[发明专利]半导体装置及其操作方法以及半导体系统

说明书

本申请涉及半导体装置及其操作方法以及半导体系统。一种半导体装置包括：终端电路，其联接到第一焊盘并且适合于在通过第一焊盘输入和输出数据的正常操作期间根据第一控制码和第二控制码来提供终端电阻；应力复制电路，其适合于在正常操作期间复制施加到终端电路的应力并且在第二校准模式期间生成检测码；第一校准电路，其适合于在第一校准模式期间调节第一控制码以使联接到第二焊盘的电阻器部分的阻抗与外部电阻器匹配；以及第二校准电路，其适合于在第二校准模式期间通过根据检测码调节第一控制码来生成第二控制码。

技术领域

本公开涉及半导体设计技术，具体地，涉及一种包括管芯上终端电路和校准电路的半导体装置。

背景技术

在半导体装置中，信号的摆动宽度正在减小以使半导体装置之间接口的信号的传输时间最小化。随着信号的摆动宽度减小，外部噪声对半导体装置的影响增加，并且可能由接口中的阻抗不匹配导致的信号反射成为严重问题。如果发生阻抗不匹配，则可能难以高速传输数据，并且从半导体装置的输出端子输出的数据可能失真。因此，由于接收数据的半导体装置接收失真的输出信号，所以可能频繁地发生诸如设置/保持失败、误判等的问题。

为了解决这些问题，需要高速操作的半导体装置包括阻抗匹配电路(称为管芯上终端电路)，其与焊盘相邻安装在集成电路(IC)芯片内。通常，对于发送机和接收机之间的管芯上终端方案，在发送机中通过输出电路执行源终端，并且在接收机中通过与联接到输入焊盘的输入电路并联联接的终端电路执行并联终端。可通过管芯上终端电路改进信号完整性(SI)特性。

半导体装置可包括校准电路以用于生成终端控制码以调节管芯上终端电路的电阻或阻抗。校准电路执行用于生成根据工艺、电压和温度(PVT)条件而变化的终端控制码的校准操作。这通常被称为ZQ校准操作。

此外，管芯上终端电路包括多个上拉晶体管和/或下拉晶体管。由于晶体管根据半导体装置的操作而经受各种类型的应力，随着阻抗匹配特性劣化，可能导致信号失真。

发明内容

各种示例性实施方式涉及一种能够生成适合于终端电路中由于诸如负偏压温度不稳定性(NBTI)的各种应力而劣化的晶体管的终端控制码的校准电路以及包括其的半导体装置。

根据实施方式，一种半导体装置包括：终端电路，其联接到第一焊盘并且适合于在通过第一焊盘输入和输出数据的正常操作期间根据第一控制码和第二控制码来提供终端电阻；应力复制电路，其适合于在正常操作期间复制施加到终端电路的应力并且在第二校准模式期间生成检测码；第一校准电路，其适合于在第一校准模式期间调节第一控制码以使联接到第二焊盘的电阻器部分的阻抗与外部电阻器匹配；以及第二校准电路，其适合于在第二校准模式期间通过根据检测码调节第一控制码来生成第二控制码。

根据实施方式，一种半导体装置包括：至少一个第一上拉电阻器组，其联接到第一焊盘并且适合于在读操作期间根据第一上拉控制码来提供第一阻抗；至少一个第二上拉电阻器组，其联接到第一焊盘并且适合于在读操作和写操作中的任一个期间根据第二上拉控制码来提供第二阻抗；应力复制电路，其适合于在写操作期间复制施加到第二上拉电阻器组的应力并且在第二校准模式期间生成检测码；以及校准电路，其适合于在第一校准模式期间调节第一上拉控制码以使联接到第二焊盘的上拉电阻器部分的阻抗与外部电阻器匹配，并且在第二校准模式期间通过根据检测码调节第一上拉控制码来生成第二上拉控制码。

根据实施方式，一种半导体系统包括：第一半导体装置；以及第二半导体装置，其适合于通过第一焊盘与第一半导体装置交换数据，其中，第二半导体装置包括：终端电路，其联接到第一焊盘，并且适合于在通过第一焊盘输入和输出数据的正常操作期间根据第一控制码和第二控制码来提供终端电阻；应力复制电路，其适合于在正常操作期间复制施加到终端电路的应力并且在第二校准模式期间生成检测码；第一校准电路，其适合于在第一校准模式期间调节第一控制码以使联接到第二焊盘的电阻器部分的阻抗与外部电阻器匹配；以及第二校准电路，其适合于在第二校准模式期间通过根据检测码调节第一控制码来生成第二控制码。