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WO2024237467A1 - Memory device - Google Patents

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Publication number
WO2024237467A1
WO2024237467A1 PCT/KR2024/004073 KR2024004073W WO2024237467A1 WO 2024237467 A1 WO2024237467 A1 WO 2024237467A1 KR 2024004073 W KR2024004073 W KR 2024004073W WO 2024237467 A1 WO2024237467 A1 WO 2024237467A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
switch
voltage
capacitor
nth
terminal
Prior art date
Application number
PCT/KR2024/004073
Other languages
French (fr)
Korean (ko)
Inventor
조성환
이기우
김동환
Original Assignee
한국과학기술원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국과학기술원 filed Critical 한국과학기술원
Publication of WO2024237467A1 publication Critical patent/WO2024237467A1/en

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    • G11C11/406Management or control of the refreshing or charge-regeneration cycles
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/66Digital/analogue converters

Definitions

  • the present invention relates to a memory device, and more particularly, to a memory device capable of reducing the influence of nonlinearity of a digital-to-analog converter for storing data in a memory cell.
  • DRAM a representative element in semiconductor memory devices, records data in memory cells composed of one transistor and one capacitor, and records one bit of information, for example, “0” and “1,” in the memory cell by charging or discharging the charge in the capacitor.
  • multi-level DRAMs have been recently proposed to increase data storage capacity by storing more than one bit of data in a single memory cell, unlike memory cells that store one bit of information, i.e., one bit of information of “0” or “1”, in a memory cell that includes one transistor and one capacitor.
  • the word line determines whether to access the capacitor by turning the transistor on and off, and data is stored in the capacitor or read from the capacitor through the bit line.
  • a digital-to-analog converter converts the input digital data into analog data, i.e., an analog voltage of a specific level corresponding to the digital data, and the converted analog voltage is stored in the memory cell (Co).
  • analog data i.e., an analog voltage of a specific level corresponding to the digital data
  • the converted analog voltage is stored in the memory cell (Co).
  • AMP amplifier
  • the output voltage of the amplified amplifier is converted into digital data and output by an analog-to-digital converter (ADC).
  • ADC analog-to-digital converter
  • the conversion function between the input and output of the digital-to-analog converter (DAC) may not be linear, and when data is written to or refreshed in a memory cell (Co), the voltage output from the digital-to-analog converter (DAC) is stored as is in the memory cell (Co), so data reflecting the nonlinearity of the digital-to-analog converter (DAC) is stored in the memory cell (Co).
  • the linearity of the digital-to-analog converter (DAC) coupled for each bit line (BL0, BL1, BL2) may be different, and the voltage amplified through the same amplifier (AMP) may differ significantly for each bit line (BL0, BL1, BL2).
  • the output voltage of the amplified amplifier becomes the input voltage of the analog-to-digital converter (ADC)
  • the analog-to-digital converter (ADC) performs ideal operation without reflecting the nonlinearity of the digital-to-analog converter (DAC), a problem occurs in which the digital codes output for each bit line (BL0, BL1, BL2) are different.
  • DAC1 digital-to-analog converter
  • DAC2 digital-to-analog converter
  • V OUT1 A(Y DAC1 - V REF )
  • V OUT2 A(Y DAC2 - V REF )
  • the analog-to-digital converter (ADC) operates ideally while the amplifier is connected to an ideal 2-bit analog-to-digital converter (ADC)
  • the digital code converted by the analog-to-digital converter (ADC) of V OUT1 amplified by passing through the linear digital-to-analog converter (DAC1) may be “10”
  • the digital code converted by the analog-to-digital converter (ADC) of V OUT2 amplified by passing through the nonlinear digital-to-analog converter (DAC2) may be “01”.
  • a circuit can be added to directly remove the non-ideality of the memory device due to the nonlinearity of the digital-to-analog converter, but this requires additional area within the memory device, thereby reducing the integration density of the memory device.
  • the present invention aims to solve all of the problems described above.
  • another object of the present invention is to provide a memory device capable of reducing the influence of nonlinearity of a digital-to-analog converter that causes errors when reading data recorded in a memory cell.
  • another object of the present invention is to provide a memory device capable of preventing non-ideality due to nonlinearity of a digital-to-analog converter without adding a separate circuit.
  • another object of the present invention is to provide a memory device that enables an analog-to-digital converter to read data recorded in a memory cell by reflecting the nonlinearity of the digital-to-analog converter.
  • Another object of the present invention is to provide a memory device capable of accurately reading data of a memory cell regardless of the nonlinearity of a digital-to-analog converter.
  • a memory device including a memory cell storing n-bit data by operations of a word line and a bit line, comprising: an operational amplifier having a first inverting input terminal coupled to a first other end of a cell mode switch having a first end coupled to a bit line to which a memory cell is coupled, a first non-inverting input terminal coupled to a second other end of a precharge switch having a second end coupled to a precharge voltage terminal, and a feedback switch coupled between a first output terminal and the first inverting input terminal; a comparator having a second output terminal, a second inverting input terminal coupled to the second other end of the precharge switch, a second non-inverting input terminal coupled to a third other end of a sampling capacitor having a third end coupled to the first output terminal of the operational amplifier; A flip switch, the fourth side terminal of which is coupled between the first output terminal of the op amp and the third side terminal of the sampling capacitor, and the fourth
  • the precharge switch in a write mode for storing the n-bit data in the memory cell, in a state where the bit line is precharged, in conjunction with a first clock signal of a write mode clock cycle, the precharge switch is disabled, the cell mode switch, the feedback switch, and the memory cell are enabled, and by the switch control unit corresponding to the n-bit input data being input, when k is an integer greater than or equal to 1 and less than or equal to n, the k-th common switch of the k-th voltage generation unit is disabled, and one of the k-th positive switch and the k-th negative switch is enabled so that a specific level voltage corresponding to the n-bit input data generated by the first capacitor to the n-th capacitor is written to the memory cell, and in conjunction with a second clock signal of the write mode clock cycle, the precharge switch is enabled, the cell mode switch, the feedback switch, and the memory cell are disabled, and by the switch control unit, the k-th common switch of the k-th voltage generation unit is enabled
  • the second priority bit data which is obtained by comparing the applied specific level voltage, is output through the second output terminal, and in conjunction with the second clock signal of the third read mode clock cycle, the second common switch of the second voltage generation unit, the comparator, and the flip switch are disabled, and (iii) in conjunction with the fourth read mode clock cycle, one of the second positive switch and the second negative switch of the second voltage generation unit is enabled by the switch control unit corresponding to the second priority bit data output from the second output terminal of the comparator, so that the specific level voltage can be regenerated by the first capacitor and the second capacitor.
  • the memory cell in a read mode for reading the n-bit data of 3 or more bits written in the memory cell, in a state where the bit line is precharged, (i) in conjunction with a first clock signal of a first read mode clock cycle, the memory cell is enabled so that the bit line is charge-shared with the memory cell, in conjunction with a second clock signal of the first read mode clock cycle, the memory cell is disabled, the cell mode switch and the sampling switch are enabled so that the operational amplifier senses an output voltage between the precharge voltage applied through the first non-inverting input terminal and a specific level voltage written in the memory cell applied through the first inverting input terminal, and outputs the output voltage through the first output terminal of the operational amplifier, (ii) (ii_1) in conjunction with a first clock signal of a second read mode clock cycle, the cell mode switch and the sampling switch are disabled, and the flip switch is enabled so that the output voltage output through the first output terminal of the operational amplifier is
  • the comparator is enabled to output first priority bit data by comparing a first reference
  • the nth order bit data compared with the specific level voltage applied through the input terminal is output through the second output terminal, and in conjunction with the second clock signal of the (n+1)th read mode clock cycle, the nth common switch, the comparator, and the flip switch of the nth voltage generation unit are disabled, and (iii) in conjunction with the (n+2)th read mode clock cycle, one of the nth positive switch and the nth negative switch of the nth voltage generation unit is enabled by the switch control unit corresponding to the nth bit data output from the second output terminal of the comparator, so that the specific level voltage can be regenerated by the first capacitor to the nth capacitor.
  • the memory cell, the cell mode switch, and the feedback switch are enabled so that the specific level voltage regenerated by the first capacitor to the nth capacitor is written to the memory cell, and in response to a second clock signal of the refresh mode clock cycle, among the k-th positive switch and the k-th negative switch of the k-th voltage generation unit, a switch that maintains an enabled state at the time of the first clock signal of the refresh mode clock cycle, the memory cell, the cell mode switch, and the feedback switch are disabled, and the precharge switch and the k-th common switch of the k-th voltage generation unit can be enabled.
  • the memory cell can be enabled and maintained in an enabled state in conjunction with a first clock signal of the first read mode clock cycle, and can be disabled in conjunction with a second clock signal of the refresh mode clock cycle.
  • a memory device including a memory cell storing n-bit data by operations of a word line and a bit line, comprising: an operational amplifier having a first inverting input terminal coupled to a first other end of a cell mode switch having a first end coupled to a bit line to which a memory cell is coupled, a first non-inverting input terminal coupled to a second other end of a precharge switch having a second end coupled to a precharge voltage terminal, and a feedback capacitor and a feedback switch coupled in parallel between a first output terminal and the first inverting input terminal; a comparator having a second inverting input terminal coupled to the second other end of the precharge switch, a second non-inverting input terminal coupled to a third other end of a sampling capacitor having a third end coupled to the first output terminal of the operational amplifier, and a second output terminal; A flip switch, the fourth side terminal of which is coupled between the first output terminal of the op amp and the third side terminal of the sampling capacitor, and
  • An nth voltage generating unit including an nth capacitor having one end connected to the nth capacitor, an nth common switch having one end connected to the nth capacitor's other end and the nth common switch having the nth capacitor's other end connected to the precharge voltage terminal, an nth positive switch having one end connected to the nth capacitor's other end and the nth capacitor's other end connected to the maximum level voltage terminal, and an nth negative switch having one end connected to the nth capacitor's other end and the nth capacitor's other end connected to the minimum level voltage terminal; and a switch control unit controlling the first voltage generating unit to the nth voltage generating unit in response to output digital data output from the second output terminal of the comparator or n-bit input digital data input to write n-bit data in the memory cell to generate an analog signal corresponding to the output digital data or the n-bit input digital data.
  • a memory device including a is provided.
  • the kth capacitance of the kth capacitor may be (the first capacitance of the first capacitor)/2 ⁇ (k-1).
  • the cell mode switch and the feedback switch may be enabled in conjunction with a first clock signal of a precharge clock cycle of the precharge mode so that the bit line is precharged by the precharge voltage, and the cell mode switch and the feedback switch may be disabled in conjunction with a second clock signal of the precharge clock cycle.
  • the precharge switch in a write mode for storing the n-bit data in the memory cell, in a state where the bit line is precharged, in conjunction with a first clock signal of a write mode clock cycle, the precharge switch is disabled, the cell mode switch, the feedback switch, and the memory cell are enabled, and by the switch control unit corresponding to the n-bit input data being input, when k is an integer greater than or equal to 1 and less than or equal to n, the k-th common switch of the k-th voltage generation unit is disabled, and one of the k-th positive switch and the k-th negative switch is enabled so that a specific level voltage corresponding to the n-bit input data generated by the first capacitor to the n-th capacitor is written to the memory cell, and in conjunction with a second clock signal of the write mode clock cycle, the precharge switch is enabled, the cell mode switch, the feedback switch, and the memory cell are disabled, and by the switch control unit, the k-th common switch of the k-th voltage generation unit is enabled
  • a read mode for reading 1-bit data which is the n-bit data written in the memory cell, in a state where the bit line is precharged
  • the memory cell, the cell mode switch, and the sampling switch are enabled so that the operational amplifier outputs an output voltage, which senses a specific voltage level stored in the memory cell through capacitive feedback via the feedback capacitor, through the first output terminal
  • the flip switch in conjunction with a first clock signal of a second read mode clock cycle, the memory cell, the cell mode switch, and the sampling switch are disabled, and the flip switch is enabled so that the output voltage output through the first output terminal of the operational amplifier is flipped to the specific level voltage
  • the comparator is enabled so that the first reference voltage, which is the precharge voltage applied through the second inverting input terminal, and the specific level voltage applied through the second non-inverting input terminal are
  • the compared 1-bit data is output, and in conjunction with a second clock signal
  • a read mode for reading 2-bit data which is the n-bit data written in the memory cell
  • the memory cell, the cell mode switch, and the sampling switch are enabled so that the operational amplifier outputs an output voltage, which senses a specific voltage level stored in the memory cell through capacitive feedback via the feedback capacitor, through the first output terminal
  • the flip switch is enabled so that the output voltage output through the first output terminal of the operational amplifier is flipped to the specific level voltage
  • the comparator is enabled so that the first reference voltage, which is the precharge voltage applied through the second inverting input terminal, and the second reference voltage, which is the non-inverting input terminal, are applied.
  • one of the first positive switch and the first negative switch of the first voltage generation unit is enabled by the switch control unit corresponding to the first priority bit data output from the second output terminal of the comparator to generate a second reference voltage by the first capacitor and the second capacitor, and the comparator is enabled to output second priority bit data obtained by comparing the second reference voltage applied through the second inverting input terminal with the specific level voltage applied through the second non-inverting input terminal, and in conjunction with the second clock signal of the third read mode clock cycle, the second common switch of the second voltage generation unit, The above comparator and the flip switch are disabled, and (iii) in conjunction with the fourth read mode clock cycle, one of the second positive switch and the second negative switch of the second voltage generation unit is enabled by the switch control unit corresponding to the second priority bit data output from the second output terminal of the comparator, so that the specific level voltage can be regenerated by the first capacitor and the second capacitor.
  • the memory cell, the cell mode switch, and the sampling switch are enabled so that the operational amplifier outputs an output voltage sensed to a specific voltage level stored in the memory cell through capacitive feedback via the feedback capacitor through the first output terminal, (ii) (ii_1) in conjunction with a first clock signal of a second read mode clock cycle, the memory cell, the cell mode switch, and the sampling switch are disabled, and the flip switch is enabled so that the output voltage outputted through the first output terminal of the operational amplifier is flipped to the specific level voltage, and the comparator is enabled so that a first reference voltage, which is the precharge voltage applied through the second inverting input terminal, and the second reference voltage, which is the voltage applied through the second non-inverting input terminal, are sensed.
  • the first priority bit data that is obtained by comparing a specific level voltage is output, and in conjunction with the second clock signal of the second read mode clock cycle, the precharge switch, the first common switch of the first voltage generation unit, and the comparator are disabled, and (ii_2) when j is an integer greater than or equal to 2 and less than or equal to (n-1), in conjunction with the first clock signal of the (j+1)-th read mode clock cycle, one of the (j-1) positive switch and the (j-1) negative switch of the (j-1) voltage generation unit is enabled by the switch control unit corresponding to the (j-1)-th priority bit data output from the second output terminal of the comparator, so that the j-th reference voltage is generated by the first capacitor to the n-th capacitor, and the j-th reference voltage applied through the second inverting input terminal and the specific level voltage applied through the second non-inverting input terminal are compared, and the comparator is enabled, and the j-th priority bit data is output through the second output terminal.
  • the memory cell, the cell mode switch, and the feedback switch are enabled so that the specific level voltage regenerated by the first capacitor to the nth capacitor is written to the memory cell, and in response to a second clock signal of the refresh mode clock cycle, among the k-th positive switch and the k-th negative switch of the k-th voltage generation unit, a switch that maintains an enabled state at the time of the first clock signal of the refresh mode clock cycle, the memory cell, the cell mode switch, and the feedback switch are disabled, and the precharge switch and the k-th common switch of the k-th voltage generation unit can be enabled.
  • the memory cell can be enabled and maintained in an enabled state in conjunction with a first clock signal of the first read mode clock cycle, and can be disabled in conjunction with a second clock signal of the refresh mode clock cycle.
  • the present invention can reduce the influence of nonlinearity of a digital-to-analog converter that causes errors when reading data written in a memory cell.
  • the present invention can prevent non-ideality due to nonlinearity of a digital-to-analog converter without adding a separate circuit.
  • the present invention reflects the nonlinearity of a digital-to-analog converter so that the analog-to-digital converter can read data recorded in a memory cell.
  • the present invention enables accurate reading of data from a memory cell regardless of the nonlinearity of a digital-to-analog converter.
  • Figure 1 schematically illustrates a conventional memory device.
  • Figure 2a schematically illustrates a case where a code applied to a digital-to-analog converter having a linear input-output relationship and a digital-to-analog converter having a nonlinear input-output relationship are amplified by the same amplifier
  • Figure 2b schematically illustrates a relationship between the input and output of a 2-bit analog-to-digital converter.
  • FIG. 3 schematically illustrates a memory device according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 schematically illustrates a timing diagram of a memory device according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 schematically illustrates a state of generating level voltages according to 2-bit data in a memory device according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 schematically illustrates a state in which 2-bit data written to a memory cell is read in a memory device according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 schematically illustrates a memory device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 schematically illustrates a timing diagram of a memory device according to another embodiment of the present invention.
  • a memory device may be any one of random access memories (RAMs) including DRAM (Dynamic Random Access Memory), SDRAM (Synchronous DRAM), SRAM (Static RAM), DDR SDRAM (Double Date Rate SDRAM), DDR2 SDRAM, DDR3 SDRAM, PRAM (Phase-change RAM), MRAM (Magnetic RAM), RRAM (Resistive RAM), etc., and the following description will focus on DRAM.
  • RAMs random access memories
  • a memory cell includes a switching element that is switched by a word line signal and a cell capacitor that stores a charge, but for convenience of explanation, the cell capacitor may also be referred to as a memory cell.
  • the memory device includes multiple bit lines, multiple word lines, and multiple memory cells, for convenience of explanation, the explanation will be based on one bit line, one word line, and one memory cell.
  • FIG. 3 schematically illustrates a memory device according to one embodiment of the present invention.
  • a comparator (130) may have a second inverting input terminal coupled to a second other-side terminal of a precharge switch (SW_VM), a second non-inverting input terminal coupled to a third other-side terminal of a sampling capacitor (Cs) having a third one-side terminal coupled to a first output terminal of an operational amplifier (120), and a second output terminal.
  • SW_VM precharge switch
  • Cs sampling capacitor
  • a switch control unit (150) may be formed to control the first voltage generation unit (140_1) to the n-th voltage generation unit (140_n) in response to the output digital data output from the second output terminal of the comparator (130) or the n-bit input digital data input to write n-bit data into the memory cell (110) to generate an analog signal corresponding to the output digital data or the n-bit input digital data.
  • the switch control unit (150) may include a logic circuit (Logic) that determines a specific voltage generation unit to be controlled in response to the output digital data output from the second output terminal of the comparator (130), and a MUX that transmits a control signal to the first voltage generation unit (140_1) to the n-th voltage generation unit (140_n) in response to the input digital data.
  • Logic logic circuit
  • the operation process of another memory device (100) will be described using the timing diagram of FIG. 4 as follows.
  • the memory device (100) operates in response to a clock (CLK) frequency, and each clock cycle has two signals.
  • CLK clock
  • the operation states of the switches of the memory device (100) can be set in various ways according to the signals of the clock cycle. However, in the following description, it is assumed that the first clock signal corresponds to “logic high” and the second clock signal corresponds to “logic low.”
  • the cell mode switch (SW_MODE) and the feedback switch (SW_NFB) are enabled in conjunction with the first clock signal of the precharge clock cycle of the precharge mode (PCG), so that the bit line (BL) can be precharged by the precharge voltage (V M ).
  • the voltage applied to the first capacitor (C1) of the first voltage generating unit (140_1) to the nth capacitor (Cn) of the nth voltage generating unit (140_n) is a precharge voltage (V M ), so the generated voltage (V T1 ) generated by the first voltage generating unit (140_1) to the nth voltage generating unit (140_n) in the precharge mode clock cycle can be the precharge voltage (V M ).
  • the parasitic capacitor (C P ) of the bit line (BL) is charged with the precharge voltage (V M ), which is the output voltage of the op-amp (120), and accordingly, the amount of charge (Q P ) stored in the parasitic capacitor (C P ) can be expressed as follows.
  • the precharge switch (SW_VM) is disabled, the cell mode switch (SW_MODE), the feedback switch (SW_NFB), and the memory cell (110) are enabled, and by the switch control unit (150) corresponding to the input n-bit input data (D IN ), when k is an integer greater than or equal to 1 and less than or equal to n, the k-th common switch (S_1 to S_n) of the k-th voltage generation unit is disabled, and one of the k-th positive switch and the k-th negative switch (SX_1 to SX_n) is enabled to store n-bit input data generated by the first capacitor (C1) to the n-th capacitor (Cn). A corresponding specific level voltage can be written to the memory cell (110). At this time
  • V T2 generated voltage generated by the first voltage generator (140_1) to the nth voltage generator (140_n) can be expressed as follows.
  • the generated voltage (V T2 ) generated by the first voltage generating unit (140_1) to the nth voltage generating unit (140_n) can be expressed as follows.
  • each of the voltages (V 1 to V n ) applied to each of the first capacitor (C1) to the n-th capacitor (Cn) can be one of the minimum level voltage (V SS ) and the maximum level voltage (V DD ).
  • V SS minimum level voltage
  • V DD maximum level voltage
  • the first voltage generating unit (140_1) to the n-th voltage generating unit (140_n) can generate a specific level voltage (V T2 ) corresponding to n-bit input data (D IN ) to be written to the memory cell (110) among the first level voltage to the second ⁇ n-th level voltage that distinguishes n-bit data.
  • V SS the minimum level voltage
  • the generated voltage (VT) generated by the first voltage generator and the second voltage generator corresponding to 2-bit data can be expressed as follows.
  • the generated voltage (VT) is , and when the first positive switch (SP_1) of the first voltage generation unit is enabled and the second positive switch (SP_2) of the second voltage generation unit is enabled as in (d) of Fig. 5, the generated voltage (V T ) can be V DD . Accordingly, through the first voltage generation unit and the second voltage generation unit, four level voltages, V SS , representing the codes of 2-bit data, “00”, “01”, “10”, and “11”, are generated. , , and V DD can be generated.
  • V T2 a specific level voltage generated from the first voltage generating unit (140_1) to the nth voltage generating unit (140_n) is applied to the first non-inverting input terminal of the operational amplifier (120).
  • the output voltage (V OUT2 ) output through the first output terminal of the operational amplifier (120) becomes a specific level voltage (V T2 ), and according to the negative feedback of the operational amplifier (120), the specific level voltage (V T2 ), which is the output voltage of the operational amplifier (120), is applied to the precharged bit line (BL), thereby charging the cell capacitor (Co) with a charge corresponding to the specific level voltage (V T2 ).
  • the amount of charge (Q O ) stored in the cell capacitor (C O ) can be expressed as follows.
  • the total charge (Q 1 ) stored in the cell capacitor (C O ) and the parasitic capacitor (C P ) can be expressed as follows.
  • the precharge switch (SW_VM) is enabled, the cell mode switch (SW_MODE), the feedback switch (SW_NFB), and the memory cell (110) are disabled, and the kth common switch (S_1 to S_n) of the kth voltage generation unit (140_1 to 140_n) is enabled by the switch control unit (150), and among the kth positive switch and the kth negative switch, the switches (SX_1 to SX_n) that were enabled at the first clock signal of the light mode clock cycle can be disabled.
  • the memory cell (110) is enabled by enabling the cell switch (SW_WL) by the word line in conjunction with the first clock signal of the first read mode clock cycle (AMPLIFY), and accordingly, the bit line (BL) can be charge-shared with the memory cell (110).
  • a sharing voltage (V sharing ) is generated in the bit line (BL) by charge sharing between the cell capacitor (Co) and the parasitic capacitor (Cp), and the sharing voltage (V sharing ) generated in the bit line (BL) can be expressed as follows.
  • the memory cell (110) is disabled, and the cell mode switch (SW_MODE) and the sampling switch (SW_SAMPLE) are enabled so that the op amp (120) can sense the difference between the precharge voltage applied through the first non-inverting input terminal and the specific level voltage recorded in the memory cell applied through the first inverting input terminal and output the output voltage through the first output terminal.
  • the memory device can output 2-bit data of “10” corresponding to “0.8 V” written in the memory cell (110).
  • the second negative switch (SN_2) of the second power supply (140_1) is enabled according to the second priority bit data “0”, and accordingly, a specific level voltage of “0.8 V” generated by the first capacitor (C1) and the second capacitor (C2) can be regenerated.
  • the switches (SX_1 to SX_n), the memory cell (110), the cell mode switch (SW_MODE), and the feedback switch (SW_NFB) that maintain an enabled state at the time of the first clock signal of the refresh mode clock cycle are disabled, and the precharge switch (SW_VM) and the k-th common switch (S_1 to S_n) of the k-th voltage generation unit (140_1 to 140_n) can be enabled.
  • the first voltage generating unit (140_1) to the nth voltage generating unit (140_n) generate a specific level voltage for writing to the memory cell (110) and generate a reference voltage of the comparator (130) for reading out the specific level voltage written to the memory cell (110). Therefore, even if the first voltage generating unit (140_1) to the nth voltage generating unit (140_n) has nonlinearity, the comparator (130) reads out the data written to the memory cell (110) using the reference voltage that reflects this, and accordingly, it is possible to solve a problem related to non-ideality due to nonlinearity of a digital-to-analog converter in a conventional memory device.
  • FIG. 7 schematically illustrates a memory device according to another embodiment of the present invention.
  • a memory cell (210) including a cell switch (SW_WL) and a cell capacitor (Co) enabled by a word line (not shown) can be coupled to a bit line (BL).
  • SW_WL cell switch
  • Co cell capacitor
  • an operational amplifier (220) has a first inverting input terminal coupled to a first other-side terminal of a cell mode switch (SW_MODE) having a first one-side terminal coupled to a bit line (BL) to which a memory cell (210) is coupled, a first non-inverting input terminal coupled to a second other-side terminal of a precharge switch (SW_VM) having a second one-side terminal coupled to a precharge voltage terminal (V M ), and a feedback capacitor (C FB ) and a feedback switch (SW_NFB) are coupled in parallel between the first output terminal and the first inverting input terminal.
  • SW_MODE cell mode switch
  • SW_VM precharge switch
  • V M precharge voltage terminal
  • C FB feedback capacitor
  • SW_NFB feedback switch
  • the comparator (230) may have a second inverting input terminal coupled to the second other-side terminal of the precharge switch (SW_VM), a second non-inverting input terminal coupled to the third other-side terminal of a sampling capacitor (Cs) which has a third one-side terminal coupled to the first output terminal of the operational amplifier (220), and a second output terminal.
  • SW_VM precharge switch
  • Cs sampling capacitor
  • a sampling switch may have a fifth side terminal coupled between a third side terminal of a sampling capacitor (Cs) and a second non-inverting input terminal of a comparator (230), and a fifth side terminal coupled to a minimum level voltage terminal (V SS ).
  • a first capacitor (C1) having a first one-side terminal coupled between a second other-side terminal of a precharge switch (SW_VM) and a second inverting input terminal of a comparator (230), a first common switch (S_1) having a first one-side terminal coupled to the first other-side terminal of the first capacitor (C1) and the first other-side terminal coupled to a precharge voltage terminal (V M ), a first positive switch (SP_1) having a first one-side terminal coupled to the first other-side terminal of the first capacitor (C1) and the first other-side terminal coupled to a maximum level voltage terminal (V DD ) that provides a maximum level voltage, and a first capacitor (C1) having a first one-side terminal coupled to the first other-side terminal of the first capacitor (C1) and the first other-side terminal coupled to a minimum level voltage terminal (V SS ).
  • An nth capacitor (Cn) having an n_1-th one-side terminal coupled between a first voltage generating unit (240_1) including a negative switch (SN_1) and a second other-side terminal of a precharge switch (SW_VM) and a second inverting input terminal of a comparator (230), an nth common switch (S_n) having an n_2-th one-side terminal coupled to the n_1-th other-side terminal of the nth capacitor (Cn) and the n_2-th other-side terminal coupled to a precharge voltage terminal (V M ), an nth positive switch (SP_n) having an n_3-th one-side terminal coupled to the n_1-th other-side terminal of the nth capacitor (Cn) and the n_3-th other-side terminal coupled to a maximum level voltage terminal (V DD ), and an nth negative having an n_4-th one-side terminal coupled to the n_1-th other-side terminal of the
  • the kth capacitance of the kth capacitor can be (the first capacitance of the first capacitor)/2 ⁇ (k-1).
  • a switch control unit (250) may be formed to control the first voltage generation unit (240_1) to the n-th voltage generation unit (240_n) in response to the output digital data output from the second output terminal of the comparator (230) or the n-bit input digital data input to write n-bit data into the memory cell (210) to generate an analog signal corresponding to the output digital data or the n-bit input digital data.
  • the switch control unit (250) may include a logic circuit (Logic) that determines a specific voltage generation unit to be controlled in response to the output digital data output from the second output terminal of the comparator (230), and a MUX that transmits a control signal to the first voltage generation unit (240_1) to the n-th voltage generation unit (240_n) in response to the input digital data.
  • Logic logic circuit
  • the operation process of another memory device (200) according to another embodiment of the present invention configured as described above will be described using the timing diagram of FIG. 8 as follows.
  • the memory device (200) operates in response to a clock (CLK) frequency, and each clock cycle has two signals.
  • CLK clock
  • the operation states of the switches of the memory device (200) can be set in various ways according to the signals of the clock cycle. However, in the following description, it is assumed that the first clock signal corresponds to “logic high” and the second clock signal corresponds to “logic low.”
  • the cell mode switch (SW_MODE) and the feedback switch (SW_NFB) are enabled in conjunction with the first clock signal of the precharge clock cycle of the precharge mode (PCG), so that the bit line (BL) can be precharged by the precharge voltage (V M ).
  • the voltage applied to the first capacitor (C1) of the first voltage generating unit (240_1) to the nth capacitor (Cn) of the nth voltage generating unit (240_n) is a precharge voltage (V M ), so the generated voltage (V T1 ) generated by the first voltage generating unit (240_1) to the nth voltage generating unit (240_n) in the precharge mode clock cycle can be the precharge voltage (V M ).
  • the precharge voltage (V M ) is applied to the first non-inverting input terminal of the op-amp (220), the output voltage (V OUT1 ) output through the first output terminal of the op-amp (220) becomes the precharge voltage (V M ), and accordingly, the bit line (BL) can be precharged by the precharge voltage (V M ), which is the output voltage of the op-amp (220), according to the negative feedback of the op-amp (220) by the feedback switch (SW_NFB).
  • the parasitic capacitor (C P ) of the bit line (BL) is charged with the precharge voltage (V M ), which is the output voltage of the op-amp (220), and accordingly, the amount of charge (Q P ) stored in the parasitic capacitor (C P ) can be expressed as follows. Meanwhile, as the feedback switch (SW_NFB) is enabled, the amount of charge (Q FB ) stored in the feedback capacitor (C FB ) becomes “0”.
  • the cell mode switch (SW_MODE) and the feedback switch (SW_NFB) can be disabled in conjunction with the second clock signal of the precharge clock cycle.
  • the precharge switch (SW_VM) is disabled, the cell mode switch (SW_MODE), the feedback switch (SW_NFB), and the memory cell (210) are enabled, and by the switch control unit (250) corresponding to the input n-bit input data (D IN ), when k is an integer greater than or equal to 1 and less than or equal to n, the k-th common switch (S_1 to S_n) of the k-th voltage generation unit (240_1 to 240_n) is disabled, and one of the k-th positive switch and the k-th negative switch (SX_1 to SX_n) is enabled to generate a first capacitor (C1) to the n-th capacitor (C2).
  • V T2 generated voltage generated by the first voltage generator (240_1) to the nth voltage generator (240_n) can be expressed as follows.
  • the generated voltage (V T2 ) generated by the first voltage generating unit (240_1) to the nth voltage generating unit (240_n) can be expressed as follows.
  • each of the voltages (V 1 to V n ) applied to each of the first capacitor (C1) to the n-th capacitor (Cn) can be one of the minimum level voltage (V SS ) and the maximum level voltage (V DD ).
  • V SS minimum level voltage
  • V DD maximum level voltage
  • the first voltage generating unit (240_1) to the n-th voltage generating unit (240_n) can generate a specific level voltage (V T2 ) corresponding to the n-bit input data (D IN ) to be written to the memory cell (210) among the first level voltage to the second ⁇ n-th level voltage that distinguishes n-bit data.
  • V SS the minimum level voltage
  • V T The generated voltage (V T ) generated by the first voltage generator and the second voltage generator corresponding to 2-bit data can be expressed as follows.
  • the generated voltage (VT) is , and when the first positive switch (SP_1) of the first voltage generation unit is enabled and the second positive switch (SP_2) of the second voltage generation unit is enabled as in (d) of Fig. 5, the generated voltage (V T ) can be V DD . Accordingly, through the first voltage generation unit and the second voltage generation unit, four level voltages, V SS , representing the codes of 2-bit data, “00”, “01”, “10”, and “11”, are generated. , , and V DD can be generated.
  • V T2 a specific level voltage generated from the first voltage generating unit (240_1) to the nth voltage generating unit (240_n) is applied to the first non-inverting input terminal of the operational amplifier (220).
  • the output voltage (V OUT2 ) output through the first output terminal of the operational amplifier (220) becomes a specific level voltage (V T2 ), and according to the negative feedback of the operational amplifier (220), the specific level voltage (V T2 ), which is the output voltage of the operational amplifier (220), is applied to the precharged bit line (BL), thereby charging the cell capacitor (Co) with a charge corresponding to the specific level voltage (V T2 ).
  • the amount of charge (Q O ) stored in the cell capacitor (C O ) can be expressed as follows.
  • the total charge (Q 1 ) stored in the cell capacitor (C O ), parasitic capacitor (C P ), and feedback capacitor (C FB ) can be expressed as follows.
  • the precharge switch (SW_VM) is enabled, the cell mode switch (SW_MODE), the feedback switch (SW_NFB), and the memory cell (210) are disabled, and the kth common switch (S_1 to S_n) of the kth voltage generation unit (240_1 to 240_n) is enabled by the switch control unit (250), and among the kth positive switch and the kth negative switch, the switches (SX_1 to SX_n) that were enabled at the first clock signal of the light mode clock cycle can be disabled.
  • the memory cell (210), the cell mode switch (SW_MODE), and the sampling switch (SW_SAMPLE) are enabled so that the operational amplifier (220) can sense a specific voltage level (V T2 ) stored in the memory cell (210) through capacitive feedback via the feedback capacitor (C FB ) and output an output voltage (V OUT3 ) through the first output terminal.
  • the operational amplifier (220) can amplify the difference between the voltage applied to the first inverting input terminal and the voltage applied to the first non-inverting input terminal and output the output voltage (V OUT3 ) through the first output terminal.
  • the feedback capacitor (C FB ) can feed back the output voltage (V OUT3 ) of the operational amplifier (220) to the first inverting input terminal.
  • the first inverting input terminal of the operational amplifier (220) becomes floating, and since the first inverting input terminal and the first non-inverting input terminal of the operational amplifier (220) are in a virtual short state while the amplification factor (A) of the operational amplifier (220) is very high, the voltage (V B ) applied to the first inverting input terminal of the operational amplifier (220) becomes the pre-difference voltage (V M ).
  • charge redistribution occurs between the cell capacitor (Co), the parasitic capacitor (C P ), and the feedback capacitor (C FB ), and accordingly, the total charge (Q 2 ) stored in the redistributed cell capacitor (Co), the parasitic capacitor (C P ), and the feedback capacitor (C FB ) can be expressed as follows.
  • V OUT3 the output voltage (V OUT3 ) of the op amp (220) can be expressed as follows.
  • the output voltage (V OUT3 ) of the op-amp (220) can be stored in the sampling capacitor (C S ) by the minimum level voltage (V SS ) supplied according to the enable of the sampling switch (SW_SAMPLE).
  • the flip switch (SW_FLIP) is enabled so that the output voltage (V OUT3 ) output through the first output terminal of the operational amplifier (220) is flipped to a specific level voltage (V T2 ), and the comparator (230) is enabled so that the first priority bit data is output by comparing the first reference voltage, which is the precharge voltage (V M ), applied through the second inverting input terminal with the specific level voltage (V T2 ) applied through the second non-inverting input terminal.
  • the precharge switch (SW_VM), the first common switch (S_1) of the first voltage generator (240_1), and the comparator (230) can be disabled.
  • n-bit data is 1-bit data or 2-bit data.
  • one of the first positive switch (SP_1) and the first negative switch (SN_1) of the first voltage generator (240_1) can be enabled by the switch control unit (250) corresponding to 1-bit data output from the second output terminal of the comparator (230) so that a specific level voltage (V T2 ) can be regenerated by the first capacitor (C1).
  • T2 can be output through the second output terminal.
  • the second common switch (S_2), the comparator (230), and the flip switch (SW_FLIP) of the second voltage generation unit (240_2) can be disabled.
  • the switch control unit (250) corresponding to the second priority bit data output from the second output terminal of the comparator (230) enables one of the second positive switch (SP_2) and the second negative switch (SN_2) of the second voltage generation unit (240_2), so that a specific level voltage (V T2 ) can be regenerated by the first capacitor (C1) and the second capacitor (C2).
  • the precharge switch (SW_VM) is described as being disabled in conjunction with the second clock signal of the second read mode clock cycle (MSB) in the read mode above, it may be disabled in conjunction with the first clock signal of the third read mode clock cycle, differently.
  • the flip switch (SW_FLIP) is described as being disabled in conjunction with the second clock signal of the (n+1)th read mode clock cycle (LSB) in the read mode above, it may be disabled in conjunction with the (n+2)th read mode clock cycle (REGEN).
  • the common switches are described as being disabled in conjunction with the second clock signal of their respective corresponding read mode clock cycles in the read mode above, it may be disabled in conjunction with the first clock signal of the read mode clock cycle immediately following the corresponding read mode clock cycle.
  • the switches (SX_1 to SX_n), the memory cell (210), the cell mode switch (SW_MODE), and the feedback switch (SW_NFB) that maintain an enabled state at the time of the first clock signal of the refresh mode clock cycle are disabled, and the precharge switch (SW_VM) and the k-th common switch (S_1 to S_n) of the k-th voltage generation unit (240_1 to 240_n) can be enabled.
  • the memory cell (210) is enabled in conjunction with the first clock signal of the first read mode clock cycle (AMPLIFY), then disabled in conjunction with the second clock signal of the first read mode clock cycle (AMPLIFY), then enabled in response to the first clock signal of the refresh mode clock cycle (REFRESH), then disabled in conjunction with the second clock signal of the refresh mode clock cycle (REFRESH).
  • the memory cell (210) may be enabled in conjunction with the first clock signal of the first read mode clock cycle (AMPLIFY), then disabled in conjunction with the second clock signal of the refresh mode clock cycle (REFRESH) while maintaining an enabled state in the read mode (READ).
  • the first voltage generating unit (240_1) to the nth voltage generating unit (240_n) generate a specific level voltage for writing to the memory cell (210) and generate a reference voltage of the comparator (230) for reading out the specific level voltage written to the memory cell (210). Therefore, even if the first voltage generating unit (240_1) to the nth voltage generating unit (240_n) has nonlinearity, the comparator (230) reads out the data written to the memory cell (210) using the reference voltage reflecting this, and accordingly, it is possible to solve a problem related to non-ideality due to nonlinearity of a digital-to-analog converter in a conventional memory device.

