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- 저자 : 조규삼 (검색결과 2 건)
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터치스크린 컨트롤러용 저면적, 고속 EEPROM IP 설계
최근 출시되고 있는 모바일기기들을 보면 대체적으로 다양한 고기능을 내장하고 있으면서도 제품을 소형, 경량화 시키고 적은 소비전력을 사용하며 디자인 또한 우수한 기기들이 다양하게 출시되고 있다. 휴대용 모바일기기 등의 입력수단으로 사용하고 있는 터치스크린은 휴대성이 좋고 작동방식이 간편하며 직관적으로 쉽게 사용할 수 있는 장점을 가지고 있어 다양한 제품군에 적용되면서 시장규모가 급속도로 성장하고 있다. 터치스크린의 구성에 있어서 컨트롤 IC가 차지하는 비중은 매우 높으며 또한 터치스크린의 다양한 기능을 구현하는데 있어서 핵심적인 요소이다. 컨트롤 IC의 내부 메모리는 데이터의 저장, 사용 환경설정, 휘도값 설정, 응용 프로그램 저장 그리고 기능 업그레이드 등을 위한 용도로 사용되고 있으며 사용자가 임의로 지우고 쓸 수 있는 비휘발성 메모리를 요구하고 있다. 본 연구는 모바일기기 등에 사용되고 있는 터치스크린 컨트롤러의 내부 메모리로 사용되는 비휘발성 메모리인 EEPROM IP를 설계하는데 있어서 0.18um 공정의 EEPROM 셀을 사용하여 저면적, 고속의 128kb 비동기식 EEPROM IP의 설계기술을 제안하였다. 저면적설계를 구현하기 위한 EEPROM IP 설계기술로는 개선된 SSTC (Side-wall Selective Transistor Cell) 구조의 셀을 사용하여 기존의 사용하던 셀에 비해 면적을 최소화 할 수 있었으며, EEPROM 코어 회로에서 반복적으로 사용되는 고전압 스위칭회로의 HV 트랜지스터의 크기를 최적화하여 8bit 셀 기준 10.3㎛의 동일한 폭을 기준으로 하여 최적화하기 전 90.9㎛의 높이에서 34.1㎛로 56.8㎛만큼 줄임으로 레이아웃 면적을 최소화하여, 저면적을 구현할 수 있었다. 고속 설계 기술로는 각 셀의 데이터를 읽기위한 데이터버스를 구성하는 방식을 기존 싱글 데이터버스 방식에서 분산 데이터버스 방식을 적용하여 데이터버스 내에 산재해 있는 parasitic 커패시턴스의 값을 1084.9fF에서 276.3fF으로 싱글 데이터버스 방식 대비 1/4 수준으로 줄여 데이터버스의 방전시간을 줄임으로서 고속스위칭이 가능하도록 하였으며, 읽기 모드에서 WL의 구동전류를 증가시켜 고속의 데이터 액세스 시간을 구현하기 위하여 WL의 구동전압을 VDD (=1.8V) 전압에서 VDDP (=3.3V) 전압으로 승압시켜 사용함으로써 BL과 DB 간의 스위칭 속도를 빠르게 하여 저전력의 고속 동작을 가능하게 하였다. 또한 기준전압 발생기가 필요 없는 디지털 DB 감지 증폭기 회로는 기존의 데이터 센싱 회로에 비해 D latch 회로에서의 데이터 충돌현상을 제거하였으며, high impedance의 MP1 트랜지스터를 항상 on 상태로 유지함으로서 MP1의 스위칭에 의한 데이터버스의 coupling noise를 제거하여 프로그램 된 셀의 잡음여유를 증가시키고 대기모드에서 전류소모를 줄일 수 있었다. 개선된 SSTC 구조의 셀을 사용함으로써 더 낮은 전압에서도 FN 터널링 현상이 쉽게 발생할 수 있게 되었으며 이로 인해 지우기가 실행된 셀에서는 on current가 증가하였으며, 프로그램이 된 셀에서는 off leakage current가 감소하여, 셀에 저장된 데이터를 기존 셀보다 안정적으로 읽어 들일 수 있게 되었다. 매그나칩 반도체의 0.18㎛ EEPROM 공정기술을 이용하여 설계된 터치스크린 컨트롤러용 128kb EEPROM IP의 레이아웃 면적은 662.31㎛ × 1314.89㎛ = 0.87㎟이고 모의실험 결과 RD 액세스 타임은 97.3ns였으며, 소모전류량은 읽기 모드에서 67.44㎂, 프로그램 모드에서 30.69㎂, 지우기 모드에서 27.93㎂ 임을 확인 하였으며, 테스트 칩을 제작하여 측정한 결과 RD 신호에 의해 DOUT으로 출력 데이터가 나오는 것을 확인하였다.
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