振荡器电路及其频率校正方法和半导体集成电路装置
文献发布时间：2023-06-19 19:30:30
技术领域
本公开涉及振荡器电路、半导体集成电路装置和振荡器电路的频率校正方法。
背景技术
诸如源极驱动器IC(SDIC：源极驱动器集成电路)、智能电话的应用处理器(AP)、计算机的中央处理单元(CPU)和显示装置的时序控制器(T-CON)等的半导体集成电路装置包括输出时钟信号的振荡器电路。
通常，振荡器电路是温度敏感电路，并且从振荡器电路输出的时钟信号的输出频率可以通过根据半导体集成电路装置的操作生成的热量而改变。
换句话说，时钟信号的输出频率可能根据半导体集成电路装置的温度的变化而变化，因此半导体集成电路装置可能不稳定地操作。
因此，需要提供即使在半导体集成电路装置的温度改变时也能够稳定地维持时钟信号的输出频率的振荡器电路。
发明内容
在该背景下，本公开的一方面提供了即使在半导体集成电路装置的温度改变时也能够稳定地维持时钟信号的输出频率的技术。
在一个方面，本实施例提供了一种振荡器电路，其包括：温度传感器，用于感测半导体集成电路装置内部的温度并且输出温度感测值；误差校正电路，用于存储第一误差校正值和第二误差校正值，以及用于通过使用所述第一误差校正值、所述第二误差校正值和所述温度感测值来生成与所述温度感测值相对应的误差校正值，其中，所述第一误差校正值用于在所述半导体集成电路装置内部的温度是第一温度时对时钟信号的频率误差进行校正，所述第二误差校正值用于在所述半导体集成电路装置内部的温度是高于所述第一温度的第二温度时对所述时钟信号的频率误差进行校正；以及振荡器，用于通过根据所述误差校正值对偏置、电阻值和电容器值中至少之一进行设置来根据所述半导体集成电路装置内部的温度对所述时钟信号的频率误差进行校正，并且输出所述时钟信号并进行设置。
在另一方面，本实施例提供了一种半导体集成电路装置，其包括：振荡器电路，其由壳体保护，所述振荡器电路包括：误差校正电路，用于存储第一误差校正值和第二误差校正值，从外部电路接收针对所述壳体的环境温度的温度感测值，以及用于通过使用所述第一误差校正值、所述第二误差校正值和所述温度感测值来生成与所述温度感测值相对应的误差校正值，其中，所述第一误差校正值用于在所述壳体的环境温度是第一温度时对时钟信号的频率误差进行校正，所述第二误差校正值用于在所述壳体的环境温度是高于所述第一温度的第二温度时对所述时钟信号的频率误差进行校正；以及振荡器，用于通过根据所述误差校正值对偏置、电阻值和电容器值中至少之一进行设置来根据所述环境温度对所述时钟信号的频率误差进行校正，并且输出所述时钟信号并进行设置；以及数字电路，其由所述壳体保护，与所述时钟信号同步操作。
在另一方面，本实施例提供了一种用于振荡器电路的频率校正方法，包括：由半导体集成电路装置的振荡器电路获取针对所述半导体集成电路装置的温度的温度感测值；从内部存储器提取第一误差校正值和第二误差校正值，其中，所述第一误差校正值用于在所述半导体集成电路装置的温度是第一温度时对时钟信号的频率误差进行校正，所述第二误差校正值用于在所述半导体集成电路装置的温度是高于所述第一温度的第二温度时对所述时钟信号的频率误差进行校正；通过使用所述第一误差校正值、所述第二误差校正值和所述温度感测值来生成与所述温度感测值相对应的误差校正值；以及根据所述误差校正值对偏置、电阻值和电容器值中至少之一进行设置，以便控制所述时钟信号的频率，并且输出根据所述半导体集成电路装置的温度而被校正了所述频率误差的时钟信号。
如上所述，根据本实施例，振荡器电路存储室温下的误差校正值和高温下的误差校正值，并且使用两个预先存储的误差校正值根据半导体集成电路装置的温度来生成误差校正值。因此，振荡器电路可以对温度变化不敏感地操作。
附图说明
图1是示意性地示出根据实施例的包括振荡器电路的半导体集成电路装置的图。
图2和图3是示意性地示出根据实施例的振荡器电路的配置的框图。
图4是示意性地示出根据实施例的误差校正电路的配置的框图。
图5是用于说明根据实施例的振荡器电路和测试装置之间的连接配置的图。