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Abstract

The present invention relates to a memory device comprising a memory cell configured to store n-bit data by operations of a word line and a bit line. The memory device comprises an op amp having a first inverting input terminal coupled to a first other-side terminal of a cell mode switch having a first one-side terminal coupled to a bit line to which a memory cell is coupled, the op amp having a first non-inverting input terminal coupled to a second other-side terminal of a precharge switch having a second one-side terminal coupled to a precharge voltage terminal, and the op amp having a feedback switch coupled between a first output terminal and the first inverting input terminal. The memory device comprises a comparator having a second inverting input terminal coupled to the second other side-terminal of the precharge switch, the comparator having a second non-inverting input terminal coupled to a third other-side terminal of a sampling capacitor having a third one-side terminal coupled to the first output terminal of the op-amp, and the comparator having a second output terminal. The memory device comprises a flip switch having a fourth one-side terminal coupled between the first output terminal of the op amp and the third one-side terminal of the sampling capacitor, and the flip switch having a fourth other-side terminal coupled to a flip voltage terminal. The memory device comprises a sampling switch having a fifth one-side terminal coupled between the third other-side terminal of the sampling capacitor and the second non-inverting input terminal of the comparator, and the sampling switch having a fifth other-side terminal coupled to a minimum level voltage terminal for providing a minimum level voltage. The minimum level voltage is the first level voltage among a first level voltage to a (2^n)th level voltage for distinguishing n-bit data, and n is an integer equal to or larger than 1. The memory device comprises (i) a first voltage generator to (ii) a nth voltage generator. The first voltage generator comprises: a first capacitor having a (1_1)th one-side terminal coupled between the second other-side terminal of the precharge switch and the second non-inverting input terminal of the comparator; a first common switch having a (1_2)th one-side terminal coupled to the (1_1)th other-side terminal of the first capacitor and having a (1_2)th other-side terminal coupled to the precharge voltage terminal; a first positive switch having a (1_3)th one-side terminal coupled to the a (1_1)th other-side terminal of the first capacitor and having a (1_3)th other-side terminal coupled to a maximum level voltage terminal for providing a maximum level voltage, the maximum level voltage being the 2^nth level voltage; and a first negative switch having a (1_4)th one-side terminal coupled to the (1_1)th other-side terminal of the first capacitor and having a (1_4)th other-side terminal coupled to the minimum level voltage terminal. The nth voltage generator comprises: a nth capacitor having a (n_1)th one-side terminal coupled between the second other-side terminal of the precharge switch and the second inverting input terminal of the comparator; a nth common switch having a (n_2)th one-side terminal coupled to the (n_1)th other-side terminal of the nth capacitor and having a (n_2)th other-side terminal coupled to the precharge voltage terminal; a nth positive switch having a (n_3)th one-side terminal coupled to the a (n_1)th other-side terminal of the nth capacitor and having a (n_3)th other-side terminal coupled to the maximum level voltage terminal; and a nth negative switch having a (n_4)th one-side terminal coupled to the (n_1)th other-side terminal of the nth capacitor and having a (n_4)th other-side terminal coupled to the minimum level voltage terminal. The memory device comprises a switch controller for controlling the first voltage generator to the nth voltage generator in response to output digital data which is output from the second output terminal of the comparator, or n-bit input digital data which is input to write the n-bit data in the memory cell, thereby generating an analog signal corresponding to the output digital data or the n-bit input digital data.

Description

메모리 디바이스Memory device

본 발명은 메모리 디바이스에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 메모리 셀에 데이터를 저장하기 위한 디지털-아날로그 컨버터의 비선형성의 영향을 감소시킬 수 있도록 한 메모리 디바이스에 관한 것이다.The present invention relates to a memory device, and more particularly, to a memory device capable of reducing the influence of nonlinearity of a digital-to-analog converter for storing data in a memory cell.

반도체 메모리 디바이스에서 대표적인 소자인 디램은 하나의 트랜지스터와 하나의 캐패시터로 구성된 메모리 셀들에 데이터를 기록하는 것으로, 캐패시터에 전하를 충전하거나 캐패시터에 충전된 전하를 방전함으로써 메모리 셀에 하나의 비트 정보, 일 예로, “0”과 “1”을 기록한다.DRAM, a representative element in semiconductor memory devices, records data in memory cells composed of one transistor and one capacitor, and records one bit of information, for example, “0” and “1,” in the memory cell by charging or discharging the charge in the capacitor.

또한, 최근에는 하나의 트랜지스터와 하나의 캐패시터를 포함하는 메모리 셀에 하나의 비트 정보, 즉, “0” 또는 “1”의 1비트 정보를 저장하는 것과는 달리, 하나의 메모리 셀에 1비트 초과의 데이터를 저장하여 데이터의 저장 용량을 증대시킨 멀티 레벨 디램이 제안되고 있다.In addition, multi-level DRAMs have been recently proposed to increase data storage capacity by storing more than one bit of data in a single memory cell, unlike memory cells that store one bit of information, i.e., one bit of information of “0” or “1”, in a memory cell that includes one transistor and one capacitor.

그리고, 디램은, 워드라인이 트랜지스터를 온/오프 시킴으로써 캐패시터에 대한 접근 여부를 결정하며, 비트라인을 통해 캐패시터에 데이터를 저장하거나 캐패시터에 저장된 데이터를 읽는다.And, in DRAM, the word line determines whether to access the capacitor by turning the transistor on and off, and data is stored in the capacitor or read from the capacitor through the bit line.

일 예로, 도 1을 참조하면, 종래의 디램에서는, 메모리 셀, 즉, 메모리 셀의 캐패시터(Co)에 디지털 데이터를 라이트(write)하거나 리프레시(refresh)할 경우, 입력되는 디지털 데이터를 디지털-아날로그 컨버터(DAC)가 아날로그 데이터, 즉, 디지털 데이터에 대응되는 특정 레벨의 아날로그 전압으로 변환하고, 변환된 아날로그 전압이 메모리 셀(Co)에 저장되도록 한다. 그리고, 메모리 셀(Co)에 저장된 데이터를 리드(read)할 경우에는, 앰프(AMP)를 통해 메모리 셀(Co)에 저장된 특정 레벨 전압이 증폭되어 출력되며, 증폭된 앰프의 출력 전압은 아날로그-디지털 컨버터(ADC)에서 디지털 데이터로 변환되어 출력된다.For example, referring to FIG. 1, in a conventional DRAM, when digital data is written or refreshed in a memory cell, i.e., a capacitor (Co) of a memory cell, a digital-to-analog converter (DAC) converts the input digital data into analog data, i.e., an analog voltage of a specific level corresponding to the digital data, and the converted analog voltage is stored in the memory cell (Co). Then, when data stored in the memory cell (Co) is read, the specific level voltage stored in the memory cell (Co) is amplified and output through an amplifier (AMP), and the output voltage of the amplified amplifier is converted into digital data and output by an analog-to-digital converter (ADC).

하지만, 이와 같은 종래의 디램에서는 공정 상의 변동(variation)으로 인하여, 디지털-아날로그 컨버터(DAC)의 입력과 출력 사이의 변환 함수가 선형적이지 않은 경우가 발생할 수 있으며, 메모리 셀(Co)에 데이터를 라이트하거나 리프레시를 할 경우, 디지털-아날로그 컨버터(DAC)에서 출력되는 전압이 메모리 셀(Co)에 그대로 저장되므로 디지털-아날로그 컨버터(DAC)의 비선형이 반영된 데이터가 메모리 셀(Co)에 저장된다.However, in such conventional DRAMs, due to variations in the process, the conversion function between the input and output of the digital-to-analog converter (DAC) may not be linear, and when data is written to or refreshed in a memory cell (Co), the voltage output from the digital-to-analog converter (DAC) is stored as is in the memory cell (Co), so data reflecting the nonlinearity of the digital-to-analog converter (DAC) is stored in the memory cell (Co).

따라서, 동일한 데이터를 메모리 셀(Co)에 저장했다 하더라도 비트라인(BL0, BL1, BL2)마다 결합된 디지털-아날로그 컨버터(DAC)의 선형성은 다를 수 있으며, 동일한 앰프(AMP)를 통해 증폭된 전압은 비트라인(BL0, BL1, BL2)마다 서로 크게 차이가 날 수 있다. 그리고, 증폭된 앰프의 출력 전압이 아날로그-디지털 컨버터(ADC)의 입력 전압이 되므로, 아날로그-디지털 컨버터(ADC)가 디지털-아날로그 컨버터(DAC)의 비선형성을 반영하지 않은 상태의 이상적인 동작을 수행하는 경우에는 비트라인(BL0, BL1, BL2)마다 출력되는 디지털 코드가 달라지는 문제점이 발생한다.Therefore, even if the same data is stored in the memory cell (Co), the linearity of the digital-to-analog converter (DAC) coupled for each bit line (BL0, BL1, BL2) may be different, and the voltage amplified through the same amplifier (AMP) may differ significantly for each bit line (BL0, BL1, BL2). In addition, since the output voltage of the amplified amplifier becomes the input voltage of the analog-to-digital converter (ADC), if the analog-to-digital converter (ADC) performs ideal operation without reflecting the nonlinearity of the digital-to-analog converter (DAC), a problem occurs in which the digital codes output for each bit line (BL0, BL1, BL2) are different.

또한, 동일한 비트라인 내에서도 디지털-아날로그 컨버터(DAC)와 아날로그-디지털 컨버터(ADC)의 선형성이 서로 다를 경우에는 디지털-아날로그 컨버터(DAC)에 입력한 입력 코드와 이를 아날로그-디지털 컨버터(ADC)로 독출한 출력 코드가 서로 다르게 되는 문제점이 있다.In addition, if the linearity of the digital-to-analog converter (DAC) and the analog-to-digital converter (ADC) are different even within the same bit line, there is a problem in that the input code input to the digital-to-analog converter (DAC) and the output code read out by the analog-to-digital converter (ADC) become different.

즉, 종래의 메모리 소자에서는, 디지털-아날로그 컨버터(DAC)의 비선형성을 아날로그-디지털 컨버터(ADC)가 반영하지 않은 상태로 동작하므로, 메모리 셀에 라이트할 때 저장된 데이터를 정확히 독출하지 못하는 문제점이 있다.That is, in conventional memory devices, since the nonlinearity of the digital-to-analog converter (DAC) is not reflected in the analog-to-digital converter (ADC), there is a problem in that the stored data cannot be accurately read out when writing to the memory cell.

즉, 도 2a에서와 같이, 선형적인 입출력 관계를 가지는 디지털-아날로그 컨버터(DAC1)와 비선형적인 입출력 관계를 가지는 디지털-아날로그 컨버터(DAC2)에 동일한 디지털 코드(DIN)를 입력할 경우, 디지털-아날로그 컨버터(DAC1)은 선형적인 입출력 관계를 바탕으로 YDAC1을 출력하지만, 디지털-아날로그 컨버터(DAC2)는 비선형적인 입출력 관계를 가지고 있기 때문에 YDAC1와는 다른 YDAC2를 출력하게 된다.That is, as in Fig. 2a, when the same digital code (D IN ) is input to a digital-to-analog converter (DAC1) having a linear input-output relationship and a digital-to-analog converter (DAC2) having a nonlinear input-output relationship, the digital-to-analog converter (DAC1) outputs Y DAC1 based on the linear input-output relationship, but the digital-to-analog converter (DAC2) outputs Y DAC2 which is different from YD AC1 because it has a nonlinear input-output relationship.

이때, YDAC1의 값이 YDAC2의 값보다 크다고 가정할 수 있으며, YDAC1와 YDAC2에 대한 앰프의 출력값은 다음과 같이 나타내어질 수 있다.At this time, it can be assumed that the value of Y DAC1 is greater than the value of Y DAC2 , and the output values of the amplifier for Y DAC1 and Y DAC2 can be expressed as follows.

VOUT1 = A(YDAC1 - VREF)V OUT1 = A(Y DAC1 - V REF )

VOUT2 = A(YDAC2 - VREF)V OUT2 = A(Y DAC2 - V REF )

그리고, 도 2b를 참조하면, 앰프가 이상적인 2비트 아날로그-디지털 컨버터(ADC)에 연결된 상태에서 아날로그-디지털 컨버터(ADC)가 이상적으로 동작한다고 가정하였을 경우, 선형성을 가진 디지털-아날로그 컨버터(DAC1)을 통과해 증폭된 VOUT1을 아날로그-디지털 컨버터(ADC)에서 변환한 디지털 코드는 “10”이 되지만, 비선형성을 가진 디지털-아날로그 컨버터(DAC2)를 통과해 증폭된 VOUT2를 아날로그-디지털 컨버터(ADC)에서 변환한 디지털 코드는 “01”이 될 수 있다.And, referring to FIG. 2b, if it is assumed that the analog-to-digital converter (ADC) operates ideally while the amplifier is connected to an ideal 2-bit analog-to-digital converter (ADC), the digital code converted by the analog-to-digital converter (ADC) of V OUT1 amplified by passing through the linear digital-to-analog converter (DAC1) may be “10”, but the digital code converted by the analog-to-digital converter (ADC) of V OUT2 amplified by passing through the nonlinear digital-to-analog converter (DAC2) may be “01”.

즉, 동일한 디지털 코드를 입력하였을 경우에도, 디지털-아날로그 컨버터(DAC)의 비선형성 때문에 아날로그-디지털 컨버터(ADC)의 출력 코드가 달라지는 문제점이 있으며, 그에 따라, 메모리 소자에서 동일한 데이터를 다른 출력 코드로 리드하는 문제점이 발생된다.That is, even when the same digital code is input, there is a problem in which the output code of the analog-to-digital converter (ADC) changes due to the nonlinearity of the digital-to-analog converter (DAC), and accordingly, a problem occurs in which the same data is read with different output codes in the memory element.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 디지털-아날로그 컨버터의 비선형성에 따른 메모리 디바이스의 비이상성을 직접적으로 제거하는 회로를 추가할 수 있으나, 이는 메모리 소자 내에서의 추가적인 면적을 요구하게 되며, 그에 따라 메모리 소자의 집적도를 감소시키게 된다.To solve this problem, a circuit can be added to directly remove the non-ideality of the memory device due to the nonlinearity of the digital-to-analog converter, but this requires additional area within the memory device, thereby reducing the integration density of the memory device.

본 발명은 상술한 문제점들을 모두 해결하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention aims to solve all of the problems described above.

또한, 본 발명은 메모리 셀에 기록된 데이터를 리드할 때 오류를 발생시키는 디지털-아날로그 컨버터의 비선형성에 따른 영향을 감소시킬 수 있는 메모리 디바이스를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.In addition, another object of the present invention is to provide a memory device capable of reducing the influence of nonlinearity of a digital-to-analog converter that causes errors when reading data recorded in a memory cell.

또한, 본 발명은 별도의 회로를 추가하지 않고 디지털-아날로그 컨버터의 비선형성에 따른 비이상성을 방지할 수 있도록 하는 메모리 디바이스를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.In addition, another object of the present invention is to provide a memory device capable of preventing non-ideality due to nonlinearity of a digital-to-analog converter without adding a separate circuit.

또한, 본 발명은 디지털-아날로그 컨버터의 비선형성을 반영하여 아날로그-디지털 컨버터가 메모리 셀에 기록된 데이터를 리드할 수 있도록 하는 메모리 디바이스를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.In addition, another object of the present invention is to provide a memory device that enables an analog-to-digital converter to read data recorded in a memory cell by reflecting the nonlinearity of the digital-to-analog converter.

또한, 본 발명은 디지털-아날로그 컨버터의 비선형성에 상관없이 메모리 셀의 데이터를 정확히 읽기 가능한 메모리 디바이스를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.In addition, another object of the present invention is to provide a memory device capable of accurately reading data of a memory cell regardless of the nonlinearity of a digital-to-analog converter.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 워드라인과 비트라인의 동작에 의해 n 비트 데이터를 저장하는 메모리 셀을 포함하는 메모리 디바이스에 있어서, 제1 반전 입력단이, 메모리 셀이 결합된 비트라인에 제1 일측단이 결합된 셀 모드 스위치의 제1 타측단에 결합되고, 제1 비반전 입력단이, 프리차지 전압 단자에 제2 일측단이 결합된 프리차지 스위치의 제2 타측단에 결합되며, 제1 출력단과 상기 제1 반전 입력단 사이에 피드백 스위치가 결합된 오피 앰프; 제2 반전 입력단이 상기 프리차지 스위치의 상기 제2 타측단에 결합되며, 제2 비반전 입력단이, 상기 오피 앰프의 상기 제1 출력단에 제3 일측단이 결합된 샘플링 캐패시터의 제3 타측단에 결합되고, 제2 출력단을 가지는 비교기; 상기 오피 앰프의 상기 제1 출력단과 상기 샘플링 캐패시터의 상기 제3 일측단 사이에 제4 일측단이 결합되며, 제4 타측단이 플립 전압 단자에 결합된 플립 스위치; 상기 샘플링 캐패시터의 상기 제3 타측단과 상기 비교기의 상기 제2 비반전 입력단 사이에 제5 일측단이 결합되며, 제5 타측단이 최소 레벨 전압 - 상기 최소 레벨 전압은 n비트 데이터를 구분하는 제1 레벨 전압 내지 제2^n 레벨 전압에서의 제1 레벨 전압이며, 상기 n은 1 이상의 정수임 - 을 제공하는 최소 레벨 전압 단자에 결합된 샘플링 스위치; (i) 상기 프리차지 스위치의 상기 제2 타측단과 상기 비교기의 상기 제2 반전 입력단 사이에 제1_1 일측단이 결합된 제1 캐패시터, 상기 제1 캐패시터의 제1_1 타측단에 제1_2 일측단이 결합되며 제1_2 타측단이 상기 프리차지 전압 단자에 결합된 제1 공통 스위치, 상기 제1 캐패시터의 상기 제1_1 타측단에 제1_3 일측단이 결합되며 제1_3 타측단이 최대 레벨 전압 - 상기 최대 레벨 전압은 상기 제2^n 레벨 전압임 - 을 제공하는 최대 레벨 전압 단자에 결합된 제1 포지티브 스위치, 및 상기 제1 캐패시터의 상기 제1_1 타측단에 제1_4 일측단이 결합되며 제1_4 타측단이 상기 최소 레벨 전압 단자에 결합된 제1 네거티브 스위치를 포함하는 제1 전압 생성부 내지 (ii) 상기 프리차지 스위치의 상기 제2 타측단과 상기 비교기의 상기 제2 반전 입력단 사이에 제n_1 일측단이 결합된 제n 캐패시터, 상기 제n 캐패시터의 제n_1 타측단에 제n_2 일측단이 결합되며 제n_2 타측단이 상기 프리차지 전압 단자에 결합된 제n 공통 스위치, 상기 제n 캐패시터의 상기 제n_1 타측단에 제n_3 일측단이 결합되며 제n_3 타측단이 상기 최대 레벨 전압 단자에 결합된 제n 포지티브 스위치, 및 상기 제n 캐패시터의 상기 제n_1 타측단에 제n_4 일측단이 결합되며 제n_4 타측단이 상기 최소 레벨 전압 단자에 결합된 제n 네거티브 스위치를 포함하는 제n 전압 생성부; 및 상기 비교기의 상기 제2 출력단에서 출력되는 출력 디지털 데이터 또는 상기 메모리 셀에 상기 n비트 데이터를 라이트하기 위하여 입력되는 n비트 입력 디지털 데이터에 대응하여 상기 제1 전압 생성부 내지 상기 제n 전압 생성부를 제어하여 상기 출력 디지털 데이터 또는 상기 n비트 입력 디지털 데이터에 대응되는 아날로그 신호를 생성하도록 하는 스위치 제어부; 를 포함하는 메모리 디바이스가 제공된다.According to one embodiment of the present invention for achieving the above object, a memory device including a memory cell storing n-bit data by operations of a word line and a bit line, comprising: an operational amplifier having a first inverting input terminal coupled to a first other end of a cell mode switch having a first end coupled to a bit line to which a memory cell is coupled, a first non-inverting input terminal coupled to a second other end of a precharge switch having a second end coupled to a precharge voltage terminal, and a feedback switch coupled between a first output terminal and the first inverting input terminal; a comparator having a second output terminal, a second inverting input terminal coupled to the second other end of the precharge switch, a second non-inverting input terminal coupled to a third other end of a sampling capacitor having a third end coupled to the first output terminal of the operational amplifier; A flip switch, the fourth side terminal of which is coupled between the first output terminal of the op amp and the third side terminal of the sampling capacitor, and the fourth side terminal of which is coupled to a flip voltage terminal; A sampling switch, the fifth side terminal of which is coupled between the third side terminal of the sampling capacitor and the second non-inverting input terminal of the comparator, and the fifth side terminal of which is coupled to a minimum level voltage terminal that provides a minimum level voltage, wherein the minimum level voltage is a first level voltage among a first level voltage to a 2^n level voltage that distinguishes n-bit data, and n is an integer greater than or equal to 1; (i) a first voltage generating unit including a first capacitor having a first one-side terminal coupled between the second other-side terminal of the precharge switch and the second inverting input terminal of the comparator, a first common switch having a first one-side terminal coupled to the first other-side terminal of the first capacitor and a first other-side terminal coupled to the precharge voltage terminal, a first positive switch having a first one-side terminal coupled to the first other-side terminal of the first capacitor and a first other-side terminal coupled to a maximum level voltage terminal providing a maximum level voltage, wherein the maximum level voltage is the 2^n level voltage, and a first negative switch having a first one-side terminal coupled to the first other-side terminal of the first capacitor and a first other-side terminal coupled to the minimum level voltage terminal; and (ii) between the second other-side terminal of the precharge switch and the second inverting input terminal of the comparator. An nth voltage generating unit including an nth capacitor having one end connected to the nth capacitor, an nth common switch having one end connected to the nth capacitor's other end and the nth common switch having the nth capacitor's other end connected to the precharge voltage terminal, an nth positive switch having one end connected to the nth capacitor's other end and the nth capacitor's other end connected to the maximum level voltage terminal, and an nth negative switch having one end connected to the nth capacitor's other end and the nth capacitor's other end connected to the minimum level voltage terminal; and a switch control unit controlling the first voltage generating unit to the nth voltage generating unit in response to output digital data output from the second output terminal of the comparator or n-bit input digital data input to write the n-bit data in the memory cell to generate an analog signal corresponding to the output digital data or the n-bit input digital data. A memory device including a is provided.

상기 실시예에서, k 가 1 이상 n 이하의 정수일 때, 제k 캐패시터의 제k 캐패시턴스는 (상기 제1 캐패시터의 제1 캐패시턴스)/2^(k-1)일 수 있다.In the above embodiment, when k is an integer greater than or equal to 1 and less than or equal to n, the kth capacitance of the kth capacitor may be (the first capacitance of the first capacitor)/2^(k-1).

상기 실시예에서, 상기 프리차지 스위치가 인에이블 상태를 유지하고, 상기 제1 공통 스위치 내지 상기 제n 공통 스위치가 인에이블된 상태를 유지하고 있는 상태에서, 프리차지 모드의 프리차지 클럭 주기의 제1 클럭 신호에 연동하여 상기 셀 모드 스위치와 상기 피드백 스위치가 인에이블되어 상기 비트라인이 프리차지 전압에 의해 프리차지되고, 상기 프리차지 클럭 주기의 제2 클럭 신호에 연동하여 상기 셀 모드 스위치와 상기 피드백 스위치가 디스에이블될 수 있다.In the above embodiment, while the precharge switch maintains an enabled state and the first common switch to the nth common switch maintain an enabled state, the cell mode switch and the feedback switch may be enabled in conjunction with a first clock signal of a precharge clock cycle of the precharge mode so that the bit line is precharged by the precharge voltage, and the cell mode switch and the feedback switch may be disabled in conjunction with a second clock signal of the precharge clock cycle.

상기 실시예에서, 상기 비트라인이 프리차지된 상태에서, 상기 메모리 셀에 상기 n비트 데이터를 저장하기 위한 라이트 모드에서, 라이트 모드 클럭 주기의 제1 클럭 신호에 연동하여, 상기 프리차지 스위치가 디스에이블되고, 상기 셀 모드 스위치, 상기 피드백 스위치, 및 상기 메모리 셀이 인에이블되며, 입력되는 상기 n비트 입력 데이터에 대응한 상기 스위치 제어부에 의해, k 가 1 이상 n 이하의 정수일 때, 제k 전압 생성부의 제k 공통 스위치가 디스에이블되고, 제k 포지티브 스위치 및 제k 네거티브 스위치 중 어느 하나가 인에이블되어 상기 제1 캐패시터 내지 상기 제n 캐패시터에 의해 생성된 상기 n비트 입력 데이터에 대응되는 특정 레벨 전압이 상기 메모리 셀에 기록되도록 하며, 상기 라이트 모드 클럭 주기의 제2 클럭 신호에 연동하여, 상기 프리차지 스위치가 인에이블되고, 상기 셀 모드 스위치, 상기 피드백 스위치, 및 상기 메모리 셀이 디스에이블되며, 상기 스위치 제어부에 의해 상기 제k 전압 생성부의 상기 제k 공통 스위치가 인에이블되고, 상기 제k 포지티브 스위치 및 상기 제k 네거티브 스위치 중 상기 라이트 모드 클럭 주기의 제1 클럭 신호 때 인에이블되었던 스위치가 디스에이블될 수 있다.In the above embodiment, in a write mode for storing the n-bit data in the memory cell, in a state where the bit line is precharged, in conjunction with a first clock signal of a write mode clock cycle, the precharge switch is disabled, the cell mode switch, the feedback switch, and the memory cell are enabled, and by the switch control unit corresponding to the n-bit input data being input, when k is an integer greater than or equal to 1 and less than or equal to n, the k-th common switch of the k-th voltage generation unit is disabled, and one of the k-th positive switch and the k-th negative switch is enabled so that a specific level voltage corresponding to the n-bit input data generated by the first capacitor to the n-th capacitor is written to the memory cell, and in conjunction with a second clock signal of the write mode clock cycle, the precharge switch is enabled, the cell mode switch, the feedback switch, and the memory cell are disabled, and by the switch control unit, the k-th common switch of the k-th voltage generation unit is enabled. is enabled, and a switch among the k-th positive switch and the k-th negative switch that was enabled at the first clock signal of the light mode clock cycle can be disabled.

상기 실시예에서, 상기 비트라인이 프리차지된 상태에서, 상기 메모리 셀에 기록된 상기 n비트 데이터인 1비트 데이터를 읽기 위한 리드 모드에서, (i) 제1 리드 모드 클럭 주기의 제1 클럭 신호에 연동하여 상기 메모리 셀이 인에이블되어 상기 비트라인이 상기 메모리 셀과 차지 셰어링되도록 하고, 상기 제1 리드 모드 클럭 주기의 제2 클럭 신호에 연동하여 상기 메모리 셀이 디스에이블되고, 상기 셀 모드 스위치와 상기 샘플링 스위치가 인에이블되어 상기 오피 앰프가 상기 제1 비반전 입력단을 통해 인가되는 상기 프리차지 전압과 상기 제1 반전 입력단을 통해 인가되는 메모리 셀에 기록된 특정 레벨 전압의 차이를 센싱한 출력 전압을 상기 제1 출력단을 통해 출력하도록 하며, (ii) 제2 리드 모드 클럭 주기의 제1 클럭 신호에 연동하여, 상기 셀 모드 스위치와 상기 샘플링 스위치가 디스에이블되고, 상기 플립 스위치가 인에이블되어 상기 오피 앰프의 상기 제1 출력단을 통해 출력되는 상기 출력 전압이 상기 특정 레벨 전압으로 플립되도록 하고, 상기 비교기가 인에이블되어 상기 제2 반전 입력단을 통해 인가되는 상기 프리차지 전압인 제1 기준 전압과 상기 제2 비반전 입력단을 통해 인가되는 상기 특정 레벨 전압을 비교한 상기 1비트 데이터를 출력하도록 하며, 상기 제2 리드 모드 클럭 주기의 제2 클럭 스위치, 상기 비교기, 및 상기 플립 스위치가 디스에이블되며, (iii) 제3 리드 모드 클럭 주기에 연동하여, 상기 비교기의 상기 제2 출력단에서 출력되는 상기 1비트 데이터에 대응한 상기 스위치 제어부에 의해 상기 제1 전압 생성부의 상기 제1 포지티브 스위치 및 상기 제1 네거티브 스위치 중 어느 하나가 인에이블되어 상기 제1 캐패시터에 의해 상기 특정 레벨 전압이 재생성될 수 있다.In the above embodiment, in a read mode for reading 1-bit data, which is the n-bit data written in the memory cell, in a state where the bit line is precharged, (i) in conjunction with a first clock signal of a first read mode clock cycle, the memory cell is enabled so that the bit line is charge-shared with the memory cell, in conjunction with a second clock signal of the first read mode clock cycle, the memory cell is disabled, the cell mode switch and the sampling switch are enabled so that the operational amplifier senses an output voltage, which is a difference between the precharge voltage applied through the first non-inverting input terminal and a specific level voltage written in the memory cell applied through the first inverting input terminal, through the first output terminal, and (ii) in conjunction with a first clock signal of a second read mode clock cycle, the cell mode switch and the sampling switch are disabled, and the flip switch is enabled so that the output voltage output through the first output terminal of the operational amplifier is the specific level voltage. (iii) in conjunction with a third read mode clock cycle, one of the first positive switch and the first negative switch of the first voltage generation unit is enabled by the switch control unit corresponding to the 1-bit data output from the second output terminal of the comparator so as to be flipped, and the comparator is enabled to output the 1-bit data obtained by comparing the first reference voltage, which is the precharge voltage applied through the second inverting input terminal, with the specific level voltage applied through the second non-inverting input terminal, and the second clock switch of the second read mode clock cycle, the comparator, and the flip switch are disabled, and (iv) in conjunction with the third read mode clock cycle, one of the first positive switch and the first negative switch of the first voltage generation unit is enabled by the switch control unit corresponding to the 1-bit data output from the second output terminal of the comparator so that the specific level voltage can be regenerated by the first capacitor.

상기 실시예에서, 상기 비트라인이 프리차지된 상태에서, 상기 메모리 셀에 기록된 상기 n비트 데이터인 2비트 데이터를 읽기 위한 리드 모드에서, (i) 제1 리드 모드 클럭 주기의 제1 클럭 신호에 연동하여 상기 메모리 셀이 인에이블되어 상기 비트라인이 상기 메모리 셀과 차지 셰어링되도록 하고, 상기 제1 리드 모드 클럭 주기의 제2 클럭 신호에 연동하여 상기 메모리 셀이 디스에이블되고, 상기 셀 모드 스위치와 상기 샘플링 스위치가 인에이블되어 상기 오피 앰프가 상기 제1 비반전 입력단을 통해 인가되는 상기 프리차지 전압과 상기 제1 반전 입력단을 통해 인가되는 메모리 셀에 기록된 특정 레벨 전압의 차이를 센싱한 출력 전압을 상기 제1 출력단을 통해 출력하도록 하며, (ii) (ii_1) 제2 리드 모드 클럭 주기의 제1 클럭 신호에 연동하여, 상기 셀 모드 스위치와 상기 샘플링 스위치가 디스에이블되고, 상기 플립 스위치가 인에이블되어 상기 오피 앰프의 상기 제1 출력단을 통해 출력되는 상기 출력 전압이 상기 특정 레벨 전압으로 플립되도록 하고, 상기 비교기가 인에이블되어 상기 제2 반전 입력단을 통해 인가되는 상기 프리차지 전압인 제1 기준 전압과 상기 제2 비반전 입력단을 통해 인가되는 상기 특정 레벨 전압을 비교한 제1 순위 비트 데이터를 출력하도록 하며, 상기 제2 리드 모드 클럭 주기의 제2 클럭 신호에 연동하여, 상기 프리차지 스위치, 상기 제1 전압 생성부의 상기 제1 공통 스위치, 및, 상기 비교기가 디스에이블되며, (ii_2) 제3 리드 모드 클럭 주기의 제1 클럭 신호에 연동하여, 상기 비교기의 상기 제2 출력단에서 출력되는 상기 제1 순위 비트 데이터에 대응한 상기 스위치 제어부에 의해 상기 제1 전압 생성부의 상기 제1 포지티브 스위치 및 상기 제1 네거티브 스위치 중 어느 하나가 인에이블되어 상기 제1 캐패시터 및 제2 캐패시터에 의해 제2 기준 전압을 생성하도록 하며, 상기 비교기가 인에이블되어 상기 제2 반전 입력단을 통해 인가되는 상기 제2 기준 전압과 상기 제2 비반전 입력단을 통해 인가되는 상기 특정 레벨 전압을 비교한 제2 순위 비트 데이터가 상기 제2 출력단을 통해 출력되도록 하고, 상기 제3 리드 모드 클럭 주기의 제2 클럭 신호에 연동하여, 제2 전압 생성부의 제2 공통 스위치, 상기 비교기, 및 상기 플립 스위치가 디스에이블되며, (iii) 제4 리드 모드 클럭 주기에 연동하여, 상기 비교기의 상기 제2 출력단에서 출력되는 상기 제2 순위 비트 데이터에 대응한 상기 스위치 제어부에 의해 상기 제2 전압 생성부의 제2 포지티브 스위치 및 제2 네거티브 스위치 중 어느 하나가 인에이블되어 상기 제1 캐패시터 및 상기 제2 캐패시터에 의해 상기 특정 레벨 전압이 재생성될 수 있다.In the above embodiment, in a read mode for reading 2-bit data, which is the n-bit data written in the memory cell, in a state where the bit line is precharged, (i) in conjunction with a first clock signal of a first read mode clock cycle, the memory cell is enabled so that the bit line is charge-shared with the memory cell, in conjunction with a second clock signal of the first read mode clock cycle, the memory cell is disabled, the cell mode switch and the sampling switch are enabled so that the operational amplifier senses the difference between the precharge voltage applied through the first non-inverting input terminal and the specific level voltage written in the memory cell applied through the first inverting input terminal, and outputs an output voltage through the first output terminal of the operational amplifier, (ii) (ii_1) in conjunction with a first clock signal of a second read mode clock cycle, the cell mode switch and the sampling switch are disabled, and the flip switch is enabled so that the output voltage output through the first output terminal of the operational amplifier is The first voltage generator is configured to output first-priority bit data obtained by comparing a first reference voltage, which is the precharge voltage, which is applied through the second inverting input terminal, with the specific level voltage applied through the second non-inverting input terminal, and, in conjunction with a second clock signal of the second read mode clock cycle, the precharge switch, the first common switch of the first voltage generator, and the comparator are disabled, and (ii_2) in conjunction with a first clock signal of a third read mode clock cycle, one of the first positive switch and the first negative switch of the first voltage generator is enabled by the switch control unit corresponding to the first-priority bit data output from the second output terminal of the comparator, so as to generate a second reference voltage by the first capacitor and the second capacitor, and the comparator is enabled to output the second reference voltage applied through the second inverting input terminal and the second non-inverting input terminal. The second priority bit data, which is obtained by comparing the applied specific level voltage, is output through the second output terminal, and in conjunction with the second clock signal of the third read mode clock cycle, the second common switch of the second voltage generation unit, the comparator, and the flip switch are disabled, and (iii) in conjunction with the fourth read mode clock cycle, one of the second positive switch and the second negative switch of the second voltage generation unit is enabled by the switch control unit corresponding to the second priority bit data output from the second output terminal of the comparator, so that the specific level voltage can be regenerated by the first capacitor and the second capacitor.

