所述電壓差值與所述第二變化率與的乘積來獲得所述第一輸出值。
11. 如請求項9所述的代碼位移值的計算方法，還包括：依據所述當前工作電壓、所述驅動強度代碼在一第一極端工作電壓下對溫度的一第一極端變化率，以及所述驅動強度代碼在一第二極端工作電壓下對溫度的一第二極端變化率，來計算所述第一變化率；以及依據所述當前溫度、所述驅動強度代碼在一第一極端溫度下對電壓的一第三極端變化率，以及所述驅動強度代碼在一第二極端溫度下對電壓的一第四極端變化率，來計算所述第二變化率。
12. 如請求項11所述的代碼位移值的計算方法，還包括：對一第一比例的所述第一極端變化率以及一第二比例的所述第二極端變化率進行加總以產生所述第一變化率，其中所述第一比例以及所述第二比例是依據所述當前工作電壓來決定；以及對一第三比例的所述第三極端變化率以及一第四比例的所述第四極端變化率進行加總以產生所述第二變化率，其中所述第三比例以及所述第四比例是依據所述當前溫度來決定。
13. 如請求項12所述的代碼位移值的計算方法，還包括：依據所述當前工作電壓以自多個不同比例的所述第一極端變 化率中選出所述第一比例的所述第一極端變化率，並依據所述當前工作電壓以自所述多個不同比例的所述第二極端變化率中選出所述第二比例的所述第二極端變化率；以及依據所述當前溫度以自所述多個不同比例的所述第三極端變化率中選出所述第三比例的所述第三極端變化率，並依據所述當前溫度以自所述多個不同比例的所述第四極端變化率中選出所述第四比例的所述第四極端變化率。
14. 如請求項13所述的代碼位移值的計算方法，其中所述多個不同比例包括(1/8)、(5/8)以及(7/8)。

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