使用可變的參考電壓的半導(dǎo)體集成電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種固態(tài)集成電路領(lǐng)域的技術(shù)，具體涉及一種使用VRFX(可變的參考電壓)使得特性標(biāo)定的能力得到擴(kuò)展的電路裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在固態(tài)集成電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域中，大多數(shù)電路要求的芯片上具備參考電壓或電流以便電路的正確運(yùn)作。其中一個常見的穩(wěn)定并且精確的芯片上參考電源是bandgap (能帶隙)電路。電路設(shè)計(jì)工程師創(chuàng)建不同大小的參考電壓利用bandgap電路，以正確偏置電路。通過測試和標(biāo)定硅芯片成品的特性進(jìn)而確保電路設(shè)計(jì)的正確性和設(shè)計(jì)指標(biāo)的滿意度是非常重要的。提供廣泛的細(xì)致的參考電壓必須需要較大的芯片制造面積，電路設(shè)計(jì)師往往會預(yù)估最優(yōu)化的參考電壓范圍。其結(jié)果是標(biāo)定設(shè)計(jì)特性的能力不但受到限制而且參考電壓精度大大降低。
[0003]例如，CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)圖像傳感器中包含的光子傳感像素陣列，讀出和校正電路。測量傳感器光子傳感像素和電路的驗(yàn)證和特性能通常被稱為CMOS圖像傳感器的特性標(biāo)定。詳細(xì)的標(biāo)定CMOS圖像傳感器特性十分的重要，因?yàn)樵S多重要的傳感器標(biāo)定參數(shù)和該制造技術(shù)和工藝變化高度相關(guān)。由于提供廣泛且細(xì)微的參考電壓范圍需要要較大的芯片面積，電路設(shè)計(jì)師往往會選擇最適合的預(yù)估粗調(diào)電壓范圍。其后果是CMOS圖像傳感器的特性標(biāo)定能力不但被限制了而且特性標(biāo)定的精度大大的降低。
[0004]在固態(tài)集成電路設(shè)計(jì)，芯片的制造面積和功耗是關(guān)鍵。提供一個制造面積小并且應(yīng)用范圍廣泛且精細(xì)的參考電源，自然而然是非常需要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提出一種使用可變的參考電壓的半導(dǎo)體集成電路，能夠通過外部編程并改變可變參考電源以擴(kuò)展設(shè)計(jì)驗(yàn)證和特性標(biāo)定能力。
[0006]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明包括:用于產(chǎn)生整流電壓的工作電壓整流模塊、可變電壓控制模塊和用于生成可變電壓的可變電壓生成模塊，所述可變參考電壓產(chǎn)生模塊接收參考電壓、工作電壓以及控制信號并輸出可變電壓。
[0007]所述的工作電壓整流模塊接收參考電壓，從工作電壓中產(chǎn)生整流電壓并向可變電壓控制模塊和可變電壓生成模塊輸出電壓供給。
[0008]所述的可變電壓控制模塊將控制信號轉(zhuǎn)換成在可變工作電壓電壓域的可變控制信號并輸出至可變電壓生成模塊。
技術(shù)效果
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)包括:
[0010]I)本裝置利用可變的參考電壓，不但實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展芯片的標(biāo)定和測試能力范圍，并且可以利用可變參考電壓仔細(xì)調(diào)整，優(yōu)化讀出電路和影像傳感器的像素運(yùn)行，相片的質(zhì)量進(jìn)而大幅的進(jìn)步。