상기 실시예에서, 상기 비트라인이 프리차지된 상태에서, 상기 메모리 셀에 기록된 3비트 이상인 상기 n비트 데이터를 읽기 위한 리드 모드에서, (i) 제1 리드 모드 클럭 주기의 제1 클럭 신호에 연동하여 상기 메모리 셀이 인에이블되어 상기 비트라인이 상기 메모리 셀과 차지 셰어링되도록 하고, 상기 제1 리드 모드 클럭 주기의 제2 클럭 신호에 연동하여 상기 메모리 셀이 디스에이블되고, 상기 셀 모드 스위치와 상기 샘플링 스위치가 인에이블되어 상기 오피 앰프가 상기 제1 비반전 입력단을 통해 인가되는 상기 프리차지 전압과 상기 제1 반전 입력단을 통해 인가되는 메모리 셀에 기록된 특정 레벨 전압의 차이를 센싱한 출력 전압을 상기 제1 출력단을 통해 출력하도록 하며, (ii) (ii_1) 제2 리드 모드 클럭 주기의 제1 클럭 신호에 연동하여, 상기 셀 모드 스위치와 상기 샘플링 스위치가 디스에이블되고, 상기 플립 스위치가 인에이블되어 상기 오피 앰프의 상기 제1 출력단을 통해 출력되는 상기 출력 전압이 상기 특정 레벨 전압으로 플립되도록 하고, 상기 비교기가 인에이블되어 상기 제2 반전 입력단을 통해 인가되는 상기 프리차지 전압인 제1 기준 전압과 상기 제2 비반전 입력단을 통해 인가되는 상기 특정 레벨 전압을 비교한 제1 순위 비트 데이터를 출력하도록 하며, 상기 제2 리드 모드 클럭 주기의 제2 클럭 신호에 연동하여, 상기 프리차지 스위치, 상기 제1 전압 생성부의 상기 제1 공통 스위치, 및, 상기 비교기가 디스에이블되며, (ii_2) j가 2 이상 (n-1) 이하의 정수일 때, 제(j+1) 리드 모드 클럭 주기의 제1 클럭 신호에 연동하여, 상기 비교기의 상기 제2 출력단에서 출력되는 제(j-1) 순위 비트 데이터에 대응한 상기 스위치 제어부에 의해 제(j-1) 전압 생성부의 제(j-1) 포지티브 스위치 및 제(j-1) 네거티브 스위치 중 어느 하나가 인에이블되어 상기 제1 캐패시터 내지 제n 캐패시터에 의해 제j 기준 전압을 생성하도록 하며, 상기 비교기가 인에이블되어 상기 제2 반전 입력단을 통해 인가되는 상기 제j 기준 전압과 상기 제2 비반전 입력단을 통해 인가되는 상기 특정 레벨 전압을 비교한 제j 순위 비트 데이터가 상기 제2 출력단을 통해 출력되도록 하고, 상기 제(j+1) 리드 모드 클럭 주기의 제2 클럭 신호에 연동하여, 제j 전압 생성부의 제j 공통 스위치 및 상기 비교기가 디스에이블되며, (ii_3) 제(n+1) 리드 모드 클럭 주기의 제1 클럭 신호에 연동하여, 상기 비교기의 상기 제2 출력단에서 출력되는 제(n-1) 순위 비트 데이터에 대응한 상기 스위치 제어부에 의해 상기 제(n-1) 전압 생성부의 제(n-1) 포지티브 스위치 및 제(n-1) 네거티브 스위치 중 어느 하나가 인에이블되어 상기 제1 캐패시터 내지 제n 캐패시터에 의해 제n 기준 전압을 생성하도록 하며, 상기 비교기가 인에이블되어 상기 제2 반전 입력단을 통해 인가되는 상기 제n 기준 전압과 상기 제2 비반전 입력단을 통해 인가되는 상기 특정 레벨 전압을 비교한 제n 순위 비트 데이터가 상기 제2 출력단을 통해 출력되도록 하고, 상기 제(n+1) 리드 모드 클럭 주기의 제2 클럭 신호에 연동하여, 상기 제n 전압 생성부의 제n 공통 스위치, 상기 비교기, 및 상기 플립 스위치가 디스에이블되며, (iii) 제(n+2) 리드 모드 클럭 주기에 연동하여, 상기 비교기의 상기 제2 출력단에서 출력되는 상기 제n 비트 데이터에 대응한 상기 스위치 제어부에 의해 상기 제n 전압 생성부의 상기 제n 포지티브 스위치 및 상기 제n 네거티브 스위치 중 어느 하나가 인에이블되어 상기 제1 캐패시터 내지 상기 제n 캐패시터에 의해 상기 특정 레벨 전압이 재생성될 수 있다.In the above embodiment, in a read mode for reading the n-bit data of 3 or more bits written in the memory cell, in a state where the bit line is precharged, (i) in conjunction with a first clock signal of a first read mode clock cycle, the memory cell is enabled so that the bit line is charge-shared with the memory cell, in conjunction with a second clock signal of the first read mode clock cycle, the memory cell is disabled, the cell mode switch and the sampling switch are enabled so that the operational amplifier senses an output voltage between the precharge voltage applied through the first non-inverting input terminal and a specific level voltage written in the memory cell applied through the first inverting input terminal, and outputs the output voltage through the first output terminal of the operational amplifier, (ii) (ii_1) in conjunction with a first clock signal of a second read mode clock cycle, the cell mode switch and the sampling switch are disabled, and the flip switch is enabled so that the output voltage output through the first output terminal of the operational amplifier is The comparator is enabled to output first priority bit data by comparing a first reference voltage, which is the precharge voltage applied through the second inverting input terminal, with the specific level voltage applied through the second non-inverting input terminal, and in conjunction with a second clock signal of the second read mode clock cycle, the precharge switch, the first common switch of the first voltage generation unit, and the comparator are disabled, and (ii_2) when j is an integer greater than or equal to 2 and less than or equal to (n-1), in conjunction with a first clock signal of the (j+1)-th read mode clock cycle, one of the (j-1)-th positive switch and the (j-1)-th negative switch of the (j-1)-th voltage generation unit is enabled by the switch control unit corresponding to the (j-1)-th priority bit data output from the second output terminal of the comparator to generate a j-th reference voltage by the first capacitor to the n-th capacitor, and the comparator The jth reference voltage applied through the second inverting input terminal is compared with the specific level voltage applied through the second non-inverting input terminal, and the jth common switch of the jth voltage generation unit and the comparator are disabled in conjunction with the second clock signal of the (j+1)th read mode clock cycle, (ii_3) in conjunction with the first clock signal of the (n+1)th read mode clock cycle, one of the (n-1)th positive switch and the (n-1)th negative switch of the (n-1)th voltage generation unit is enabled by the switch control unit corresponding to the (n-1)th rank bit data output from the second output terminal of the comparator to generate the nth reference voltage by the first capacitor to the nth capacitor, and the comparator is enabled to compare the nth reference voltage applied through the second inverting input terminal with the second non-inverting input terminal. The nth order bit data compared with the specific level voltage applied through the input terminal is output through the second output terminal, and in conjunction with the second clock signal of the (n+1)th read mode clock cycle, the nth common switch, the comparator, and the flip switch of the nth voltage generation unit are disabled, and (iii) in conjunction with the (n+2)th read mode clock cycle, one of the nth positive switch and the nth negative switch of the nth voltage generation unit is enabled by the switch control unit corresponding to the nth bit data output from the second output terminal of the comparator, so that the specific level voltage can be regenerated by the first capacitor to the nth capacitor.

상기 실시예에서, 상기 제1 캐패시터 내지 상기 제n 캐패시터에 의해 상기 특정 레벨 전압이 재생성된 상태에서, 상기 메모리 셀의 리프레시 모드에서, 리프레시 모드 클럭 주기의 제1 클럭 신호에 대응하여, 상기 메모리 셀, 상기 셀 모드 스위치, 및 상기 피드백 스위치가 인에이블되어 상기 제1 캐패시터 내지 상기 제n 캐패시터에 의해 재생성된 상기 특정 레벨 전압이 상기 메모리 셀에 기록되도록 하며, 상기 리프레시 모드 클럭 주기의 제2 클럭 신호에 연동하여, 상기 제k 전압 생성부의 상기 제k 포지티브 스위치 및 상기 제k 네거티브 스위치 중 상기 리프레시 모드 클럭 주기의 제1 클럭 신호 때 인에이블된 상태를 유지한 스위치, 상기 메모리 셀, 상기 셀 모드 스위치, 및 상기 피드백 스위치가 디스에이블되며, 상기 프리차지 스위치 및 상기 제k 전압 생성부의 상기 제k 공통 스위치가 인에이블될 수 있다.In the above embodiment, in a state where the specific level voltage is regenerated by the first capacitor to the nth capacitor, in the refresh mode of the memory cell, in response to a first clock signal of the refresh mode clock cycle, the memory cell, the cell mode switch, and the feedback switch are enabled so that the specific level voltage regenerated by the first capacitor to the nth capacitor is written to the memory cell, and in response to a second clock signal of the refresh mode clock cycle, among the k-th positive switch and the k-th negative switch of the k-th voltage generation unit, a switch that maintains an enabled state at the time of the first clock signal of the refresh mode clock cycle, the memory cell, the cell mode switch, and the feedback switch are disabled, and the precharge switch and the k-th common switch of the k-th voltage generation unit can be enabled.

상기 실시예에서, 상기 메모리 셀은, 상기 제1 리드 모드 클럭 주기의 제1 클럭 신호에 연동하여 인에이블되어 인에이블된 상태를 유지하며, 상기 리프레시 모드 클럭 주기의 제2 클럭 신호에 연동하여 디스에이블될 수 있다.In the above embodiment, the memory cell can be enabled and maintained in an enabled state in conjunction with a first clock signal of the first read mode clock cycle, and can be disabled in conjunction with a second clock signal of the refresh mode clock cycle.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 워드라인과 비트라인의 동작에 의해 n 비트 데이터를 저장하는 메모리 셀을 포함하는 메모리 디바이스에 있어서, 제1 반전 입력단이, 메모리 셀이 결합된 비트라인에 제1 일측단이 결합된 셀 모드 스위치의 제1 타측단에 결합되고, 제1 비반전 입력단이, 프리차지 전압 단자에 제2 일측단이 결합된 프리차지 스위치의 제2 타측단에 결합되며, 제1 출력단과 상기 제1 반전 입력단 사이에 피드백 캐패시터와 피드백 스위치가 병렬로 결합된 오피 앰프; 제2 반전 입력단이 상기 프리차지 스위치의 상기 제2 타측단에 결합되며, 제2 비반전 입력단이, 상기 오피 앰프의 상기 제1 출력단에 제3 일측단이 결합된 샘플링 캐패시터의 제3 타측단에 결합되고, 제2 출력단을 가지는 비교기; 상기 오피 앰프의 상기 제1 출력단과 상기 샘플링 캐패시터의 상기 제3 일측단 사이에 제4 일측단이 결합되며, 제4 타측단이 플림 전압 단자에 결합된 플립 스위치; 상기 샘플링 캐패시터의 상기 제3 타측단과 상기 비교기의 상기 제2 비반전 입력단 사이에 제5 일측단이 결합되며, 제5 타측단이 최소 레벨 전압 - 상기 최소 레벨 전압은 n비트 데이터를 구분하는 제1 레벨 전압 내지 제2^n 레벨 전압에서의 제1 레벨 전압이며, 상기 n은 1 이상의 정수임 - 을 제공하는 최소 레벨 전압 단자에 결합된 샘플링 스위치; (i) 상기 프리차지 스위치의 상기 제2 타측단과 상기 비교기의 상기 제2 반전 입력단 사이에 제1_1 일측단이 결합된 제1 캐패시터, 상기 제1 캐패시터의 제1_1 타측단에 제1_2 일측단이 결합되며 제1_2 타측단이 상기 프리차지 전압 단자에 결합된 제1 공통 스위치, 상기 제1 캐패시터의 상기 제1_1 타측단에 제1_3 일측단이 결합되며 제1_3 타측단이 최대 레벨 전압 - 상기 최대 레벨 전압은 상기 제2^n 레벨 전압임 - 을 제공하는 최대 레벨 전압 단자에 결합된 제1 포지티브 스위치, 및 상기 제1 캐패시터의 상기 제1_1 타측단에 제1_4 일측단이 결합되며 제1_4 타측단이 상기 최소 레벨 전압 단자에 결합된 제1 네거티브 스위치를 포함하는 제1 전압 생성부 내지 (ii) 상기 프리차지 스위치의 상기 제2 타측단과 상기 비교기의 상기 제2 반전 입력단 사이에 제n_1 일측단이 결합된 제n 캐패시터, 상기 제n 캐패시터의 제n_1 타측단에 제n_2 일측단이 결합되며 제n_2 타측단이 상기 프리차지 전압 단자에 결합된 제n 공통 스위치, 상기 제n 캐패시터의 상기 제n_1 타측단에 제n_3 일측단이 결합되며 제n_3 타측단이 상기 최대 레벨 전압 단자에 결합된 제n 포지티브 스위치, 및 상기 제n 캐패시터의 상기 제n_1 타측단에 제n_4 일측단이 결합되며 제n_4 타측단이 상기 최소 레벨 전압 단자에 결합된 제n 네거티브 스위치를 포함하는 제n 전압 생성부; 및 상기 비교기의 제2 출력단에서 출력되는 출력 디지털 데이터 또는 상기 메모리 셀에 n비트 데이터를 라이트하기 위하여 입력되는 n비트 입력 디지털 데이터에 대응하여 상기 제1 전압 생성부 내지 상기 제n 전압 생성부를 제어하여 상기 출력 디지털 데이터 또는 상기 n비트 입력 디지털 데이터에 대응되는 아날로그 신호를 생성하도록 하는 스위치 제어부; 를 포함하는 메모리 디바이스가 제공된다.According to another embodiment of the present invention, a memory device including a memory cell storing n-bit data by operations of a word line and a bit line, comprising: an operational amplifier having a first inverting input terminal coupled to a first other end of a cell mode switch having a first end coupled to a bit line to which a memory cell is coupled, a first non-inverting input terminal coupled to a second other end of a precharge switch having a second end coupled to a precharge voltage terminal, and a feedback capacitor and a feedback switch coupled in parallel between a first output terminal and the first inverting input terminal; a comparator having a second inverting input terminal coupled to the second other end of the precharge switch, a second non-inverting input terminal coupled to a third other end of a sampling capacitor having a third end coupled to the first output terminal of the operational amplifier, and a second output terminal; A flip switch, the fourth side terminal of which is coupled between the first output terminal of the op amp and the third side terminal of the sampling capacitor, and the fourth side terminal is coupled to a flip voltage terminal; A sampling switch, the fifth side terminal of which is coupled between the third side terminal of the sampling capacitor and the second non-inverting input terminal of the comparator, and the fifth side terminal is coupled to a minimum level voltage terminal that provides a minimum level voltage, wherein the minimum level voltage is a first level voltage among a first level voltage to a 2^n level voltage that distinguishes n-bit data, and n is an integer greater than or equal to 1; (i) a first voltage generating unit including a first capacitor having a first one-side terminal coupled between the second other-side terminal of the precharge switch and the second inverting input terminal of the comparator, a first common switch having a first one-side terminal coupled to the first other-side terminal of the first capacitor and a first other-side terminal coupled to the precharge voltage terminal, a first positive switch having a first one-side terminal coupled to the first other-side terminal of the first capacitor and a first other-side terminal coupled to a maximum level voltage terminal providing a maximum level voltage, wherein the maximum level voltage is the 2^n level voltage, and a first negative switch having a first one-side terminal coupled to the first other-side terminal of the first capacitor and a first other-side terminal coupled to the minimum level voltage terminal; and (ii) between the second other-side terminal of the precharge switch and the second inverting input terminal of the comparator. An nth voltage generating unit including an nth capacitor having one end connected to the nth capacitor, an nth common switch having one end connected to the nth capacitor's other end and the nth common switch having the nth capacitor's other end connected to the precharge voltage terminal, an nth positive switch having one end connected to the nth capacitor's other end and the nth capacitor's other end connected to the maximum level voltage terminal, and an nth negative switch having one end connected to the nth capacitor's other end and the nth capacitor's other end connected to the minimum level voltage terminal; and a switch control unit controlling the first voltage generating unit to the nth voltage generating unit in response to output digital data output from the second output terminal of the comparator or n-bit input digital data input to write n-bit data in the memory cell to generate an analog signal corresponding to the output digital data or the n-bit input digital data. A memory device including a is provided.

상기 실시예에서, k가 1 이상 n 이하의 정수일 때, 제k 캐패시터의 제k 캐패시턴스는 (상기 제1 캐패시터의 제1 캐패시턴스)/2^(k-1)일 수 있다.In the above embodiment, when k is an integer greater than or equal to 1 and less than or equal to n, the kth capacitance of the kth capacitor may be (the first capacitance of the first capacitor)/2^(k-1).

상기 실시예에서, 상기 프리차지 스위치가 인에이블 상태를 유지하고, 상기 제1 공통 스위치 내지 상기 제n 공통 스위치가 인에이블된 상태를 유지하고 있는 상태에서, 프리차지 모드의 프리차지 클럭 주기의 제1 클럭 신호에 연동하여 상기 셀 모드 스위치와 상기 피드백 스위치가 인에이블되어 상기 비트라인이 프리차지 전압에 의해 프리차지되고, 상기 프리차지 클럭 주기의 제2 클럭 신호에 연동하여 상기 셀 모드 스위치와 상기 피드백 스위치가 디스에이블될 수 있다.In the above embodiment, while the precharge switch maintains an enabled state and the first common switch to the nth common switch maintain an enabled state, the cell mode switch and the feedback switch may be enabled in conjunction with a first clock signal of a precharge clock cycle of the precharge mode so that the bit line is precharged by the precharge voltage, and the cell mode switch and the feedback switch may be disabled in conjunction with a second clock signal of the precharge clock cycle.

상기 실시예에서, 상기 비트라인이 프리차지된 상태에서, 상기 메모리 셀에 상기 n비트 데이터를 저장하기 위한 라이트 모드에서, 라이트 모드 클럭 주기의 제1 클럭 신호에 연동하여, 상기 프리차지 스위치가 디스에이블되고, 상기 셀 모드 스위치, 상기 피드백 스위치, 및 상기 메모리 셀이 인에이블되며, 입력되는 상기 n비트 입력 데이터에 대응한 상기 스위치 제어부에 의해, k가 1 이상 n 이하의 정수일 때, 제k 전압 생성부의 제k 공통 스위치가 디스에이블되고, 제k 포지티브 스위치 및 제k 네거티브 스위치 중 어느 하나가 인에이블되어 상기 제1 캐패시터 내지 상기 제n 캐패시터에 의해 생성된 상기 n비트 입력 데이터에 대응되는 특정 레벨 전압이 상기 메모리 셀에 기록되도록 하며, 상기 라이트 모드 클럭 주기의 제2 클럭 신호에 연동하여, 상기 프리차지 스위치가 인에이블되고, 상기 셀 모드 스위치, 상기 피드백 스위치, 및 상기 메모리 셀이 디스에이블되며, 상기 스위치 제어부에 의해 상기 제k 전압 생성부의 상기 제k 공통 스위치가 인에이블되고, 상기 제k 포지티브 스위치 및 상기 제k 네거티브 스위치 중 상기 라이트 모드 클럭 주기의 제1 클럭 신호 때 인에이블되었던 스위치가 디스에이블될 수 있다.In the above embodiment, in a write mode for storing the n-bit data in the memory cell, in a state where the bit line is precharged, in conjunction with a first clock signal of a write mode clock cycle, the precharge switch is disabled, the cell mode switch, the feedback switch, and the memory cell are enabled, and by the switch control unit corresponding to the n-bit input data being input, when k is an integer greater than or equal to 1 and less than or equal to n, the k-th common switch of the k-th voltage generation unit is disabled, and one of the k-th positive switch and the k-th negative switch is enabled so that a specific level voltage corresponding to the n-bit input data generated by the first capacitor to the n-th capacitor is written to the memory cell, and in conjunction with a second clock signal of the write mode clock cycle, the precharge switch is enabled, the cell mode switch, the feedback switch, and the memory cell are disabled, and by the switch control unit, the k-th common switch of the k-th voltage generation unit is enabled. is enabled, and a switch among the k-th positive switch and the k-th negative switch that was enabled at the first clock signal of the light mode clock cycle can be disabled.

상기 실시예에서, 상기 비트라인이 프리차지된 상태에서, 상기 메모리 셀에 기록된 상기 n비트 데이터인 1비트 데이터를 읽기 위한 리드 모드에서, (i) 제1 리드 모드 클럭 주기의 제1 클럭 신호 및 제2 클럭 신호에 연동하여, 상기 메모리 셀, 상기 셀 모드 스위치, 및 상기 샘플링 스위치가 인에이블되어 상기 오피 앰프가 상기 피드백 캐패시터를 통한 캐패시티브 피드백을 통해 상기 메모리 셀에 저장된 특정 전압 레벨을 센싱한 출력 전압을 상기 제1 출력단을 통해 출력하도록 하며, (ii) 제2 리드 모드 클럭 주기의 제1 클럭 신호에 연동하여, 상기 메모리 셀, 상기 셀 모드 스위치, 및 상기 샘플링 스위치가 디스에이블되고, 상기 플립 스위치가 인에이블되어 상기 오피 앰프의 상기 제1 출력단을 통해 출력되는 상기 출력 전압이 상기 특정 레벨 전압으로 플립되도록 하고, 상기 비교기가 인에이블되어 상기 제2 반전 입력단을 통해 인가되는 상기 프리차지 전압인 제1 기준 전압과 상기 제2 비반전 입력단을 통해 인가되는 상기 특정 레벨 전압을 비교한 상기 1비트 데이터를 출력하도록 하며, 상기 제2 리드 모드 클럭 주기의 제2 클럭 신호에 연동하여, 상기 프리차지 스위치, 상기 제1 전압 생성부의 상기 제1 공통 스위치, 상기 비교기, 및 상기 플립 스위치가 디스에이블되며, (iii) 제3 리드 모드 클럭 주기에 연동하여, 상기 비교기의 상기 제2 출력단에서 출력되는 상기 1비트 데이터에 대응한 상기 스위치 제어부에 의해 상기 제1 전압 생성부의 상기 제1 포지티브 스위치 및 상기 제1 네거티브 스위치 중 어느 하나가 인에이블되어 상기 제1 캐패시터에 의해 상기 특정 레벨 전압이 재생성될 수 있다.In the above embodiment, in a read mode for reading 1-bit data, which is the n-bit data written in the memory cell, in a state where the bit line is precharged, (i) in conjunction with a first clock signal and a second clock signal of a first read mode clock cycle, the memory cell, the cell mode switch, and the sampling switch are enabled so that the operational amplifier outputs an output voltage, which senses a specific voltage level stored in the memory cell through capacitive feedback via the feedback capacitor, through the first output terminal, (ii) in conjunction with a first clock signal of a second read mode clock cycle, the memory cell, the cell mode switch, and the sampling switch are disabled, and the flip switch is enabled so that the output voltage output through the first output terminal of the operational amplifier is flipped to the specific level voltage, and the comparator is enabled so that the first reference voltage, which is the precharge voltage applied through the second inverting input terminal, and the specific level voltage applied through the second non-inverting input terminal are The compared 1-bit data is output, and in conjunction with a second clock signal of the second read mode clock cycle, the precharge switch, the first common switch of the first voltage generation unit, the comparator, and the flip switch are disabled, and (iii) in conjunction with a third read mode clock cycle, one of the first positive switch and the first negative switch of the first voltage generation unit is enabled by the switch control unit corresponding to the 1-bit data output from the second output terminal of the comparator, so that the specific level voltage can be regenerated by the first capacitor.

상기 실시예에서, 상기 비트라인이 프리차지된 상태에서, 상기 메모리 셀에 기록된 상기 n비트 데이터인 2비트 데이터를 읽기 위한 리드 모드에서, (i) 제1 리드 모드 클럭 주기의 제1 클럭 신호 및 제2 클럭 신호에 연동하여, 상기 메모리 셀, 상기 셀 모드 스위치, 및 상기 샘플링 스위치가 인에이블되어 상기 오피 앰프가 상기 피드백 캐패시터를 통한 캐패시티브 피드백을 통해 상기 메모리 셀에 저장된 특정 전압 레벨을 센싱한 출력 전압을 상기 제1 출력단을 통해 출력하도록 하며, (ii) (ii_1) 제2 리드 모드 클럭 주기의 제1 클럭 신호에 연동하여, 상기 메모리 셀, 상기 셀 모드 스위치, 및 상기 샘플링 스위치가 디스에이블되고, 상기 플립 스위치가 인에이블되어 상기 오피 앰프의 상기 제1 출력단을 통해 출력되는 상기 출력 전압이 상기 특정 레벨 전압으로 플립되도록 하고, 상기 비교기가 인에이블되어 상기 제2 반전 입력단을 통해 인가되는 상기 프리차지 전압인 제1 기준 전압과 상기 제2 비반전 입력단을 통해 인가되는 상기 특정 레벨 전압을 비교한 제1 순위 비트 데이터를 출력하도록 하며, 상기 제2 리드 모드 클럭 주기의 제2 클럭 신호에 연동하여, 상기 프리차지 스위치, 상기 제1 전압 생성부의 상기 제1 공통 스위치, 및, 상기 비교기가 디스에이블되며, (ii_2) 제3 리드 모드 클럭 주기의 제1 클럭 신호에 연동하여, 상기 비교기의 상기 제2 출력단에서 출력되는 상기 제1 순위 비트 데이터에 대응한 상기 스위치 제어부에 의해 상기 제1 전압 생성부의 상기 제1 포지티브 스위치 및 상기 제1 네거티브 스위치 중 어느 하나가 인에이블되어 상기 제1 캐패시터 및 제2 캐패시터에 의해 제2 기준 전압을 생성하도록 하며, 상기 비교기가 인에이블되어 상기 제2 반전 입력단을 통해 인가되는 상기 제2 기준 전압과 상기 제2 비반전 입력단을 통해 인가되는 상기 특정 레벨 전압을 비교한 제2 순위 비트 데이터가 상기 제2 출력단을 통해 출력되도록 하고, 상기 제3 리드 모드 클럭 주기의 제2 클럭 신호에 연동하여, 제2 전압 생성부의 제2 공통 스위치, 상기 비교기, 및 상기 플립 스위치가 디스에이블되며, (iii) 제4 리드 모드 클럭 주기에 연동하여, 상기 비교기의 상기 제2 출력단에서 출력되는 상기 제2 순위 비트 데이터에 대응한 상기 스위치 제어부에 의해 상기 제2 전압 생성부의 제2 포지티브 스위치 및 제2 네거티브 스위치 중 어느 하나가 인에이블되어 상기 제1 캐패시터 및 상기 제2 캐패시터에 의해 상기 특정 레벨 전압이 재생성될 수 있다.In the above embodiment, in a read mode for reading 2-bit data, which is the n-bit data written in the memory cell, in a state where the bit line is precharged, (i) in conjunction with a first clock signal and a second clock signal of a first read mode clock cycle, the memory cell, the cell mode switch, and the sampling switch are enabled so that the operational amplifier outputs an output voltage, which senses a specific voltage level stored in the memory cell through capacitive feedback via the feedback capacitor, through the first output terminal, (ii) in conjunction with a first clock signal of a second read mode clock cycle, the memory cell, the cell mode switch, and the sampling switch are disabled, and the flip switch is enabled so that the output voltage output through the first output terminal of the operational amplifier is flipped to the specific level voltage, and the comparator is enabled so that the first reference voltage, which is the precharge voltage applied through the second inverting input terminal, and the second reference voltage, which is the non-inverting input terminal, are applied. (ii_2) In conjunction with the first clock signal of the third read mode clock cycle, one of the first positive switch and the first negative switch of the first voltage generation unit is enabled by the switch control unit corresponding to the first priority bit data output from the second output terminal of the comparator to generate a second reference voltage by the first capacitor and the second capacitor, and the comparator is enabled to output second priority bit data obtained by comparing the second reference voltage applied through the second inverting input terminal with the specific level voltage applied through the second non-inverting input terminal, and in conjunction with the second clock signal of the third read mode clock cycle, the second common switch of the second voltage generation unit, The above comparator and the flip switch are disabled, and (iii) in conjunction with the fourth read mode clock cycle, one of the second positive switch and the second negative switch of the second voltage generation unit is enabled by the switch control unit corresponding to the second priority bit data output from the second output terminal of the comparator, so that the specific level voltage can be regenerated by the first capacitor and the second capacitor.

상기 실시예에서, 상기 비트라인이 프리차지된 상태에서, 상기 메모리 셀에 기록된 3비트 이상인 상기 n비트 데이터를 읽기 위한 리드 모드에서, (i) 제1 리드 모드 클럭 주기의 제1 클럭 신호 및 제2 클럭 신호에 연동하여, 상기 메모리 셀, 상기 셀 모드 스위치, 및 상기 샘플링 스위치가 인에이블되어 상기 오피 앰프가 상기 피드백 캐패시터를 통한 캐패시티브 피드백을 통해 상기 메모리 셀에 저장된 특정 전압 레벨을 센싱한 출력 전압을 상기 제1 출력단을 통해 출력하도록 하며, (ii) (ii_1) 제2 리드 모드 클럭 주기의 제1 클럭 신호에 연동하여, 상기 메모리 셀, 상기 셀 모드 스위치, 및 상기 샘플링 스위치가 디스에이블되고, 상기 플립 스위치가 인에이블되어 상기 오피 앰프의 상기 제1 출력단을 통해 출력되는 상기 출력 전압이 상기 특정 레벨 전압으로 플립되도록 하고, 상기 비교기가 인에이블되어 상기 제2 반전 입력단을 통해 인가되는 상기 프리차지 전압인 제1 기준 전압과 상기 제2 비반전 입력단을 통해 인가되는 상기 특정 레벨 전압을 비교한 제1 순위 비트 데이터를 출력하도록 하며, 상기 제2 리드 모드 클럭 주기의 제2 클럭 신호에 연동하여, 상기 프리차지 스위치, 상기 제1 전압 생성부의 상기 제1 공통 스위치, 및, 상기 비교기가 디스에이블되며, (ii_2) j가 2 이상 (n-1) 이하의 정수일 때, 제(j+1) 리드 모드 클럭 주기의 제1 클럭 신호에 연동하여, 상기 비교기의 상기 제2 출력단에서 출력되는 제(j-1) 순위 비트 데이터에 대응한 상기 스위치 제어부에 의해 제(j-1) 전압 생성부의 제(j-1) 포지티브 스위치 및 제(j-1) 네거티브 스위치 중 어느 하나가 인에이블되어 상기 제1 캐패시터 내지 제n 캐패시터에 의해 제j 기준 전압을 생성하도록 하며, 상기 비교기가 인에이블되어 상기 제2 반전 입력단을 통해 인가되는 상기 제j 기준 전압과 상기 제2 비반전 입력단을 통해 인가되는 상기 특정 레벨 전압을 비교한 제j 순위 비트 데이터가 상기 제2 출력단을 통해 출력되도록 하고, 상기 제(j+1) 리드 모드 클럭 주기의 제2 클럭 신호에 연동하여, 제j 전압 생성부의 제j 공통 스위치 및 상기 비교기가 디스에이블되며, (ii_3) 제(n+1) 리드 모드 클럭 주기의 제1 클럭 신호에 연동하여, 상기 비교기의 상기 제2 출력단에서 출력되는 제(n-1) 순위 비트 데이터에 대응한 상기 스위치 제어부에 의해 상기 제(n-1) 전압 생성부의 제(n-1) 포지티브 스위치 및 제(n-1) 네거티브 스위치 중 어느 하나가 인에이블되어 상기 제1 캐패시터 내지 제n 캐패시터에 의해 제n 기준 전압을 생성하도록 하며, 상기 비교기가 인에이블되어 상기 제2 반전 입력단을 통해 인가되는 상기 제n 기준 전압과 상기 제2 비반전 입력단을 통해 인가되는 상기 특정 레벨 전압을 비교한 제n 순위 비트 데이터가 상기 제2 출력단을 통해 출력되도록 하고, 상기 제(n+1) 리드 모드 클럭 주기의 제2 클럭 신호에 연동하여, 상기 제n 전압 생성부의 제n 공통 스위치, 상기 비교기, 및 상기 플립 스위치가 디스에이블되며, (iii) 제(n+2) 리드 모드 클럭 주기에 연동하여, 상기 비교기의 상기 제2 출력단에서 출력되는 상기 제n 비트 데이터에 대응한 상기 스위치 제어부에 의해 상기 제n 전압 생성부의 상기 제n 포지티브 스위치 및 상기 제n 네거티브 스위치 중 어느 하나가 인에이블되어 상기 제1 캐패시터 내지 상기 제n 캐패시터에 의해 상기 특정 레벨 전압이 재생성될 수 있다.In the above embodiment, in a read mode for reading the n-bit data of 3 or more bits written in the memory cell, in a state where the bit line is precharged, (i) in conjunction with a first clock signal and a second clock signal of a first read mode clock cycle, the memory cell, the cell mode switch, and the sampling switch are enabled so that the operational amplifier outputs an output voltage sensed to a specific voltage level stored in the memory cell through capacitive feedback via the feedback capacitor through the first output terminal, (ii) (ii_1) in conjunction with a first clock signal of a second read mode clock cycle, the memory cell, the cell mode switch, and the sampling switch are disabled, and the flip switch is enabled so that the output voltage outputted through the first output terminal of the operational amplifier is flipped to the specific level voltage, and the comparator is enabled so that a first reference voltage, which is the precharge voltage applied through the second inverting input terminal, and the second reference voltage, which is the voltage applied through the second non-inverting input terminal, are sensed. The first priority bit data that is obtained by comparing a specific level voltage is output, and in conjunction with the second clock signal of the second read mode clock cycle, the precharge switch, the first common switch of the first voltage generation unit, and the comparator are disabled, and (ii_2) when j is an integer greater than or equal to 2 and less than or equal to (n-1), in conjunction with the first clock signal of the (j+1)-th read mode clock cycle, one of the (j-1) positive switch and the (j-1) negative switch of the (j-1) voltage generation unit is enabled by the switch control unit corresponding to the (j-1)-th priority bit data output from the second output terminal of the comparator, so that the j-th reference voltage is generated by the first capacitor to the n-th capacitor, and the j-th reference voltage applied through the second inverting input terminal and the specific level voltage applied through the second non-inverting input terminal are compared, and the comparator is enabled, and the j-th priority bit data is output through the second output terminal. (ii_3) in conjunction with the first clock signal of the (n+1)-th read mode clock cycle, one of the (n-1)-th positive switch and the (n-1)-th negative switch of the (n-1)-th voltage generation unit is enabled by the switch control unit corresponding to the (n-1)-th rank bit data output from the second output terminal of the comparator to generate an n-th reference voltage by the first capacitor to the n-th capacitor, and the comparator is enabled to compare the n-th reference voltage applied through the second inverting input terminal with the specific level voltage applied through the second non-inverting input terminal, and in conjunction with the second clock signal of the (n+1)-th read mode clock cycle, the n-th voltage The nth common switch of the generation unit, the comparator, and the flip switch are disabled, and (iii) in conjunction with the (n+2)th read mode clock cycle, one of the nth positive switch and the nth negative switch of the nth voltage generation unit is enabled by the switch control unit corresponding to the nth bit data output from the second output terminal of the comparator, so that the specific level voltage can be regenerated by the first capacitor to the nth capacitor.

상기 실시예에서, 상기 제1 캐패시터 내지 상기 제n 캐패시터에 의해 상기 특정 레벨 전압이 재생성된 상태에서, 상기 메모리 셀의 리프레시 모드에서, 리프레시 모드 클럭 주기의 제1 클럭 신호에 대응하여, 상기 메모리 셀, 상기 셀 모드 스위치, 및 상기 피드백 스위치가 인에이블되어 상기 제1 캐패시터 내지 상기 제n 캐패시터에 의해 재생성된 상기 특정 레벨 전압이 상기 메모리 셀에 기록되도록 하며, 상기 리프레시 모드 클럭 주기의 제2 클럭 신호에 연동하여, 상기 제k 전압 생성부의 상기 제k 포지티브 스위치 및 상기 제k 네거티브 스위치 중 상기 리프레시 모드 클럭 주기의 제1 클럭 신호 때 인에이블된 상태를 유지한 스위치, 상기 메모리 셀, 상기 셀 모드 스위치, 및 상기 피드백 스위치가 디스에이블되며, 상기 프리차지 스위치 및 상기 제k 전압 생성부의 상기 제k 공통 스위치가 인에이블될 수 있다.In the above embodiment, in a state where the specific level voltage is regenerated by the first capacitor to the nth capacitor, in the refresh mode of the memory cell, in response to a first clock signal of the refresh mode clock cycle, the memory cell, the cell mode switch, and the feedback switch are enabled so that the specific level voltage regenerated by the first capacitor to the nth capacitor is written to the memory cell, and in response to a second clock signal of the refresh mode clock cycle, among the k-th positive switch and the k-th negative switch of the k-th voltage generation unit, a switch that maintains an enabled state at the time of the first clock signal of the refresh mode clock cycle, the memory cell, the cell mode switch, and the feedback switch are disabled, and the precharge switch and the k-th common switch of the k-th voltage generation unit can be enabled.

