一种电源开关电路、电编程熔断存储器和电子设备的制作方法

本技术涉及存储，尤其涉及一种电源开关电路、电编程熔断存储器和电子设备。

背景技术：

1、电编程熔断(electrically program fuse，efuse)存储器(也称一次可编程存储器)是一种基于电迁移及热断裂现象进行数据存储的存储器，可以永久保存经过编程的信息。

2、电编程熔断存储器包括编程电路和存储单元阵列，编程电路用于向存储单元阵列中的存储单元输出编程电压，对存储单元进行编程，从而将数据存储至存储单元中。编程电路包括驱动电路和编程电路，驱动电路用于受控于控制信号向编程电路输出控制电压，编程电路用于受控于驱动电路提供的控制电压，将编程电压输出给存储单元阵列中的存储单元，从而对存储单元进行编程。

3、其中，驱动电路和编程电路通常采用双电源设计，即驱动电路输入供电电压，编程电路输入编程电压。这种双电源设计对于编程电路和驱动电路的上电和下电顺序有严格要求，当上电时，要求驱动电路先于编程电路上电，当下电时，要求编程电路先于驱动电路下电。其中，驱动电路的上电指驱动电路输入了供电电压，驱动电路的下电指驱动电路失去了输入的供电电压；编程电路的上电指编程电路输入了编程电压，编程电路的下电指失去了输入的编程电压。

4、否则，当上电时，如果编程电路先于驱动电路上电，或者，当下电时，如果驱动电路先于编程电路下电，则驱动电路内部器件会产生浮动(floating)信号，由于电容耦合效应产生耦合电压，驱动电路会通过耦合电压控制编程电路将编程电压输出给存储单元阵列，导致对存储单元阵列错误编程。

技术实现思路

1、本技术实施例提供一种电源开关电路、电编程熔断存储器和电子设备，用于避免电编程熔断存储器中的电容耦合效应。

2、为达到上述目的，本技术的实施例采用如下技术方案：

3、第一方面，提供了一种电源开关电路，该电源开关电路用于耦合至存储单元阵列中的存储单元，以向存储单元输出编程电压，编程电压用于对存储单元进行编程；电源开关电路包括驱动电路、编程电路、保护电路；驱动电路由供电电压供电，编程电路由编程电压供电；驱动电路包括控制电压电路和第一晶体管；保护电路包括比较电路和第二晶体管；控制电压电路的输出端与第一晶体管的栅极耦合；第一晶体管的第一极作为驱动电路的输出端与编程电路的控制端耦合在耦合点处；第二晶体管的第一极耦合在耦合点处；比较电路的控制端用于输入供电电压，比较电路的输出端与第二晶体管的栅极耦合；编程电路的输出端与存储单元耦合，用于输出编程电压；第二晶体管的驱动能力大于第一晶体管的驱动能力。

4、本技术实施例中，当供电电压先于编程电压下电，或者供电电压后与编程电压上电的状态下，驱动电路的控制电压电路会产生耦合电压。产生的耦合电压会被传输给编程电路，导致编程电路误编程。本技术实施例通过第一晶体管对控制电压电路产生的耦合电压进行隔绝。当耦合电压低于第一晶体管的阈值电压时，第一晶体管不导通。而对于耦合电压高于第一晶体管的阈值电压的情况，第一晶体管会通过第一极向耦合点处输出第一电压，该第一电压会控制编程电路向存储单元输出编程电压，此时，采用第二晶体管进行处理，具体为：通过比较电路接收供电电压，并确定供电电压的大小，当供电电压低于一定值时，由比较电路控制第二晶体管导通，从而通过第二晶体管的第一极输入第二电压，该第二电压用于控制编程电路不进行编程。在第一晶体管和第二晶体管都导通的情况下，因第二晶体管的驱动能力大于第一晶体管的驱动能力，故第二晶体管的第一极输出的第二电压在耦合点处起决定作用，控制编程电路不向存储单元输出编程电路。本技术实施例通过上述设置实现了供电电压先于编程电压下电，或者供电电压后与编程电压上电造成的编程电路误编程的问题，同时也解决了编程电压和供电电压的上电和下电的顺序限制的问题。

5、在一种可能的实施方式中，控制电压电路用于：接收供电电压；当供电电压大于或等于预设值时，输入控制信号，根据控制信号生成控制电压并输出给第一晶体管的栅极；第一晶体管还用于：当第一晶体管由于栅极受控制电压而导通时，通过第一晶体管的第一极向编程电路的控制端输出第一电压。

6、本技术实施例在供电电压达到预设值开始编程的时候，通过控制电压电路输入控制信号，并根据输入的控制信号来生成控制电压，并将生成的控制电压输出给第一晶体管的栅极，从而实现第一晶体管的导通。当第一晶体管导通后，编程电路向存储单元输出编程电压。在编程阶段，只需要调整输入不同的控制信号，即可实现控制编程电路进行编程或不进行编程，操作简单方便，且稳定性强。

