DRAM에서 높은 정밀도를 가진 CMOS 온도센서 개발

Abstract

최근 급속한 메모리의 고집적화로 인하여 발생되는 발열문제는 DRAM 코어 셀에서 MOS 트랜지스터의 누설전류에 크나큰 영향을 미치게 된다. 이를 보상하는 리프레시 과정은 고온일 경우 그 주기가 급격히 증가하여 메모리 전체 전력소모의 증대를 초래하게 되었다. 따라서 저전력 메모리를 구현하기 위해 각 온도에 알맞은 리프레시 주기를 실행하기 위한 온도센서의 도입이 필요하게 되었다. 본 논문에서는 이중 경사형 적분기를 이용하여 DRAM에서 높은 정확도를 갖는 온도 센서를 제시한다. 적분기의 비 반전 입력에 전압을 가하여 반전 입력을 양의 전압으로 만들어주는 새로운 적분기를 제안하였다. 이를 이용하여 출력 전압이 저항과 커패시터에 영향을 받지 않는 이중 경사형 적분기를 설계함으로써 고 정확도의 온도센서를 구현하였다. 제안하는 회로의 특성은 일반 CMOS 0.35μm 공정을 이용하여 각 소자 조건과 온도를 변화시켜 HSPICE로 모의 실험하였다. 제안하는 이중 경사형 적분기를 이용한 온도센서는 2V 공급전압으로 2Mhz의 클락 스피드로 8비트 정밀도를 가지고 1LSB는 0.9mV이다. 전체 아날로그/디지털 변환시간은 -30℃에서 89.7μsec, 120℃에서 27.6μsec를 나타내며 전체 전력 소모는 160μW이고 1.38℃의 정확도를 보였다.; Recently, high temperature problem that comes from very large scale memory integration effects on a leakage current from DRAM core cell to MOS transistor. Refresh-process to solve these problems causes the increase of power consumption through the whole memories because its period goes sharply in high temperature. So next generation DRAM need to introduce temperature sensor for controlling proper refresh period of each temperature to develop low power memories. This paper introduces a high accuracy Temperature Sensor in DRAM using Dual slope integrator. A proposed Dual slope ADC can put the positive input voltage and improve high sensitivity of temperature. It has high accuracy and very simple, so it could expect large profit in DRAM. That reduces the power consumption by controlling proper refresh period of each temperature. The newly proposed Temperature Sensor which operates at the clock frequency of 2Mhz has 8bit resolution in 2V VDD with 0.35μm process. Total time that changed from analog to digital is 89.7μsec in-30℃ and 27.6μsec in 120℃. Total power consumption is 160μW and it has 1.38℃ accuracy.