상기 실시예에서, 상기 메모리 셀은, 상기 제1 리드 모드 클럭 주기의 제1 클럭 신호에 연동하여 인에이블되어 인에이블된 상태를 유지하며, 상기 리프레시 모드 클럭 주기의 제2 클럭 신호에 연동하여 디스에이블될 수 있다.In the above embodiment, the memory cell can be enabled and maintained in an enabled state in conjunction with a first clock signal of the first read mode clock cycle, and can be disabled in conjunction with a second clock signal of the refresh mode clock cycle.

본 발명에 의하면, 다음과 같은 효과가 있다.According to the present invention, the following effects are achieved.

본 발명은 메모리 셀에 기록된 데이터를 리드할 때 오류를 발생시키는 디지털-아날로그 컨버터의 비선형성에 따른 영향을 감소시킬 수 있다.The present invention can reduce the influence of nonlinearity of a digital-to-analog converter that causes errors when reading data written in a memory cell.

본 발명은 별도의 회로를 추가하지 않고 디지털-아날로그 컨버터의 비선형성에 따른 비이상성을 방지할 수 있다.The present invention can prevent non-ideality due to nonlinearity of a digital-to-analog converter without adding a separate circuit.

본 발명은 디지털-아날로그 컨버터의 비선형성을 반영하여 아날로그-디지털 컨버터가 메모리 셀에 기록된 데이터를 리드할 수 있다.The present invention reflects the nonlinearity of a digital-to-analog converter so that the analog-to-digital converter can read data recorded in a memory cell.

본 발명은 디지털-아날로그 컨버터의 비선형성에 상관없이 메모리 셀의 데이터를 정확히 읽기 가능하다.The present invention enables accurate reading of data from a memory cell regardless of the nonlinearity of a digital-to-analog converter.

도 1은 종래의 메모리 디바이스를 개략적으로 도시한 것이고,Figure 1 schematically illustrates a conventional memory device.

도 2a는 선형적인 입출력 관계를 가진 디지털-아날로그 컨버터와 비선형적인 입출력 관계를 가진 디지털-아날로그 컨버터에 인가된 코드가 동일한 앰프로 증폭되는 경우를 개략적으로 도시한 것이며, 도 2b는 2비트 아날로그-디지털 컨버터의 입력과 출력 사이의 관계를 개략적으로 도시한 것이고,Figure 2a schematically illustrates a case where a code applied to a digital-to-analog converter having a linear input-output relationship and a digital-to-analog converter having a nonlinear input-output relationship are amplified by the same amplifier, and Figure 2b schematically illustrates a relationship between the input and output of a 2-bit analog-to-digital converter.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 메모리 디바이스를 개략적으로 도시한 것이고,FIG. 3 schematically illustrates a memory device according to one embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 메모리 디바이스의 타이밍 다이어그램을 개략적으로 도시한 것이고,FIG. 4 schematically illustrates a timing diagram of a memory device according to one embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 메모리 디바이스에 있어서 2비트 데이터에 따른 레벨 전압들을 생성하는 상태를 개략적으로 도시한 것이고,FIG. 5 schematically illustrates a state of generating level voltages according to 2-bit data in a memory device according to one embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 메모리 디바이스에 있어서 메모리 셀에 라이트된 2비트 데이터를 리드하는 상태를 개략적으로 도시한 것이고,FIG. 6 schematically illustrates a state in which 2-bit data written to a memory cell is read in a memory device according to one embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 메모리 디바이스를 개략적으로 도시한 것이고,FIG. 7 schematically illustrates a memory device according to another embodiment of the present invention.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 메모리 디바이스의 타이밍 다이어그램을 개략적으로 도시한 것이다.FIG. 8 schematically illustrates a timing diagram of a memory device according to another embodiment of the present invention.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.The detailed description of the present invention set forth below refers to the accompanying drawings which illustrate specific embodiments in which the invention may be practiced. These embodiments are described in sufficient detail to enable those skilled in the art to practice the invention. It should be understood that the various embodiments of the present invention, while different from one another, are not necessarily mutually exclusive. For example, specific shapes, structures, and features described herein may be implemented in other embodiments without departing from the spirit and scope of the invention. It should also be understood that the positions or arrangements of individual components within each disclosed embodiment may be changed without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, the following detailed description is not intended to be limiting, and the scope of the invention is defined only by the appended claims, along with the full scope of equivalents to which such claims are entitled, if any. Like reference numerals in the drawings designate the same or similar functionality throughout the several aspects.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 본 발명에 따른 메모리 디바이스는 DRAM(Dynamic Random Access Memory), SDRAM(Synchronous DRAM), SRAM(Static RAM), DDR SDRAM(Double Date Rate SDRAM), DDR2 SDRAM, DDR3 SDRAM, PRAM(Phase-change RAM), MRAM(Magnetic RAM), RRAM(Resistive RAM) 등을 포함하는 랜덤 액세스 메모리(RAM, Random Access Memory)들 중의 어느 하나의 메모리 디바이스일 수 있으며, 이하에서는 디램을 위주로 설명하도록 한다. 또한, 메모리 셀은 워드라인 신호에 의해 스위칭되는 스위치 소자와 전하를 저장하는 셀 캐패시터를 포함하지만, 설명의 편의를 위하여 셀 캐패시터를 메모리 셀로 지칭할 수도 있다. 그리고, 메모리 디바이스는 복수의 비트라인, 복수의 워드라인, 복수의 메모리 셀을 포함하지만, 설명의 편의를 위하여 하나의 비트라인, 하나의 워드라인, 하나의 메모리 셀을 기준으로 설명하도록 한다.Hereinafter, in order to enable those skilled in the art to easily practice the present invention, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. A memory device according to the present invention may be any one of random access memories (RAMs) including DRAM (Dynamic Random Access Memory), SDRAM (Synchronous DRAM), SRAM (Static RAM), DDR SDRAM (Double Date Rate SDRAM), DDR2 SDRAM, DDR3 SDRAM, PRAM (Phase-change RAM), MRAM (Magnetic RAM), RRAM (Resistive RAM), etc., and the following description will focus on DRAM. In addition, a memory cell includes a switching element that is switched by a word line signal and a cell capacitor that stores a charge, but for convenience of explanation, the cell capacitor may also be referred to as a memory cell. Also, although the memory device includes multiple bit lines, multiple word lines, and multiple memory cells, for convenience of explanation, the explanation will be based on one bit line, one word line, and one memory cell.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 메모리 디바이스를 개략적으로 도시한 것이다.FIG. 3 schematically illustrates a memory device according to one embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 메모리 디바이스(100)에 따르면, 워드라인(미도시)에 의해 인에이블되는 셀 스위치(SW_WL)와 셀 캐패시터(Co)를 포함하는 메모리 셀(110)이 비트라인(BL)에 결합될 수 있다.Referring to FIG. 3, according to a memory device (100) according to one embodiment of the present invention, a memory cell (110) including a cell switch (SW_WL) and a cell capacitor (Co) enabled by a word line (not shown) can be coupled to a bit line (BL).

그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 메모리 디바이스(100)에 따르면, 오피 앰프(120)는 제1 반전 입력단이, 메모리 셀(110)이 결합된 비트라인(BL)에 제1 일측단이 결합된 셀 모드 스위치(SW_MODE)의 제1 타측단에 결합되고, 제1 비반전 입력단이, 프리차지 전압 단자(VM)에 제2 일측단이 결합된 프리차지 스위치(SW_VM)의 제2 타측단에 결합되며, 제1 출력단과 제1 반전 입력단 사이에 피드백 스위치(SW_NFB)가 결합된다.And, according to a memory device (100) according to one embodiment of the present invention, an operational amplifier (120) has a first inverting input terminal coupled to a first other end of a cell mode switch (SW_MODE) having a first one end coupled to a bit line (BL) to which a memory cell (110) is coupled, a first non-inverting input terminal coupled to a second other end of a precharge switch (SW_VM) having a second one end coupled to a precharge voltage terminal (V M ), and a feedback switch (SW_NFB) coupled between the first output terminal and the first inverting input terminal.

이때, 프리차지 전압(VM)은 n비트 데이터를 구분하는 제1 레벨 전압 내지 제2^n 레벨 전압에서의 최소 레벨 전압인 제1 레벨 전압과 최대 레벨 전압인 제2^n 레벨 전압의 평균 전압일 수 있으며, n은 1 이상의 정수일 수 있다.At this time, the precharge voltage (V M ) may be an average voltage of the first level voltage, which is the minimum level voltage, and the second level voltage, which is the maximum level voltage, among the first level voltage to the second level voltage that distinguish n-bit data, and n may be an integer greater than or equal to 1.

그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 메모리 디바이스(100)에 따르면, 비교기(130)는 제2 반전 입력단이 프리차지 스위치(SW_VM)의 제2 타측단에 결합되며, 제2 비반전 입력단이, 오피 앰프(120)의 제1 출력단에 제3 일측단이 결합된 샘플링 캐패시터(Cs)의 제3 타측단에 결합되고, 제2 출력단을 가질 수 있다.And, according to a memory device (100) according to one embodiment of the present invention, a comparator (130) may have a second inverting input terminal coupled to a second other-side terminal of a precharge switch (SW_VM), a second non-inverting input terminal coupled to a third other-side terminal of a sampling capacitor (Cs) having a third one-side terminal coupled to a first output terminal of an operational amplifier (120), and a second output terminal.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 메모리 디바이스(100)에 따르면, 플립 스위치(SW_FLIP)는 제4 일측단이 오피 앰프(110)의 제1 출력단과 샘플링 캐패시터(Cs) 사이에 결합되며, 제4 타측단이 플립 전압 단자(VFLIP)에 결합될 수 있다.In addition, according to a memory device (100) according to one embodiment of the present invention, a flip switch (SW_FLIP) may have a fourth side terminal coupled between the first output terminal of the operational amplifier (110) and the sampling capacitor (Cs), and a fourth other side terminal coupled to a flip voltage terminal (V FLIP ).

그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 메모리 디바이스(100)에 따르면, 샘플링 스위치(SW_SAMPLE)는 제5 일측단이 샘플링 캐패시터(Cs)의 제3 타측단과 비교기(130)의 제2 비반전 입력단 사이에 결합되며, 제5 타측단이 최소 레벨 전압 단자(VSS)에 결합될 수 있다.And, according to a memory device (100) according to one embodiment of the present invention, a sampling switch (SW_SAMPLE) may have a fifth side terminal coupled between a third side terminal of a sampling capacitor (Cs) and a second non-inverting input terminal of a comparator (130), and a fifth side terminal coupled to a minimum level voltage terminal (V SS ).

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 메모리 디바이스(100)에 따르면, 프리차지 스위치(SW_VM)의 제2 타측단과 비교기(130)의 제2 반전 입력단 사이에 제1_1 일측단이 결합된 제1 캐패시터(C1), 제1 캐패시터(C1)의 제1_1 타측단에 제1_2 일측단이 결합되며 제1_2 타측단이 프리차지 전압 단자(VM)에 결합된 제1 공통 스위치(S_1), 제1 캐패시터(C1)의 제1_1 타측단에 제1_3 일측단이 결합되며 제1_3 타측단이 최대 레벨 전압을 제공하는 최대 레벨 전압 단자(VDD)에 결합된 제1 포지티브 스위치(SP_1), 및 제1 캐패시터(C1)의 제1_1 타측단에 제1_4 일측단이 결합되며 제1_4 타측단이 최소 레벨 전압 단자(VSS)에 결합된 제1 네거티브 스위치(SN_1)를 포함하는 제1 전압 생성부(140_1) 내지 프리차지 스위치(SW_VM)의 제2 타측단과 비교기(130)의 제2 반전 입력단 사이에 제n_1 일측단이 결합된 제n 캐패시터(Cn), 제n 캐패시터(Cn)의 제n_1 타측단에 제n_2 일측단이 결합되며 제n_2 타측단이 프리차지 전압 단자(VM)에 결합된 제n 공통 스위치(S_n), 제n 캐패시터(Cn)의 제n_1 타측단에 제n_3 일측단이 결합되며 제n_3 타측단이 최대 레벨 전압 단자(VDD)에 결합된 제n 포지티브 스위치(SP_n), 및 제n 캐패시터(Cn)의 제n 1 타측단에 제n_4 일측단이 결합되며 제n_4 타측단이 최소 레벨 전압 단자(VSS)에 결합된 제n 네거티브 스위치(SN_n)를 포함하는 제n 전압 생성부(140_n)가 형성될 수 있다.In addition, according to a memory device (100) according to one embodiment of the present invention, a first capacitor (C1) having a first one-side terminal coupled between a second other-side terminal of a precharge switch (SW_VM) and a second inverting input terminal of a comparator (130), a first common switch (S_1) having a first one-side terminal coupled to the first other-side terminal of the first capacitor (C1) and the first other-side terminal coupled to a precharge voltage terminal (V M ), a first positive switch (SP_1) having a first one-side terminal coupled to the first other-side terminal of the first capacitor (C1) and the first other-side terminal coupled to a maximum level voltage terminal (V DD ) that provides a maximum level voltage, and a first capacitor (C1) having a first one-side terminal coupled to the first other-side terminal of the first capacitor (C1) and the first other-side terminal coupled to a minimum level voltage terminal (V SS ). An nth capacitor (Cn) having an n_1-th one-side terminal coupled between a first voltage generating unit (140_1) including a negative switch (SN_1) and a second other-side terminal of a precharge switch (SW_VM) and a second inverting input terminal of a comparator (130), an nth common switch (S_n) having an n_2-th one-side terminal coupled to the n_1-th other-side terminal of the nth capacitor (Cn) and the n_2-th other-side terminal coupled to a precharge voltage terminal (V M ), an nth positive switch (SP_n) having an n_3-th one-side terminal coupled to the n_1-th other-side terminal of the nth capacitor (Cn) and the n_3-th other-side terminal coupled to a maximum level voltage terminal (V DD ), and an nth negative having an n_4-th one-side terminal coupled to the n1-th other-side terminal of the nth capacitor (Cn) and the n_4-th other-side terminal coupled to a minimum level voltage terminal (V SS ) An nth voltage generating unit (140_n) including a switch (SN_n) can be formed.

이때, k가 1 이상 n 이하의 정수일 때, 제k 캐패시터의 제k 캐패시턴스는 (제1 캐패시터의 제1 캐패시턴스)/2^(k-1)일 수 있다.At this time, when k is an integer greater than or equal to 1 and less than or equal to n, the kth capacitance of the kth capacitor can be (the first capacitance of the first capacitor)/2^(k-1).

그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 메모리 디바이스(100)에 따르면, 비교기(130)의 제2 출력단에서 출력되는 출력 디지털 데이터 또는 메모리 셀(110)에 n비트 데이터를 라이트하기 위하여 입력되는 n비트 입력 디지털 데이터에 대응하여 제1 전압 생성부(140_1) 내지 제n 전압 생성부(140_n)를 제어하여 출력 디지털 데이터 또는 n비트 입력 디지털 데이터에 대응되는 아날로그 신호를 생성하도록 하는 스위치 제어부(150)가 형성될 수 있다. 이때, 스위치 제어부(150)는 비교기(130)의 제2 출력단에서 출력되는 출력 디지털 데이터에 대응하여 제어하고자 하는 특정 전압 생성부를 결정하는 로직 회로(Logic)와, 입력되는 디지털 데이터에 대응하여 제1 전압 생성부(140_1) 내지 제n 전압 생성부(140_n)로 제어 신호를 전송하는 먹스(MUX)를 포함할 수 있다.And, according to the memory device (100) according to one embodiment of the present invention, a switch control unit (150) may be formed to control the first voltage generation unit (140_1) to the n-th voltage generation unit (140_n) in response to the output digital data output from the second output terminal of the comparator (130) or the n-bit input digital data input to write n-bit data into the memory cell (110) to generate an analog signal corresponding to the output digital data or the n-bit input digital data. At this time, the switch control unit (150) may include a logic circuit (Logic) that determines a specific voltage generation unit to be controlled in response to the output digital data output from the second output terminal of the comparator (130), and a MUX that transmits a control signal to the first voltage generation unit (140_1) to the n-th voltage generation unit (140_n) in response to the input digital data.

이와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 다른 메모리 디바이스(100)의 동작 과정을 도 4의 타이밍 다이어그램을 이용하여 설명하면 다음과 같다. 메모리 디바이스(100)는 클럭(CLK) 주파수에 대응하여 동작하는 것으로, 각각의 클럭 주기는 2개의 신호를 가지며, 클럭 주기의 신호들에 따라 메모리 디바이스(100)의 스위치들의 동작 상태를 다양하게 설정할 수 있으나, 이하의 설명에서는 제1 클럭 신호가 “로직 하이”에 대응되며, 제2 클럭 신호가 “로직 로우”에 대응되는 것으로 하여 설명한다.The operation process of another memory device (100) according to one embodiment of the present invention configured as described above will be described using the timing diagram of FIG. 4 as follows. The memory device (100) operates in response to a clock (CLK) frequency, and each clock cycle has two signals. The operation states of the switches of the memory device (100) can be set in various ways according to the signals of the clock cycle. However, in the following description, it is assumed that the first clock signal corresponds to “logic high” and the second clock signal corresponds to “logic low.”

먼저, 비트라인(BL)을 프리차지하기 위한 메모리 셀(110)의 프리차지 모드(PCG)에서, 프리차지 스위치(SW_VM)가 인에이블 상태를 유지하고, 제1 공통 스위치(S_1) 내지 제n 공통 스위치(S_n)가 인에이블된 상태를 유지하고 있는 상태에서, 프리차지 모드(PCG)의 프리차지 클럭 주기의 제1 클럭 신호에 연동하여 셀 모드 스위치(SW_MODE)와 피드백 스위치(SW_NFB)가 인에이블되어 비트라인(BL)이 프리차지 전압(VM)에 의해 프리차지될 수 있다.First, in the precharge mode (PCG) of the memory cell (110) for precharging the bit line (BL), while the precharge switch (SW_VM) maintains an enabled state and the first common switch (S_1) to the nth common switch (S_n) maintain an enabled state, the cell mode switch (SW_MODE) and the feedback switch (SW_NFB) are enabled in conjunction with the first clock signal of the precharge clock cycle of the precharge mode (PCG), so that the bit line (BL) can be precharged by the precharge voltage (V M ).

한편, 제1 전압 생성부(140_1) 내지 제n 전압 생성부(140_n)에 의해 생성되는 생성 전압(VT1)는 다음과 같이 나타내어질 수 있다.Meanwhile, the generated voltage (V T1 ) generated by the first voltage generator (140_1) to the nth voltage generator (140_n) can be expressed as follows.

Figure PCTKR2024004073-appb-img-000001
Figure PCTKR2024004073-appb-img-000001

Figure PCTKR2024004073-appb-img-000002
Figure PCTKR2024004073-appb-img-000002

Figure PCTKR2024004073-appb-img-000003
Figure PCTKR2024004073-appb-img-000003

이때, 제1 전압 생성부(140_1)의 제1 캐패시터(C1) 내지 제n 전압 생성부(140_n)의 제n 캐패시터(Cn)에 인가되는 전압은 프리차지 전압(VM)이므로, 프리차지 모드 클럭 주기에서 제1 전압 생성부(140_1) 내지 제n 전압 생성부(140_n)에 의해 생성된 생성 전압(VT1)은 프리차지 전압(VM)이 될 수 있다.At this time, the voltage applied to the first capacitor (C1) of the first voltage generating unit (140_1) to the nth capacitor (Cn) of the nth voltage generating unit (140_n) is a precharge voltage (V M ), so the generated voltage (V T1 ) generated by the first voltage generating unit (140_1) to the nth voltage generating unit (140_n) in the precharge mode clock cycle can be the precharge voltage (V M ).

따라서, 오피 앰프(120)의 제1 비반전 입력단에는 프리차지 전압(VM)이 인가되므로, 오피 앰프(120)의 제1 출력단을 통해 출력되는 출력 전압(VOUT1)은 프리차지 전압(VM)이 되며, 그에 따라, 비트라인(BL)은 피드백 스위치(SW_NFB)에 의한 오피 앰프(120)의 네거티브 피드백에 따라 오피 앰프(120)의 출력 전압인 프리차지 전압(VM)에 의해 프리차지될 수 있다.Accordingly, since the precharge voltage (V M ) is applied to the first non-inverting input terminal of the op-amp (120), the output voltage (V OUT1 ) output through the first output terminal of the op-amp (120) becomes the precharge voltage (V M ), and accordingly, the bit line (BL) can be precharged by the precharge voltage (V M ), which is the output voltage of the op-amp (120), according to the negative feedback of the op-amp (120) by the feedback switch (SW_NFB).

이때, 비트라인(BL)의 기생 캐패시터(CP)는 오피 앰프(120)의 출력 전압인 프리차지 전압(VM)으로 충전되며, 그에 따라 기생 캐패시터(CP)에 저장되는 전하량(QP)은 다음과 같이 나타내어질 수 있다.At this time, the parasitic capacitor (C P ) of the bit line (BL) is charged with the precharge voltage (V M ), which is the output voltage of the op-amp (120), and accordingly, the amount of charge (Q P ) stored in the parasitic capacitor (C P ) can be expressed as follows.

Figure PCTKR2024004073-appb-img-000004
Figure PCTKR2024004073-appb-img-000004

이후, 프리차지 클럭 주기의 제2 클럭 신호에 연동하여 셀 모드 스위치(SW_MODE)와 피드백 스위치(SW_NFB)가 디스에이블될 수 있다.Afterwards, the cell mode switch (SW_MODE) and the feedback switch (SW_NFB) can be disabled in conjunction with the second clock signal of the precharge clock cycle.

다음으로, 프리차지 전압(VM)에 의해 프리차지된 비트라인(BL)을 통해 메모리 셀(110)에 n비트 데이터를 저장하기 위한 메모리 셀(110)의 라이트 모드(WRITE)에서, 라이트 모드 클럭 주기의 제1 클럭 신호에 연동하여, 프리차지 스위치(SW_VM)가 디스에이블되고, 셀 모드 스위치(SW_MODE), 피드백 스위치(SW_NFB), 및 메모리 셀(110)이 인에이블되며, 입력되는 n비트 입력 데이터(DIN)에 대응한 스위치 제어부(150)에 의해, k 가 1 이상 n 이하의 정수일 때, 제k 전압 생성부의 제k 공통 스위치(S_1 내지 S_n)가 디스에이블되고, 제k 포지티브 스위치 및 제k 네거티브 스위치 중 어느 하나(SX_1 내지 SX_n)가 인에이블되어 제1 캐패시터(C1) 내지 제n 캐패시터(Cn)에 의해 생성된 n비트 입력 데이터에 대응되는 특정 레벨 전압이 메모리 셀(110)에 기록되도록 할 수 있다. 이때, 메모리 셀(110)은 워드라인에 의해 셀 스위치(SW_WL)가 인에이블됨으로써 인에이블될 수 있다.Next, in the write mode (WRITE) of the memory cell (110) for storing n-bit data in the memory cell (110) through the bit line (BL) precharged by the precharge voltage (V M ), in conjunction with the first clock signal of the write mode clock cycle, the precharge switch (SW_VM) is disabled, the cell mode switch (SW_MODE), the feedback switch (SW_NFB), and the memory cell (110) are enabled, and by the switch control unit (150) corresponding to the input n-bit input data (D IN ), when k is an integer greater than or equal to 1 and less than or equal to n, the k-th common switch (S_1 to S_n) of the k-th voltage generation unit is disabled, and one of the k-th positive switch and the k-th negative switch (SX_1 to SX_n) is enabled to store n-bit input data generated by the first capacitor (C1) to the n-th capacitor (Cn). A corresponding specific level voltage can be written to the memory cell (110). At this time, the memory cell (110) can be enabled by enabling the cell switch (SW_WL) by the word line.

한편, 제1 전압 생성부(140_1) 내지 제n 전압 생성부(140_n)에 의해 생성되는 생성 전압(VT2)는 다음과 같이 나타내어질 수 있다.Meanwhile, the generated voltage (V T2 ) generated by the first voltage generator (140_1) to the nth voltage generator (140_n) can be expressed as follows.

Figure PCTKR2024004073-appb-img-000005
Figure PCTKR2024004073-appb-img-000005

이때, 제1 캐패시터(C1) 내지 제n 캐패시터(Cn) 중 어느 하나인 제k 캐패시터의 캐패시턴스는 C1/2^(n-1)이므로, 제1 전압 생성부(140_1) 내지 제n 전압 생성부(140_n)에 의해 생성되는 생성 전압(VT2)는 다음과 같이 나타내어질 수 있다.At this time, since the capacitance of the kth capacitor, which is one of the first capacitor (C1) to the nth capacitor (Cn), is C 1 /2^(n-1), the generated voltage (V T2 ) generated by the first voltage generating unit (140_1) to the nth voltage generating unit (140_n) can be expressed as follows.

Figure PCTKR2024004073-appb-img-000006
Figure PCTKR2024004073-appb-img-000006

그리고, 스위치 제어부(150)는 n비트 데이터에서의 제k 순위 비트 데이터에 대응하여 제k 전압 생성부(140_1 내지 140_n)의 제k 포지티브 스위치와 제k 네거티브 스위치 중 어느 하나의 스위치(SX_1 내지 SX_n)가 인에이블되도록 하므로, 제1 캐패시터(C1) 내지 제n 캐패시터(Cn) 각각에 인가되는 전압(V1 내지 Vn) 각각은 최소 레벨 전압(VSS) 및 최대 레벨 전압(VDD) 중 어느 하나의 전압이 될 수 있다. 일 예로, 제k 순위 비트 데이터가 “1”일 경우에는 제k 포지티브 스위치가 인에이블되도록 하며, 제k 순위 비트 데이터가 “0”일 경우에는 제k 네거티브 스위치가 인에이블되도록 할 수 있다.And, since the switch control unit (150) enables one of the k-th positive switch and the k-th negative switch (SX_1 to SX_n) of the k-th voltage generation unit (140_1 to 140_n) in response to the k-th rank bit data in the n-bit data, each of the voltages (V 1 to V n ) applied to each of the first capacitor (C1) to the n-th capacitor (Cn) can be one of the minimum level voltage (V SS ) and the maximum level voltage (V DD ). For example, when the k-th rank bit data is “1”, the k-th positive switch can be enabled, and when the k-th rank bit data is “0”, the k-th negative switch can be enabled.

그에 따라, 제1 전압 생성부(140_1) 내지 제n 전압 생성부(140_n)는, n비트 데이터를 구분하는 제1 레벨 전압 내지 제2^n 레벨 전압 중, 메모리 셀(110)에 기록하고자 하는 n비트 입력 데이터(DIN)에 대응되는 특정 레벨 전압(VT2)을 생성할 수 있다.Accordingly, the first voltage generating unit (140_1) to the n-th voltage generating unit (140_n) can generate a specific level voltage (V T2 ) corresponding to n-bit input data (D IN ) to be written to the memory cell (110) among the first level voltage to the second^n-th level voltage that distinguishes n-bit data.

일 예로, 도 5를 참조하여 2비트 데이터를 기준으로 설명하면 다음과 같다. 이때, 최소 레벨 전압(VSS)은 그라운드 전압인 것으로 가정한다.For example, referring to Fig. 5, the following explanation is given based on 2-bit data. At this time, the minimum level voltage (V SS ) is assumed to be the ground voltage.

2비트 데이터에 대응하여 제1 전압 생성부와 제2 전압 생성부에 의해 생성되는 생성 전압(VT)는 다음과 같이 나타내어질 수 있다.The generated voltage (VT) generated by the first voltage generator and the second voltage generator corresponding to 2-bit data can be expressed as follows.

Figure PCTKR2024004073-appb-img-000007
Figure PCTKR2024004073-appb-img-000007

따라서, 도 5의 (a)에서와 같이 제1 전압 생성부의 제1 네거티브 스위치(SN_1)가 인에이블되고 제2 전압 생성부의 제2 네거티브 스위치(SN_2)가 인에이블될 경우에는 생성 전압(VT)은 VSS이 되며, 도 5의 (b)에서와 같이 제1 전압 생성부의 제1 네거티브 스위치(SN_1)이 인에이블되고 제2 전압 생성부의 제2 포지티브 스위치(SP_2)가 인에이블될 경우에는 생성 전압(VT)은

Figure PCTKR2024004073-appb-img-000008
가 되며, 도 5의 (c)에서와 같이 제1 전압 생성부의 제1 포지티브 스위치(SP_1)이 인에이블되고 제2 전압 생성부의 제2 네거티브 스위치(SN_2)가 인에이블될 경우에는 생성 전압(VT)은
Figure PCTKR2024004073-appb-img-000009
가 되며, 도 5의 (d)에서와 같이 제1 전압 생성부의 제1 포지티브 스위치(SP_1)가 인에이블되고 제2 전압 생성부의 제2 포지티브 스위치(SP_2)가 인에이블될 경우에는 생성 전압(VT)은 VDD이 될 수 있다. 따라서, 제1 전압 생성부와 제2 전압 생성부를 통해, 2비트 데이터의 코드인 “00”, “01”, “10”, 및 “11”을 나타내는 4개의 레벨 전압인 VSS,
Figure PCTKR2024004073-appb-img-000010
,
Figure PCTKR2024004073-appb-img-000011
, 및 VDD를 생성할 수 있게 된다.Therefore, when the first negative switch (SN_1) of the first voltage generator is enabled and the second negative switch (SN_2) of the second voltage generator is enabled as in (a) of Fig. 5, the generated voltage (V T ) becomes V SS , and when the first negative switch (SN_1) of the first voltage generator is enabled and the second positive switch (SP_2) of the second voltage generator is enabled as in (b) of Fig. 5, the generated voltage (VT ) becomes
Figure PCTKR2024004073-appb-img-000008
, and when the first positive switch (SP_1) of the first voltage generation unit is enabled and the second negative switch (SN_2) of the second voltage generation unit is enabled, as in (c) of Fig. 5, the generated voltage (VT) is
Figure PCTKR2024004073-appb-img-000009
, and when the first positive switch (SP_1) of the first voltage generation unit is enabled and the second positive switch (SP_2) of the second voltage generation unit is enabled as in (d) of Fig. 5, the generated voltage (V T ) can be V DD . Accordingly, through the first voltage generation unit and the second voltage generation unit, four level voltages, V SS , representing the codes of 2-bit data, “00”, “01”, “10”, and “11”, are generated.
Figure PCTKR2024004073-appb-img-000010
,
Figure PCTKR2024004073-appb-img-000011
, and V DD can be generated.

다시, 도 3과 도 4를 참조하면, 제1 전압 생성부(140_1) 내지 제n 전압 생성부(140_n)에서 생성된 특정 레벨 전압(VT2)은 오피 앰프(120)의 제1 비반전 입력단에 인가된다.Again, referring to FIGS. 3 and 4, a specific level voltage (V T2 ) generated from the first voltage generating unit (140_1) to the nth voltage generating unit (140_n) is applied to the first non-inverting input terminal of the operational amplifier (120).

따라서, 오피 앰프(120)의 제1 출력단을 통해 출력되는 출력 전압(VOUT2)은 특정 레벨 전압(VT2)가 되며, 오피 앰프(120)의 네거티브 피드백에 따라 오피 앰프(120)의 출력 전압인 특정 레벨 전압(VT2)이 프리차지된 비트라인(BL)에 인가됨으로써 셀 캐패시터(Co)에 특정 레벨 전압(VT2)에 대응되는 전하가 충전된다.Accordingly, the output voltage (V OUT2 ) output through the first output terminal of the operational amplifier (120) becomes a specific level voltage (V T2 ), and according to the negative feedback of the operational amplifier (120), the specific level voltage (V T2 ), which is the output voltage of the operational amplifier (120), is applied to the precharged bit line (BL), thereby charging the cell capacitor (Co) with a charge corresponding to the specific level voltage (V T2 ).

이때, 셀 캐패시터(CO)에 저장되는 전하량(QO)은 다음과 같이 나타내어질 수 있다.At this time, the amount of charge (Q O ) stored in the cell capacitor (C O ) can be expressed as follows.

Figure PCTKR2024004073-appb-img-000012
Figure PCTKR2024004073-appb-img-000012

이와 같이 메모리 셀(CO)에 데이터를 라이트한 이후, 셀 캐패시터(CO)와 기생 캐패시터(CP)에 저장된 총 전하량(Q1)는 다음과 같이 나타내어질 수 있다.After writing data to the memory cell (C O ) in this way, the total charge (Q 1 ) stored in the cell capacitor (C O ) and the parasitic capacitor (C P ) can be expressed as follows.

Figure PCTKR2024004073-appb-img-000013
Figure PCTKR2024004073-appb-img-000013

이후, 라이트 모드 클럭 주기의 제2 클럭 신호에 연동하여, 프리차지 스위치(SW_VM)가 인에이블되고, 셀 모드 스위치(SW_MODE), 피드백 스위치(SW_NFB), 및 메모리 셀(110)이 디스에이블되며, 스위치 제어부(150)에 의해 제k 전압 생성부(140_1 내지 140_n)의 제k 공통 스위치(S_1 내지 S_n)가 인에이블되고, 제k 포지티브 스위치 및 제k 네거티브 스위치 중 라이트 모드 클럭 주기의 제1 클럭 신호 때 인에이블되었던 스위치(SX_1 내지 SX_n)가 디스에이블될 수 있다.Thereafter, in conjunction with the second clock signal of the light mode clock cycle, the precharge switch (SW_VM) is enabled, the cell mode switch (SW_MODE), the feedback switch (SW_NFB), and the memory cell (110) are disabled, and the kth common switch (S_1 to S_n) of the kth voltage generation unit (140_1 to 140_n) is enabled by the switch control unit (150), and among the kth positive switch and the kth negative switch, the switches (SX_1 to SX_n) that were enabled at the first clock signal of the light mode clock cycle can be disabled.

다음으로, 비트라인(BL)이 프리차지된 상태에서, 메모리 셀(110)에 기록된 n비트 데이터를 읽기 위한 리드 모드(READ)에서의 동작 과정을 설명하면 다음과 같다. 이때, 셀 캐패시터(Co)에는 상기 라이트 모드에서 입력한 특정 레벨 전압(VT2)가 저장된 것으로 가정한다Next, the operation process in the read mode (READ) for reading n-bit data written in the memory cell (110) while the bit line (BL) is precharged is described as follows. At this time, it is assumed that a specific level voltage (V T2 ) input in the write mode is stored in the cell capacitor (Co).

먼저, 제1 리드 모드 클럭 주기(AMPLIFY)의 제1 클럭 신호에 연동하여 워드라인에 의해 셀 스위치(SW_WL)가 인에이블됨으로써 메모리 셀(110)이 인에이블되며, 그에 따라, 비트라인(BL)이 메모리 셀(110)과 차지 셰어링될 수 있다.First, the memory cell (110) is enabled by enabling the cell switch (SW_WL) by the word line in conjunction with the first clock signal of the first read mode clock cycle (AMPLIFY), and accordingly, the bit line (BL) can be charge-shared with the memory cell (110).

이때, 셀 캐패시터(Co)와 기생 캐패시터(Cp) 사이의 차지 셰어링에 의해 비트라인(BL)에는 셰어링 전압(Vsharing)이 생성되며, 비트라인(BL)에 생성되는 셰어링 전압(Vsharing)은 다음과 같이 나타내어질 수 있다.At this time, a sharing voltage (V sharing ) is generated in the bit line (BL) by charge sharing between the cell capacitor (Co) and the parasitic capacitor (Cp), and the sharing voltage (V sharing ) generated in the bit line (BL) can be expressed as follows.

Figure PCTKR2024004073-appb-img-000014
Figure PCTKR2024004073-appb-img-000014

그리고, 제1 리드 모드 클럭 주기(AMPLIFY)의 제2 클럭 신호에 연동하여 메모리 셀(110)이 디스에이블되고, 셀 모드 스위치(SW_MODE)와 샘플링 스위치(SW_SAMPLE)가 인에이블되어 오피 앰프(120)가 제1 비반전 입력단을 통해 인가되는 프리차지 전압과 제1 반전 입력단을 통해 인가되는 메모리 셀에 기록된 특정 레벨 전압의 차이를 센싱한 출력 전압을 제1 출력단을 통해 출력하도록 할 수 있다.And, in conjunction with the second clock signal of the first read mode clock cycle (AMPLIFY), the memory cell (110) is disabled, and the cell mode switch (SW_MODE) and the sampling switch (SW_SAMPLE) are enabled so that the op amp (120) can sense the difference between the precharge voltage applied through the first non-inverting input terminal and the specific level voltage recorded in the memory cell applied through the first inverting input terminal and output the output voltage through the first output terminal.

이때, 오피 앰프(120)의 제1 비반전 입력단에는 프리차지 전압(VM)이 인가되며, 오피 앰프(120)의 제1 반전 입력단에는 비트라인(BL)의 셰어링 전압(Vsharing)이 인가된다.At this time, a precharge voltage (V M ) is applied to the first non-inverting input terminal of the operational amplifier (120), and a sharing voltage (V sharing ) of the bit line (BL) is applied to the first inverting input terminal of the operational amplifier (120).

따라서, 오피 앰프(120)의 제1 출력단에서 출력되는 출력 전압(VOUT3)은 다음과 같이 나타내어질 수 있다.Therefore, the output voltage (V OUT3 ) output from the first output terminal of the op-amp (120) can be expressed as follows.

