Design of an 8-Bit eFuse One-Time Programmable Memory IP Using an External Voltage

We propose an eFuse one-time programmable (OTP) memory cell based on a logic process, which is programmable by an external program voltage. For the conventional eFuse OTP memory cell, a program datum is provided with the SL (Source Line) connected to the anode of the eFuse going through a voltage drop of the SL driving circuit. In contrast, the gate of the NMOS program transistor is provided with a program datum and the anode of the eFuse with an external program voltage (FSOURCE) of 3.8V without any voltage drop for the newly proposed eFuse cell. The FSOURCE voltage of the proposed cell keeps either 0V or the floating state at read mode. We propose a clamp circuit for being biased to 0V when the voltage of FSOURCE is in the floating state. In addition, we propose a VPP switching circuit switching between the logic VDD (=1.8V) and the FSOURCE voltage. The layout size of the designed eFuse OTP memory IP with Dongbu HiTek's $0.15{\mu}m$ generic process is $359.92{\times}90.98{\mu}m^2$.

외부프로그램 전압을 이용한 8비트 eFuse OTP IP 설계

본 논문에서는 외부 프로그램 전압으로 프로그램 가능한 로직 공정 기반의 eFuse OTP 셀을 제안하였다. 기존의 eFuse OTP 메모리 셀은 eFuse의 양극 (anode)에 연결된 SL (Source Line)으로 SL 구동회로의 전압강하를 거치면서 프로그램 데이터가 공급된 반면, 새롭게 제안된 eFuse 셀은 NMOS 프로그램 트랜지스터의 게이트에 프로그램 데이터가 공급되고 eFuse의 양극에 3.8V의 외부 프로그램 전압 (FSOURCE)이 전압강하 없이 공급된다. 그리고 제안된 셀의 FSOURCE 전압은 읽기 모드에서 0V 또는 플로팅 상태를 유지한다. 한편 본 논문에서는 FSOURCE 핀의 전압이 플로팅 상태인 경우는 회로적으로 0V로 바이어싱 하는 클램프 회로를 제안하였고, 로직 전압인 VDD (=1.8V)와 FSOURCE전압 사이에 스위칭 해주는 VPP 스위칭 회로를 제안하였다. 동부하이텍 $0.15{\mu}m$ generic 공정으로 설계된 8비트 eFuse OTP IP의 레이아웃 면적은 $359.92{\times}90.98{\mu}m^2$이다.