7、在一种可能的实施方式中，比较电路还用于：当供电电压大于或等于预设值时，控制第二晶体管关断。

8、本技术实施例通过比较电路来判断供电电压是否达到预设值，当供电电压未达到预设值时，存在耦合电压导通第一晶体管从而带来误编程的风险，此时比较电路通过控制第二晶体管持续输出第二电压，以第二电压来维持编程电路保持输出不足以对存储单元进行编程的电压。当供电电压达到预设值时，电容耦合效应的影响减小，耦合电压降低或消失，此时为了满足后续正常的编程，需要第二晶体管不再输出第二电压。由比较电路判断到供电电压达到预设值，向第二晶体管输出第三电压，由第三电压控制第二晶体管关断。

9、在一些可能的实施方式中，比较电路包括第六晶体管、第七晶体管和施密特触发器；第六晶体管的栅极作为比较电路的输入端用于输入供电电压；第六晶体管的第一极和第七晶体管的第一极共同耦合至施密特触发器的输入端；第六晶体管的第二极接地；施密特触发器的输出端作为比较电路的输出端与第二晶体管的栅极耦合。

10、本技术实施例中比较电路包括第六晶体管、第七晶体管和施密特触发器；第六晶体管的栅极用于输入供电电压；第六晶体管的第一极和第七晶体管的第一极共同耦合至施密特触发器的输入端；第六晶体管的第二极接地；第七晶体管的第二极用于输入第五电压；供电电压小于预设值时，第七晶体管的第一极用于向施密特触发器的输入端输出第五电压；第五电压用于通过施密特触发器控制第二晶体管的第一极输出第二电压；当供电电压大于或等于预设值时，第六晶体管由于栅极受供电电压而导通；第六晶体管的第一极用于向施密特触发器的输入端输出第六电压；第六电压用于通过施密特触发器控制第二晶体管关断。其中，第五电压和第六电压为代表相反电平的电压；第三电压和第四电压为代表相反电平的电压。

11、在一些可能的实施方式中，比较电路还包括第八晶体管；第八晶体管的栅极用于输入编程电压；编程电压用于控制第八晶体管导通；第八晶体管的第一极与第六晶体管的第二极耦合，第八晶体管的第二极接地。

12、本技术实施例通过第八晶体管的栅极输入编程电压，由编程电压控制第八晶体管导通。当编程电压未上电时，无论第六晶体管是否导通，因第八晶体管未导通，所以第六晶体管无法向施密特触发器提供第三电压，从而确保在编程电压未上电的情况下编程电路始终向存储单元输出不足以对存储单元进行编程的低电压。

13、在一些可能的实施方式中，比较电路还包括第九晶体管；第九晶体管的第一极与第八晶体管的第二极耦合，第九晶体管的第二极接地；第九晶体管的栅极与第六晶体管的栅极并联，作为比较电路的输入端用于输入供电电压。本技术实施例通过设置第九晶体管来对输入第六晶体管的栅极的电压进行分压，从而提高供电电压导通第六晶体管的阈值。

14、在一些可能的实施方式中，比较电路还包括第一电阻；第一电阻的输入端用于输入供电电压；第一电阻的输出端与第六晶体管的栅极耦合，用于输出供电电压。本技术实施例通过设置第一电阻对输入的电流进行限流，从而对第六晶体管以及第九晶体管进行保护，避免因过大的电流造成第六晶体管和第九晶体管的损坏。

15、在一些可能的实施方式中，编程电路包括第三晶体管和编程电源开关电路；编程电源开关电路的控制端作为编程电路的控制端，与第一晶体管的第一极、第二晶体管的第一极、第三晶体管的第一极共同耦合至耦合点处；编程电源开关电路的输出端作为编程电路的输出端，用于耦合至存储单元，以向存储单元输出编程电压；第三晶体管的驱动能力等于或小于第一晶体管的驱动能力。

16、本技术实施例通过第三晶体管的第一极持续向编程电源开关电路输出第七电压，通过第七电压控制编程电源开关电路输出不足以对存储单元进行编程的电压。当第一晶体管导通的时候，通过第一晶体管的第一极牵引第三晶体管的第一极输出的电流，从而改变为由第一晶体管的第一极向编程电源开关电路输出第一电压，由第一电压控制编程电源开关电路向存储单元输出编程电压。