[0011]2)使得芯片的設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)大大的降低，ECO (engineer change order)的機(jī)會變小，芯片的研發(fā)費(fèi)用可以大量減低，并且大幅的縮減芯片的研發(fā)時間，本發(fā)明大大增加芯片準(zhǔn)確進(jìn)入市場的機(jī)會。利用VRFX優(yōu)化電路和系統(tǒng)的表現(xiàn)。芯片的量產(chǎn)良率進(jìn)而可以增進(jìn)，所有這些優(yōu)點(diǎn)可以顯著的增加芯片的利潤。對芯片設(shè)計(jì)有極大的好處。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2為可變電壓生成模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面對本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
實(shí)施例1
[0015]如圖1所示，本實(shí)施例涉及一種可變參考電壓產(chǎn)生模塊10，包括:工作電壓整流模塊12、可變電壓控制模塊13和可變電壓生成模塊11，其中:
[0016]本裝置VDD (工作電壓)14可以是任何的電壓范圍，Vbg (參考電壓)15是對于制成工藝，工作電壓，以及溫度的變化下保持最小變化的基準(zhǔn)參考電壓，參考電壓15可以是一個任何大小的參考電壓；在其他情況下，該參考電壓也可以替換為參考電流并同樣實(shí)現(xiàn)本發(fā)明效果。
[0017]例如，參考電壓15可以是一個對于外在操作條件變化擁有最小變化的bandgap標(biāo)準(zhǔn)電壓源。
[0018]工作電壓整流模塊12使用參考電壓15，從工作電壓14產(chǎn)生可變工作電壓(整流電壓)16。
[0019]所述的整流電壓16是一個對于外在操作條件變化具有最小變化的、可以是任何大小的供給電壓，該整流電壓16向可變電壓控制模塊13和可變電壓生成模塊11輸出電壓供給。
[0020]所述的控制信號19中的控制信號可以是在任何電壓域。例如，控制信號19可以為1.5伏特域而工作電壓14為2.8伏特，可變電壓控制模塊13會將控制信號19轉(zhuǎn)換成在可變工作電壓電壓域的可變控制信號17。
[0021]所述的可變電壓生成模塊11用于生成VRFX(可變電壓)18，該可變電壓18為一可編程的參考源，并且對于外在的環(huán)境操作變化是不敏感的?？勺冸妷?8的電壓可以被可變控制信號17編程改變?？勺冸妷荷赡K11可以使用任何種類的數(shù)模轉(zhuǎn)換器所構(gòu)成。例如，具有高準(zhǔn)確度和易于制造特性的R-2R梯形網(wǎng)絡(luò)可用于許多中級速度應(yīng)用的參考電壓源。
[0022]如圖2所示，所述的可變電壓生成模塊11的實(shí)現(xiàn)方法之一，是采用由六位二進(jìn)制控制信號控制的R -2R梯形網(wǎng)絡(luò)，該控制信號的位數(shù)決定了數(shù)模轉(zhuǎn)換器的分辨率，更多的控制位數(shù)代表著越精細(xì)的數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出的模擬電壓區(qū)間。
[0023]所述的R -2R梯形網(wǎng)絡(luò)由兩種阻值的若干電阻器組成，即一倍電阻器28和二倍電阻器27構(gòu)成，除了第一個梯階中的二倍電阻器27接到地電位29之外，每個梯段均包括一個一倍電阻器28和一個二倍電阻器27。
[0024]所述的可變電壓生成模塊11的輸入信號為可變控制信號17，該輸入信號為可變工作電壓電域的二進(jìn)制邏輯。每一個梯級21、22、23、24、25、26都被分配到一位對應(yīng)的數(shù)字輸入信號，可變電壓生成模塊11的輸出節(jié)點(diǎn)即為可變電壓18。
[0025]自第6比特位，即VRFX(可變電壓)18到第I比特位21每個梯階的輸入，即該比特位的打開或關(guān)閉，對VRFX (可變電壓)18輸出的電壓影響依次減半。
[0026]結(jié)果是可以通過調(diào)整二進(jìn)制加權(quán)的數(shù)字控制輸入來調(diào)整可變電壓18模擬電壓、即第一比特位21、第二比特位22、第三比特位23、第四比特位24、第五比特位25、第六比特位26。
[0027]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)包括但不限于:
[0028]擴(kuò)展設(shè)計(jì)驗(yàn)證和鑒定的能力:本發(fā)明參考電壓能根據(jù)需要自由地改變和計(jì)劃，使得設(shè)計(jì)人員不但可以選擇更精確的特性標(biāo)定方法，而且還增加特性標(biāo)定與效率。因此，驗(yàn)證和標(biāo)定硅芯片的特性能力顯著增加。