Figure PCTKR2024004073-appb-img-000015
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이때, 샘플링 스위치(SW_SAMPLE)의 인에이블에 따라 공급되는 최소 레벨 전압(VSS)에 의해, 샘플링 캐패시터(CS)에는 오피 앰프(120)의 출력 전압(VOUT3)이 저장될 수 있다.At this time, the output voltage (V OUT3 ) of the operational amplifier (120) can be stored in the sampling capacitor (C S ) by the minimum level voltage (V SS ) supplied according to the enable of the sampling switch (SW_SAMPLE).

이후, 제2 리드 모드 클럭 주기(MSB)의 제1 클럭 신호에 연동하여, 셀 모드 스위치(SW_MODE)와 샘플링 스위치(SW_SAMPLE)가 디스에이블되고, 플립 스위치(SW_FLIP)가 인에이블되어 오피 앰프(120)의 제1 출력단을 통해 출력되는 출력 전압(VOUT3)이 특정 레벨 전압(VT2)으로 플립되도록 하고, 비교기(130)가 인에이블되어 제2 반전 입력단을 통해 인가되는 프리차지 전압(VM)인 제1 기준 전압과 제2 비반전 입력단을 통해 인가되는 특정 레벨 전압(VT2)을 비교한 제1 순위 비트 데이터를 출력하도록 할 수 있다.Thereafter, in conjunction with the first clock signal of the second read mode clock cycle (MSB), the cell mode switch (SW_MODE) and the sampling switch (SW_SAMPLE) are disabled, and the flip switch (SW_FLIP) is enabled so that the output voltage (V OUT3 ) output through the first output terminal of the operational amplifier (120) is flipped to a specific level voltage (V T2 ), and the comparator (130) is enabled so that the first priority bit data is output by comparing the first reference voltage, which is the precharge voltage (V M ), applied through the second inverting input terminal with the specific level voltage (V T2 ) applied through the second non-inverting input terminal.

이때, 오피 앰프(120)의 증폭률(A)는

Figure PCTKR2024004073-appb-img-000016
에 비하여 상대적으로 높은 값을 가지므로, 오피 앰프(120)의 출력 전압(VOUT3)은
Figure PCTKR2024004073-appb-img-000017
와 같이 나타낼 수 있으며, 이 출력 전압(VOUT3)이 그대로 비교기(130)에 인가되어 디지털 코드로 변환되면, 이후에 설명되는 리제너레이션에서 출력 전압(VOUT3)이 그대로 재생성되며, 이를 이용하여 리프레시를 수행할 경우, 최초 기록한 메모리 셀(110)의 특정 레벨 전압(VT2)과는 다른 전압이 리프레시에 의해 메모리 셀(110)에 기록될 수 있다.At this time, the amplification factor (A) of the op-amp (120) is
Figure PCTKR2024004073-appb-img-000016
Since it has a relatively high value compared to the op-amp (120), the output voltage (V OUT3 ) of the op-amp (120)
Figure PCTKR2024004073-appb-img-000017
It can be expressed as follows, and when this output voltage (V OUT3 ) is applied as it is to the comparator (130) and converted into a digital code, the output voltage (V OUT3 ) is regenerated as it is in the regeneration described later, and when a refresh is performed using this, a voltage different from the specific level voltage (V T2 ) of the initially recorded memory cell (110) can be written to the memory cell (110) by the refresh.

따라서, 이를 방지하기 위하여, 플립 스위치(SW_FLIP)가 인에이블되어 플립 전압(VFLIP)을 공급함으로써 샘플링 캐패시터(CS)에 저장된 오피 앰프(120)의 출력 전압을 특정 레벨 전압(VT2)으로 플립하도록 할 수 있다.Therefore, to prevent this, the flip switch (SW_FLIP) is enabled to supply a flip voltage (V FLIP ) so that the output voltage of the op-amp (120) stored in the sampling capacitor (C S ) can be flipped to a specific level voltage (V T2 ).

즉, 샘플링 캐패시터(CS)에 오피 앰프(120)의 출력 전압

Figure PCTKR2024004073-appb-img-000018
이 저장된 상태에서, 샘플링 캐패시터(CS)의 제3 일측단에 플립 전압(VFLIP)이 인가되면, 샘플링 캐패시터(CS)의 제3 타측단에는 전압
Figure PCTKR2024004073-appb-img-000019
이 생성되므로, 플립 전압(VFLIP)을 적정한 값으로 설정함으로써 샘플링 캐패시터(CS)의 제3 타측단에 메모리 셀(110)에 기록한 것과 동일한 특정 레벨 전압
Figure PCTKR2024004073-appb-img-000020
이 생성되도록 할 수 있다.That is, the output voltage of the op-amp (120) to the sampling capacitor (C S ).
Figure PCTKR2024004073-appb-img-000018
In this stored state, when a flip voltage (V FLIP ) is applied to the third terminal of the sampling capacitor (C S ), a voltage is applied to the third terminal of the sampling capacitor (C S ).
Figure PCTKR2024004073-appb-img-000019
Since this is generated, by setting the flip voltage (V FLIP ) to an appropriate value, a specific level voltage identical to that recorded in the memory cell (110) is generated at the third terminal of the sampling capacitor (C S ).
Figure PCTKR2024004073-appb-img-000020
This can be created.

그리고, 제2 리드 모드 클럭 주기(MSB)의 제2 클럭 신호에 연동하여, 프리차지 스위치(SW_VM), 제1 전압 생성부(140_1)의 제1 공통 스위치(S_1), 및 비교기(130)가 디스에이블될 수 있다.And, in conjunction with the second clock signal of the second read mode clock cycle (MSB), the precharge switch (SW_VM), the first common switch (S_1) of the first voltage generator (140_1), and the comparator (130) can be disabled.

이후, j가 2 이상 (n-1) 이하의 정수일 때, 제(j+1) 리드 모드 클럭 주기의 제1 클럭 신호에 연동하여, 비교기(130)의 제2 출력단에서 출력되는 제(j-1) 순위 비트 데이터에 대응한 스위치 제어부(150)에 의해 제(j-1) 전압 생성부의 제(j-1) 포지티브 스위치 및 제(j-1) 네거티브 스위치 중 어느 하나가 인에이블되어 제1 캐패시터(C1) 내지 제n 캐패시터(Cn)에 의해 제j 기준 전압을 생성하도록 하며, 비교기(130)가 인에이블되어 제2 반전 입력단을 통해 인가되는 제j 기준 전압과 제2 비반전 입력단을 통해 인가되는 특정 레벨 전압(VT2)을 비교한 제j 순위 비트 데이터가 제2 출력단을 통해 출력되도록 하고, 제(j+1) 리드 모드 클럭 주기의 제2 클럭 신호에 연동하여, 제j 전압 생성부의 제j 공통 스위치 및 비교기(130)가 디스에이블될 수 있다.Thereafter, when j is an integer greater than or equal to 2 and less than or equal to (n-1), in conjunction with the first clock signal of the (j+1)-th read mode clock cycle, one of the (j-1)-th positive switch and the (j-1)-th negative switch of the (j-1)-th voltage generation unit is enabled by the switch control unit (150) corresponding to the (j-1)-th rank bit data output from the second output terminal of the comparator (130) to generate the j-th reference voltage by the first capacitor (C1) to the n-th capacitor (Cn), and the comparator (130) is enabled to compare the j-th reference voltage applied through the second inverting input terminal with the specific level voltage (V T2 ) applied through the second non-inverting input terminal, so that the j-th rank bit data is output through the second output terminal, and in conjunction with the second clock signal of the (j+1)-th read mode clock cycle, the j-th common switch of the j-th voltage generation unit and The comparator (130) can be disabled.

즉, 제3 리드 모드 클럭 주기(MSB-1)의 제1 클럭 신호에 연동하여, 스위치 제어부(150)는 비교기(130)의 제2 출력단에서 출력되는 제1 순위 비트 데이터에 따라 제1 전압 생성부(140_1)의 제1 포지티브 스위치 및 제1 네거티브 스위치 중 어느 하나의 스위치(SX_1)가 인에이블되도록 하며, 그에 따라, 제1 캐패시터(C1) 내지 제n 캐패시터(Cn)에 의해 제2 기준 전압이 생성될 수 있다. 그리고, 비교기(130)가 인에이블되어 제2 반전 입력단을 통해 인가되는 제2 기준 전압과 제2 비반전 입력단을 통해 인가되는 특정 레벨 전압(VT2)을 비교한 제2 순위 비트 데이터가 제2 출력단을 통해 출력되도록 하고, 제3 리드 모드 클럭 주기(MSB-1)의 제2 클럭 신호에 연동하여, 제2 전압 생성부(140_2)의 제2 공통 스위치 및 비교기(130)가 디스에이블될 수 있다. 이와 같은 동작을, 제4 리드 모드 클럭 주기 내지 제n 리드 모드 클럭 주기까지 반복하며, 특정 전압 레벨(VT2)로부터 제3 순위 비트 데이터 내지 제(n-1) 순위 비트 데이터를 독출할 수 있다.That is, in conjunction with the first clock signal of the third read mode clock cycle (MSB-1), the switch control unit (150) enables one of the first positive switch and the first negative switch of the first voltage generation unit (140_1) according to the first priority bit data output from the second output terminal of the comparator (130), so that the second reference voltage can be generated by the first capacitor (C1) to the n-th capacitor (Cn). And, the comparator (130) is enabled to output the second priority bit data obtained by comparing the second reference voltage applied through the second inverting input terminal with the specific level voltage (V T2 ) applied through the second non-inverting input terminal through the second output terminal, and the second common switch and the comparator (130) of the second voltage generation unit (140_2) can be disabled in conjunction with the second clock signal of the third read mode clock cycle (MSB-1). This operation is repeated from the fourth read mode clock cycle to the n-th read mode clock cycle, and the third priority bit data to the (n-1)th priority bit data can be read from the specific voltage level (V T2 ).

이후, 제(n+1) 리드 모드 클럭 주기(LSB)의 제1 클럭 신호에 연동하여, 비교기(130)의 제2 출력단에서 출력되는 제(n-1) 순위 비트 데이터에 대응한 스위치 제어부(150)에 의해 제(n-1) 전압 생성부(140_(n-1))의 제(n-1) 포지티브 스위치(SP_(n-1)) 및 제(n-1) 네거티브 스위치(SN_(n-1)) 중 어느 하나가 인에이블되어 제1 캐패시터(C1) 내지 제n 캐패시터(Cn)에 의해 제n 기준 전압을 생성하도록 하며, 비교기(130)가 인에이블되어 제2 반전 입력단을 통해 인가되는 제n 기준 전압과 제2 비반전 입력단을 통해 인가되는 특정 레벨 전압(VT2)을 비교한 제n 순위 비트 데이터가 제2 출력단을 통해 출력되도록 할 수 있다.Thereafter, in conjunction with the first clock signal of the (n+1)th read mode clock period (LSB), one of the (n-1)th positive switch (SP_(n-1)) and the (n-1)th negative switch (SN_(n-1)) of the (n-1)th voltage generation unit (140_(n-1)) is enabled by the switch control unit (150) corresponding to the (n-1)th rank bit data output from the second output terminal of the comparator (130) to generate an nth reference voltage by the first capacitor (C1) to the nth capacitor (Cn), and the comparator (130) is enabled to compare the nth reference voltage applied through the second inverting input terminal with the specific level voltage (V T2 ) applied through the second non-inverting input terminal, thereby outputting the nth rank bit data through the second output terminal.

그리고, 제(n+1) 리드 모드 클럭 주기(LSB)의 제2 클럭 신호에 연동하여, 제n 전압 생성부(140_n)의 제n 공통 스위치(S_n), 비교기(130), 및 플립 스위치(SW_FLIP)가 디스에이블될 수 있다.And, in conjunction with the second clock signal of the (n+1)th lead mode clock cycle (LSB), the nth common switch (S_n), the comparator (130), and the flip switch (SW_FLIP) of the nth voltage generation unit (140_n) can be disabled.

이후, 제(n+2) 리드 모드 클럭 주기(REGEN)에 연동하여, 비교기(130)의 제2 출력단에서 출력되는 제n 비트 데이터에 대응한 스위치 제어부(150)에 의해 제n 전압 생성부(140_n)의 제n 포지티브 스위치(SP_n) 및 제n 네거티브 스위치(SN_n) 중 어느 하나의 스위치(SX_n)가 인에이블되어 제1 캐패시터(C1) 내지 제n 캐패시터(Cn)에 의해 특정 레벨 전압(VT2)이 재생성될 수 있다.Thereafter, in conjunction with the (n+2) read mode clock cycle (REGEN), one of the nth positive switch (SP_n) and the nth negative switch (SN_n) of the nth voltage generation unit (140_n) is enabled by the switch control unit (150) corresponding to the nth bit data output from the second output terminal of the comparator (130), so that a specific level voltage (V T2 ) can be regenerated by the first capacitor (C1) to the nth capacitor (Cn).

한편, 상기에서는 n비트 데이터를 리드하기 위한 일반적인 개념을 설명한 것이며, n비트 데이터가 1비트 데이터 또는 2비트 데이터일 경우에 대해서 간략히 설명하면 다음과 같다.Meanwhile, the above describes a general concept for reading n-bit data, and a brief explanation is given below for the case where n-bit data is 1-bit data or 2-bit data.

본 발명에 따른 메모리 디바이스를 제1 전압 생성부(140_1)만을 이용한 1비트 데이터에 적용할 경우에는, 제1 리드 모드 클럭 주기(AMPLIFY)를 수행한 이후, 제2 리드 모드 클럭 주기(MSB)의 제1 클럭 신호에 연동하여, 셀 모드 스위치(SW_MODE)와 샘플링 스위치(SW_SAMPLE)가 디스에이블되고, 플립 스위치(SW_FLIP)가 인에이블되어 오피 앰프(120)의 제1 출력단을 통해 출력되는 출력 전압(VOUT3)이 특정 레벨 전압(VT2)으로 플립되도록 하고, 비교기(130)가 인에이블되어 제2 반전 입력단을 통해 인가되는 프리차지 전압(VM)인 제1 기준 전압과 제2 비반전 입력단을 통해 인가되는 특정 레벨 전압(VT2)을 비교한 1비트 데이터를 출력하도록 하며, 제2 리드 모드 클럭 주기(MSB)의 제2 클럭 신호에 연동하여, 프리차지 스위치(SW_VM), 제1 전압 생성부(140_1)의 제1 공통 스위치(S_1), 비교기(130), 및 플립 스위치(SW_FLIP)가 디스에이블될 수 있다. 그리고, 제3 리드 모드 클럭 주기(REGEN)에 연동하여, 비교기(130)의 제2 출력단에서 출력되는 1비트 데이터에 대응한 스위치 제어부(150)에 의해 제1 전압 생성부(140_1)의 제1 포지티브 스위치(SP_1) 및 제1 네거티브 스위치(SN_1) 중 어느 하나가 인에이블되어 제1 캐패시터(C1)에 의해 특정 레벨 전압(VT2)이 재생성되도록 할 수 있다.When the memory device according to the present invention is applied to 1-bit data using only the first voltage generator (140_1), after performing the first read mode clock cycle (AMPLIFY), the cell mode switch (SW_MODE) and the sampling switch (SW_SAMPLE) are disabled and the flip switch (SW_FLIP) is enabled in conjunction with the first clock signal of the second read mode clock cycle (MSB) so that the output voltage (V OUT3 ) output through the first output terminal of the op-amp (120) is flipped to a specific level voltage (V T2 ), and the comparator (130) is enabled so that the 1-bit data is output by comparing the first reference voltage, which is the precharge voltage (V M ), applied through the second inverting input terminal with the specific level voltage (V T2 ) applied through the second non-inverting input terminal, and in conjunction with the second clock signal of the second read mode clock cycle (MSB), the precharge The switch (SW_VM), the first common switch (S_1) of the first voltage generator (140_1), the comparator (130), and the flip switch (SW_FLIP) can be disabled. Then, in conjunction with the third read mode clock cycle (REGEN), one of the first positive switch (SP_1) and the first negative switch (SN_1) of the first voltage generator (140_1) can be enabled by the switch control unit (150) corresponding to 1-bit data output from the second output terminal of the comparator (130) so that a specific level voltage (V T2 ) can be regenerated by the first capacitor (C1).

또한, 본 발명에 따른 메모리 디바이스를 제1 전압 생성부(140_1)와 제2 전압 생성부(140_2)만을 이용한 2비트 데이터에 적용할 경우에는, 제1 리드 모드 클럭 주기(AMPLIFY) 및 제2 리드 모드 클럭 주기(MSB)를 수행한 이후, 제3 리드 모드 클럭 주기(LSB)의 제1 클럭 신호에 연동하여, 비교기(130)의 제2 출력단에서 출력되는 제1 순위 비트 데이터에 대응한 스위치 제어부(150)에 의해 제1 전압 생성부(140_1)의 제1 포지티브 스위치(SP_1) 및 제1 네거티브 스위치(SN_1) 중 어느 하나가 인에이블되어 제1 캐패시터(C1) 및 제2 캐패시터(C2)에 의해 제2 기준 전압을 생성하도록 하며, 비교기(130)가 인에이블되어 제2 반전 입력단을 통해 인가되는 제2 기준 전압과 제2 비반전 입력단을 통해 인가되는 특정 레벨 전압(VT2)을 비교한 제2 순위 비트 데이터가 제2 출력단을 통해 출력되도록 할 수 있다. 그리고, 제3 리드 모드 클럭 주기(LSB)의 제2 클럭 신호에 연동하여, 제2 전압 생성부(140_2)의 제2 공통 스위치(S_2), 비교기(130), 및 플립 스위치(SW_FLIP)가 디스에이블될 수 있다. 이후, 제4 리드 모드 클럭 주기(REGEN)에 연동하여, 비교기(130)의 제2 출력단에서 출력되는 제2 순위 비트 데이터에 대응한 스위치 제어부(150)에 의해 제2 전압 생성부(140_2)의 제2 포지티브 스위치(SP_2) 및 제2 네거티브 스위치(SN_2) 중 어느 하나가 인에이블되어 제1 캐패시터(C1) 및 제2 캐패시터(C2)에 의해 특정 레벨 전압(VT2)이 재생성될 수 있다.In addition, when the memory device according to the present invention is applied to 2-bit data using only the first voltage generation unit (140_1) and the second voltage generation unit (140_2), after performing the first read mode clock cycle (AMPLIFY) and the second read mode clock cycle (MSB), in conjunction with the first clock signal of the third read mode clock cycle (LSB), one of the first positive switch (SP_1) and the first negative switch (SN_1) of the first voltage generation unit (140_1) is enabled by the switch control unit (150) corresponding to the first priority bit data output from the second output terminal of the comparator (130) to generate a second reference voltage by the first capacitor (C1) and the second capacitor (C2), and the comparator (130) is enabled to generate the second reference voltage applied through the second inverting input terminal and the specific level voltage (V) applied through the second non-inverting input terminal. T2 ) can be output through the second output terminal. Then, in conjunction with the second clock signal of the third read mode clock cycle (LSB), the second common switch (S_2), the comparator (130), and the flip switch (SW_FLIP) of the second voltage generation unit (140_2) can be disabled. Thereafter, in conjunction with the fourth read mode clock cycle (REGEN), the switch control unit (150) corresponding to the second priority bit data output from the second output terminal of the comparator (130) enables one of the second positive switch (SP_2) and the second negative switch (SN_2) of the second voltage generation unit (140_2), so that a specific level voltage (V T2 ) can be regenerated by the first capacitor (C1) and the second capacitor (C2).

또 한편, 상기에서는 리드 모드에서, 프리차지 스위치(SW_VM)가 제2 리드 모드 클럭 주기(MSB)의 제2 클럭 신호에 연동하여 디스에이블되는 것으로 설명하였으나, 이와는 달리, 제3 리드 모드 클럭 주기의 제1 클럭 신호에 연동하여 디스에이블될 수도 있다. 또한, 상기에서는 리드 모드에서, 플립 스위치(SW_FLIP)가 제(n+1) 리드 모드 클럭 주기(LSB)의 제2 클럭 신호에 연동하여 디스에이블되는 것으로 설명하였으나, 이와는 달리, 제(n+2) 리드 모드 클럭 주기(REGEN)에 연동하여 디스에이블될 수도 있다. 이에 더하여, 상기에서는 리드 모드에서, 공통 스위치들이 각각의 대응되는 리드 모드 클럭 주기에서의 제2 클럭 신호에 연동하여 디스에이블되는 것으로 설명하였으나, 이와는 달리, 대응되는 리드 모드 클럭 주기의 바로 다음 리드 모드 클럭 주기의 제1 클럭 신호에 연동하여 디스에이블될 수도 있다.Meanwhile, although the precharge switch (SW_VM) is described as being disabled in conjunction with the second clock signal of the second read mode clock cycle (MSB) in the read mode above, it may be disabled in conjunction with the first clock signal of the third read mode clock cycle, differently. Also, although the flip switch (SW_FLIP) is described as being disabled in conjunction with the second clock signal of the (n+1)th read mode clock cycle (LSB) in the read mode above, it may be disabled in conjunction with the (n+2)th read mode clock cycle (REGEN). In addition, although the common switches are described as being disabled in conjunction with the second clock signal of their respective corresponding read mode clock cycles in the read mode above, it may be disabled in conjunction with the first clock signal of the read mode clock cycle immediately following the corresponding read mode clock cycle.

상기에서와 같이 메모리 셀에 라이트된 n비트 데이터를 리드하는 동작을 예를 들어 설명하면 다음과 같다. 이때, 각각의 클럭 주기에서의 스위치들의 동작들은 상기의 설명에 따라 용이하게 이해 가능하므로, 이하에서는, 실제 리드되는 데이터를 위주로 설명한다.The operation of reading n-bit data written to a memory cell as described above is explained as follows with an example. At this time, since the operations of the switches in each clock cycle can be easily understood according to the above explanation, the following explanation focuses on the data actually read.

도 6은, “10”의 2비트 데이터를 리드하는 상태를 개략적으로 도시한 것으로, 최소 레벨 전압 VSS = 0V, 최대 레벨 전압 VDD = 1.2V, 전압 간격은 0.4V인 것으로 가정한다.Figure 6 schematically illustrates a state of reading 2-bit data of “10”, assuming that the minimum level voltage V SS = 0 V, the maximum level voltage VDD = 1.2 V, and the voltage interval are 0.4 V.

먼저, 메모리 셀(110)에는 2비트 데이터인 “10”에 대응되는 “0.8V”의 특정 레벨 전압이 저장된 상태에서, 제1 리드 모드 클럭 주기(AMPLIFY)에서 앰프(120)를 통해 특정 레벨 전압인 “0.8V”가 샘플링될 수 있다.First, in a state where a specific level voltage of “0.8 V” corresponding to 2-bit data “10” is stored in the memory cell (110), a specific level voltage of “0.8 V” can be sampled through an amplifier (120) in the first read mode clock cycle (AMPLIFY).

그리고, 제2 리드 모드 클럭 주기(MSB)에서, 비교기(130)는 제2 반전 입력단을 통해 인가되는 제1 기준 전압인 프라차지 전압(VM) “0.6V”와 제2 비반전 입력단을 통해 인가되는 특정 레벨 전압 “0.8V”를 비교하여 제1 순위 비트 데이터인 “1”을 출력하게 된다.And, in the second read mode clock cycle (MSB), the comparator (130) compares the first reference voltage, the precharge voltage (V M ), “0.6 V” applied through the second inverting input terminal, with the specific level voltage “0.8 V” applied through the second non-inverting input terminal to output the first priority bit data, “1”.

이후, 제3 리드 모드 클럭 주기(LSB)에서, 제1 순위 비트 데이터 “1”에 따라 제1 전원 공급부(140_1)의 제1 포지티브 스위치(SP_1)이 인에이블되며, 그에 따라, 제1 캐패시터(C1)와 제2 캐패시터(C2)에 의해 생성되는 제2 기준 전압은 “1V”가 되며, 비교기(130)는 제2 반전 입력단을 통해 인가되는 제2 기준 전압인 “1V”와 제2 비반전 입력단을 통해 인가되는 특정 레벨 전압인 “0.8V”를 비교하여 제2 순위 비트 데이터인 “0”을 출력하게 된다.Thereafter, in the third read mode clock cycle (LSB), the first positive switch (SP_1) of the first power supply (140_1) is enabled according to the first priority bit data “1”, and accordingly, the second reference voltage generated by the first capacitor (C1) and the second capacitor (C2) becomes “1 V”, and the comparator (130) compares the second reference voltage “1 V” applied through the second inverting input terminal with the specific level voltage “0.8 V” applied through the second non-inverting input terminal to output the second priority bit data “0”.

이를 통해, 메모리 디바이스는 메모리 셀(110)에 기록된 “0.8V”에 대응되는 “10”의 2비트 데이터를 출력할 수 있게 된다.Through this, the memory device can output 2-bit data of “10” corresponding to “0.8 V” written in the memory cell (110).

그리고, 제4 리드 모드 클럭 주기(REGEN)에서, 제2 순위 비트 데이터 “0”에 따라 제2 전원 공급부(140_1)의 제2 네거티브 스위치(SN_2)이 인에이블되며, 그에 따라, 제1 캐패시터(C1)와 제2 캐패시터(C2)에 의해 생성되는 특정 레벨 전압인 “0.8V”가 재생성될 수 있다.And, in the 4th read mode clock cycle (REGEN), the second negative switch (SN_2) of the second power supply (140_1) is enabled according to the second priority bit data “0”, and accordingly, a specific level voltage of “0.8 V” generated by the first capacitor (C1) and the second capacitor (C2) can be regenerated.

다시 도 3과 도 4를 참조하면, 제1 캐패시터(C1) 내지 제n 캐패시터(Cn)에 의해 특정 레벨 전압(VT2)이 재생성된 상태에서, 메모리 셀(110)의 리프레시 모드에서, 리프레시 모드 클럭 주기(REFRESH)의 제1 클럭 신호에 대응하여, 메모리 셀(110), 셀 모드 스위치(SW_MODE), 및 피드백 스위치(SW_NFB)가 인에이블되어 제1 캐패시터(C1) 내지 제n 캐패시터(Cn)에 의해 재생성된 특정 레벨 전압(VT2)이 메모리 셀(110)에 기록되도록 할 수 있다.Referring again to FIGS. 3 and 4, in a state where a specific level voltage (V T2 ) is regenerated by the first capacitor (C1) to the nth capacitor (Cn), in the refresh mode of the memory cell (110), in response to a first clock signal of the refresh mode clock cycle (REFRESH), the memory cell (110), the cell mode switch (SW_MODE), and the feedback switch (SW_NFB) are enabled so that the specific level voltage (V T2 ) regenerated by the first capacitor (C1) to the nth capacitor (Cn) can be written to the memory cell (110).

그리고, 리프레시 모드 클럭 주기(REFRESH)의 제2 클럭 신호에 연동하여, 제k 전압 생성부(140_1 내지 140_n)의 제k 포지티브 스위치 및 제k 네거티브 스위치 중 리프레시 모드 클럭 주기의 제1 클럭 신호 때 인에이블된 상태를 유지한 스위치(SX_1 내지 SX_n), 메모리 셀(110), 셀 모드 스위치(SW_MODE), 및 피드백 스위치(SW_NFB)가 디스에이블되며, 프리차지 스위치(SW_VM) 및 제k 전압 생성부(140_1 내지 140_n)의 제k 공통 스위치(S_1 내지 S_n)가 인에이블될 수 있다.And, in conjunction with the second clock signal of the refresh mode clock cycle (REFRESH), among the k-th positive switch and the k-th negative switch of the k-th voltage generation unit (140_1 to 140_n), the switches (SX_1 to SX_n), the memory cell (110), the cell mode switch (SW_MODE), and the feedback switch (SW_NFB) that maintain an enabled state at the time of the first clock signal of the refresh mode clock cycle are disabled, and the precharge switch (SW_VM) and the k-th common switch (S_1 to S_n) of the k-th voltage generation unit (140_1 to 140_n) can be enabled.

한편, 상기에서는 메모리 셀(110)이 제1 리드 모드 클럭 주기(AMPLIFY)의 제1 클럭 신호에 연동하여 인에이블된 이후, 제1 리드 모드 클럭 주기(AMPLIFY)의 제2 클럭 신호에 연동하여 디스에이블되며, 리프레시 모드 클럭 주기(REFRESH)의 제1 클럭 신호에 대응하여 인에이블된 이후, 리프레시 모드 클럭 주기(REFRESH)의 제2 클럭 신호에 연동하여 디스에이블되는 것으로 설명하였으나, 이와는 달리, 제1 리드 모드 클럭 주기(AMPLIFY)의 제1 클럭 신호에 연동하여 인에이블된 이후, 리드 모드(READ)에서 계속하여 인에이블된 상태를 유지한 상태에서, 리프레시 모드 클럭 주기(REFRESH)의 제2 클럭 신호에 연동하여 디스에이블될 수도 있다.Meanwhile, in the above, the memory cell (110) is enabled in conjunction with the first clock signal of the first read mode clock cycle (AMPLIFY), then disabled in conjunction with the second clock signal of the first read mode clock cycle (AMPLIFY), then enabled in response to the first clock signal of the refresh mode clock cycle (REFRESH), then disabled in conjunction with the second clock signal of the refresh mode clock cycle (REFRESH). However, alternatively, the memory cell (110) may be enabled in conjunction with the first clock signal of the first read mode clock cycle (AMPLIFY), then disabled in conjunction with the second clock signal of the refresh mode clock cycle (REFRESH) while maintaining an enabled state in the read mode (READ).

이와 같은 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 전압 생성부(140_1) 내지 제n 전압 생성부(140_n)가 메모리 셀(110)에 라이트하기 위한 특정 레벨 전압을 생성하며, 메모리 셀(110)에 라이트된 특정 레벨 전압을 독출하기 위한 비교기(130)의 기준 전압을 생성하여 주므로, 제1 전압 생성부(140_1) 내지 제n 전압 생성부(140_n)가 비선형성을 가지고 있더라도 비교기(130)가 이를 반영한 기준 전압을 이용하여 메모리 셀(110)에 라이트된 데이터를 독출하게 되며, 그에 따라, 종래 메모리 디바이스에서의 디지털-아날로그 컨버터의 비선형에 따른 비이상성과 관련한 문제점을 해결할 수 있게 된다.According to one embodiment of the present invention, the first voltage generating unit (140_1) to the nth voltage generating unit (140_n) generate a specific level voltage for writing to the memory cell (110) and generate a reference voltage of the comparator (130) for reading out the specific level voltage written to the memory cell (110). Therefore, even if the first voltage generating unit (140_1) to the nth voltage generating unit (140_n) has nonlinearity, the comparator (130) reads out the data written to the memory cell (110) using the reference voltage that reflects this, and accordingly, it is possible to solve a problem related to non-ideality due to nonlinearity of a digital-to-analog converter in a conventional memory device.

다음으로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 메모리 디바이스에 대하여 설명하면 다음과 같다. 이하의 설명에서는, 도 3과 도 4를 참조하여 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 메모리 디바이스에서와 동일한 일부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하였으며, 도 3과 도 4를 이용하여 설명한 내용으로부터 용이하게 이해 가능한 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략하기로 한다.Next, a memory device according to another embodiment of the present invention will be described as follows. In the following description, the same reference numerals are used for the same parts as in the memory device according to one embodiment of the present invention described with reference to FIGS. 3 and 4, and a detailed description of parts that can be easily understood from the description using FIGS. 3 and 4 will be omitted.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 메모리 디바이스를 개략적으로 도시한 것이다.FIG. 7 schematically illustrates a memory device according to another embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 메모리 디바이스(200)에 따르면, 워드라인(미도시)에 의해 인에이블되는 셀 스위치(SW_WL)와 셀 캐패시터(Co)를 포함하는 메모리 셀(210)이 비트라인(BL)에 결합될 수 있다.Referring to FIG. 7, according to a memory device (200) according to another embodiment of the present invention, a memory cell (210) including a cell switch (SW_WL) and a cell capacitor (Co) enabled by a word line (not shown) can be coupled to a bit line (BL).

그리고, 본 발명의 다른 실시예에 따른 메모리 디바이스(200)에 따르면, 오피 앰프(220)는 제1 반전 입력단이, 메모리 셀(210)이 결합된 비트라인(BL)에 제1 일측단이 결합된 셀 모드 스위치(SW_MODE)의 제1 타측단에 결합되고, 제1 비반전 입력단이, 프리차지 전압 단자(VM)에 제2 일측단이 결합된 프리차지 스위치(SW_VM)의 제2 타측단에 결합되며, 제1 출력단과 제1 반전 입력단 사이에 피드백 캐패시터(CFB)와 피드백 스위치(SW_NFB)가 병렬로 결합된다.And, according to a memory device (200) according to another embodiment of the present invention, an operational amplifier (220) has a first inverting input terminal coupled to a first other-side terminal of a cell mode switch (SW_MODE) having a first one-side terminal coupled to a bit line (BL) to which a memory cell (210) is coupled, a first non-inverting input terminal coupled to a second other-side terminal of a precharge switch (SW_VM) having a second one-side terminal coupled to a precharge voltage terminal (V M ), and a feedback capacitor (C FB ) and a feedback switch (SW_NFB) are coupled in parallel between the first output terminal and the first inverting input terminal.

이때, 프리차지 전압(VM)은 n비트 데이터를 구분하는 제1 레벨 전압 내지 제2^n 레벨 전압에서의 최소 레벨 전압인 제1 레벨 전압과 최대 레벨 전압인 제2^n 레벨 전압의 평균 전압일 수 있으며, n은 1 이상의 정수일 수 있다.At this time, the precharge voltage (V M ) may be an average voltage of the first level voltage, which is the minimum level voltage, and the second level voltage, which is the maximum level voltage, among the first level voltage to the second level voltage that distinguish n-bit data, and n may be an integer greater than or equal to 1.

그리고, 본 발명의 다른 실시예에 따른 메모리 디바이스(200)에 따르면, 비교기(230)는 제2 반전 입력단이 프리차지 스위치(SW_VM)의 제2 타측단에 결합되며, 제2 비반전 입력단이, 오피 앰프(220)의 제1 출력단에 제3 일측단이 결합된 샘플링 캐패시터(Cs)의 제3 타측단에 결합되고, 제2 출력단을 가질 수 있다.And, according to a memory device (200) according to another embodiment of the present invention, the comparator (230) may have a second inverting input terminal coupled to the second other-side terminal of the precharge switch (SW_VM), a second non-inverting input terminal coupled to the third other-side terminal of a sampling capacitor (Cs) which has a third one-side terminal coupled to the first output terminal of the operational amplifier (220), and a second output terminal.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 메모리 디바이스(200)에 따르면, 플립 스위치(SW_FLIP)는 제4 일측단이 오피 앰프(210)의 제1 출력단과 샘플링 캐패시터(Cs) 사이에 결합되며, 제4 타측단이 플립 전압 단자(VFLIP)에 결합될 수 있다.In addition, according to a memory device (200) according to another embodiment of the present invention, a flip switch (SW_FLIP) may have a fourth side terminal coupled between the first output terminal of the operational amplifier (210) and the sampling capacitor (Cs), and a fourth other side terminal coupled to a flip voltage terminal (V FLIP ).

그리고, 본 발명의 다른 실시예에 따른 메모리 디바이스(200)에 따르면, 샘플링 스위치(SW_SAMPLE)는 제5 일측단이 샘플링 캐패시터(Cs)의 제3 타측단과 비교기(230)의 제2 비반전 입력단 사이에 결합되며, 제5 타측단이 최소 레벨 전압 단자(VSS)에 결합될 수 있다.And, according to a memory device (200) according to another embodiment of the present invention, a sampling switch (SW_SAMPLE) may have a fifth side terminal coupled between a third side terminal of a sampling capacitor (Cs) and a second non-inverting input terminal of a comparator (230), and a fifth side terminal coupled to a minimum level voltage terminal (V SS ).