17、在一些可能的实施方式中，编程电源开关电路包括奇数个反相器组件；单个反相器组件包括一个nmos管和一个pmos管；反相器组件的pmos管的栅极和nmos管的栅极耦合后作为反相器组件的控制端；反相器组件的pmos管的漏极和nmos管的漏极耦合后作为反相器组件的输出端；反相器组件的pmos管的源极用于输入编程电压；当编程电源开关电路包括单个反相器组件时：单个反相器组件的控制端作为编程电源开关电路的控制端，与第一晶体管的第一极、第二晶体管的第一极、第三晶体管的第一极共同耦合至耦合点处；单个反相器组件的输出端作为编程电源开关电路的输出端，用于耦合至存储单元，以向存储单元输出编程电压；当编程电源开关电路包括多个反相器组件时：前一级反相器组件的输出端和后一级反相器组件的控制端耦合；第一级反相器组件的控制端作为编程电源开关电路的控制端，与第一晶体管的第一极、第二晶体管的第一极、第三晶体管的第一极共同耦合至耦合点处；最后一级反相器组件的输出端作为编程电源开关电路的输出端，用于耦合至存储单元，以向存储单元输出编程电压。

18、本技术实施例通过奇数个反相器组件构成编程电源开关电路。当编程电源开关电路的控制端输入高电压时，编程电源开关电路向存储单元输出低电压以不对存储单元进行编程。当编程电源开关电路的控制端输入低电压时，编程电源开关电路向存储单元输出编程电压，以对存储单元进行编程。奇数个反相器组件在控制逻辑上所起的作用是一样的，但设置多个反相器组件，可以增加一定的时延，通过时延对输出进行实时纠正，避免了单个反相器组件进行输出的情况下，反相器组件的输出反复反转时，反转速度过快，输出没有稳态。

19、在一些可能的实施方式中，第三晶体管的第二极用于输入编程电压。

20、本技术实施例中，第三晶体管的第二极用于输出高电压，从而控制编程电源开关电路向存储单元输出低电压。该高电压可以通过额外设置的电压器件提供，也可以由编程电压提供。由编程电压提供高电平可以减少额外的电源器件的设置，同时可以保证该高电压和编程电压上电的同步性，增加系统的稳定性。

21、在一些可能的实施方式中，控制电压电路包括第一反相器、与非门、反相器组；反相器组中包括奇数个第二反相器；第一反相器的输入端用于接收第一控制信号，第一反相器的输出端与与非门的第一输入端耦合；与非门的第二输入端用于接收第二控制信号；与非门的输出端与反相器组的输入端连接；反相器组的输出端作为控制电压电路的输出端与第一晶体管的栅极耦合，用于输出控制电压。

22、本技术实施例在供电电压达到预设值开始编程的时候，通过控制电压电路输入控制信号，并根据输入的控制信号来生成控制电压，并将生成的控制电压输出给第一晶体管的栅极，从而实现第一晶体管的导通。当第一晶体管导通后，编程电路向存储单元输出编程电压。在编程阶段，只需要调整输入不同的控制信号，即可实现控制编程电路进行编程或不进行编程，操作简单方便，且稳定性强。其中控制信号包括第一控制信号和第二控制信号，由第一控制信号、第二控制信号和第一反相器、与非门、反相器组共同作用，来控制该控制电压电路是否向第一晶体管的栅极输出控制电压，从而实现对编程的控制。

23、在一些可能的实施方式中，驱动电路还包括第四晶体管，第四晶体管的第一极与第一晶体管的第二极耦合，第四晶体管的第二极接地，第四晶体管的栅极用于输入编程电压；编程电压用于导通第四晶体管。

24、本技术实施例通过编程电压控制第四晶体管导通。确保只有编程电压上电时，第四晶体管是导通的，从而使得第一晶体管的第二极接地。

25、在一些可能的实施方式中，驱动电路还包括第五晶体管；第五晶体管的栅极与第一晶体管的栅极并联，用于与控制电压电路的输出端耦合；第五晶体管的第一极与第四晶体管的第二极耦合，第五晶体管的第二极接地。

26、本技术实施例通过第五晶体管来对第一晶体管进行分压，从而提高第一晶体管对耦合电压的隔绝能力。

27、在一些可能的实施方式中，第二晶体管的第二极用于输入编程电压。

28、本技术实施例中，通过第二晶体管的第二极向编程电路输出高电压，从而控制编程电源开关电路向存储单元输出不足以对存储单元进行编程的低电压。该高电压可以通过额外设置的电压器件提供，也可以由编程电压提供。由编程电压提供高电平可以减少额外的电源器件的设置，同时可以保证该高电压和编程电压上电的同步性，增加系统的稳定性。

29、第二方面，提供了一种电编程熔断存储器，该电编程熔断存储器包括如上述第一方面记载的电源开关电路、存储单元阵列；电源开关电路用于输入供电电压、控制信号和编程电压，并根据控制信号向所耦合的存储单元阵列中的存储单元输出编程电压；编程电压用于对存储单元进行编程。

30、第三方面，提供了一种电子设备，该电子设备包括如上述第一方面记载的电源开关电路、和接口电路；电源开关电路用于输入供电电压、控制信号和编程电压，并根据控制信号，通过接口电路向所耦合的存储单元阵列中的存储单元输出编程电压；编程电压用于对存储单元进行编程。

31、关于第二方面和第三方面的技术效果参照上述第一方面的描述，故不再赘述。