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내장형 펌핑 커패시터를 사용한 TFT-LCD 구동 IC용 전하펌프 설계
임규호,송성영,박정훈,이용진,이천효,이태영,조규삼,박무훈,하판봉,김영희,Lim, Gyu-Ho,Song, Sung-Young,Park, Jeong-Hun,Li, Long-Zhen,Lee, Cheon-Hyo,Lee, Tae-Yeong,Cho, Gyu-Sam,Park, Mu-Hun,Ha, Pan-Bong,Kim, Young-Hee 한국정보통신학회 2007 한국정보통신학회논문지 Vol.11 No.10
본 논문에서는 TFT-LCD 구동 IC 모듈의 소형화 측면에서 유리한 DC-DC 변환기 회로인 펌핑 커패시터 내장형 크로스-커플드 전하펌프(Cross-Coupled Charge Pump with Internal Pumping Capacitor) 회로가 새롭게 제안되었다. VGH 및 VGL 전하펌프 각각의 입력단과 전하 펌핑 노드를 연결하는 NMOS 및 PMOS 다이오드를 두어, 초기 동작 시 전하 펌핑 노드를 서로 같은 값으로 프리차지하여 대칭 적으로 전하 펌핑을 하도록 하였다. 그리고 첫 번째 전하 펌프의 구조를 다르게 설계하여 펌핑된 전하가 입력단으로 역류되는 현상을 방지하였다. 또한, 펌핑 클럭 구동 드라이버의 위치를 펌핑 커패시터 바로 앞에 두어 기생 저항으로 인한 펌핑 클럭 라인의 전압강하를 방지하여 구동능력을 향상 시켰다. 마지막으로 내장형 펌핑 커패시터를 Stack-MIM 커패시터를 사용하여 기존의 크로스-커플드 전하펌프 보다 레이아웃 면적을 최소화하였다. 제안된 TFT-LCD 구동 IC 용 전하펌프 회로를 $0.13{\mu}m$ Triple-Well DDI 공정을 사용하여 설계하고, 테스트 칩을 제작하여 검증하였다. A cross-coupled charge pump with internal pumping capacitor, witch is advantages from a point of minimizing TFT-LCD driver IC module, is newly proposed in this paper. By using a NMOS and a PMOS diode connected to boosting node from VIN node, the pumping node is precharged to the same value each pumping node at start pumping operation. Since the lust-stage charge pump is designed differently from the other stage pumps, a back current of pumped charge from charge pumping node to input stage is prevented. As a pumping clock driver is located the font side of pumping capacitor, the driving capacity is improved by reducing a voltage drop of the pumping clock line from parasitic resistor. Finally, a layout area is decreased more compared with conventional cross-coupled charge pump by using a stack-MIM capacitors. A proposed charge pump for TFT-LCD driver IC is designed with $0.13{\mu}m$ triple-well DDI process, fabricated, and tested.
UHF RFID 태그 칩용 저전력, 저면적 비동기식 EEPROM 설계
백승면,이재형,송성영,김종희,박문훈,하판봉,김영희,Baek, Seung-Myun,Lee, Jae-Hyung,Song, Sung-Young,Kim, Jong-Hee,Park, Mu-Hun,Ha, Pan-Bong,Kim, Young-Hee 한국정보통신학회 2007 한국정보통신학회논문지 Vol.11 No.12
본 논문에서는 $0.18{\mu}m$의 EEPROM cell을 사용하여 수동형 UHF RFID 태그 칩에 사용되는 저전력, 저면적의 1Kbits 비동기식 EEPROM IP를 설계하였다. 저면적 회로 설계 기술로는 $0.18{\mu}m$ EEPROM 공정을 이용하여 비동기식 EEPROM IP를 설계하므로 command buffer와 address buffer를 제거하였고 separate I/O 방식을 사용하므로 tri-state 데이터 출력 버퍼(data output buffer)를 제거하였다. 그리고 저전압(low voltage)의 VDD에서 EEPROM cell이 필요로 하는 고전압(high voltage)인 VPP와 VPPL 전압을 안정적으로 공급하기 위해 기존의 PN 접합 다이오드 대신 Schottky 다이오드를 사용한 Dickson 전하펌프를 설계하므로 전하펌프의 펌핑단(pumping stage)의 수를 줄여 전하펌프가 차지하는 면적을 줄였다. 저전력 회로 설계 기술로 Dickson 전하 펌프(charge pump)를 이용하여 VPP generator를 만들고 Dickson 전하펌프의 임의의 노드 전압을 이용하여 프로그램과 지우기 모드에서 각각 필요로 하는 VPPL 전압을 선택하도록 하게 해주는 VPPL 전원 스위칭 회로를 제안하여 쓰기전류(write current)를 줄이므로 저전력 EEPROM IP를 구현하였다. $0.18{\mu}m$ 공정을 이용하여 설계된 비동기식 EEPROM용 테스트 칩은 제작 중에 있으며, 비동기식 1Kbits EEPROM의 레이아웃 면적은 $554.8{\times}306.9{\mu}m2$로 동기식 1Kbits EEPROM에 비해 레이아웃면적을 11% 정도 줄였다. In this paper, a low-power and small-area asynchronous 1 kilobit EEPROM for passive UHF RFID tag chips is designed with $0.18{\mu}m$ EEPROM cells. As small area solutions, command and address buffers are removed since we design asynchronous I/O interface and data output buffer is also removed by using separate I/O. To supply stably high voltages VPP and VPPL used in the cell array from low voltage VDD, Dickson charge pump is designed with schottky diodes instead of a PN junction diodes. On that account, we can decrease the number of stages of the charge pump, which can decrease layout area of charge pump. As a low-power solution, we can reduce write current by using the proposed VPPL power switching circuit which selects each needed voltage at either program or write mode. A test chip of asynchronous 1 kilobit EEPROM is fabricated, and its layout area is $554.8{\times}306.9{\mu}m2$., 11% smaller than its synchronous counterpart.