一种电路及利用该电路对电可编程熔丝电路进行编程的方法.docx

CN 107863129 A说明书
1/5页

一种电路及利用该电路对电可编程熔丝电路进行编程的方法技术领域
[0001]本创造涉及存储器领域，具体而言涉及一种电路及利用该电路对电可编程熔丝电路 进行编程的方法。
背景技术[0002] Efuse （电可编程熔丝）属于一次性编程的存储器，其烧写机理难以用单一的电流或 电压解释，但可理解为：在保持电压稳定下，用瞬时大电流烧断Poly （多晶硅）电阻。当烧写发 生时，稳定的电压、瞬时大电流和烧写时间三者称为efuse成功烧写的三要素。鉴于以上要素， 目前的设计中，通常要求烧写efuse使用稳定的外部电源、板级的电压转换器或片上的电压 转换器。
[0003] 其中，使用板级电压转换器，会增加生产和设计本钱，是客户最不想采用的方式。使 用稳定的外部电源会增加设计难度和本钱，所以客户希望电源越少越好。因此，为了减小本钱, 目前多采用的方案是使用片上LD0（低压差线性稳压器）烧写efuse的电路。LD0可以提供稳定的 2 .5V电压。但LD0有一个弱点是，当其无外挂电容时，LD0的纹波很难降下来，而增加外挂电容, 就会增加成木。并且LD0的纹波与efusc的下拉电流强度相关，假设efuse要求电流强度很大，那么 纹波就很大，可能会影响到efuse的烧写。
[0004]因此，有必要提出一种降低LD0的输出电压纹波的方法及电路，以解决现有的技术 问题。
创造内容[0005]在创造内容局部中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式局部中进 一步详细说明。本创造的创造内容局部并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关 键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
[0006]为了克服目前存在的问题，本创造一方面提供一种电压稳定电路，其包括：
[0007]低压差线性稳压器，其输出端连接至电可编程熔丝电路，用于向所述电可编程熔丝 电路提供电源电压；[0008]电压稳定单元，其连接至所述低压差线性稳压器的所述输出端，用于弱化所述低压 差线性稳压器的输出电压的纹波。
[0009]进一步地，所述电可编程熔丝电路由第一时钟脉冲控制信号控制进行烧写，月谜电压 稳定单元由第二时钟脉冲控制信号进行控制使能，并且所述第二时钟脉冲控制信号比所述 第一时钟脉冲控制信号提前至少一个系统时钟周期。
[0010]例如地，所述电压稳定单元包括NM0S管和至少一个第一电阻，其中所述NM0S管的栅 极连接第二时钟脉冲控制信号，源极连接所述第一电阻的一端，漏极连接所述低压差线性稳 压器的输出端，所述第一电阻的另一端连接地电压。
[0011]进一步地，所述电压稳定单元先开始工作，然后所述电可编程熔丝电路再开始烧写。
12
CN 107863129 A说明》2/5 页[0012] 例如地，所述低压差线性稳压器的输出级电路包括PMOS管和至少一个第二电阻， 其中所述PM0S管的栅极连接输入信号，源极连接供电电压，漏极连接所述第二电阻，所述第二 电阻的另一端连接地电压，所述低压差线性稳压器的输出端连接所述PM0S管的漏极。
[0013]例如地，所述第一时钟脉冲控制信号由数字电路产生，其脉宽由所述电可编程熔丝 电路中的电可编程熔丝的参数决定。
[0014]本创造的另一方面还提供了一种使用上述电压稳定电路对电可编程熔丝电路进行 编程的方法，其包括如下步骤：
[0015]低压差线性稳压静输出电源电压和电源电流；[0016]第二时钟脉冲控制信号控制电压稳定单元开始工作；
[0017]第一时钟脉冲控制信号控制所述电可编程熔丝电路开始烧写并存储数据，低压差线 性稳压器输出烧写电压和烧写电流。
[0018]进一步地，所述第二时钟脉冲控制信号比所述第一时钟脉冲控制信号提前至少一个 系统时钟周期。
[0019]进一步地，所述电压稳定单元开始工作时，所述低压差线性稳压器输出的电源电流从 0.1-9 .9微安变为0.1-9 .9毫安，所述也可编程熔丝电路开始工作时，所述低压差线性稳压器 输出的烧写电流从0 .1-9 .9毫安变为「99 .9毫安。