图6和图7是示出根据实施例的振荡器电路的测试处理的流程图。
图8是示出根据实施例的振荡器电路的操作处理的流程图。
图9是用于说明根据实施例的误差校正电路的操作方法的图。
图10和图11是示例性地示出根据实施例的振荡器的电路配置的图。
图12是根据实施例的振荡器电路应用于源极驱动器IC的示例的图。
图13是用于说明根据实施例的包括振荡器电路的时钟恢复电路的配置的图。
具体实施方式
图1是示意性地示出根据实施例的包括振荡器电路的半导体集成电路装置的图。
根据实施例的振荡器电路100可以被包括在半导体集成电路装置(诸如源极驱动器IC(SDIC：源极驱动器集成电路)、智能电话的应用处理器(AP)、计算机的中央处理单元(CPU)和显示装置的时序控制器(T-CON)等)中。换句话说，振荡器电路100可以嵌入在半导体集成电路装置中。
振荡器电路100可以输出上述的半导体集成电路装置的操作所需的时钟信号。这里，半导体集成电路装置还可以包括与时钟信号同步操作的数字电路10。半导体集成电路装置还可以包括保护振荡器电路100和数字电路10的壳体20。这里，壳体20的材料可以是环氧模塑化合物，并且壳体20可以在作为半导体的后处理之一的模塑工艺中形成。
当数字电路10操作时，可能在半导体集成电路装置中生成热量。
通常，由于振荡器电路100对温度变化敏感，因此振荡器电路100可能输出由于半导体集成电路装置中生成的热量而具有频率误差的时钟信号。这里，频率误差可以表示时钟信号的实际输出频率与预设目标频率之间的偏差。
在实施例中，振荡器电路100可以根据在半导体集成电路装置的操作期间半导体集成电路装置的温度的变化来校正时钟信号的频率误差。
具体地，如图2所示，振荡器电路100可以包括温度传感器110、误差校正电路120和振荡器130。
温度传感器110可以感测半导体集成电路装置的内部温度并输出温度感测值。这里，温度传感器110可以生成与内部温度相对应的模拟信号。
当温度传感器110包括模数转换器(ADC)电路时，温度传感器110可以将与内部温度相对应的模拟信号转换为数字信号并将该数字信号作为温度感测值输出。
当温度传感器110不包括ADC电路时，温度传感器110可以输出与内部温度相对应的模拟信号作为温度感测值。另外，振荡器电路100还可以包括用于将温度感测值转换为数字信号的ADC电路。
温度传感器110可以以规律的间隔感测半导体集成电路装置的内部温度，并输出相应间隔的温度感测值。例如，温度传感器110可以每0.3秒感测半导体集成电路装置的内部温度，并输出相应间隔的温度感测值。
该温度传感器110可以布置为与稍后将描述的振荡器130的一侧相邻。因此，温度传感器110可以感测振荡器130周围的直接影响振荡器130的温度。
在实施例中，温度传感器110可以包括与绝对温度成比例(PTAT)电路(其包括晶体管，例如双极性晶体管(BJT))。
温度传感器110可以包括电阻温度检测器(其电阻值随着半导体集成电路装置的内部温度的变化而变化)。
当温度传感器110包括ADC电路和PTAT电路时，温度传感器110可生成与内部温度相对应的I
这里，温度传感器110可以在不校正的情况下直接输出温度感测值。
温度传感器110可以校正温度感测值并输出校正后的温度感测值。
当半导体集成电路装置操作时，半导体集成电路装置消耗电力。另外，热阻根据半导体集成电路装置的电力消耗而变化，并且温度传感器110可以由于热阻的变化而输出与实际内部温度不同的温度感测值。
因此，温度传感器110可以通过反映根据半导体集成电路装置的电力消耗的热阻变化来校正温度感测值，并输出校正后的温度感测值。
误差校正电路120存储用于在半导体集成电路装置的内部温度为室温时校正时钟信号的频率误差的第一误差校正值，并且还存储用于在半导体集成电路装置的内部温度为高温时校正时钟信号的频率误差的第二误差校正值。这里，室温可以是在25℃和35℃之间的第一温度，并且高温可以是在85℃和95℃之间的第二温度。