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 메모리 디바이스(200)에 따르면, 프리차지 스위치(SW_VM)의 제2 타측단과 비교기(230)의 제2 반전 입력단 사이에 제1_1 일측단이 결합된 제1 캐패시터(C1), 제1 캐패시터(C1)의 제1_1 타측단에 제1_2 일측단이 결합되며 제1_2 타측단이 프리차지 전압 단자(VM)에 결합된 제1 공통 스위치(S_1), 제1 캐패시터(C1)의 제1_1 타측단에 제1_3 일측단이 결합되며 제1_3 타측단이 최대 레벨 전압을 제공하는 최대 레벨 전압 단자(VDD)에 결합된 제1 포지티브 스위치(SP_1), 및 제1 캐패시터(C1)의 제1_1 타측단에 제1_4 일측단이 결합되며 제1_4 타측단이 최소 레벨 전압 단자(VSS)에 결합된 제1 네거티브 스위치(SN_1)를 포함하는 제1 전압 생성부(240_1) 내지 프리차지 스위치(SW_VM)의 제2 타측단과 비교기(230)의 제2 반전 입력단 사이에 제n_1 일측단이 결합된 제n 캐패시터(Cn), 제n 캐패시터(Cn)의 제n_1 타측단에 제n_2 일측단이 결합되며 제n_2 타측단이 프리차지 전압 단자(VM)에 결합된 제n 공통 스위치(S_n), 제n 캐패시터(Cn)의 제n_1 타측단에 제n_3 일측단이 결합되며 제n_3 타측단이 최대 레벨 전압 단자(VDD)에 결합된 제n 포지티브 스위치(SP_n), 및 제n 캐패시터(Cn)의 제n_1 타측단에 제n_4 일측단이 결합되며 제n_4 타측단이 최소 레벨 전압 단자(VSS)에 결합된 제n 네거티브 스위치(SN_n)를 포함하는 제n 전압 생성부(240_n)가 형성될 수 있다.In addition, according to a memory device (200) according to another embodiment of the present invention, a first capacitor (C1) having a first one-side terminal coupled between a second other-side terminal of a precharge switch (SW_VM) and a second inverting input terminal of a comparator (230), a first common switch (S_1) having a first one-side terminal coupled to the first other-side terminal of the first capacitor (C1) and the first other-side terminal coupled to a precharge voltage terminal (V M ), a first positive switch (SP_1) having a first one-side terminal coupled to the first other-side terminal of the first capacitor (C1) and the first other-side terminal coupled to a maximum level voltage terminal (V DD ) that provides a maximum level voltage, and a first capacitor (C1) having a first one-side terminal coupled to the first other-side terminal of the first capacitor (C1) and the first other-side terminal coupled to a minimum level voltage terminal (V SS ). An nth capacitor (Cn) having an n_1-th one-side terminal coupled between a first voltage generating unit (240_1) including a negative switch (SN_1) and a second other-side terminal of a precharge switch (SW_VM) and a second inverting input terminal of a comparator (230), an nth common switch (S_n) having an n_2-th one-side terminal coupled to the n_1-th other-side terminal of the nth capacitor (Cn) and the n_2-th other-side terminal coupled to a precharge voltage terminal (V M ), an nth positive switch (SP_n) having an n_3-th one-side terminal coupled to the n_1-th other-side terminal of the nth capacitor (Cn) and the n_3-th other-side terminal coupled to a maximum level voltage terminal (V DD ), and an nth negative having an n_4-th one-side terminal coupled to the n_1-th other-side terminal of the nth capacitor (Cn) and the n_4-th other-side terminal coupled to a minimum level voltage terminal (V SS ) An nth voltage generating unit (240_n) including a switch (SN_n) can be formed.

이때, k가 1 이상 n 이하의 정수일 때, 제k 캐패시터의 제k 캐패시턴스는 (제1 캐패시터의 제1 캐패시턴스)/2^(k-1)일 수 있다.At this time, when k is an integer greater than or equal to 1 and less than or equal to n, the kth capacitance of the kth capacitor can be (the first capacitance of the first capacitor)/2^(k-1).

그리고, 본 발명의 다른 실시예에 따른 메모리 디바이스(200)에 따르면, 비교기(230)의 제2 출력단에서 출력되는 출력 디지털 데이터 또는 메모리 셀(210)에 n비트 데이터를 라이트하기 위하여 입력되는 n비트 입력 디지털 데이터에 대응하여 제1 전압 생성부(240_1) 내지 제n 전압 생성부(240_n)를 제어하여 출력 디지털 데이터 또는 n비트 입력 디지털 데이터에 대응되는 아날로그 신호를 생성하도록 하는 스위치 제어부(250)가 형성될 수 있다. 이때, 스위치 제어부(250)는 비교기(230)의 제2 출력단에서 출력되는 출력 디지털 데이터에 대응하여 제어하고자 하는 특정 전압 생성부를 결정하는 로직 회로(Logic)와, 입력되는 디지털 데이터에 대응하여 제1 전압 생성부(240_1) 내지 제n 전압 생성부(240_n)로 제어 신호를 전송하는 먹스(MUX)를 포함할 수 있다.And, according to a memory device (200) according to another embodiment of the present invention, a switch control unit (250) may be formed to control the first voltage generation unit (240_1) to the n-th voltage generation unit (240_n) in response to the output digital data output from the second output terminal of the comparator (230) or the n-bit input digital data input to write n-bit data into the memory cell (210) to generate an analog signal corresponding to the output digital data or the n-bit input digital data. At this time, the switch control unit (250) may include a logic circuit (Logic) that determines a specific voltage generation unit to be controlled in response to the output digital data output from the second output terminal of the comparator (230), and a MUX that transmits a control signal to the first voltage generation unit (240_1) to the n-th voltage generation unit (240_n) in response to the input digital data.

이와 같이 구성된 본 발명의 다른 실시예에 다른 메모리 디바이스(200)의 동작 과정을 도 8의 타이밍 다이어그램을 이용하여 설명하면 다음과 같다. 메모리 디바이스(200)는 클럭(CLK) 주파수에 대응하여 동작하는 것으로, 각각의 클럭 주기는 2개의 신호를 가지며, 클럭 주기의 신호들에 따라 메모리 디바이스(200)의 스위치들의 동작 상태를 다양하게 설정할 수 있으나, 이하의 설명에서는 제1 클럭 신호가 “로직 하이”에 대응되며, 제2 클럭 신호가 “로직 로우”에 대응되는 것으로 하여 설명한다.The operation process of another memory device (200) according to another embodiment of the present invention configured as described above will be described using the timing diagram of FIG. 8 as follows. The memory device (200) operates in response to a clock (CLK) frequency, and each clock cycle has two signals. The operation states of the switches of the memory device (200) can be set in various ways according to the signals of the clock cycle. However, in the following description, it is assumed that the first clock signal corresponds to “logic high” and the second clock signal corresponds to “logic low.”

먼저, 비트라인(BL)을 프리차지하기 위한 메모리 셀(210)의 프리차지 모드(PCG)에서, 프리차지 스위치(SW_VM)가 인에이블 상태를 유지하고, 제1 공통 스위치(S_1) 내지 제n 공통 스위치(S_n)가 인에이블된 상태를 유지하고 있는 상태에서, 프리차지 모드(PCG)의 프리차지 클럭 주기의 제1 클럭 신호에 연동하여 셀 모드 스위치(SW_MODE)와 피드백 스위치(SW_NFB)가 인에이블되어 비트라인(BL)이 프리차지 전압(VM)에 의해 프리차지될 수 있다.First, in the precharge mode (PCG) of the memory cell (210) for precharging the bit line (BL), while the precharge switch (SW_VM) maintains an enabled state and the first common switch (S_1) to the nth common switch (S_n) maintain an enabled state, the cell mode switch (SW_MODE) and the feedback switch (SW_NFB) are enabled in conjunction with the first clock signal of the precharge clock cycle of the precharge mode (PCG), so that the bit line (BL) can be precharged by the precharge voltage (V M ).

한편, 제1 전압 생성부(240_1) 내지 제n 전압 생성부(240_n)에 의해 생성되는 생성 전압(VT1)는 다음과 같이 나타내어질 수 있다.Meanwhile, the generated voltage (V T1 ) generated by the first voltage generator (240_1) to the nth voltage generator (240_n) can be expressed as follows.

Figure PCTKR2024004073-appb-img-000021
Figure PCTKR2024004073-appb-img-000021

Figure PCTKR2024004073-appb-img-000022
Figure PCTKR2024004073-appb-img-000022

Figure PCTKR2024004073-appb-img-000023
Figure PCTKR2024004073-appb-img-000023

이때, 제1 전압 생성부(240_1)의 제1 캐패시터(C1) 내지 제n 전압 생성부(240_n)의 제n 캐패시터(Cn)에 인가되는 전압은 프리차지 전압(VM)이므로, 프리차지 모드 클럭 주기에서 제1 전압 생성부(240_1) 내지 제n 전압 생성부(240_n)에 의해 생성된 생성 전압(VT1)은 프리차지 전압(VM)이 될 수 있다.At this time, the voltage applied to the first capacitor (C1) of the first voltage generating unit (240_1) to the nth capacitor (Cn) of the nth voltage generating unit (240_n) is a precharge voltage (V M ), so the generated voltage (V T1 ) generated by the first voltage generating unit (240_1) to the nth voltage generating unit (240_n) in the precharge mode clock cycle can be the precharge voltage (V M ).

따라서, 오피 앰프(220)의 제1 비반전 입력단에는 프리차지 전압(VM)이 인가되므로, 오피 앰프(220)의 제1 출력단을 통해 출력되는 출력 전압(VOUT1)은 프리차지 전압(VM)이 되며, 그에 따라, 비트라인(BL)은 피드백 스위치(SW_NFB)에 의한 오피 앰프(220)의 네거티브 피드백에 따라 오피 앰프(220)의 출력 전압인 프리차지 전압(VM)에 의해 프리차지될 수 있다.Accordingly, since the precharge voltage (V M ) is applied to the first non-inverting input terminal of the op-amp (220), the output voltage (V OUT1 ) output through the first output terminal of the op-amp (220) becomes the precharge voltage (V M ), and accordingly, the bit line (BL) can be precharged by the precharge voltage (V M ), which is the output voltage of the op-amp (220), according to the negative feedback of the op-amp (220) by the feedback switch (SW_NFB).

이때, 비트라인(BL)의 기생 캐패시터(CP)는 오피 앰프(220)의 출력 전압인 프리차지 전압(VM)으로 충전되며, 그에 따라 기생 캐패시터(CP)에 저장되는 전하량(QP)은 다음과 같이 나타내어질 수 있다. 한편, 피드백 스위치(SW_NFB)가 인에이블됨에 따라 피드백 캐패시터(CFB)에 저장되는 전하량(QFB)는 “0”이 된다.At this time, the parasitic capacitor (C P ) of the bit line (BL) is charged with the precharge voltage (V M ), which is the output voltage of the op-amp (220), and accordingly, the amount of charge (Q P ) stored in the parasitic capacitor (C P ) can be expressed as follows. Meanwhile, as the feedback switch (SW_NFB) is enabled, the amount of charge (Q FB ) stored in the feedback capacitor (C FB ) becomes “0”.

Figure PCTKR2024004073-appb-img-000024
Figure PCTKR2024004073-appb-img-000024

이후, 프리차지 클럭 주기의 제2 클럭 신호에 연동하여 셀 모드 스위치(SW_MODE)와 피드백 스위치(SW_NFB)가 디스에이블될 수 있다.Afterwards, the cell mode switch (SW_MODE) and the feedback switch (SW_NFB) can be disabled in conjunction with the second clock signal of the precharge clock cycle.

다음으로, 프리차지 전압(VM)에 의해 프리차지된 비트라인(BL)을 통해 메모리 셀(210)에 n비트 데이터를 저장하기 위한 메모리 셀(210)의 라이트 모드(WRITE)에서, 라이트 모드 클럭 주기의 제1 클럭 신호에 연동하여, 프리차지 스위치(SW_VM)가 디스에이블되고, 셀 모드 스위치(SW_MODE), 피드백 스위치(SW_NFB), 및 메모리 셀(210)이 인에이블되며, 입력되는 n비트 입력 데이터(DIN)에 대응한 스위치 제어부(250)에 의해, k 가 1 이상 n 이하의 정수일 때, 제k 전압 생성부(240_1 내지 240_n)의 제k 공통 스위치(S_1 내지 S_n)가 디스에이블되고, 제k 포지티브 스위치 및 제k 네거티브 스위치 중 어느 하나(SX_1 내지 SX_n)가 인에이블되어 제1 캐패시터(C1) 내지 제n 캐패시터(Cn)에 의해 생성된 n비트 입력 데이터에 대응되는 특정 레벨 전압이 메모리 셀(210)에 기록되도록 할 수 있다. 이때, 메모리 셀(210)은 워드라인에 의해 셀 스위치(SW_WL)가 인에이블됨으로써 인에이블될 수 있다.Next, in the write mode (WRITE) of the memory cell (210) for storing n-bit data in the memory cell (210) through the bit line (BL) precharged by the precharge voltage (V M ), in conjunction with the first clock signal of the write mode clock cycle, the precharge switch (SW_VM) is disabled, the cell mode switch (SW_MODE), the feedback switch (SW_NFB), and the memory cell (210) are enabled, and by the switch control unit (250) corresponding to the input n-bit input data (D IN ), when k is an integer greater than or equal to 1 and less than or equal to n, the k-th common switch (S_1 to S_n) of the k-th voltage generation unit (240_1 to 240_n) is disabled, and one of the k-th positive switch and the k-th negative switch (SX_1 to SX_n) is enabled to generate a first capacitor (C1) to the n-th capacitor (C2). A specific level voltage corresponding to n-bit input data generated by a capacitor (Cn) can be written to a memory cell (210). At this time, the memory cell (210) can be enabled by enabling a cell switch (SW_WL) by a word line.

한편, 제1 전압 생성부(240_1) 내지 제n 전압 생성부(240_n)에 의해 생성되는 생성 전압(VT2)는 다음과 같이 나타내어질 수 있다.Meanwhile, the generated voltage (V T2 ) generated by the first voltage generator (240_1) to the nth voltage generator (240_n) can be expressed as follows.

Figure PCTKR2024004073-appb-img-000025
Figure PCTKR2024004073-appb-img-000025

이때, 제1 캐패시터(C1) 내지 제n 캐패시터(Cn) 중 어느 하나인 제k 캐패시터의 캐패시턴스는 C1/2^(n-1)이므로, 제1 전압 생성부(240_1) 내지 제n 전압 생성부(240_n)에 의해 생성되는 생성 전압(VT2)는 다음과 같이 나타내어질 수 있다.At this time, since the capacitance of the kth capacitor, which is one of the first capacitor (C1) to the nth capacitor (Cn), is C 1 /2^(n-1), the generated voltage (V T2 ) generated by the first voltage generating unit (240_1) to the nth voltage generating unit (240_n) can be expressed as follows.

Figure PCTKR2024004073-appb-img-000026
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그리고, 스위치 제어부(250)는 n비트 데이터에서의 제k 순위 비트 데이터에 대응하여 제k 전압 생성부(240_1 내지 240_n)의 제k 포지티브 스위치와 제k 네거티브 스위치 중 어느 하나의 스위치(SX_1 내지 SX_n)가 인에이블되도록 하므로, 제1 캐패시터(C1) 내지 제n 캐패시터(Cn) 각각에 인가되는 전압(V1 내지 Vn) 각각은 최소 레벨 전압(VSS) 및 최대 레벨 전압(VDD) 중 어느 하나의 전압이 될 수 있다. 일 예로, 제k 순위 비트 데이터가 “1”일 경우에는 제k 포지티브 스위치가 인에이블되도록 하며, 제k 순위 비트 데이터가 “0”일 경우에는 제k 네거티브 스위치가 인에이블되도록 할 수 있다.And, since the switch control unit (250) enables one of the k-th positive switch and the k-th negative switch (SX_1 to SX_n) of the k-th voltage generation unit (240_1 to 240_n) in response to the k-th rank bit data in the n-bit data, each of the voltages (V 1 to V n ) applied to each of the first capacitor (C1) to the n-th capacitor (Cn) can be one of the minimum level voltage (V SS ) and the maximum level voltage (V DD ). For example, when the k-th rank bit data is “1”, the k-th positive switch can be enabled, and when the k-th rank bit data is “0”, the k-th negative switch can be enabled.

그에 따라, 제1 전압 생성부(240_1) 내지 제n 전압 생성부(240_n)는, n비트 데이터를 구분하는 제1 레벨 전압 내지 제2^n 레벨 전압 중, 메모리 셀(210)에 기록하고자 하는 n비트 입력 데이터(DIN)에 대응되는 특정 레벨 전압(VT2)을 생성할 수 있다.Accordingly, the first voltage generating unit (240_1) to the n-th voltage generating unit (240_n) can generate a specific level voltage (V T2 ) corresponding to the n-bit input data (D IN ) to be written to the memory cell (210) among the first level voltage to the second^n-th level voltage that distinguishes n-bit data.

일 예로, 도 5를 참조하여 2비트 데이터를 기준으로 설명하면 다음과 같다. 이때, 최소 레벨 전압(VSS)은 그라운드 전압인 것으로 가정한다.For example, referring to Fig. 5, the following explanation is given based on 2-bit data. At this time, the minimum level voltage (V SS ) is assumed to be the ground voltage.

2비트 데이터에 대응하여 제1 전압 생성부와 제2 전압 생성부에 의해 생성되는 생성 전압(VT)는 다음과 같이 나타내어질 수 있다.The generated voltage (V T ) generated by the first voltage generator and the second voltage generator corresponding to 2-bit data can be expressed as follows.

Figure PCTKR2024004073-appb-img-000027
Figure PCTKR2024004073-appb-img-000027

따라서, 도 5의 (a)에서와 같이 제1 전압 생성부의 제1 네거티브 스위치(SN_1)가 인에이블되고 제2 전압 생성부의 제2 네거티브 스위치(SN_2)가 인에이블될 경우에는 생성 전압(VT)은 VSS이 되며, 도 5의 (b)에서와 같이 제1 전압 생성부의 제1 네거티브 스위치(SN_1)이 인에이블되고 제2 전압 생성부의 제2 포지티브 스위치(SP_2)가 인에이블될 경우에는 생성 전압(VT)은

Figure PCTKR2024004073-appb-img-000028
가 되며, 도 5의 (c)에서와 같이 제1 전압 생성부의 제1 포지티브 스위치(SP_1)이 인에이블되고 제2 전압 생성부의 제2 네거티브 스위치(SN_2)가 인에이블될 경우에는 생성 전압(VT)은
Figure PCTKR2024004073-appb-img-000029
가 되며, 도 5의 (d)에서와 같이 제1 전압 생성부의 제1 포지티브 스위치(SP_1)가 인에이블되고 제2 전압 생성부의 제2 포지티브 스위치(SP_2)가 인에이블될 경우에는 생성 전압(VT)은 VDD이 될 수 있다. 따라서, 제1 전압 생성부와 제2 전압 생성부를 통해, 2비트 데이터의 코드인 “00”, “01”, “10”, 및 “11”을 나타내는 4개의 레벨 전압인 VSS,
Figure PCTKR2024004073-appb-img-000030
,
Figure PCTKR2024004073-appb-img-000031
, 및 VDD를 생성할 수 있게 된다.Therefore, when the first negative switch (SN_1) of the first voltage generator is enabled and the second negative switch (SN_2) of the second voltage generator is enabled as in (a) of Fig. 5, the generated voltage (V T ) becomes V SS , and when the first negative switch (SN_1) of the first voltage generator is enabled and the second positive switch (SP_2) of the second voltage generator is enabled as in (b) of Fig. 5, the generated voltage (VT ) becomes
Figure PCTKR2024004073-appb-img-000028
, and when the first positive switch (SP_1) of the first voltage generation unit is enabled and the second negative switch (SN_2) of the second voltage generation unit is enabled, as in (c) of Fig. 5, the generated voltage (VT) is
Figure PCTKR2024004073-appb-img-000029
, and when the first positive switch (SP_1) of the first voltage generation unit is enabled and the second positive switch (SP_2) of the second voltage generation unit is enabled as in (d) of Fig. 5, the generated voltage (V T ) can be V DD . Accordingly, through the first voltage generation unit and the second voltage generation unit, four level voltages, V SS , representing the codes of 2-bit data, “00”, “01”, “10”, and “11”, are generated.
Figure PCTKR2024004073-appb-img-000030
,
Figure PCTKR2024004073-appb-img-000031
, and V DD can be generated.

다시, 도 7과 도 8을 참조하면, 제1 전압 생성부(240_1) 내지 제n 전압 생성부(240_n)에서 생성된 특정 레벨 전압(VT2)은 오피 앰프(220)의 제1 비반전 입력단에 인가된다.Again, referring to FIGS. 7 and 8, a specific level voltage (V T2 ) generated from the first voltage generating unit (240_1) to the nth voltage generating unit (240_n) is applied to the first non-inverting input terminal of the operational amplifier (220).

따라서, 오피 앰프(220)의 제1 출력단을 통해 출력되는 출력 전압(VOUT2)은 특정 레벨 전압(VT2)가 되며, 오피 앰프(220)의 네거티브 피드백에 따라 오피 앰프(220)의 출력 전압인 특정 레벨 전압(VT2)이 프리차지된 비트라인(BL)에 인가됨으로써 셀 캐패시터(Co)에 특정 레벨 전압(VT2)에 대응되는 전하가 충전된다.Accordingly, the output voltage (V OUT2 ) output through the first output terminal of the operational amplifier (220) becomes a specific level voltage (V T2 ), and according to the negative feedback of the operational amplifier (220), the specific level voltage (V T2 ), which is the output voltage of the operational amplifier (220), is applied to the precharged bit line (BL), thereby charging the cell capacitor (Co) with a charge corresponding to the specific level voltage (V T2 ).

이때, 셀 캐패시터(CO)에 저장되는 전하량(QO)은 다음과 같이 나타내어질 수 있다.At this time, the amount of charge (Q O ) stored in the cell capacitor (C O ) can be expressed as follows.

Figure PCTKR2024004073-appb-img-000032
Figure PCTKR2024004073-appb-img-000032

이와 같이 메모리 셀(CO)에 데이터를 라이트한 이후, 셀 캐패시터(CO), 기생 캐패시터(CP), 및 피드백 캐패시터(CFB)에 저장된 총 전하량(Q1)는 다음과 같이 나타내어질 수 있다.After writing data to the memory cell (C O ), the total charge (Q 1 ) stored in the cell capacitor (C O ), parasitic capacitor (C P ), and feedback capacitor (C FB ) can be expressed as follows.

Figure PCTKR2024004073-appb-img-000033
Figure PCTKR2024004073-appb-img-000033

이후, 라이트 모드 클럭 주기의 제2 클럭 신호에 연동하여, 프리차지 스위치(SW_VM)가 인에이블되고, 셀 모드 스위치(SW_MODE), 피드백 스위치(SW_NFB), 및 메모리 셀(210)이 디스에이블되며, 스위치 제어부(250)에 의해 제k 전압 생성부(240_1 내지 240_n)의 제k 공통 스위치(S_1 내지 S_n)가 인에이블되고, 제k 포지티브 스위치 및 제k 네거티브 스위치 중 라이트 모드 클럭 주기의 제1 클럭 신호 때 인에이블되었던 스위치(SX_1 내지 SX_n)가 디스에이블될 수 있다.Thereafter, in conjunction with the second clock signal of the light mode clock cycle, the precharge switch (SW_VM) is enabled, the cell mode switch (SW_MODE), the feedback switch (SW_NFB), and the memory cell (210) are disabled, and the kth common switch (S_1 to S_n) of the kth voltage generation unit (240_1 to 240_n) is enabled by the switch control unit (250), and among the kth positive switch and the kth negative switch, the switches (SX_1 to SX_n) that were enabled at the first clock signal of the light mode clock cycle can be disabled.

다음으로, 비트라인(BL)이 프리차지된 상태에서, 메모리 셀(210)에 기록된 n비트 데이터를 읽기 위한 리드 모드(READ)에서의 동작 과정을 설명하면 다음과 같다. 이때, 셀 캐패시터(Co)에는 상기 라이트 모드에서 입력한 특정 레벨 전압(VT2)가 저장된 것으로 가정한다Next, the operation process in the read mode (READ) for reading n-bit data written in the memory cell (210) while the bit line (BL) is precharged is described as follows. At this time, it is assumed that a specific level voltage (V T2 ) input in the write mode is stored in the cell capacitor (Co).

먼저, 제1 리드 모드 클럭 주기(AMPLIFY)의 제1 클럭 신호 및 제2 클럭 신호에 연동하여, 메모리 셀(210), 셀 모드 스위치(SW_MODE), 및 샘플링 스위치(SW_SAMPLE)가 인에이블되어 오피 앰프(220)가 피드백 캐패시터(CFB)를 통한 캐패시티브 피드백을 통해 메모리 셀(210)에 저장된 특정 전압 레벨(VT2)을 센싱한 출력 전압(VOUT3)을 제1 출력단을 통해 출력하도록 할 수 있다.First, in conjunction with the first clock signal and the second clock signal of the first read mode clock cycle (AMPLIFY), the memory cell (210), the cell mode switch (SW_MODE), and the sampling switch (SW_SAMPLE) are enabled so that the operational amplifier (220) can sense a specific voltage level (V T2 ) stored in the memory cell (210) through capacitive feedback via the feedback capacitor (C FB ) and output an output voltage (V OUT3 ) through the first output terminal.

즉, 메모리 셀(210)과 셀 모드 스위치(SW_MODE)가 인에이블됨에 따라, 오피 앰프(220)는 제1 반전 입력단에 인가되는 전압과 제1 비반전 입력단에 인가되는 전압의 차이를 증폭하여 제1 출력단을 통해 출력 전압(VOUT3)을 출력할 수 있다. 그리고, 피드백 캐패시터(CFB)는 오피 앰프(220)의 출력 전압(VOUT3)을 제1 반전 입력단으로 피드백하여 줄 수 있다.That is, as the memory cell (210) and the cell mode switch (SW_MODE) are enabled, the operational amplifier (220) can amplify the difference between the voltage applied to the first inverting input terminal and the voltage applied to the first non-inverting input terminal and output the output voltage (V OUT3 ) through the first output terminal. In addition, the feedback capacitor (C FB ) can feed back the output voltage (V OUT3 ) of the operational amplifier (220) to the first inverting input terminal.

이때, 오피 앰프(220)의 제1 반전 입력단은 플로팅 상태가 되며, 오피 앰프(220)의 증폭률(A)이 매우 높은 상태에서 오피 앰프(220)의 제1 반전 입력단과 제1 비반전 입력단은 버츄얼 쇼트 상태이므로, 오피 앰프(220)의 제1 반전 입력단에 인가되는 전압(VB)은 프리차이 전압(VM)이 된다.At this time, the first inverting input terminal of the operational amplifier (220) becomes floating, and since the first inverting input terminal and the first non-inverting input terminal of the operational amplifier (220) are in a virtual short state while the amplification factor (A) of the operational amplifier (220) is very high, the voltage (V B ) applied to the first inverting input terminal of the operational amplifier (220) becomes the pre-difference voltage (V M ).

그리고, 회로상에서, 즉, 셀 캐패시터(Co), 기생 캐패시터(CP), 및 피드백 캐패시터(CFB) 사이에서 전하 재분배가 이루어지며, 그에 따라 재분배된 셀 캐패시터(Co), 기생 캐패시터(CP), 및 피드백 캐패시터(CFB)에 저장된 총 전하량(Q2)는 다음과 같이 나타내어질 수 있다.And, in the circuit, charge redistribution occurs between the cell capacitor (Co), the parasitic capacitor (C P ), and the feedback capacitor (C FB ), and accordingly, the total charge (Q 2 ) stored in the redistributed cell capacitor (Co), the parasitic capacitor (C P ), and the feedback capacitor (C FB ) can be expressed as follows.

Figure PCTKR2024004073-appb-img-000034
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Figure PCTKR2024004073-appb-img-000035
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이때, 전하량 보존 법칙에 의해 전하 재분배 전후의 전하량은 동일하므로, 오피 앰프(220)의 출력 전압(VOUT3)은 다음과 같이 나타내어질 수 있다.At this time, since the amount of charge before and after charge redistribution is the same according to the law of conservation of charge, the output voltage (V OUT3 ) of the op amp (220) can be expressed as follows.

Figure PCTKR2024004073-appb-img-000036
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Figure PCTKR2024004073-appb-img-000037
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Figure PCTKR2024004073-appb-img-000038
Figure PCTKR2024004073-appb-img-000038

이때, 샘플링 스위치(SW_SAMPLE)의 인에이블에 따라 공급되는 최소 레벨 전압(VSS)에 의해, 샘플링 캐패시터(CS)에는 오피 앰프(220)의 출력 전압(VOUT3)이 저장될 수 있다.At this time, the output voltage (V OUT3 ) of the op-amp (220) can be stored in the sampling capacitor (C S ) by the minimum level voltage (V SS ) supplied according to the enable of the sampling switch (SW_SAMPLE).

이후, 제2 리드 모드 클럭 주기(MSB)의 제1 클럭 신호에 연동하여, 메모리 셀(210), 셀 모드 스위치(SW_MODE), 및 샘플링 스위치(SW_SAMPLE)가 디스에이블되고, 플립 스위치(SW_FLIP)가 인에이블되어 오피 앰프(220)의 제1 출력단을 통해 출력되는 출력 전압(VOUT3)이 특정 레벨 전압(VT2)으로 플립되도록 하고, 비교기(230)가 인에이블되어 제2 반전 입력단을 통해 인가되는 프리차지 전압(VM)인 제1 기준 전압과 제2 비반전 입력단을 통해 인가되는 특정 레벨 전압(VT2)을 비교한 제1 순위 비트 데이터를 출력하도록 할 수 있다.Thereafter, in conjunction with the first clock signal of the second read mode clock cycle (MSB), the memory cell (210), the cell mode switch (SW_MODE), and the sampling switch (SW_SAMPLE) are disabled, the flip switch (SW_FLIP) is enabled so that the output voltage (V OUT3 ) output through the first output terminal of the operational amplifier (220) is flipped to a specific level voltage (V T2 ), and the comparator (230) is enabled so that the first priority bit data is output by comparing the first reference voltage, which is the precharge voltage (V M ), applied through the second inverting input terminal with the specific level voltage (V T2 ) applied through the second non-inverting input terminal.

이때, 셀 캐패시터(Co)의 캐패시턴스와 피드백 캐패시터(CFB)의 캐패시턴스가 동일한 것으로 가정하면, 오피 앰프(120)의 출력 전압(VOUT3)은

Figure PCTKR2024004073-appb-img-000039
와 같이 나타낼 수 있으며, 이 출력 전압(VOUT3)이 그대로 비교기(230)에 인가되어 디지털 코드로 변환되면, 이후에 설명되는 리제너레이션에서 출력 전압(VOUT3)이 그대로 재생성되며, 이를 이용하여 리프레시를 수행할 경우, 최초 기록한 메모리 셀(210)의 특정 레벨 전압(VT2)과는 다른 전압이 리프레시에 의해 메모리 셀(210)에 기록될 수 있다.At this time, assuming that the capacitance of the cell capacitor (Co) and the capacitance of the feedback capacitor (C FB ) are the same, the output voltage (V OUT3 ) of the op-amp (120) is
Figure PCTKR2024004073-appb-img-000039
It can be expressed as follows, and when this output voltage (V OUT3 ) is applied as it is to the comparator (230) and converted into a digital code, the output voltage (V OUT3 ) is regenerated as it is in the regeneration described later, and when a refresh is performed using this, a voltage different from the specific level voltage (V T2 ) of the initially recorded memory cell (210) can be written to the memory cell (210) by the refresh.

따라서, 이를 방지하기 위하여, 플립 스위치(SW_FLIP)가 인에이블되어 플립 전압(VFLIP)을 공급함으로써 샘플링 캐패시터(CS)에 저장된 오피 앰프(220)의 출력 전압을 특정 레벨 전압(VT2)으로 플립하도록 할 수 있다.Therefore, to prevent this, the flip switch (SW_FLIP) is enabled to supply a flip voltage (V FLIP ) so that the output voltage of the op-amp (220) stored in the sampling capacitor (C S ) can be flipped to a specific level voltage (V T2 ).

즉, 샘플링 캐패시터(CS)에 오피 앰프(120)의 출력 전압

Figure PCTKR2024004073-appb-img-000040
이 저장된 상태에서, 샘플링 캐패시터(CS)의 제3 일측단에 플립 전압(VFLIP)이 인가되면, 샘플링 캐패시터(CS)의 제3 타측단에는 전압
Figure PCTKR2024004073-appb-img-000041
이 생성되므로, 플립 전압(VFLIP)을
Figure PCTKR2024004073-appb-img-000042
으로 설정함으로써 샘플링 캐패시터(CS)의 제3 타측단에 메모리 셀(110)에 기록한 것과 동일한 특정 레벨 전압
Figure PCTKR2024004073-appb-img-000043
이 생성되도록 할 수 있다.That is, the output voltage of the op-amp (120) to the sampling capacitor (C S ).
Figure PCTKR2024004073-appb-img-000040
In this stored state, when a flip voltage (V FLIP ) is applied to the third terminal of the sampling capacitor (C S ), a voltage is applied to the third terminal of the sampling capacitor (C S ).
Figure PCTKR2024004073-appb-img-000041
Since this is generated, the flip voltage (V FLIP )
Figure PCTKR2024004073-appb-img-000042
By setting the third terminal of the sampling capacitor (C S ) to a specific level voltage identical to that recorded in the memory cell (110).
Figure PCTKR2024004073-appb-img-000043
This can be created.

그리고, 제2 리드 모드 클럭 주기(MSB)의 제2 클럭 신호에 연동하여, 프리차지 스위치(SW_VM), 제1 전압 생성부(240_1)의 제1 공통 스위치(S_1), 및 비교기(230)가 디스에이블될 수 있다.And, in conjunction with the second clock signal of the second read mode clock cycle (MSB), the precharge switch (SW_VM), the first common switch (S_1) of the first voltage generator (240_1), and the comparator (230) can be disabled.

이후, j가 2 이상 (n-1) 이하의 정수일 때, 제(j+1) 리드 모드 클럭 주기의 제1 클럭 신호에 연동하여, 비교기(230)의 제2 출력단에서 출력되는 제(j-1) 순위 비트 데이터에 대응한 스위치 제어부(250)에 의해 제(j-1) 전압 생성부의 제(j-1) 포지티브 스위치 및 제(j-1) 네거티브 스위치 중 어느 하나가 인에이블되어 제1 캐패시터(C1) 내지 제n 캐패시터(Cn)에 의해 제j 기준 전압을 생성하도록 하며, 비교기(230)가 인에이블되어 제2 반전 입력단을 통해 인가되는 제j 기준 전압과 제2 비반전 입력단을 통해 인가되는 특정 레벨 전압(VT2)을 비교한 제j 순위 비트 데이터가 제2 출력단을 통해 출력되도록 하고, 제(j+1) 리드 모드 클럭 주기의 제2 클럭 신호에 연동하여, 제j 전압 생성부의 제j 공통 스위치 및 비교기(230)가 디스에이블될 수 있다.Thereafter, when j is an integer greater than or equal to 2 and less than or equal to (n-1), in conjunction with the first clock signal of the (j+1)th read mode clock cycle, one of the (j-1)th positive switch and the (j-1)th negative switch of the (j-1)th voltage generation unit is enabled by the switch control unit (250) corresponding to the (j-1)th rank bit data output from the second output terminal of the comparator (230) to generate the jth reference voltage by the first capacitor (C1) to the nth capacitor (Cn), and the comparator (230) is enabled to compare the jth reference voltage applied through the second inverting input terminal with the specific level voltage (V T2 ) applied through the second non-inverting input terminal, so that the jth rank bit data is output through the second output terminal, and in conjunction with the second clock signal of the (j+1)th read mode clock cycle, the jth common switch and the jth common switch of the jth voltage generation unit are The comparator (230) can be disabled.

즉, 제3 리드 모드 클럭 주기(MSB-1)의 제1 클럭 신호에 연동하여, 스위치 제어부(250)는 비교기(230)의 제2 출력단에서 출력되는 제1 순위 비트 데이터에 따라 제1 전압 생성부(240_1)의 제1 포지티브 스위치 및 제1 네거티브 스위치 중 어느 하나의 스위치(SX_1)가 인에이블되도록 하며, 그에 따라, 제1 캐패시터(C1) 내지 제n 캐패시터(Cn)에 의해 제2 기준 전압이 생성될 수 있다. 그리고, 비교기(230)가 인에이블되어 제2 반전 입력단을 통해 인가되는 제2 기준 전압과 제2 비반전 입력단을 통해 인가되는 특정 레벨 전압(VT2)을 비교한 제2 순위 비트 데이터가 제2 출력단을 통해 출력되도록 하고, 제3 리드 모드 클럭 주기(MSB-1)의 제2 클럭 신호에 연동하여, 제2 전압 생성부(240_2)의 제2 공통 스위치 및 비교기(230)가 디스에이블될 수 있다. 이와 같은 동작을, 제4 리드 모드 클럭 주기 내지 제n 리드 모드 클럭 주기까지 반복하며, 특정 전압 레벨(VT2)로부터 제3 순위 비트 데이터 내지 제(n-1) 순위 비트 데이터를 독출할 수 있다.That is, in conjunction with the first clock signal of the third read mode clock cycle (MSB-1), the switch control unit (250) enables one of the first positive switch and the first negative switch of the first voltage generation unit (240_1) according to the first priority bit data output from the second output terminal of the comparator (230), so that the second reference voltage can be generated by the first capacitor (C1) to the n-th capacitor (Cn). And, the comparator (230) is enabled to output the second priority bit data obtained by comparing the second reference voltage applied through the second inverting input terminal with the specific level voltage (V T2 ) applied through the second non-inverting input terminal through the second output terminal, and the second common switch and the comparator (230) of the second voltage generation unit (240_2) can be disabled in conjunction with the second clock signal of the third read mode clock cycle (MSB-1). This operation is repeated from the fourth read mode clock cycle to the n-th read mode clock cycle, and the third priority bit data to the (n-1)th priority bit data can be read from the specific voltage level (V T2 ).

이후, 제(n+1) 리드 모드 클럭 주기(LSB)의 제1 클럭 신호에 연동하여, 비교기(230)의 제2 출력단에서 출력되는 제(n-1) 순위 비트 데이터에 대응한 스위치 제어부(250)에 의해 제(n-1) 전압 생성부(240_(n-1))의 제(n-1) 포지티브 스위치(SP_(n-1)) 및 제(n-1) 네거티브 스위치(SN_(n-1)) 중 어느 하나가 인에이블되어 제1 캐패시터(C1) 내지 제n 캐패시터(Cn)에 의해 제n 기준 전압을 생성하도록 하며, 비교기(230)가 인에이블되어 제2 반전 입력단을 통해 인가되는 제n 기준 전압과 제2 비반전 입력단을 통해 인가되는 특정 레벨 전압(VT2)을 비교한 제n 순위 비트 데이터가 제2 출력단을 통해 출력되도록 할 수 있다.Thereafter, in conjunction with the first clock signal of the (n+1)th read mode clock period (LSB), one of the (n-1)th positive switch (SP_(n-1)) and the (n-1)th negative switch (SN_(n-1)) of the (n-1)th voltage generation unit (240_(n-1)) is enabled by the switch control unit (250) corresponding to the (n-1)th rank bit data output from the second output terminal of the comparator (230) to generate an nth reference voltage by the first capacitor (C1) to the nth capacitor (Cn), and the comparator (230) is enabled to compare the nth reference voltage applied through the second inverting input terminal with the specific level voltage (V T2 ) applied through the second non-inverting input terminal, thereby outputting the nth rank bit data through the second output terminal.