[0029]物理生產(chǎn)區(qū)域:芯片的物理生產(chǎn)面積減少了因?yàn)樗岢龅陌l(fā)明提供了可以選擇和編程的參考電壓給設(shè)計(jì)人員。所以設(shè)計(jì)人員不需要額外的布局面積去產(chǎn)生廣大而精細(xì)的參考電壓。
[0030]設(shè)計(jì)的靈活性:很容易的利用所提出的發(fā)明替換電路設(shè)計(jì)的基本參考值可以大大降低了初始設(shè)計(jì)的風(fēng)險(xiǎn)。靈活的參考電壓可以彌補(bǔ)估計(jì)錯誤或小的器件尺寸誤差造成的影響。它還提供了由于工藝條件的轉(zhuǎn)變造成良率喪失的解決方案。人們可以很容易地調(diào)整參考匹配電壓去配合的工藝的轉(zhuǎn)變，并增加設(shè)計(jì)精度，提高生產(chǎn)階段的產(chǎn)品良率產(chǎn)量。
[0031]作為本實(shí)施例的另外一種實(shí)現(xiàn)方式中，可以將本實(shí)施例輸出的VRFX(可變電壓)18作為MUX(Multiplexer，復(fù)用器或再復(fù)用器)的輸入之一，與多個其他參考電壓一并進(jìn)行選擇以輸出電路精確參考電壓，從而能夠大幅度增加電路的標(biāo)定和測試范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種使用可變的參考電壓的半導(dǎo)體集成電路，其特征在于，包括:用于產(chǎn)生整流電壓的工作電壓整流模塊、可變電壓控制模塊和用于生成可變電壓的可變電壓生成模塊，所述可變參考電壓產(chǎn)生模塊接收參考電壓、工作電壓以及控制信號并輸出可變電壓。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用可變的參考電壓的半導(dǎo)體集成電路，其特征是，所述的工作電壓整流模塊接收參考電壓，從工作電壓中產(chǎn)生整流電壓并向可變電壓控制模塊和可變電壓生成模塊輸出電壓供給。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用可變的參考電壓的半導(dǎo)體集成電路，其特征是，所述的可變電壓控制模塊將控制信號轉(zhuǎn)換成在可變工作電壓電壓域的可變控制信號并輸出至可變電壓生成模塊。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用可變的參考電壓的半導(dǎo)體集成電路，其特征是，所述的可變電壓為一可編程的參考源，并且對于外在的環(huán)境操作變化是不敏感的，所述的可變電壓的電壓被可變控制信號編程改變。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用可變的參考電壓的半導(dǎo)體集成電路，其特征是，所述的可變電壓生成模塊采用由六位二進(jìn)制控制信號控制的R-R梯形網(wǎng)絡(luò)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用可變的參考電壓的半導(dǎo)體集成電路，其特征是，所述的參考電壓為能帶隙標(biāo)準(zhǔn)電壓源。7.—種根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述半導(dǎo)體集成電路的應(yīng)用，其特征在于，將所述半導(dǎo)體集成電路輸出的VRFX作為MUX的輸入之一，與多個其他參考電壓一并進(jìn)行選擇以輸出電路精確參考電壓。
【專利摘要】一種固態(tài)集成電路領(lǐng)域的使用可變的參考電壓的半導(dǎo)體集成電路，包括：用于產(chǎn)生整流電壓的工作電壓整流模塊、可變電壓控制模塊和用于生成可變電壓的可變電壓生成模塊，所述可變參考電壓產(chǎn)生模塊接收參考電壓、工作電壓以及控制信號并輸出可變電壓；本發(fā)明能夠通過外部編程并改變可變參考電源以擴(kuò)展設(shè)計(jì)驗(yàn)證和特性標(biāo)定能力。
【IPC分類】G01F1/56
【公開號】CN104897217
【申請?zhí)枴緾N201410753484
【發(fā)明人】不公告發(fā)明人
【申請人】芯視達(dá)系統(tǒng)公司
【公開日】2015年9月9日
【申請日】2014年12月10日
【公告號】US20150171130