在实施例中，第一误差校正值和第二误差校正值可以是偏置设置值(其是用于设置用于调整振荡器130中的时钟信号的输出频率的偏置的控制值)。换句话说，第一误差校正值和第二误差校正值可以是第一偏置设置值和第二偏置设置值。
第一偏置设置值和第二偏置设置值可以包括用于粗调输出频率的第一控制码和用于细调输出频率的第二控制码。
例如，当时钟信号的输出频率具有兆赫(Mhz)值时，第一控制码可以是用于调整输出频率的兆赫(Mhz)频带的码。另外，第二控制码可以是用于调整输出频率的千赫(Khz)频带的码。
第一控制码和第二控制码可以分别包括多个位。例如，第一控制码和第二控制码中的各个控制码可以是4位组合，或者第一控制码可以是4位组合而第二控制码可以是6位组合。
第一误差校正值和第二误差校正值可以是电阻器电容器(RC)设置值(其是用于设置调整振荡器130中的时钟信号的输出频率用的电阻器值和电容器值中的一个或多于一个的控制值)。换句话说，第一误差校正值和第二误差校正值可以是第一RC设置值和第二RC设置值。
误差校正电路120可以通过使用从温度传感器110输入的温度感测值和预先存储的第一误差校正值和第二误差校正值来生成误差校正值。具体地，误差校正电路120可通过使用温度感测值、第一误差校正值和第二误差校正值进行插值来估计与温度感测值相对应的误差校正值。换言之，误差校正电路120可通过使用插值来生成与温度感测值相对应的误差校正值。这里，误差校正电路120可通过使用以下等式进行线性插值来生成误差校正值。
[等式1]
在等式1中，y
例如，在图9中，当第一温度值为30℃、第二温度值为90℃、温度感测值为45℃、并且误差校正值为偏置设置值时，误差校正电路120可通过使用第一误差校正值(图9中的135)、第二误差校正值(图9中的187)和温度感测值(45℃)进行线性插值来生成第二控制码为152的偏置设置值。这里，由于偏置设置值的第一控制码是用于粗调输出频率的控制码，因此误差校正电路120可以仅使用用于细调的第二控制码来进行线性插值。
误差校正电路120可将通过插值生成的误差校正值递送到振荡器130。换句话说，误差校正电路120可以输出与误差校正值相对应的数字信号并将该数字信号发送到振荡器130。
误差校正电路120还可通过使用第一误差校正值、第二误差校正值和温度感测值进行外推来生成误差校正值。
换言之，当与温度感测值相对应的温度高于室温(例如，30℃)且低于高温(例如，90℃)时，误差校正电路120可使用第一误差校正值、第二误差校正值和温度感测值来进行插值。
另外，当与温度感测值相对应的温度低于室温或高于高温时，误差校正电路120可使用第一误差校正值、第二误差校正值和温度感测值来进行外推。
每当温度传感器110定期地输出温度感测值时，误差校正电路120可以生成与温度感测值相对应的误差校正值。
如图4中所示，前述误差校正电路120可包括一次性可编程(OTP：One TimeProgrammable)存储器410及校正值估计电路420。
OTP存储器410可存储第一误差校正值和第二误差校正值。另外，OTP存储器410还可存储与室温相对应的第一温度值和与高温相对应的第二温度值。
OTP存储器410可包括电熔丝(eFuse)型OTP存储器、可编程只读存储器(PROM)和电可编程ROM(EPROM)中的一个或多于一个。
校正值估计电路420可接收温度感测值。
另外，校正值估计电路420可从OTP存储器410提取第一误差校正值和第二误差校正值。
校正值估计电路420可将与室温相对应的第一温度值与温度感测值进行比较，并且可将与高温相对应的第二温度值与温度感测值进行比较。
因此，校正值估计电路420可以检查第一温度值与温度感测值之间的大小关系以及第二温度值与温度感测值之间的大小关系。
当与温度感测值相对应的温度高于第一温度值(室温)且低于第二温度值(高温)时，校正值估计电路420可通过使用第一误差校正值、第二误差校正值和温度感测值进行线性插值来生成与温度感测值相对应的误差校正值。
当与温度感测值相对应的温度低于第一温度值(室温)或高于第二温度值(高温)时，校正值估计电路420可通过使用第一误差校正值、第二误差校正值和温度感测值进行外推来生成与温度感测值相对应的误差校正值。