그리고, 제(n+1) 리드 모드 클럭 주기(LSB)의 제2 클럭 신호에 연동하여, 제n 전압 생성부(240_n)의 제n 공통 스위치(S_n), 비교기(230), 및 플립 스위치(SW_FLIP)가 디스에이블될 수 있다.And, in conjunction with the second clock signal of the (n+1)th lead mode clock cycle (LSB), the nth common switch (S_n), the comparator (230), and the flip switch (SW_FLIP) of the nth voltage generation unit (240_n) can be disabled.

이후, 제(n+2) 리드 모드 클럭 주기(REGEN)에 연동하여, 비교기(230)의 제2 출력단에서 출력되는 제n 비트 데이터에 대응한 스위치 제어부(250)에 의해 제n 전압 생성부(240_n)의 제n 포지티브 스위치(SP_n) 및 제n 네거티브 스위치(SN_n) 중 어느 하나의 스위치(SX_n)가 인에이블되어 제1 캐패시터(C1) 내지 제n 캐패시터(Cn)에 의해 특정 레벨 전압(VT2)이 재생성될 수 있다.Thereafter, in conjunction with the (n+2) read mode clock cycle (REGEN), one of the nth positive switch (SP_n) and the nth negative switch (SN_n) of the nth voltage generation unit (240_n) is enabled by the switch control unit (250) corresponding to the nth bit data output from the second output terminal of the comparator (230), so that a specific level voltage (V T2 ) can be regenerated by the first capacitor (C1) to the nth capacitor (Cn).

한편, 상기에서는 n비트 데이터를 리드하기 위한 일반적인 개념을 설명한 것이며, n비트 데이터가 1비트 데이터 또는 2비트 데이터일 경우에 대해서 간략히 설명하면 다음과 같다.Meanwhile, the above describes a general concept for reading n-bit data, and a brief explanation is given below for the case where n-bit data is 1-bit data or 2-bit data.

본 발명에 따른 메모리 디바이스를 제1 전압 생성부(240_1)만을 이용한 1비트 데이터에 적용할 경우에는, 제1 리드 모드 클럭 주기(AMPLIFY)를 수행한 이후, 제2 리드 모드 클럭 주기(MSB)의 제1 클럭 신호에 연동하여, 셀 모드 스위치(SW_MODE)와 샘플링 스위치(SW_SAMPLE)가 디스에이블되고, 플립 스위치(SW_FLIP)가 인에이블되어 오피 앰프(220)의 제1 출력단을 통해 출력되는 출력 전압(VOUT3)이 특정 레벨 전압(VT2)으로 플립되도록 하고, 비교기(230)가 인에이블되어 제2 반전 입력단을 통해 인가되는 프리차지 전압(VM)인 제1 기준 전압과 제2 비반전 입력단을 통해 인가되는 특정 레벨 전압(VT2)을 비교한 1비트 데이터를 출력하도록 하며, 제2 리드 모드 클럭 주기(MSB)의 제2 클럭 신호에 연동하여, 프리차지 스위치(SW_VM), 제1 전압 생성부(240_1)의 제1 공통 스위치(S_1), 비교기(230), 및 플립 스위치(SW_FLIP)가 디스에이블될 수 있다. 그리고, 제3 리드 모드 클럭 주기(REGEN)에 연동하여, 비교기(230)의 제2 출력단에서 출력되는 1비트 데이터에 대응한 스위치 제어부(250)에 의해 제1 전압 생성부(240_1)의 제1 포지티브 스위치(SP_1) 및 제1 네거티브 스위치(SN_1) 중 어느 하나가 인에이블되어 제1 캐패시터(C1)에 의해 특정 레벨 전압(VT2)이 재생성되도록 할 수 있다.When the memory device according to the present invention is applied to 1-bit data using only the first voltage generator (240_1), after performing the first read mode clock cycle (AMPLIFY), the cell mode switch (SW_MODE) and the sampling switch (SW_SAMPLE) are disabled and the flip switch (SW_FLIP) is enabled in conjunction with the first clock signal of the second read mode clock cycle (MSB) so that the output voltage (V OUT3 ) output through the first output terminal of the op-amp (220) is flipped to a specific level voltage (V T2 ), and the comparator (230) is enabled so that the 1-bit data is output by comparing the first reference voltage, which is the precharge voltage (V M ), applied through the second inverting input terminal with the specific level voltage (V T2 ) applied through the second non-inverting input terminal, and in conjunction with the second clock signal of the second read mode clock cycle (MSB), the precharge The switch (SW_VM), the first common switch (S_1) of the first voltage generator (240_1), the comparator (230), and the flip switch (SW_FLIP) can be disabled. Then, in conjunction with the third read mode clock cycle (REGEN), one of the first positive switch (SP_1) and the first negative switch (SN_1) of the first voltage generator (240_1) can be enabled by the switch control unit (250) corresponding to 1-bit data output from the second output terminal of the comparator (230) so that a specific level voltage (V T2 ) can be regenerated by the first capacitor (C1).

또한, 본 발명에 따른 메모리 디바이스를 제1 전압 생성부(240_1)와 제2 전압 생성부(240_2)만을 이용한 2비트 데이터에 적용할 경우에는, 제1 리드 모드 클럭 주기(AMPLIFY) 및 제2 리드 모드 클럭 주기(MSB)를 수행한 이후, 제3 리드 모드 클럭 주기(LSB)의 제1 클럭 신호에 연동하여, 비교기(230)의 제2 출력단에서 출력되는 제1 순위 비트 데이터에 대응한 스위치 제어부(250)에 의해 제1 전압 생성부(240_1)의 제1 포지티브 스위치(SP_1) 및 제1 네거티브 스위치(SN_1) 중 어느 하나가 인에이블되어 제1 캐패시터(C1) 및 제2 캐패시터(C2)에 의해 제2 기준 전압을 생성하도록 하며, 비교기(230)가 인에이블되어 제2 반전 입력단을 통해 인가되는 제2 기준 전압과 제2 비반전 입력단을 통해 인가되는 특정 레벨 전압(VT2)을 비교한 제2 순위 비트 데이터가 제2 출력단을 통해 출력되도록 할 수 있다. 그리고, 제3 리드 모드 클럭 주기(LSB)의 제2 클럭 신호에 연동하여, 제2 전압 생성부(240_2)의 제2 공통 스위치(S_2), 비교기(230), 및 플립 스위치(SW_FLIP)가 디스에이블될 수 있다. 이후, 제4 리드 모드 클럭 주기(REGEN)에 연동하여, 비교기(230)의 제2 출력단에서 출력되는 제2 순위 비트 데이터에 대응한 스위치 제어부(250)에 의해 제2 전압 생성부(240_2)의 제2 포지티브 스위치(SP_2) 및 제2 네거티브 스위치(SN_2) 중 어느 하나가 인에이블되어 제1 캐패시터(C1) 및 제2 캐패시터(C2)에 의해 특정 레벨 전압(VT2)이 재생성될 수 있다.In addition, when the memory device according to the present invention is applied to 2-bit data using only the first voltage generation unit (240_1) and the second voltage generation unit (240_2), after performing the first read mode clock cycle (AMPLIFY) and the second read mode clock cycle (MSB), in conjunction with the first clock signal of the third read mode clock cycle (LSB), one of the first positive switch (SP_1) and the first negative switch (SN_1) of the first voltage generation unit (240_1) is enabled by the switch control unit (250) corresponding to the first priority bit data output from the second output terminal of the comparator (230) to generate a second reference voltage by the first capacitor (C1) and the second capacitor (C2), and the comparator (230) is enabled to generate the second reference voltage applied through the second inverting input terminal and the specific level voltage (V) applied through the second non-inverting input terminal. T2 ) can be output through the second output terminal. Then, in conjunction with the second clock signal of the third read mode clock cycle (LSB), the second common switch (S_2), the comparator (230), and the flip switch (SW_FLIP) of the second voltage generation unit (240_2) can be disabled. Thereafter, in conjunction with the fourth read mode clock cycle (REGEN), the switch control unit (250) corresponding to the second priority bit data output from the second output terminal of the comparator (230) enables one of the second positive switch (SP_2) and the second negative switch (SN_2) of the second voltage generation unit (240_2), so that a specific level voltage (V T2 ) can be regenerated by the first capacitor (C1) and the second capacitor (C2).

또 한편, 상기에서는 리드 모드에서, 프리차지 스위치(SW_VM)가 제2 리드 모드 클럭 주기(MSB)의 제2 클럭 신호에 연동하여 디스에이블되는 것으로 설명하였으나, 이와는 달리, 제3 리드 모드 클럭 주기의 제1 클럭 신호에 연동하여 디스에이블될 수도 있다. 또한, 상기에서는 리드 모드에서, 플립 스위치(SW_FLIP)가 제(n+1) 리드 모드 클럭 주기(LSB)의 제2 클럭 신호에 연동하여 디스에이블되는 것으로 설명하였으나, 이와는 달리, 제(n+2) 리드 모드 클럭 주기(REGEN)에 연동하여 디스에이블될 수도 있다. 이에 더하여, 상기에서는 리드 모드에서, 공통 스위치들이 각각의 대응되는 리드 모드 클럭 주기에서의 제2 클럭 신호에 연동하여 디스에이블되는 것으로 설명하였으나, 이와는 달리, 대응되는 리드 모드 클럭 주기의 바로 다음 리드 모드 클럭 주기의 제1 클럭 신호에 연동하여 디스에이블될 수도 있다.Meanwhile, although the precharge switch (SW_VM) is described as being disabled in conjunction with the second clock signal of the second read mode clock cycle (MSB) in the read mode above, it may be disabled in conjunction with the first clock signal of the third read mode clock cycle, differently. Also, although the flip switch (SW_FLIP) is described as being disabled in conjunction with the second clock signal of the (n+1)th read mode clock cycle (LSB) in the read mode above, it may be disabled in conjunction with the (n+2)th read mode clock cycle (REGEN). In addition, although the common switches are described as being disabled in conjunction with the second clock signal of their respective corresponding read mode clock cycles in the read mode above, it may be disabled in conjunction with the first clock signal of the read mode clock cycle immediately following the corresponding read mode clock cycle.

다음으로, 제1 캐패시터(C1) 내지 제n 캐패시터(Cn)에 의해 특정 레벨 전압(VT2)이 재생성된 상태에서, 메모리 셀(210)의 리프레시 모드에서, 리프레시 모드 클럭 주기(REFRESH)의 제1 클럭 신호에 대응하여, 메모리 셀(210), 셀 모드 스위치(SW_MODE), 및 피드백 스위치(SW_NFB)가 인에이블되어 제1 캐패시터(C1) 내지 제n 캐패시터(Cn)에 의해 재생성된 특정 레벨 전압(VT2)이 메모리 셀(110)에 기록되도록 할 수 있다.Next, in a state where a specific level voltage (V T2 ) is regenerated by the first capacitor (C1) to the nth capacitor (Cn), in the refresh mode of the memory cell (210), in response to a first clock signal of the refresh mode clock cycle (REFRESH), the memory cell (210), the cell mode switch (SW_MODE), and the feedback switch (SW_NFB) are enabled so that the specific level voltage (V T2 ) regenerated by the first capacitor (C1) to the nth capacitor (Cn) can be written to the memory cell (110).

그리고, 리프레시 모드 클럭 주기(REFRESH)의 제2 클럭 신호에 연동하여, 제k 전압 생성부(240_1 내지 240_n)의 제k 포지티브 스위치 및 제k 네거티브 스위치 중 리프레시 모드 클럭 주기의 제1 클럭 신호 때 인에이블된 상태를 유지한 스위치(SX_1 내지 SX_n), 메모리 셀(210), 셀 모드 스위치(SW_MODE), 및 피드백 스위치(SW_NFB)가 디스에이블되며, 프리차지 스위치(SW_VM) 및 제k 전압 생성부(240_1 내지 240_n)의 제k 공통 스위치(S_1 내지 S_n)가 인에이블될 수 있다.And, in conjunction with the second clock signal of the refresh mode clock cycle (REFRESH), among the k-th positive switch and the k-th negative switch of the k-th voltage generation unit (240_1 to 240_n), the switches (SX_1 to SX_n), the memory cell (210), the cell mode switch (SW_MODE), and the feedback switch (SW_NFB) that maintain an enabled state at the time of the first clock signal of the refresh mode clock cycle are disabled, and the precharge switch (SW_VM) and the k-th common switch (S_1 to S_n) of the k-th voltage generation unit (240_1 to 240_n) can be enabled.

한편, 상기에서는 메모리 셀(210)이 제1 리드 모드 클럭 주기(AMPLIFY)의 제1 클럭 신호에 연동하여 인에이블된 이후, 제1 리드 모드 클럭 주기(AMPLIFY)의 제2 클럭 신호에 연동하여 디스에이블되며, 리프레시 모드 클럭 주기(REFRESH)의 제1 클럭 신호에 대응하여 인에이블된 이후, 리프레시 모드 클럭 주기(REFRESH)의 제2 클럭 신호에 연동하여 디스에이블되는 것으로 설명하였으나, 이와는 달리, 제1 리드 모드 클럭 주기(AMPLIFY)의 제1 클럭 신호에 연동하여 인에이블된 이후, 리드 모드(READ)에서 계속하여 인에이블된 상태를 유지한 상태에서, 리프레시 모드 클럭 주기(REFRESH)의 제2 클럭 신호에 연동하여 디스에이블될 수도 있다.Meanwhile, in the above, the memory cell (210) is enabled in conjunction with the first clock signal of the first read mode clock cycle (AMPLIFY), then disabled in conjunction with the second clock signal of the first read mode clock cycle (AMPLIFY), then enabled in response to the first clock signal of the refresh mode clock cycle (REFRESH), then disabled in conjunction with the second clock signal of the refresh mode clock cycle (REFRESH). However, alternatively, the memory cell (210) may be enabled in conjunction with the first clock signal of the first read mode clock cycle (AMPLIFY), then disabled in conjunction with the second clock signal of the refresh mode clock cycle (REFRESH) while maintaining an enabled state in the read mode (READ).

이와 같은 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 전압 생성부(240_1) 내지 제n 전압 생성부(240_n)가 메모리 셀(210)에 라이트하기 위한 특정 레벨 전압을 생성하며, 메모리 셀(210)에 라이트된 특정 레벨 전압을 독출하기 위한 비교기(230)의 기준 전압을 생성하여 주므로, 제1 전압 생성부(240_1) 내지 제n 전압 생성부(240_n)가 비선형성을 가지고 있더라도 비교기(230)가 이를 반영한 기준 전압을 이용하여 메모리 셀(210)에 라이트된 데이터를 독출하게 되며, 그에 따라, 종래 메모리 디바이스에서의 디지털-아날로그 컨버터의 비선형에 따른 비이상성과 관련한 문제점을 해결할 수 있게 된다.According to one embodiment of the present invention, the first voltage generating unit (240_1) to the nth voltage generating unit (240_n) generate a specific level voltage for writing to the memory cell (210) and generate a reference voltage of the comparator (230) for reading out the specific level voltage written to the memory cell (210). Therefore, even if the first voltage generating unit (240_1) to the nth voltage generating unit (240_n) has nonlinearity, the comparator (230) reads out the data written to the memory cell (210) using the reference voltage reflecting this, and accordingly, it is possible to solve a problem related to non-ideality due to nonlinearity of a digital-to-analog converter in a conventional memory device.

이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.Although the present invention has been described above with specific details such as specific components and limited examples and drawings, these have been provided only to help a more general understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the above examples, and those with common knowledge in the technical field to which the present invention belongs can make various modifications and variations from this description.

따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Therefore, the idea of the present invention should not be limited to the embodiments described above, and not only the claims described below but also all modifications equivalent to or equivalent to the claims are included in the scope of the idea of the present invention.

Claims (18)