[0020]本创造的电压稳定电路及使用该电路对电可编程熔丝进行编程的方法，由于电压稳 定单元先开始工作，其第二时钟脉冲控制信号比电可编程熔丝电路的第一时钟脉冲控制信号提 前至少一个系统时钟周期，能够有效弱化低压差线性稳压器的输出纹波，并且不会引入额外 器件且只利用已有信号和电压，因而不会增加本钱，且占用面积小。
附图说明[0021]本创造的以下附图在此作为本创造的一局部用于理解本创造。附图中示出了本发 明的实施例及其描述，用来解释本创造的原理。
[0022]附图中：
[0023]图1是根据本创造的电压稳定电路的整体结构框图；[0024]图2是根据本创造的电压稳定电路的具体结构示意图；
[0025]图3是利用本创造的电压稳定电路对电可编程熔丝电路进行编程的方法的流程图； [0026]图4是本创造的带电压稳定单元的电压稳定电路与不带电压稳定单元的电路的烧写 电压的波形比照图。
具体实施方式[0027]在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本创造更为彻底的理解。然而， 对于本领域技术人员而言显而易见的是，本创造可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在 其他的例子中，为了防止与本创造发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
[0028]应当理解的是，本创造能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施 例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本创造的范围完全地传递给CN 107863129 A说明书3/5 页
本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大。自始至终相同 附图标记表示相同的元件。
[0029]应当明白，当元件或层被称为“在…上”、“与…相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元 件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存 在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在…上”、“与…直接相邻”、“直接连接到”或
“直接耦合到”其它元件或层时，那么不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、 第二 第三等描述各种元件、部件、区、层和/或局部，这些元件、部件、区、层和/或局部不应当被 这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或局部与另一个元件、部件、区、 层或局部。因此在不脱离本创造教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或局部可表示为第二 元件、部件、区、层或局部。
[0030] 空间关系术语例如“在…下”、“在…下面”、“下面的”、“在…之下”、“在…之上”、 “上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元 件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中 的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其 之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上因此 例如性术语 “在…下面”和“在…下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向旋转90度或其它取 向）并且在此使用的空间描述语相应地被解释。
[0031]在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并旦不作为本创造的限制。在此使 用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外 的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时; 确定所述特征、整数、 步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、 部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列工程的任何及所有组合。 [0032]为了彻底理解本创造，将在以下的描述中提出详细的结构以及步骤，以便阐释本发 明提出的技术方案。本创造的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本创造还可 以具有其他实施方式。
