[实用新型]电荷泵和存储器

说明书

技术领域

本实用新型涉及半导体领域，特别涉及一种电荷泵和存储器。

背景技术

随着半导体技术的发展，基于低功耗、低成本的设计要求，存储器的电源电压通常比较低。然而，为了实现存储信息的读写，通常需要远高于电源电压的编程电压和擦除电压。因此，电荷泵被广泛应用于存储器中，用于通过较低的电源电压获得较高的读取电压、编程电压以及擦除电压。

电荷泵使用开关过程来提供大于其直流输入电压。通常，电荷泵可具有耦合到输入端与输出端之间的开关的电容器。在一个时钟相位期间 (充电半周期)，电容器并联地耦合到输入端，以充电达到输入电压。在第二时钟相位期间(转移半周期)，充电的电容器与输入电压串联耦合以提供两倍于输入电压的电平的输出电压。此过程说明于图1A和1B 中。在图1A中，电容器5与输入电压V_IN并联配置以说明充电半周期。在图1B中，充电的电容器5与输入电压V_IN串联配置以说明转移半周期。如图1B所示，充电的电容器5的正极端子将因此相对于接地为2*V_IN。

上述一般电荷泵只在转移半周期期间转移功率。图2示出了现有技术的一种电荷泵的电路示意图。如图2所示，现有技术的电荷泵包含数个倍增电压的电压级，每一级包含一个电容器。从这种电路的输出电压可以被示为：

M_out＝[V_dd+n(V_clk-VT)]-VT(1)

图1A和图1B的电荷泵电路存在的问题是：因为电路的每一级都只有一个电容器，那么到第N级，电容器将必须经受VCC*2^(N-1)的电压应力，因此这些电容器需要较大的抗电压能力，需要较厚的氧化物绝缘层以防止电介质击穿和短路，这样电荷泵的面积也会相应的增加。

实用新型内容

鉴于此，本实用新型旨在提供一种可以在提供足够的输出电压的同时节约面积的电荷泵和存储器。

根据本实用新型的一方面，提供一种电荷泵，其输入端接收电源电压、输出端提供大于所述电源电压的供电电压，其特征在于，所述电荷泵包括在所述电荷泵的输入端至所述电荷泵的输出端之间依次级联的多个电压级，每个所述电压级包括：电容单元，其第一端提供本级的输出电压，其第二端接收时钟信号，所述电容单元包括串联在所述第一端和所述第二端之间的至少一个电容器，所述至少一个电容器的数量和类型根据所述电容单元的设定容值和实现面积确定；以及开关模块，用于根据所述电源电压或前一个所述电压级的所述输出电压对所述电容单元的第一端进行充电，其中，所述多个电压级中至少有两个所述电压级的所述电容单元中的所述电容器的数量不相同。

优选地，所述多个电压级至少包括第一部分以及级联在所述第一部分之后的第二部分，所述第一部分和所述第二部分分别包括一个所述电压级或级联的多个所述电压级，所述第一部分的各个所述电压级的所述电容单元中的所述电容器为低压类型且数量等于1，所述第二部分的各个所述电压级的所述电容单元中的所述电容器为低压类型且数量大于1。

优选地，在所述多个电压级的所述第二部分中，级联在后的所述电压级的所述电容单元中的所述电容器的数量大于等于级联在先的所述电压级的所述电容单元中的所述电容器的数量。

优选地，所述多个电压级还包括级联在所述第二部分之后的第三部分，所述第三部分包括一个所述电压级或级联的多个所述电压级，在所述第三部分的各个所述电压级中，所述电容单元中的所述电容器为高压类型且数量大于等于1，所述电容单元的实现面积小于相同设定容值下由至少一个低压类型的所述电容器串联而成的电容单元的实现面积。

优选地，在每个所述电压级中，所述电容单元的所述电容器的数量根据该所述电压级的电压应力确定。

优选地，所述时钟信号包括互不交叠的第一时钟信号和第二时钟信号，在所述依次级联的多个电压级中，从所述电荷泵的输入端起的第奇数个所述电压级中的所述电容单元的第二端接收所述第一时钟信号、第偶数个所述电压级中的所述电容单元的第二端接收所述第二时钟信号。

优选地，所述第一时钟信号与所述第二时钟信号的相位相反。

优选地，所述开关模块包括二极管，所述二极管的阳极接收所述电源电压或前一个所述电压级的所述输出电压，所述二极管的阴极与同一电压级的所述电容单元的第一端相连。

优选地，所述二极管由工作在线性区的P型MOSFET或N型 MOSFET实现。