如上所述，校正值估计电路420可通过使用插值或外推的估计来生成误差校正值。
振荡器130可以输出半导体集成电路装置的操作所需的时钟信号。
在实施例中，振荡器130可以在输出时钟信号时根据从振荡器电路100递送的误差校正值来设置偏置或设置电阻值和电容器值中的一个或多于一个。换句话说，振荡器130可以根据误差校正值来设置偏置、电阻值和电容器值中的一个或多于一个。因此，可以根据半导体集成电路装置的内部温度来校正时钟信号的频率误差。这里，偏置可以是偏置电流和偏置电压中的任意一个。
当振荡器130根据误差校正值来设置电阻值和电容器值中的一个或多于一个时，振荡器130可以包括包含电阻器(R)和电容器(C)中的一个或多于一个的电阻器电容器(RC)振荡器(参见图10)、或者张弛振荡器(参见图11)。另外，RC振荡器或张弛振荡器可以包括可变电阻器和可变电容器中的一个或多于一个。在图10中，“R
当振荡器130根据误差校正值来设置偏置时，振荡器130可以包括电压控制振荡器(VCO)或电流控制振荡器(ICO)。
根据前述内容，已经描述了温度传感器110被包括在振荡器电路100中的配置。换句话说，已经描述了温度传感器110嵌入在半导体集成电路装置中的配置。
然而，实施例不限于此，并且温度传感器110可以如图3所示不包括在振荡器电路100中。
换句话说，可以存在与半导体集成电路装置分离的外部温度传感器310。外部温度传感器310可以布置为与半导体集成电路装置相邻。另外，外部温度传感器310可以感测半导体集成电路装置的壳体20的环境温度并输出温度感测值。从外部温度传感器310输出的温度感测值可以通过连接在外部温度传感器310和半导体集成电路装置之间的通信接口被递送到振荡器电路100的误差校正电路120。这里，壳体20的环境温度可以与半导体集成电路装置的内部温度相似。
在图3中，误差校正电路120可通过使用从外部温度传感器310递送的温度感测值以及预先存储的第一误差校正值和第二误差校正值进行插值或外推来生成与温度感测值相对应的误差校正值。
另外，在图3中，振荡器130可以使用误差校正值来校正时钟信号的频率误差。
在实施例中，误差校正电路120可在半导体集成电路装置的晶圆测试处理中存储第一误差校正值及第二误差校正值。
具体地，在半导体集成电路装置的晶圆测试处理中，如图5所示，误差校正电路120可以电连接到测试装置510的探针卡512。另外，振荡器130也可以电连接到探针卡512。当振荡器电路100包括温度传感器110时，探针卡512和温度传感器110也可以电连接。
尽管图5示出探针卡512连接到一个半导体集成电路装置的配置，但是实际上，探针卡512可以电连接到在晶圆上设计的多个半导体集成电路装置。
在探针卡512和半导体集成电路装置电连接的状态下，测试器514可以通过图6所示的处理将第一误差校正值存储在误差校正电路120的OTP存储器410中。
参考图6，在晶圆测试处理中，测试器514可以通过探针卡512将初始设置值递送到振荡器130(S610)。这里，初始设置值可以是初始偏置设置值或RC初始设置值。当初始设置值是初始偏置设置值时，初始设置值可以包括用于粗调输出频率的第一控制码和用于细调输出频率的第二控制码。
测试器514可在室温下操作振荡器130(S620)。这里，测试器514可以调整晶圆所位于的治具(未示出)的温度，以使晶圆的表面温度为室温。例如，室温可以是30℃，并且测试器514可以调整治具(未示出)的温度以使晶圆的表面温度为30℃。当振荡器电路100包括温度传感器110时，晶圆的表面温度可以通过检查由温度传感器110感测的温度值的测试器514来获知。
当振荡器电路100不包括温度传感器110时，晶圆的表面温度可以由测试装置510感测。
测试器514可检查在室温下由振荡器130输出的时钟信号的频率(即，时钟信号的输出频率)(S630)。
另外，测试器514可将时钟信号的输出频率与第一目标频率进行比较(S640)。这里，第一目标频率可以表示在室温下从振荡器130输出的时钟信号的理想频率。