[0033]图1示出了根据本创造的电压稳定电路的整体结构框图。如图1所示，本创造的电压 稳定电路包括低压差线性稳压器LD0和电压稳定单元，其中，所述低压差线性稳压器LD0的 输出端连接至电可编程熔丝电路，用于向所述电可编程熔丝电路提供电源电压；所述电压稳 定单元连接所述低压差线性稳压器LD0的所述输出端，用于弱化所述低压差线性稳压器LDO 的输出电压的纹波。
[0034]本创造的电压稳定电路，能够有效弱化低压差线性稳压器LDO的输出纹波，并且不 会引入额外器件且只利用已有信号和电压，因而不会增加本钱，且占用面积小。
[0035]现在，结合具体实施例和附图详细介绍本创造。
[0036]根据本创造的实施例1,提供了一种用于减小低压差线性稳压器LDO输出纹波的电 压稳定电路。
[0037]如图2所示为根据本创造的用于减小低压差线性稳压器输出纹波的电压稳定电 路，其包括：低压差线性稳压器LD0 200和电压稳定单元300。
[0038]所述低压差线性稳压器LDO 200,其输出端连接至电可编程熔丝电路100,用于向CN 107863129 A

CN 107863129 A
说明书
4/5页
电可编程熔丝电路100提供电源电压。
[0039]其中，所述电可编程熔丝电路100用于在烧写电流通过并烧断电可编程熔丝时存储 数据，其由时钟脉冲控制信号L1控制进行烧写。其中，所述时钟脉冲控制信号L1可以采用本 领域己知的方法生成，例如地，由数字电路产生。并且，所述由时钟脉冲控制信号L1的脉宽由 电可编程熔丝电路100的电可编程熔丝的参数决定。
[0040]其中，所述电可编程熔丝电路100的电可编程熔丝可采用多晶硅化物作为熔丝，例如， 掺铝硅化物（W'Six ）、钻硅化物（CoSi2）、锲硅化物（NixSiy ）等，优选地，采用银硅化物 （NixSiy ）,本创造并不对电可编程熔丝的材料进行限定。
[0041]并且，可对所述电可编程熔丝进行编程，其编程电压和编程电流根据电可编程熔丝 的材料和工艺尺寸的不同而变化。例如，当采用钻硅化物（CoSi2 ）时，工艺尺寸为0 .18m时， 编程电流要求12mA,编程电压要求5V；工艺尺寸为0.13m时，编程电流要求10mA,编程电压要 求3.5V。当采用锲硅化物（NixSiy ）时，要求编程电压仅为1 .5V,编程电流为7mA。
[0042]具体地，所述低压差线性稳压器LD0 200可采用已有的成熟的LDO IP,可根据需要选用固定输出电压和可调输出电压两种类型的LD0。
[0043]在该实施例中，采用传统的LD0,例如地，其输出级电路的具体结构如图2所示，包 括PM0S管210和至少一个电阻，具体地，所述PMOS管210的栅极连接来自上级电路的输入信 号，源极连接供电电压，所述供电电压可根据需要进行选择，例如为2 .5V,漏极连接所述至少 一个电阻，所述至少一个电阻的另一端连接地电压。以所述至少一个电阻包括第一电阻 220和第二电阻230两个电阻为例，那么该LDO的输出级电路包括PM0S管210和第一电阻220、第 二电阻230。具体地，所述第一电阻220和第二电阻230串联连接后一端连接PM0S管210的漏 极，另一端连接地电压。所述输出级电路的输出端从PMOS管210的漏极接出并连接至所述电 可编程熔丝电路100。
[0044] 所述电压稳定单元300,其连接至所述LD0的输出端，由时钟脉冲控制信号L2进行 控制使能，用于弱化所述LD0的输出电压的纹波。
[0045]其工作原理为：当烧写还没有发生时，电压稳定单元300先开始工作，此时低压差 线性稳压器LDO 200输出的电流从儿微安（例如地，0.1-9 .9微安）增大到儿毫安（例如地， 0.1-9 .9亳安），然后当时钟脉冲控制信号L1变为高电平时，电可编程熔丝电路100开始烧写, 其烧写电流从几毫安（例如地，0.19.9毫安）变为几十毫安（例如地，-99.9毫安），因为电压稳 定单元300的时钟脉冲控制信号L2比电可编程熔丝电路100的时钟脉冲控制信号L1提前一 个系统时钟周期，前者电流变化了千倍，由此弱化了后者电流变化时产生的纹波。