워드라인과 비트라인의 동작에 의해 n 비트 데이터를 저장하는 메모리 셀을 포함하는 메모리 디바이스에 있어서,In a memory device including a memory cell storing n-bit data by the operation of a word line and a bit line, 제1 반전 입력단이, 메모리 셀이 결합된 비트라인에 제1 일측단이 결합된 셀 모드 스위치의 제1 타측단에 결합되고, 제1 비반전 입력단이, 프리차지 전압 단자에 제2 일측단이 결합된 프리차지 스위치의 제2 타측단에 결합되며, 제1 출력단과 상기 제1 반전 입력단 사이에 피드백 스위치가 결합된 오피 앰프;An operational amplifier having a first inverting input terminal coupled to a first other end of a cell mode switch having a first one end coupled to a bit line coupled to a memory cell, a first non-inverting input terminal coupled to a second other end of a precharge switch having a second one end coupled to a precharge voltage terminal, and a feedback switch coupled between a first output terminal and the first inverting input terminal; 제2 반전 입력단이 상기 프리차지 스위치의 상기 제2 타측단에 결합되며, 제2 비반전 입력단이, 상기 오피 앰프의 상기 제1 출력단에 제3 일측단이 결합된 샘플링 캐패시터의 제3 타측단에 결합되고, 제2 출력단을 가지는 비교기;A comparator having a second output terminal, a second inverting input terminal coupled to the second other side terminal of the precharge switch, a second non-inverting input terminal coupled to the third other side terminal of a sampling capacitor, a third one side terminal of which is coupled to the first output terminal of the operational amplifier; 상기 오피 앰프의 상기 제1 출력단과 상기 샘플링 캐패시터의 상기 제3 일측단 사이에 제4 일측단이 결합되며, 제4 타측단이 플립 전압 단자에 결합된 플립 스위치;A flip switch having a fourth side terminal coupled between the first output terminal of the op-amp and the third side terminal of the sampling capacitor, and a fourth other side terminal coupled to a flip voltage terminal; 상기 샘플링 캐패시터의 상기 제3 타측단과 상기 비교기의 상기 제2 비반전 입력단 사이에 제5 일측단이 결합되며, 제5 타측단이 최소 레벨 전압 - 상기 최소 레벨 전압은 n비트 데이터를 구분하는 제1 레벨 전압 내지 제2^n 레벨 전압에서의 제1 레벨 전압이며, 상기 n은 1 이상의 정수임 - 을 제공하는 최소 레벨 전압 단자에 결합된 샘플링 스위치;A fifth side terminal is coupled between the third other side terminal of the sampling capacitor and the second non-inverting input terminal of the comparator, and the fifth other side terminal is coupled to a minimum level voltage terminal providing a minimum level voltage, wherein the minimum level voltage is a first level voltage among the first level voltage to the 2^n level voltage that distinguishes n-bit data, and n is an integer greater than or equal to 1; (i) 상기 프리차지 스위치의 상기 제2 타측단과 상기 비교기의 상기 제2 반전 입력단 사이에 제1_1 일측단이 결합된 제1 캐패시터, 상기 제1 캐패시터의 제1_1 타측단에 제1_2 일측단이 결합되며 제1_2 타측단이 상기 프리차지 전압 단자에 결합된 제1 공통 스위치, 상기 제1 캐패시터의 상기 제1_1 타측단에 제1_3 일측단이 결합되며 제1_3 타측단이 최대 레벨 전압 - 상기 최대 레벨 전압은 상기 제2^n 레벨 전압임 - 을 제공하는 최대 레벨 전압 단자에 결합된 제1 포지티브 스위치, 및 상기 제1 캐패시터의 상기 제1_1 타측단에 제1_4 일측단이 결합되며 제1_4 타측단이 상기 최소 레벨 전압 단자에 결합된 제1 네거티브 스위치를 포함하는 제1 전압 생성부 내지 (ii) 상기 프리차지 스위치의 상기 제2 타측단과 상기 비교기의 상기 제2 반전 입력단 사이에 제n_1 일측단이 결합된 제n 캐패시터, 상기 제n 캐패시터의 제n_1 타측단에 제n_2 일측단이 결합되며 제n_2 타측단이 상기 프리차지 전압 단자에 결합된 제n 공통 스위치, 상기 제n 캐패시터의 상기 제n_1 타측단에 제n_3 일측단이 결합되며 제n_3 타측단이 상기 최대 레벨 전압 단자에 결합된 제n 포지티브 스위치, 및 상기 제n 캐패시터의 상기 제n_1 타측단에 제n_4 일측단이 결합되며 제n_4 타측단이 상기 최소 레벨 전압 단자에 결합된 제n 네거티브 스위치를 포함하는 제n 전압 생성부; 및(i) a first voltage generating unit including a first capacitor having a first one-side terminal coupled between the second other-side terminal of the precharge switch and the second inverting input terminal of the comparator, a first common switch having a first one-side terminal coupled to the first other-side terminal of the first capacitor and a first other-side terminal coupled to the precharge voltage terminal, a first positive switch having a first one-side terminal coupled to the first other-side terminal of the first capacitor and a first other-side terminal coupled to a maximum level voltage terminal providing a maximum level voltage, wherein the maximum level voltage is the 2^n level voltage, and a first negative switch having a first one-side terminal coupled to the first other-side terminal of the first capacitor and a first other-side terminal coupled to the minimum level voltage terminal; and (ii) between the second other-side terminal of the precharge switch and the second inverting input terminal of the comparator. An nth voltage generating unit including an nth capacitor having an nth side terminal coupled to the nth other side terminal of the nth capacitor, an nth common switch having an nth side terminal coupled to the nth other side terminal of the nth capacitor and the nth other side terminal coupled to the precharge voltage terminal, an nth positive switch having an nth side terminal coupled to the nth other side terminal of the nth capacitor and the nth other side terminal coupled to the maximum level voltage terminal, and an nth negative switch having an nth side terminal coupled to the nth other side terminal of the nth capacitor and the nth other side terminal coupled to the minimum level voltage terminal; and 상기 비교기의 상기 제2 출력단에서 출력되는 출력 디지털 데이터 또는 상기 메모리 셀에 상기 n비트 데이터를 라이트하기 위하여 입력되는 n비트 입력 디지털 데이터에 대응하여 상기 제1 전압 생성부 내지 상기 제n 전압 생성부를 제어하여 상기 출력 디지털 데이터 또는 상기 n비트 입력 디지털 데이터에 대응되는 아날로그 신호를 생성하도록 하는 스위치 제어부;A switch control unit that controls the first voltage generation unit to the nth voltage generation unit in response to output digital data output from the second output terminal of the comparator or n-bit input digital data input to write the n-bit data into the memory cell, thereby generating an analog signal corresponding to the output digital data or the n-bit input digital data; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 메모리 디바이스.A memory device characterized by including a . 제1항에 있어서,In the first paragraph, k 가 1 이상 n 이하의 정수일 때, 제k 캐패시터의 제k 캐패시턴스는 (상기 제1 캐패시터의 제1 캐패시턴스)/2^(k-1)인 것을 특징으로 하는 메모리 디바이스.A memory device, characterized in that when k is an integer greater than or equal to 1 and less than or equal to n, the kth capacitance of the kth capacitor is (the first capacitance of the first capacitor)/2^(k-1). 제1항에 있어서,In the first paragraph, 상기 프리차지 스위치가 인에이블 상태를 유지하고, 상기 제1 공통 스위치 내지 상기 제n 공통 스위치가 인에이블된 상태를 유지하고 있는 상태에서, 프리차지 모드의 프리차지 클럭 주기의 제1 클럭 신호에 연동하여 상기 셀 모드 스위치와 상기 피드백 스위치가 인에이블되어 상기 비트라인이 프리차지 전압에 의해 프리차지되고, 상기 프리차지 클럭 주기의 제2 클럭 신호에 연동하여 상기 셀 모드 스위치와 상기 피드백 스위치가 디스에이블되는 것을 특징으로 하는 메모리 디바이스.A memory device characterized in that, while the precharge switch maintains an enabled state and the first common switch to the nth common switch maintain an enabled state, the cell mode switch and the feedback switch are enabled in conjunction with a first clock signal of a precharge clock cycle of the precharge mode so that the bit line is precharged by the precharge voltage, and the cell mode switch and the feedback switch are disabled in conjunction with a second clock signal of the precharge clock cycle. 제3항에 있어서,In the third paragraph, 상기 비트라인이 프리차지된 상태에서, 상기 메모리 셀에 상기 n비트 데이터를 저장하기 위한 라이트 모드에서,In a write mode for storing the n-bit data in the memory cell while the bit line is precharged, 라이트 모드 클럭 주기의 제1 클럭 신호에 연동하여, 상기 프리차지 스위치가 디스에이블되고, 상기 셀 모드 스위치, 상기 피드백 스위치, 및 상기 메모리 셀이 인에이블되며, 입력되는 상기 n비트 입력 데이터에 대응한 상기 스위치 제어부에 의해, k 가 1 이상 n 이하의 정수일 때, 제k 전압 생성부의 제k 공통 스위치가 디스에이블되고, 제k 포지티브 스위치 및 제k 네거티브 스위치 중 어느 하나가 인에이블되어 상기 제1 캐패시터 내지 상기 제n 캐패시터에 의해 생성된 상기 n비트 입력 데이터에 대응되는 특정 레벨 전압이 상기 메모리 셀에 기록되도록 하며,In response to a first clock signal of a light mode clock cycle, the precharge switch is disabled, the cell mode switch, the feedback switch, and the memory cell are enabled, and by the switch control unit corresponding to the input n-bit input data, when k is an integer greater than or equal to 1 and less than or equal to n, the k-th common switch of the k-th voltage generation unit is disabled, and one of the k-th positive switch and the k-th negative switch is enabled, so that a specific level voltage corresponding to the n-bit input data generated by the first capacitor to the n-th capacitor is written to the memory cell. 상기 라이트 모드 클럭 주기의 제2 클럭 신호에 연동하여, 상기 프리차지 스위치가 인에이블되고, 상기 셀 모드 스위치, 상기 피드백 스위치, 및 상기 메모리 셀이 디스에이블되며, 상기 스위치 제어부에 의해 상기 제k 전압 생성부의 상기 제k 공통 스위치가 인에이블되고, 상기 제k 포지티브 스위치 및 상기 제k 네거티브 스위치 중 상기 라이트 모드 클럭 주기의 제1 클럭 신호 때 인에이블되었던 스위치가 디스에이블되는 것을 특징으로 하는 메모리 디바이스.A memory device characterized in that, in conjunction with a second clock signal of the light mode clock cycle, the precharge switch is enabled, the cell mode switch, the feedback switch, and the memory cell are disabled, the kth common switch of the kth voltage generation unit is enabled by the switch control unit, and a switch among the kth positive switch and the kth negative switch that was enabled at the time of the first clock signal of the light mode clock cycle is disabled. 제3항에 있어서,In the third paragraph, 상기 비트라인이 프리차지된 상태에서, 상기 메모리 셀에 기록된 상기 n비트 데이터인 1비트 데이터를 읽기 위한 리드 모드에서,In a read mode for reading 1-bit data, which is the n-bit data written to the memory cell, while the bit line is precharged, (i) 제1 리드 모드 클럭 주기의 제1 클럭 신호에 연동하여 상기 메모리 셀이 인에이블되어 상기 비트라인이 상기 메모리 셀과 차지 셰어링되도록 하고, 상기 제1 리드 모드 클럭 주기의 제2 클럭 신호에 연동하여 상기 메모리 셀이 디스에이블되고, 상기 셀 모드 스위치와 상기 샘플링 스위치가 인에이블되어 상기 오피 앰프가 상기 제1 비반전 입력단을 통해 인가되는 상기 프리차지 전압과 상기 제1 반전 입력단을 통해 인가되는 메모리 셀에 기록된 특정 레벨 전압의 차이를 센싱한 출력 전압을 상기 제1 출력단을 통해 출력하도록 하며, (ii) 제2 리드 모드 클럭 주기의 제1 클럭 신호에 연동하여, 상기 셀 모드 스위치와 상기 샘플링 스위치가 디스에이블되고, 상기 플립 스위치가 인에이블되어 상기 오피 앰프의 상기 제1 출력단을 통해 출력되는 상기 출력 전압이 상기 특정 레벨 전압으로 플립되도록 하고, 상기 비교기가 인에이블되어 상기 제2 반전 입력단을 통해 인가되는 상기 프리차지 전압인 제1 기준 전압과 상기 제2 비반전 입력단을 통해 인가되는 상기 특정 레벨 전압을 비교한 상기 1비트 데이터를 출력하도록 하며, 상기 제2 리드 모드 클럭 주기의 제2 클럭 신호에 연동하여, 상기 프리차지 스위치, 상기 제1 전압 생성부의 상기 제1 공통 스위치, 상기 비교기, 및 상기 플립 스위치가 디스에이블되며, (iii) 제3 리드 모드 클럭 주기에 연동하여, 상기 비교기의 상기 제2 출력단에서 출력되는 상기 1비트 데이터에 대응한 상기 스위치 제어부에 의해 상기 제1 전압 생성부의 상기 제1 포지티브 스위치 및 상기 제1 네거티브 스위치 중 어느 하나가 인에이블되어 상기 제1 캐패시터에 의해 상기 특정 레벨 전압이 재생성되는 것을 특징으로 하는 메모리 디바이스.(i) in conjunction with a first clock signal of a first read mode clock cycle, the memory cell is enabled so that the bit line is charge-shared with the memory cell, in conjunction with a second clock signal of the first read mode clock cycle, the memory cell is disabled, the cell mode switch and the sampling switch are enabled so that the operational amplifier senses an output voltage, which is a difference between the precharge voltage applied through the first non-inverting input terminal and a specific level voltage recorded in the memory cell applied through the first inverting input terminal, and outputs the output voltage through the first output terminal, (ii) in conjunction with a first clock signal of a second read mode clock cycle, the cell mode switch and the sampling switch are disabled, and the flip switch is enabled so that the output voltage output through the first output terminal of the operational amplifier is flipped to the specific level voltage, and the comparator is enabled so that the first reference voltage, which is the precharge voltage applied through the second inverting input terminal, and A memory device characterized in that the 1-bit data is output by comparing the specific level voltage applied through the second non-inverting input terminal, and in conjunction with the second clock signal of the second read mode clock cycle, the precharge switch, the first common switch of the first voltage generation unit, the comparator, and the flip switch are disabled, and (iii) in conjunction with the third read mode clock cycle, one of the first positive switch and the first negative switch of the first voltage generation unit is enabled by the switch control unit corresponding to the 1-bit data output from the second output terminal of the comparator, so that the specific level voltage is regenerated by the first capacitor. 제3항에 있어서,In the third paragraph, 상기 비트라인이 프리차지된 상태에서, 상기 메모리 셀에 기록된 상기 n비트 데이터인 2비트 데이터를 읽기 위한 리드 모드에서,In a read mode for reading 2-bit data, which is the n-bit data written to the memory cell, while the bit line is precharged, (i) 제1 리드 모드 클럭 주기의 제1 클럭 신호에 연동하여 상기 메모리 셀이 인에이블되어 상기 비트라인이 상기 메모리 셀과 차지 셰어링되도록 하고, 상기 제1 리드 모드 클럭 주기의 제2 클럭 신호에 연동하여 상기 메모리 셀이 디스에이블되고, 상기 셀 모드 스위치와 상기 샘플링 스위치가 인에이블되어 상기 오피 앰프가 상기 제1 비반전 입력단을 통해 인가되는 상기 프리차지 전압과 상기 제1 반전 입력단을 통해 인가되는 메모리 셀에 기록된 특정 레벨 전압의 차이를 센싱한 출력 전압을 상기 제1 출력단을 통해 출력하도록 하며, (ii) (ii_1) 제2 리드 모드 클럭 주기의 제1 클럭 신호에 연동하여, 상기 셀 모드 스위치와 상기 샘플링 스위치가 디스에이블되고, 상기 플립 스위치가 인에이블되어 상기 오피 앰프의 상기 제1 출력단을 통해 출력되는 상기 출력 전압이 상기 특정 레벨 전압으로 플립되도록 하고, 상기 비교기가 인에이블되어 상기 제2 반전 입력단을 통해 인가되는 상기 프리차지 전압인 제1 기준 전압과 상기 제2 비반전 입력단을 통해 인가되는 상기 특정 레벨 전압을 비교한 제1 순위 비트 데이터를 출력하도록 하며, 상기 제2 리드 모드 클럭 주기의 제2 클럭 신호에 연동하여, 상기 프리차지 스위치, 상기 제1 전압 생성부의 상기 제1 공통 스위치, 및, 상기 비교기가 디스에이블되며, (ii_2) 제3 리드 모드 클럭 주기의 제1 클럭 신호에 연동하여, 상기 비교기의 상기 제2 출력단에서 출력되는 상기 제1 순위 비트 데이터에 대응한 상기 스위치 제어부에 의해 상기 제1 전압 생성부의 상기 제1 포지티브 스위치 및 상기 제1 네거티브 스위치 중 어느 하나가 인에이블되어 상기 제1 캐패시터 및 제2 캐패시터에 의해 제2 기준 전압을 생성하도록 하며, 상기 비교기가 인에이블되어 상기 제2 반전 입력단을 통해 인가되는 상기 제2 기준 전압과 상기 제2 비반전 입력단을 통해 인가되는 상기 특정 레벨 전압을 비교한 제2 순위 비트 데이터가 상기 제2 출력단을 통해 출력되도록 하고, 상기 제3 리드 모드 클럭 주기의 제2 클럭 신호에 연동하여, 제2 전압 생성부의 제2 공통 스위치, 상기 비교기, 및 상기 플립 스위치가 디스에이블되며, (iii) 제4 리드 모드 클럭 주기에 연동하여, 상기 비교기의 상기 제2 출력단에서 출력되는 상기 제2 순위 비트 데이터에 대응한 상기 스위치 제어부에 의해 상기 제2 전압 생성부의 제2 포지티브 스위치 및 제2 네거티브 스위치 중 어느 하나가 인에이블되어 상기 제1 캐패시터 및 상기 제2 캐패시터에 의해 상기 특정 레벨 전압이 재생성되는 것을 특징으로 하는 메모리 디바이스.(i) in response to a first clock signal of a first read mode clock cycle, the memory cell is enabled so that the bit line is charge-shared with the memory cell, in response to a second clock signal of the first read mode clock cycle, the memory cell is disabled, the cell mode switch and the sampling switch are enabled so that the operational amplifier senses an output voltage, which is a difference between the precharge voltage applied through the first non-inverting input terminal and a specific level voltage written to the memory cell applied through the first inverting input terminal, and outputs the output voltage through the first output terminal, (ii) (ii_1) in response to a first clock signal of a second read mode clock cycle, the cell mode switch and the sampling switch are disabled, and the flip switch is enabled so that the output voltage output through the first output terminal of the operational amplifier is flipped to the specific level voltage, and the comparator is enabled so that the precharge voltage applied through the second inverting input terminal is (ii_2) in conjunction with the first clock signal of the third read mode clock cycle, one of the first positive switch and the first negative switch of the first voltage generation unit is enabled by the switch control unit corresponding to the first priority bit data output from the second output terminal of the comparator to generate a second reference voltage by the first capacitor and the second capacitor, and the comparator is enabled to output second priority bit data obtained by comparing the second reference voltage applied through the second inverting input terminal with the specific level voltage applied through the second non-inverting input terminal, and the third read mode clock A memory device characterized in that in conjunction with a second clock signal of a cycle, a second common switch of a second voltage generation unit, the comparator, and the flip switch are disabled, and (iii) in conjunction with a fourth read mode clock cycle, one of a second positive switch and a second negative switch of the second voltage generation unit is enabled by the switch control unit corresponding to the second priority bit data output from the second output terminal of the comparator, so that the specific level voltage is regenerated by the first capacitor and the second capacitor. 제3항에 있어서,In the third paragraph, 상기 비트라인이 프리차지된 상태에서, 상기 메모리 셀에 기록된 3비트 이상인 상기 n비트 데이터를 읽기 위한 리드 모드에서,In a read mode for reading the n-bit data of 3 or more bits written in the memory cell while the bit line is precharged, (i) 제1 리드 모드 클럭 주기의 제1 클럭 신호에 연동하여 상기 메모리 셀이 인에이블되어 상기 비트라인이 상기 메모리 셀과 차지 셰어링되도록 하고, 상기 제1 리드 모드 클럭 주기의 제2 클럭 신호에 연동하여 상기 메모리 셀이 디스에이블되고, 상기 셀 모드 스위치와 상기 샘플링 스위치가 인에이블되어 상기 오피 앰프가 상기 제1 비반전 입력단을 통해 인가되는 상기 프리차지 전압과 상기 제1 반전 입력단을 통해 인가되는 메모리 셀에 기록된 특정 레벨 전압의 차이를 센싱한 출력 전압을 상기 제1 출력단을 통해 출력하도록 하며, (ii) (ii_1) 제2 리드 모드 클럭 주기의 제1 클럭 신호에 연동하여, 상기 셀 모드 스위치와 상기 샘플링 스위치가 디스에이블되고, 상기 플립 스위치가 인에이블되어 상기 오피 앰프의 상기 제1 출력단을 통해 출력되는 상기 출력 전압이 상기 특정 레벨 전압으로 플립되도록 하고, 상기 비교기가 인에이블되어 상기 제2 반전 입력단을 통해 인가되는 상기 프리차지 전압인 제1 기준 전압과 상기 제2 비반전 입력단을 통해 인가되는 상기 특정 레벨 전압을 비교한 제1 순위 비트 데이터를 출력하도록 하며, 상기 제2 리드 모드 클럭 주기의 제2 클럭 신호에 연동하여, 상기 프리차지 스위치, 상기 제1 전압 생성부의 상기 제1 공통 스위치, 및, 상기 비교기가 디스에이블되며, (ii_2) j가 2 이상 (n-1) 이하의 정수일 때, 제(j+1) 리드 모드 클럭 주기의 제1 클럭 신호에 연동하여, 상기 비교기의 상기 제2 출력단에서 출력되는 제(j-1) 순위 비트 데이터에 대응한 상기 스위치 제어부에 의해 제(j-1) 전압 생성부의 제(j-1) 포지티브 스위치 및 제(j-1) 네거티브 스위치 중 어느 하나가 인에이블되어 상기 제1 캐패시터 내지 제n 캐패시터에 의해 제j 기준 전압을 생성하도록 하며, 상기 비교기가 인에이블되어 상기 제2 반전 입력단을 통해 인가되는 상기 제j 기준 전압과 상기 제2 비반전 입력단을 통해 인가되는 상기 특정 레벨 전압을 비교한 제j 순위 비트 데이터가 상기 제2 출력단을 통해 출력되도록 하고, 상기 제(j+1) 리드 모드 클럭 주기의 제2 클럭 신호에 연동하여, 제j 전압 생성부의 제j 공통 스위치 및 상기 비교기가 디스에이블되며, (ii_3) 제(n+1) 리드 모드 클럭 주기의 제1 클럭 신호에 연동하여, 상기 비교기의 상기 제2 출력단에서 출력되는 제(n-1) 순위 비트 데이터에 대응한 상기 스위치 제어부에 의해 상기 제(n-1) 전압 생성부의 제(n-1) 포지티브 스위치 및 제(n-1) 네거티브 스위치 중 어느 하나가 인에이블되어 상기 제1 캐패시터 내지 제n 캐패시터에 의해 제n 기준 전압을 생성하도록 하며, 상기 비교기가 인에이블되어 상기 제2 반전 입력단을 통해 인가되는 상기 제n 기준 전압과 상기 제2 비반전 입력단을 통해 인가되는 상기 특정 레벨 전압을 비교한 제n 순위 비트 데이터가 상기 제2 출력단을 통해 출력되도록 하고, 상기 제(n+1) 리드 모드 클럭 주기의 제2 클럭 신호에 연동하여, 상기 제n 전압 생성부의 제n 공통 스위치, 상기 비교기, 및 상기 플립 스위치가 디스에이블되며, (iii) 제(n+2) 리드 모드 클럭 주기에 연동하여, 상기 비교기의 상기 제2 출력단에서 출력되는 상기 제n 비트 데이터에 대응한 상기 스위치 제어부에 의해 상기 제n 전압 생성부의 상기 제n 포지티브 스위치 및 상기 제n 네거티브 스위치 중 어느 하나가 인에이블되어 상기 제1 캐패시터 내지 상기 제n 캐패시터에 의해 상기 특정 레벨 전압이 재생성되는 것을 특징으로 하는 메모리 디바이스.(i) in response to a first clock signal of a first read mode clock cycle, the memory cell is enabled so that the bit line is charge-shared with the memory cell, in response to a second clock signal of the first read mode clock cycle, the memory cell is disabled, the cell mode switch and the sampling switch are enabled so that the operational amplifier senses an output voltage, which is a difference between the precharge voltage applied through the first non-inverting input terminal and a specific level voltage written to the memory cell applied through the first inverting input terminal, and outputs the output voltage through the first output terminal, (ii) (ii_1) in response to a first clock signal of a second read mode clock cycle, the cell mode switch and the sampling switch are disabled, and the flip switch is enabled so that the output voltage output through the first output terminal of the operational amplifier is flipped to the specific level voltage, and the comparator is enabled so that the precharge voltage applied through the second inverting input terminal is The first priority bit data is output by comparing the first reference voltage and the specific level voltage applied through the second non-inverting input terminal, and in conjunction with the second clock signal of the second read mode clock cycle, the precharge switch, the first common switch of the first voltage generation unit, and the comparator are disabled, and (ii_2) when j is an integer greater than or equal to 2 and less than or equal to (n-1), in conjunction with the first clock signal of the (j+1)-th read mode clock cycle, one of the (j-1) positive switch and the (j-1) negative switch of the (j-1)-th voltage generation unit is enabled by the switch control unit corresponding to the (j-1)-th priority bit data output from the second output terminal of the comparator, so that the j-th reference voltage is generated by the first capacitor to the n-th capacitor, and the comparator is enabled to generate the j-th reference voltage by the j-th reference voltage applied through the second inverting input terminal and the second non-inverting input terminal. The jth order bit data obtained by comparing the applied specific level voltage is output through the second output terminal, and in conjunction with the second clock signal of the (j+1)th read mode clock cycle, the jth common switch of the jth voltage generation unit and the comparator are disabled, (ii_3) in conjunction with the first clock signal of the (n+1)th read mode clock cycle, one of the (n-1)th positive switch and the (n-1)th negative switch of the (n-1)th voltage generation unit is enabled by the switch control unit corresponding to the (n-1)th order bit data output from the second output terminal of the comparator to generate an nth reference voltage by the first capacitor to the nth capacitor, and the comparator is enabled so that the nth order bit data obtained by comparing the nth reference voltage applied through the second inverting input terminal and the specific level voltage applied through the second non-inverting input terminal is output through the second output terminal, and A memory device characterized in that, in conjunction with a second clock signal of the (n+1)th read mode clock cycle, the nth common switch, the comparator, and the flip switch of the nth voltage generation unit are disabled, and (iii) in conjunction with the (n+2)th read mode clock cycle, one of the nth positive switch and the nth negative switch of the nth voltage generation unit is enabled by the switch control unit corresponding to the nth bit data output from the second output terminal of the comparator, so that the specific level voltage is regenerated by the first capacitor to the nth capacitor. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,In any one of paragraphs 5 to 7, 상기 제1 캐패시터 내지 상기 제n 캐패시터에 의해 상기 특정 레벨 전압이 재생성된 상태에서, 상기 메모리 셀의 리프레시 모드에서,In the refresh mode of the memory cell, in a state where the specific level voltage is regenerated by the first capacitor to the nth capacitor, 리프레시 모드 클럭 주기의 제1 클럭 신호에 대응하여, 상기 메모리 셀, 상기 셀 모드 스위치, 및 상기 피드백 스위치가 인에이블되어 상기 제1 캐패시터 내지 상기 제n 캐패시터에 의해 재생성된 상기 특정 레벨 전압이 상기 메모리 셀에 기록되도록 하며, 상기 리프레시 모드 클럭 주기의 제2 클럭 신호에 연동하여, 상기 제k 전압 생성부의 상기 제k 포지티브 스위치 및 상기 제k 네거티브 스위치 중 상기 리프레시 모드 클럭 주기의 제1 클럭 신호 때 인에이블된 상태를 유지한 스위치, 상기 메모리 셀, 상기 셀 모드 스위치, 및 상기 피드백 스위치가 디스에이블되며, 상기 프리차지 스위치 및 상기 제k 전압 생성부의 상기 제k 공통 스위치가 인에이블되는 것을 특징으로 하는 메모리 디바이스.A memory device, characterized in that in response to a first clock signal of a refresh mode clock cycle, the memory cell, the cell mode switch, and the feedback switch are enabled so that the specific level voltage regenerated by the first capacitor to the nth capacitor is written to the memory cell, and in response to a second clock signal of the refresh mode clock cycle, among the k-th positive switch and the k-th negative switch of the k-th voltage generation unit, a switch that maintains an enabled state at the time of the first clock signal of the refresh mode clock cycle, the memory cell, the cell mode switch, and the feedback switch are disabled, and the precharge switch and the k-th common switch of the k-th voltage generation unit are enabled. 제8항에 있어서,In Article 8, 상기 메모리 셀은, 상기 제1 리드 모드 클럭 주기의 제1 클럭 신호에 연동하여 인에이블되어 인에이블된 상태를 유지하며, 상기 리프레시 모드 클럭 주기의 제2 클럭 신호에 연동하여 디스에이블되는 것을 특징으로 하는 메모리 디바이스.A memory device characterized in that the memory cell is enabled and maintained in an enabled state in conjunction with a first clock signal of the first read mode clock cycle, and is disabled in conjunction with a second clock signal of the refresh mode clock cycle. 워드라인과 비트라인의 동작에 의해 n 비트 데이터를 저장하는 메모리 셀을 포함하는 메모리 디바이스에 있어서,In a memory device including a memory cell storing n-bit data by the operation of a word line and a bit line, 제1 반전 입력단이, 메모리 셀이 결합된 비트라인에 제1 일측단이 결합된 셀 모드 스위치의 제1 타측단에 결합되고, 제1 비반전 입력단이, 프리차지 전압 단자에 제2 일측단이 결합된 프리차지 스위치의 제2 타측단에 결합되며, 제1 출력단과 상기 제1 반전 입력단 사이에 피드백 캐패시터와 피드백 스위치가 병렬로 결합된 오피 앰프;An operational amplifier having a first inverting input terminal coupled to a first other end of a cell mode switch having a first one end coupled to a bit line to which a memory cell is coupled, a first non-inverting input terminal coupled to a second other end of a precharge switch having a second one end coupled to a precharge voltage terminal, and a feedback capacitor and a feedback switch coupled in parallel between a first output terminal and the first inverting input terminal; 제2 반전 입력단이 상기 프리차지 스위치의 상기 제2 타측단에 결합되며, 제2 비반전 입력단이, 상기 오피 앰프의 상기 제1 출력단에 제3 일측단이 결합된 샘플링 캐패시터의 제3 타측단에 결합되고, 제2 출력단을 가지는 비교기;A comparator having a second output terminal, a second inverting input terminal coupled to the second other side terminal of the precharge switch, a second non-inverting input terminal coupled to the third other side terminal of a sampling capacitor, a third one side terminal of which is coupled to the first output terminal of the operational amplifier; 상기 오피 앰프의 상기 제1 출력단과 상기 샘플링 캐패시터의 상기 제3 일측단 사이에 제4 일측단이 결합되며, 제4 타측단이 플림 전압 단자에 결합된 플립 스위치;A flip switch having a fourth side terminal coupled between the first output terminal of the op-amp and the third side terminal of the sampling capacitor, and a fourth side terminal coupled to a flip voltage terminal; 상기 샘플링 캐패시터의 상기 제3 타측단과 상기 비교기의 상기 제2 비반전 입력단 사이에 제5 일측단이 결합되며, 제5 타측단이 최소 레벨 전압 - 상기 최소 레벨 전압은 n비트 데이터를 구분하는 제1 레벨 전압 내지 제2^n 레벨 전압에서의 제1 레벨 전압이며, 상기 n은 1 이상의 정수임 - 을 제공하는 최소 레벨 전압 단자에 결합된 샘플링 스위치;A fifth side terminal is coupled between the third other side terminal of the sampling capacitor and the second non-inverting input terminal of the comparator, and the fifth other side terminal is coupled to a minimum level voltage terminal providing a minimum level voltage, wherein the minimum level voltage is a first level voltage among the first level voltage to the 2^n level voltage that distinguishes n-bit data, and n is an integer greater than or equal to 1; (i) 상기 프리차지 스위치의 상기 제2 타측단과 상기 비교기의 상기 제2 반전 입력단 사이에 제1_1 일측단이 결합된 제1 캐패시터, 상기 제1 캐패시터의 제1_1 타측단에 제1_2 일측단이 결합되며 제1_2 타측단이 상기 프리차지 전압 단자에 결합된 제1 공통 스위치, 상기 제1 캐패시터의 상기 제1_1 타측단에 제1_3 일측단이 결합되며 제1_3 타측단이 최대 레벨 전압 - 상기 최대 레벨 전압은 상기 제2^n 레벨 전압임 - 을 제공하는 최대 레벨 전압 단자에 결합된 제1 포지티브 스위치, 및 상기 제1 캐패시터의 상기 제1_1 타측단에 제1_4 일측단이 결합되며 제1_4 타측단이 상기 최소 레벨 전압 단자에 결합된 제1 네거티브 스위치를 포함하는 제1 전압 생성부 내지 (ii) 상기 프리차지 스위치의 상기 제2 타측단과 상기 비교기의 상기 제2 반전 입력단 사이에 제n_1 일측단이 결합된 제n 캐패시터, 상기 제n 캐패시터의 제n_1 타측단에 제n_2 일측단이 결합되며 제n_2 타측단이 상기 프리차지 전압 단자에 결합된 제n 공통 스위치, 상기 제n 캐패시터의 상기 제n_1 타측단에 제n_3 일측단이 결합되며 제n_3 타측단이 상기 최대 레벨 전압 단자에 결합된 제n 포지티브 스위치, 및 상기 제n 캐패시터의 상기 제n_1 타측단에 제n_4 일측단이 결합되며 제n_4 타측단이 상기 최소 레벨 전압 단자에 결합된 제n 네거티브 스위치를 포함하는 제n 전압 생성부; 및(i) a first voltage generating unit including a first capacitor having a first-side terminal coupled between the second other-side terminal of the precharge switch and the second inverting input terminal of the comparator, a first common switch having a first-side terminal coupled to the first-side terminal of the first capacitor and a first-side terminal coupled to the precharge voltage terminal, a first positive switch having a first-side terminal coupled to the first-side terminal of the first capacitor and a first-side terminal coupled to a maximum level voltage terminal providing a maximum level voltage, wherein the maximum level voltage is the 2^n level voltage, and a first negative switch having a first-side terminal coupled to the first-side terminal of the first capacitor and a first-side terminal coupled to the minimum level voltage terminal; and (ii) between the second other-side terminal of the precharge switch and the second inverting input terminal of the comparator. An nth voltage generating unit including an nth capacitor having an nth side terminal coupled to the nth other side terminal of the nth capacitor, an nth common switch having an nth side terminal coupled to the nth other side terminal of the nth capacitor and the nth other side terminal coupled to the precharge voltage terminal, an nth positive switch having an nth side terminal coupled to the nth other side terminal of the nth capacitor and the nth other side terminal coupled to the maximum level voltage terminal, and an nth negative switch having an nth side terminal coupled to the nth other side terminal of the nth capacitor and the nth other side terminal coupled to the minimum level voltage terminal; and 상기 비교기의 제2 출력단에서 출력되는 출력 디지털 데이터 또는 상기 메모리 셀에 n비트 데이터를 라이트하기 위하여 입력되는 n비트 입력 디지털 데이터에 대응하여 상기 제1 전압 생성부 내지 상기 제n 전압 생성부를 제어하여 상기 출력 디지털 데이터 또는 상기 n비트 입력 디지털 데이터에 대응되는 아날로그 신호를 생성하도록 하는 스위치 제어부;A switch control unit that controls the first voltage generation unit to the nth voltage generation unit in response to output digital data output from the second output terminal of the comparator or n-bit input digital data input to write n-bit data to the memory cell, thereby generating an analog signal corresponding to the output digital data or the n-bit input digital data; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 메모리 디바이스.A memory device characterized by including a . 제10항에 있어서,In Article 10, k가 1 이상 n 이하의 정수일 때, 제k 캐패시터의 제k 캐패시턴스는 (상기 제1 캐패시터의 제1 캐패시턴스)/2^(k-1)인 것을 특징으로 하는 메모리 디바이스.A memory device, characterized in that when k is an integer greater than or equal to 1 and less than or equal to n, the kth capacitance of the kth capacitor is (the first capacitance of the first capacitor)/2^(k-1). 제10항에 있어서,In Article 10, 상기 프리차지 스위치가 인에이블 상태를 유지하고, 상기 제1 공통 스위치 내지 상기 제n 공통 스위치가 인에이블된 상태를 유지하고 있는 상태에서, 프리차지 모드의 프리차지 클럭 주기의 제1 클럭 신호에 연동하여 상기 셀 모드 스위치와 상기 피드백 스위치가 인에이블되어 상기 비트라인이 프리차지 전압에 의해 프리차지되고, 상기 프리차지 클럭 주기의 제2 클럭 신호에 연동하여 상기 셀 모드 스위치와 상기 피드백 스위치가 디스에이블되는 것을 특징으로 하는 메모리 디바이스.A memory device characterized in that, while the precharge switch maintains an enabled state and the first common switch to the nth common switch maintain an enabled state, the cell mode switch and the feedback switch are enabled in conjunction with a first clock signal of a precharge clock cycle of the precharge mode so that the bit line is precharged by the precharge voltage, and the cell mode switch and the feedback switch are disabled in conjunction with a second clock signal of the precharge clock cycle. 제12항에 있어서,In Article 12, 상기 비트라인이 프리차지된 상태에서, 상기 메모리 셀에 상기 n비트 데이터를 저장하기 위한 라이트 모드에서,In the write mode for storing the n-bit data in the memory cell while the bit line is precharged, 라이트 모드 클럭 주기의 제1 클럭 신호에 연동하여, 상기 프리차지 스위치가 디스에이블되고, 상기 셀 모드 스위치, 상기 피드백 스위치, 및 상기 메모리 셀이 인에이블되며, 입력되는 상기 n비트 입력 데이터에 대응한 상기 스위치 제어부에 의해, k가 1 이상 n 이하의 정수일 때, 제k 전압 생성부의 제k 공통 스위치가 디스에이블되고, 제k 포지티브 스위치 및 제k 네거티브 스위치 중 어느 하나가 인에이블되어 상기 제1 캐패시터 내지 상기 제n 캐패시터에 의해 생성된 상기 n비트 입력 데이터에 대응되는 특정 레벨 전압이 상기 메모리 셀에 기록되도록 하며,In response to a first clock signal of a light mode clock cycle, the precharge switch is disabled, the cell mode switch, the feedback switch, and the memory cell are enabled, and by the switch control unit corresponding to the input n-bit input data, when k is an integer greater than or equal to 1 and less than or equal to n, the k-th common switch of the k-th voltage generation unit is disabled, and one of the k-th positive switch and the k-th negative switch is enabled, so that a specific level voltage corresponding to the n-bit input data generated by the first capacitor to the n-th capacitor is written to the memory cell. 상기 라이트 모드 클럭 주기의 제2 클럭 신호에 연동하여, 상기 프리차지 스위치가 인에이블되고, 상기 셀 모드 스위치, 상기 피드백 스위치, 및 상기 메모리 셀이 디스에이블되며, 상기 스위치 제어부에 의해 상기 제k 전압 생성부의 상기 제k 공통 스위치가 인에이블되고, 상기 제k 포지티브 스위치 및 상기 제k 네거티브 스위치 중 상기 라이트 모드 클럭 주기의 제1 클럭 신호 때 인에이블되었던 스위치가 디스에이블되는 것을 특징으로 하는 메모리 디바이스.A memory device characterized in that, in conjunction with a second clock signal of the light mode clock cycle, the precharge switch is enabled, the cell mode switch, the feedback switch, and the memory cell are disabled, the kth common switch of the kth voltage generation unit is enabled by the switch control unit, and a switch among the kth positive switch and the kth negative switch that was enabled at the time of the first clock signal of the light mode clock cycle is disabled. 제12항에 있어서,In Article 12, 상기 비트라인이 프리차지된 상태에서, 상기 메모리 셀에 기록된 상기 n비트 데이터인 1비트 데이터를 읽기 위한 리드 모드에서,In a read mode for reading 1-bit data, which is the n-bit data written to the memory cell, while the bit line is precharged, (i) 제1 리드 모드 클럭 주기의 제1 클럭 신호 및 제2 클럭 신호에 연동하여, 상기 메모리 셀, 상기 셀 모드 스위치, 및 상기 샘플링 스위치가 인에이블되어 상기 오피 앰프가 상기 피드백 캐패시터를 통한 캐패시티브 피드백을 통해 상기 메모리 셀에 저장된 특정 전압 레벨을 센싱한 출력 전압을 상기 제1 출력단을 통해 출력하도록 하며, (ii) 제2 리드 모드 클럭 주기의 제1 클럭 신호에 연동하여, 상기 메모리 셀, 상기 셀 모드 스위치, 및 상기 샘플링 스위치가 디스에이블되고, 상기 플립 스위치가 인에이블되어 상기 오피 앰프의 상기 제1 출력단을 통해 출력되는 상기 출력 전압이 상기 특정 레벨 전압으로 플립되도록 하고, 상기 비교기가 인에이블되어 상기 제2 반전 입력단을 통해 인가되는 상기 프리차지 전압인 제1 기준 전압과 상기 제2 비반전 입력단을 통해 인가되는 상기 특정 레벨 전압을 비교한 상기 1비트 데이터를 출력하도록 하며, 상기 제2 리드 모드 클럭 주기의 제2 클럭 신호에 연동하여, 상기 프리차지 스위치, 상기 제1 전압 생성부의 상기 제1 공통 스위치, 상기 비교기, 및 상기 플립 스위치가 디스에이블되며, (iii) 제3 리드 모드 클럭 주기에 연동하여, 상기 비교기의 상기 제2 출력단에서 출력되는 상기 1비트 데이터에 대응한 상기 스위치 제어부에 의해 상기 제1 전압 생성부의 상기 제1 포지티브 스위치 및 상기 제1 네거티브 스위치 중 어느 하나가 인에이블되어 상기 제1 캐패시터에 의해 상기 특정 레벨 전압이 재생성되는 것을 특징으로 하는 메모리 디바이스.(i) in conjunction with the first clock signal and the second clock signal of the first read mode clock cycle, the memory cell, the cell mode switch, and the sampling switch are enabled so that the operational amplifier outputs an output voltage sensed to a specific voltage level stored in the memory cell through capacitive feedback via the feedback capacitor through the first output terminal, (ii) in conjunction with the first clock signal of the second read mode clock cycle, the memory cell, the cell mode switch, and the sampling switch are disabled, and the flip switch is enabled so that the output voltage outputted through the first output terminal of the operational amplifier is flipped to the specific level voltage, and the comparator is enabled so that the 1-bit data is output by comparing the first reference voltage, which is the precharge voltage applied through the second inverting input terminal, with the specific level voltage applied through the second non-inverting input terminal, and in conjunction with the second clock signal of the second read mode clock cycle, the precharge switch, the A memory device characterized in that the first common switch, the comparator, and the flip switch of the first voltage generation unit are disabled, and (iii) in conjunction with a third read mode clock cycle, one of the first positive switch and the first negative switch of the first voltage generation unit is enabled by the switch control unit corresponding to the 1-bit data output from the second output terminal of the comparator, so that the specific level voltage is regenerated by the first capacitor. 제12항에 있어서,In Article 12, 상기 비트라인이 프리차지된 상태에서, 상기 메모리 셀에 기록된 상기 n비트 데이터인 2비트 데이터를 읽기 위한 리드 모드에서,In a read mode for reading 2-bit data, which is the n-bit data written to the memory cell, while the bit line is precharged, (i) 제1 리드 모드 클럭 주기의 제1 클럭 신호 및 제2 클럭 신호에 연동하여, 상기 메모리 셀, 상기 셀 모드 스위치, 및 상기 샘플링 스위치가 인에이블되어 상기 오피 앰프가 상기 피드백 캐패시터를 통한 캐패시티브 피드백을 통해 상기 메모리 셀에 저장된 특정 전압 레벨을 센싱한 출력 전압을 상기 제1 출력단을 통해 출력하도록 하며, (ii) (ii_1) 제2 리드 모드 클럭 주기의 제1 클럭 신호에 연동하여, 상기 메모리 셀, 상기 셀 모드 스위치, 및 상기 샘플링 스위치가 디스에이블되고, 상기 플립 스위치가 인에이블되어 상기 오피 앰프의 상기 제1 출력단을 통해 출력되는 상기 출력 전압이 상기 특정 레벨 전압으로 플립되도록 하고, 상기 비교기가 인에이블되어 상기 제2 반전 입력단을 통해 인가되는 상기 프리차지 전압인 제1 기준 전압과 상기 제2 비반전 입력단을 통해 인가되는 상기 특정 레벨 전압을 비교한 제1 순위 비트 데이터를 출력하도록 하며, 상기 제2 리드 모드 클럭 주기의 제2 클럭 신호에 연동하여, 상기 프리차지 스위치, 상기 제1 전압 생성부의 상기 제1 공통 스위치, 및, 상기 비교기가 디스에이블되며, (ii_2) 제3 리드 모드 클럭 주기의 제1 클럭 신호에 연동하여, 상기 비교기의 상기 제2 출력단에서 출력되는 상기 제1 순위 비트 데이터에 대응한 상기 스위치 제어부에 의해 상기 제1 전압 생성부의 상기 제1 포지티브 스위치 및 상기 제1 네거티브 스위치 중 어느 하나가 인에이블되어 상기 제1 캐패시터 및 제2 캐패시터에 의해 제2 기준 전압을 생성하도록 하며, 상기 비교기가 인에이블되어 상기 제2 반전 입력단을 통해 인가되는 상기 제2 기준 전압과 상기 제2 비반전 입력단을 통해 인가되는 상기 특정 레벨 전압을 비교한 제2 순위 비트 데이터가 상기 제2 출력단을 통해 출력되도록 하고, 상기 제3 리드 모드 클럭 주기의 제2 클럭 신호에 연동하여, 제2 전압 생성부의 제2 공통 스위치, 상기 비교기, 및 상기 플립 스위치가 디스에이블되며, (iii) 제4 리드 모드 클럭 주기에 연동하여, 상기 비교기의 상기 제2 출력단에서 출력되는 상기 제2 순위 비트 데이터에 대응한 상기 스위치 제어부에 의해 상기 제2 전압 생성부의 제2 포지티브 스위치 및 제2 네거티브 스위치 중 어느 하나가 인에이블되어 상기 제1 캐패시터 및 상기 제2 캐패시터에 의해 상기 특정 레벨 전압이 재생성되는 것을 특징으로 하는 메모리 디바이스.(i) in conjunction with the first clock signal and the second clock signal of the first read mode clock cycle, the memory cell, the cell mode switch, and the sampling switch are enabled so that the operational amplifier outputs an output voltage sensed to a specific voltage level stored in the memory cell through capacitive feedback via the feedback capacitor through the first output terminal, (ii) (ii_1) in conjunction with the first clock signal of the second read mode clock cycle, the memory cell, the cell mode switch, and the sampling switch are disabled, and the flip switch is enabled so that the output voltage outputted through the first output terminal of the operational amplifier is flipped to the specific level voltage, and the comparator is enabled so that the first priority bit data is output by comparing the first reference voltage, which is the precharge voltage applied through the second inverting input terminal, with the specific level voltage applied through the second non-inverting input terminal, and in conjunction with the second clock signal of the second read mode clock cycle, the The precharge switch, the first common switch of the first voltage generation unit, and the comparator are disabled, (ii_2) in conjunction with the first clock signal of the third read mode clock cycle, one of the first positive switch and the first negative switch of the first voltage generation unit is enabled by the switch control unit corresponding to the first priority bit data output from the second output terminal of the comparator to generate a second reference voltage by the first capacitor and the second capacitor, and the comparator is enabled to output second priority bit data obtained by comparing the second reference voltage applied through the second inverting input terminal with the specific level voltage applied through the second non-inverting input terminal through the second output terminal, and in conjunction with the second clock signal of the third read mode clock cycle, the second common switch of the second voltage generation unit, the comparator, and the flip switch are disabled, (iii) in conjunction with the fourth read mode clock cycle, the A memory device characterized in that one of the second positive switch and the second negative switch of the second voltage generation unit is enabled by the switch control unit corresponding to the second priority bit data output from the second output terminal, so that the specific level voltage is regenerated by the first capacitor and the second capacitor. 제12항에 있어서,In Article 12, 상기 비트라인이 프리차지된 상태에서, 상기 메모리 셀에 기록된 3비트 이상인 상기 n비트 데이터를 읽기 위한 리드 모드에서,In a read mode for reading the n-bit data of 3 or more bits written in the memory cell while the bit line is precharged, (i) 제1 리드 모드 클럭 주기의 제1 클럭 신호 및 제2 클럭 신호에 연동하여, 상기 메모리 셀, 상기 셀 모드 스위치, 및 상기 샘플링 스위치가 인에이블되어 상기 오피 앰프가 상기 피드백 캐패시터를 통한 캐패시티브 피드백을 통해 상기 메모리 셀에 저장된 특정 전압 레벨을 센싱한 출력 전압을 상기 제1 출력단을 통해 출력하도록 하며, (ii) (ii_1) 제2 리드 모드 클럭 주기의 제1 클럭 신호에 연동하여, 상기 메모리 셀, 상기 셀 모드 스위치, 및 상기 샘플링 스위치가 디스에이블되고, 상기 플립 스위치가 인에이블되어 상기 오피 앰프의 상기 제1 출력단을 통해 출력되는 상기 출력 전압이 상기 특정 레벨 전압으로 플립되도록 하고, 상기 비교기가 인에이블되어 상기 제2 반전 입력단을 통해 인가되는 상기 프리차지 전압인 제1 기준 전압과 상기 제2 비반전 입력단을 통해 인가되는 상기 특정 레벨 전압을 비교한 제1 순위 비트 데이터를 출력하도록 하며, 상기 제2 리드 모드 클럭 주기의 제2 클럭 신호에 연동하여, 상기 프리차지 스위치, 상기 제1 전압 생성부의 상기 제1 공통 스위치, 및, 상기 비교기가 디스에이블되며, (ii_2) j가 2 이상 (n-1) 이하의 정수일 때, 제(j+1) 리드 모드 클럭 주기의 제1 클럭 신호에 연동하여, 상기 비교기의 상기 제2 출력단에서 출력되는 제(j-1) 순위 비트 데이터에 대응한 상기 스위치 제어부에 의해 제(j-1) 전압 생성부의 제(j-1) 포지티브 스위치 및 제(j-1) 네거티브 스위치 중 어느 하나가 인에이블되어 상기 제1 캐패시터 내지 제n 캐패시터에 의해 제j 기준 전압을 생성하도록 하며, 상기 비교기가 인에이블되어 상기 제2 반전 입력단을 통해 인가되는 상기 제j 기준 전압과 상기 제2 비반전 입력단을 통해 인가되는 상기 특정 레벨 전압을 비교한 제j 순위 비트 데이터가 상기 제2 출력단을 통해 출력되도록 하고, 상기 제(j+1) 리드 모드 클럭 주기의 제2 클럭 신호에 연동하여, 제j 전압 생성부의 제j 공통 스위치 및 상기 비교기가 디스에이블되며, (ii_3) 제(n+1) 리드 모드 클럭 주기의 제1 클럭 신호에 연동하여, 상기 비교기의 상기 제2 출력단에서 출력되는 제(n-1) 순위 비트 데이터에 대응한 상기 스위치 제어부에 의해 상기 제(n-1) 전압 생성부의 제(n-1) 포지티브 스위치 및 제(n-1) 네거티브 스위치 중 어느 하나가 인에이블되어 상기 제1 캐패시터 내지 제n 캐패시터에 의해 제n 기준 전압을 생성하도록 하며, 상기 비교기가 인에이블되어 상기 제2 반전 입력단을 통해 인가되는 상기 제n 기준 전압과 상기 제2 비반전 입력단을 통해 인가되는 상기 특정 레벨 전압을 비교한 제n 순위 비트 데이터가 상기 제2 출력단을 통해 출력되도록 하고, 상기 제(n+1) 리드 모드 클럭 주기의 제2 클럭 신호에 연동하여, 상기 제n 전압 생성부의 제n 공통 스위치, 상기 비교기, 및 상기 플립 스위치가 디스에이블되며, (iii) 제(n+2) 리드 모드 클럭 주기에 연동하여, 상기 비교기의 상기 제2 출력단에서 출력되는 상기 제n 비트 데이터에 대응한 상기 스위치 제어부에 의해 상기 제n 전압 생성부의 상기 제n 포지티브 스위치 및 상기 제n 네거티브 스위치 중 어느 하나가 인에이블되어 상기 제1 캐패시터 내지 상기 제n 캐패시터에 의해 상기 특정 레벨 전압이 재생성되는 것을 특징으로 하는 메모리 디바이스.(i) in conjunction with the first clock signal and the second clock signal of the first read mode clock cycle, the memory cell, the cell mode switch, and the sampling switch are enabled so that the operational amplifier outputs an output voltage sensed to a specific voltage level stored in the memory cell through capacitive feedback via the feedback capacitor through the first output terminal, (ii) (ii_1) in conjunction with the first clock signal of the second read mode clock cycle, the memory cell, the cell mode switch, and the sampling switch are disabled, and the flip switch is enabled so that the output voltage outputted through the first output terminal of the operational amplifier is flipped to the specific level voltage, and the comparator is enabled so that the first priority bit data is output by comparing the first reference voltage, which is the precharge voltage applied through the second inverting input terminal, with the specific level voltage applied through the second non-inverting input terminal, and in conjunction with the second clock signal of the second read mode clock cycle, the The precharge switch, the first common switch of the first voltage generation unit, and the comparator are disabled, and (ii_2) when j is an integer greater than or equal to 2 and less than or equal to (n-1), in conjunction with the first clock signal of the (j+1)th read mode clock cycle, one of the (j-1)th positive switch and the (j-1)th negative switch of the (j-1)th voltage generation unit is enabled by the switch control unit corresponding to the (j-1)th rank bit data output from the second output terminal of the comparator to generate a jth reference voltage by the first capacitor to the nth capacitor, and the comparator is enabled to compare the jth reference voltage applied through the second inverting input terminal with the specific level voltage applied through the second non-inverting input terminal, and in conjunction with the second clock signal of the (j+1)th read mode clock cycle, the jth The common switch and the comparator are disabled, (ii_3) in conjunction with the first clock signal of the (n+1)th read mode clock cycle, one of the (n-1)th positive switch and the (n-1)th negative switch of the (n-1)th voltage generation unit is enabled by the switch control unit corresponding to the (n-1)th rank bit data output from the second output terminal of the comparator to generate an nth reference voltage by the first capacitor to the nth capacitor, the comparator is enabled to compare the nth reference voltage applied through the second inverting input terminal with the specific level voltage applied through the second non-inverting input terminal, and in conjunction with the second clock signal of the (n+1)th read mode clock cycle, the nth common switch of the nth voltage generation unit, the comparator, and the flip switch are disabled, (iii) in conjunction with the (n+2)th read mode clock cycle, A memory device characterized in that, in conjunction with a mode clock cycle, one of the nth positive switch and the nth negative switch of the nth voltage generation unit is enabled by the switch control unit corresponding to the nth bit data output from the second output terminal of the comparator, so that the specific level voltage is regenerated by the first capacitor to the nth capacitor. 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,In any one of Articles 14 to 16, 상기 제1 캐패시터 내지 상기 제n 캐패시터에 의해 상기 특정 레벨 전압이 재생성된 상태에서, 상기 메모리 셀의 리프레시 모드에서,In the refresh mode of the memory cell, in a state where the specific level voltage is regenerated by the first capacitor to the nth capacitor, 리프레시 모드 클럭 주기의 제1 클럭 신호에 대응하여, 상기 메모리 셀, 상기 셀 모드 스위치, 및 상기 피드백 스위치가 인에이블되어 상기 제1 캐패시터 내지 상기 제n 캐패시터에 의해 재생성된 상기 특정 레벨 전압이 상기 메모리 셀에 기록되도록 하며, 상기 리프레시 모드 클럭 주기의 제2 클럭 신호에 연동하여, 상기 제k 전압 생성부의 상기 제k 포지티브 스위치 및 상기 제k 네거티브 스위치 중 상기 리프레시 모드 클럭 주기의 제1 클럭 신호 때 인에이블된 상태를 유지한 스위치, 상기 메모리 셀, 상기 셀 모드 스위치, 및 상기 피드백 스위치가 디스에이블되며, 상기 프리차지 스위치 및 상기 제k 전압 생성부의 상기 제k 공통 스위치가 인에이블되는 것을 특징으로 하는 메모리 디바이스.A memory device, characterized in that in response to a first clock signal of a refresh mode clock cycle, the memory cell, the cell mode switch, and the feedback switch are enabled so that the specific level voltage regenerated by the first capacitor to the nth capacitor is written to the memory cell, and in response to a second clock signal of the refresh mode clock cycle, among the k-th positive switch and the k-th negative switch of the k-th voltage generation unit, a switch that maintains an enabled state at the time of the first clock signal of the refresh mode clock cycle, the memory cell, the cell mode switch, and the feedback switch are disabled, and the precharge switch and the k-th common switch of the k-th voltage generation unit are enabled. 제17항에 있어서,In Article 17, 상기 메모리 셀은, 상기 제1 리드 모드 클럭 주기의 제1 클럭 신호에 연동하여 인에이블되어 인에이블된 상태를 유지하며, 상기 리프레시 모드 클럭 주기의 제2 클럭 신호에 연동하여 디스에이블되는 것을 특징으로 하는 메모리 디바이스.A memory device characterized in that the memory cell is enabled and maintained in an enabled state in conjunction with a first clock signal of the first read mode clock cycle, and is disabled in conjunction with a second clock signal of the refresh mode clock cycle.
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