当在阶段S640中时钟信号的输出频率与第一目标频率不同时，测试器514可以一次或多于一次调整振荡器130的设置值，直到时钟信号的输出频率与第一目标频率相同为止(S650)。
当在阶段S640中时钟信号的输出频率和第一目标频率相同时，测试器514将相应定时处的设置值指定为第一误差校正值，并将第一误差校正值存储在振荡器电路100的OTP存储器410中(S660)。这里，测试器514还可将与室温相对应的第一温度值存储在OTP存储器410中。
测试器514可通过图7中所示的处理将第二误差校正值存储在误差校正电路120的OTP存储器410中。这里，探针卡512和半导体集成电路装置电连接。
参考图7，在晶圆测试处理中，测试器514可以通过探针卡512将初始设置值递送到振荡器130(S710)。
另外，测试器514可以在高温下操作振荡器130(S720)。这里，测试器514可以调整晶圆所位于的治具(未示出)的温度，以使晶圆的表面温度为高温。例如，高温可以是90℃，并且测试器514可以调整治具(未示出)的温度以使晶圆的表面温度为90℃。
测试器514可以检查在高温下由振荡器130输出的时钟信号的频率(即，时钟信号的输出频率)(S730)。
另外，测试器514可将时钟信号的输出频率与第二目标频率进行比较(S740)。这里，第二目标频率可以表示在高温下从振荡器130输出的时钟信号的理想频率。
在高温条件下，包括在半导体集成电路装置中的数字电路10的操作可能劣化，或者可能发生数字电路10的损失。在这方面，通过将第二目标频率设置为低于第一目标频率的频率，可以补偿数字电路10的操作的损失或劣化。例如，当第一目标频率是20Mhz时，第二目标频率可以是19.4Mhz。
当在阶段S740中时钟信号的输出频率与第二目标频率不同时，测试器514可以一次或多于一次调整振荡器130的设置值，直到时钟信号的输出频率与第二目标频率相同为止(S750)。
当在阶段S740中时钟信号的输出频率和第二目标频率相同时，测试器514将相应定时处的设置值指定为第二误差校正值，并将第二误差校正值存储在振荡器电路100的OTP存储器410中(S760)。这里，测试器514还可将与高温相对应的第二温度值存储在OTP存储器410中。
在实施例中，测试器514可在进行图6的处理之后进行图7的处理。相反，在进行图7的处理之后，可以进行图6的处理。
如上所述，在晶圆测试处理中，当使用半导体集成电路装置时，存储在OTP存储器410中的第一误差校正值和第二误差校正值不改变。
如上所述，振荡器电路100存储室温下的误差校正值和高温下的误差校正值，并且根据半导体集成电路装置的温度使用两个预先存储的误差校正值通过外推或插值来生成误差校正值。因此，振荡器电路100可以对温度变化不敏感地操作。
另外，由于振荡器电路100通过插值或外推生成误差校正值，因此不必在振荡器电路100中存储与多个温度相对应的误差校正值。
在下文中，将描述校正振荡器电路100中的时钟信号的频率误差的处理。
图8是示出根据实施例的振荡器电路的操作处理的流程图。
参考图8，在半导体集成电路装置的操作期间，振荡器电路100可以感测半导体集成电路装置的温度以生成温度感测值(S710)。这里，半导体集成电路装置的温度可以是壳体20的内部温度或壳体20的环境温度。
另外，振荡器电路100可从内部存储器提取(作为内部存储器的)OTP存储器410中存储的第一误差校正值和第二误差校正值(S820)。这里，第一误差校正值可以是当半导体集成电路装置的温度为室温时用于校正时钟信号的频率误差的偏置设置值或RC设置值，并且第二误差校正值可以是当半导体集成电路装置的温度为高于室温的高温时用于校正时钟信号的频率误差的偏置设置值或RC设置值。
振荡器电路100可使用第一误差校正值、第二误差校正值和温度感测值来生成与温度感测值相对应的误差校正值(S830)。
此后，振荡器电路100可以通过根据误差校正值设置偏置或者通过设置电阻值和电容器值中的一个或多于一个来根据内部温度校正时钟信号的频率误差(S840)。