[0046]例如地，所述电压稳定单元300可包括NMOS管310和至少一个电阻。以包括一个电阻 为例，那么所述电压稳定单元300包括NM0S管310和电阻320,其中所述NM0S管310的栅极用于 输入时钟脉冲控制信号L2,源极连接所述电阻的一端，漏极连接所述LDO的输出端，所述电 阻的另一端连接地电压。
[0047]当然，本创造的电压稳定单元300还可具有其他结构，只要能到达弱化LD0的输出电 压纹波的效果即可。
[0048] 根据本创造的实施例2,提供了一种利用上述电压稳定电路对电可编程熔丝电路 进行编程的方法，如图3所示为该方法的流程图，具体包括如下步骤：
[0049]步骤S1：低压差线性稳压器LD0 200输出电源电压和电源电流；CN 107863129 A说明书5/5 页
[0050]此步骤中，低压差线性稳压器LD。200为电可编程熔丝电路100提供电源电压和电源 电流，此时电源电压和电源电压都很小，例如电源电压可以为2 .5伏，电源电流可以为几微安 或几十微安；[0051 ]步骤S2：时钟脉冲控制信号L2控制电压稳定单元300开始工作。
[0052]此步骤中，当时钟脉冲控制信号L2变为高电平时，电压稳定单元300开始工作。电 压稳定单元300开始工作以后，低压差线性稳压器LD。200的输出电流增大，例如由几微安 （例如地0 .1-9 .9微安）增大到几毫安（例如地，0 .1-9 .9毫安）,即电流变化可达千倍。
[0053] 步骤S3：时钟脉冲控制信号L1控制所述电可编程熔丝电路100开始烧写并存储数 据，低压差线性稳压器LD0 200输出烧写电压和烧写电流。
[0054]其中，所述时钟脉冲控制信号L1可以采用本领域的方法生成，例如地，由数字电 路产生。并且，所述由时钟脉冲控制信号L1的脉宽由电可编程熔丝电路100的电可编程熔丝 的参数决定。
[0055]在此步骤中，当时钟脉冲控制信号L1变为高电平时，电可编程熔丝电路100开始烧写并存储数据，低压差线性稳压器LDO 200的输出电流进一步增大，例如由几毫安（例如地， 0.1-9 .9毫安）增大到几十毫安（例如地，-99.9毫安）。由于前者电流变化了千倍，由此弱化了 后者电流变化产生的纹波。
[0056]由上述步骤可看出，电压稳定单元300先开始工作，然后电可编程熔丝电路100再开 始烧写，且时钟脉冲控制信号L2比时钟脉冲控制信号L1提前至少一个系统时钟周期。
[0057]本创造的电压稳定电路及利用其对电可编程熔丝电路进行编程的方法，由于电压稳 定单元先开始工作，其时钟脉冲控制信号L2比电可编程熔丝电路的时钟脉冲控制信号L1提 前至少一个系统时钟周期，能够有效弱化低压差线性稳压器LD0的输出纹波，并旦不会引入 额外器件且只利用己有信号和电压，因而不会增加本钱且占用面积小。
[0058]如图4所示，示出了本创造的电压稳定单元的电压稳定电路与不带电压稳定单元的 电路的烧写电压的波形比照图，其中横坐标表示时间，纵坐标表示烧写电压大小。其中，（A ）是不带电压稳定单元的电路的烧写电压波形图，（B）为本创造的带电压稳定单元的电路的 烧写电压波形图。其中，曲线（1 ）为时钟脉冲控制信号L1的脉冲电压波形曲线，她戋（2 ）为时 钟脉冲控制信号L2的脉冲电压波形曲线，峨（a ）为不带电压稳定单元的电路的烧写电压波 形曲线，曲线（b）为本创造的带电压稳定单元的电路的烧写电压波形曲线。从波形可看出，下 拉纹波至少有50mV的提升，弱化电压纹波的效果非常明显。
[0059]本创造已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举 例和说明的目的，而非意在将本创造限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可 以理解的是，本创造并不局限于上述实施例，根据本创造的教导还可以做出更多种的变型和修 改，这些变型和修改均落在本创造所要求保护的范围以内。本创造的保护范围由附属的权利 要求书及其等效范围所界定。
CN 107863129 A说明书附图
1/3页

iL
2001
L1
210
100
220L2 J
r 3io
230300
320
CN 107863129 A说明书附图
2/3页

CN 107863129 A说明书附图
3/3页(A)
(B)图4