振荡器电路100可以以规律的间隔重复阶段S810至S840，直到半导体集成电路装置的电力被关断为止(S850)。
当在阶段S830中与温度感测值相对应的温度高于室温且低于高温时，振荡器电路100可通过使用第一误差校正值、第二误差校正值和温度感测值进行线性插值来生成与温度感测值相对应的误差校正值。
当在阶段S830中与温度感测值相对应的温度低于室温或高于高温时，振荡器电路100可通过使用第一误差校正值、第二误差校正值和温度感测值进行外推来生成与温度感测值相对应的误差校正值。
以下，对将振荡器电路100应用于显示装置的源极驱动器IC的示例进行描述。
图12是根据实施例的振荡器电路应用于源极驱动器IC的示例的图。
参考图12，根据实施例的半导体集成电路装置可以是源极驱动器IC 1200，振荡器电路100可以是时钟恢复电路1210(时钟数据恢复(CDR))，并且数字电路可以是移位寄存器电路(未示出)或包括在源极驱动器IC 1200中的串-并转换电路1220等。
时钟恢复电路1210可以从时序控制器(未示出)接收通信信号(CED，时钟内嵌数据)，并且可以恢复通信信号CED中所包括的通信时钟CLK。
串-并转换电路1220可以从时序控制器(未示出)接收通信信号。
串-并转换电路1220可以通过使用由时钟恢复电路1210恢复的通信时钟CLK将通信信号中包括的串行数据转换为并行数据。这里，串行数据和并行数据可以包括图像数据。
图13是用于说明根据实施例的包括振荡器电路的时钟恢复电路的配置的图。
参考图13，时钟恢复电路1210可包括温度传感器110、误差校正电路120、以及振荡器130。另外，时钟恢复电路1210还可以包括除法器1310、相位检测器1320、电荷泵1330和环路滤波器1340。
除法器1310可以将从振荡器130输出的时钟信号OSC_CLK的输出频率除以特定比率。
因此，除法器1310可以输出具有通过将时钟信号OSC_CLK的输出频率除以特定比率而获得的频率的反馈信号FEB_CLK。
相位检测器1320检测输入信号IN_CLK和反馈信号FEB_CLK之间的相位差，并且为此输出上信号(Up signal)或下信号(Down signal)，其中反馈信号FEB_CLK具有通过将通信频率(其是通信信号CED的频率)除以特定比率而获得的频率。
当输入信号IN_CLK与反馈信号FEB_CLK之间的相位差减小时，可以减小从相位检测器1320输出上信号或下信号的频率和脉冲宽度。
电荷泵1330操作以根据相位检测器1320的上信号或下信号的脉冲宽度对环路滤波器1340的电容器中的电荷进行充电或放电。
这里，电荷泵1330可以在是上信号时将电荷充电到环路滤波器1340的电容器，并且在是下信号时从环路滤波器1340的电容器释放电荷。
环路滤波器1340可以通过由电荷泵1330将电荷充电到电容器或从电容器释放电荷来增大或减小控制电压V
在图13中，振荡器130可以包括偏置生成电路132和受控振荡器134(VCO/ICO)。
振荡器130的偏置生成电路132可以从误差校正电路120接收误差校正值。另外，偏置生成电路132可以根据误差校正值来设置偏置的大小。这里，偏置可以是偏置电流I
受控振荡器134可以从偏置生成电路132接收根据误差校正值而设置大小的偏置。因此，受控振荡器134可以根据源极驱动器IC 1200的内部温度来校正时钟信号OSC_CLK的频率误差。
输出具有校正后的频率误差的时钟信号OSC_CLK的受控振荡器134可使用控制电压V
当通过时钟信号OSC_CLK的相位调整来消除输入信号IN_CLK与反馈信号FEB_CLK之间的相位差时，时钟恢复电路1210可以恢复通信时钟CLK。
换言之，时钟恢复电路1210可使用频率误差被校正的时钟信号OSC_CLK来恢复通信时钟CLK。
相关申请的交叉引用
本申请要求于2021年10月20日提交的韩国专利申请10-2021-0140520和于2022年5月26日提交的韩国专利申请10-2022-0064761的优先权，其全部内容通过引用并入本文。