본 논문에서는 가변 펌핑 클록 주파수를 이용한 모바일 D랩용 고효율 승압 전압 발생기를 제안한다. 제안된 승압 전압 발생기는 효율을 높이기 위해서 3단 Cross-coupled 점하 펌프를 사용하였으며, 또한 최종 출력 전압의 승압 시간을 줄이기 위해 기존의 승압 전압 발생기에서 사용되는 고정된 펌핑 클록 주파수 대신 전압 제어 발생기를 사용하여 펌핑 클록 주파수을 가변하였다. 따라서 제안된 승압 전압 발생기는 1.2 V 전원 전압, 최대 2 mA의 부하 전류, 1 nF의 부하 캐퍼시터 조건에서 24.0-${mu}s$안에 3.0 V의 최종 출력 전압을 승압할 수 있다. 실험 결과 제안된 승압 전압 발생기는 에너지 소비를 26% (1573 nJ $ ightarrow$ 1162 nJ), 승압 시간을 29% (33.7-${mu}s$ $ ightarrow$ 24.0-${mu}s$) 감소시켰다. 따라서 제안된 승압 전압 발생기를 사용함으로써, 높은 에너지 효율과 빠른 승압을 동시에 구현할 수 있다.
A energy efficient $V_{pp}$ generator using a variable pumping frequency for mobile DRAM is presented in this paper. The proposed $V_{pp}$ generator exploits 3 stages of a cross-coupled charge pump for energy efficiency. Instead of using a fixed pumping frequency in the conventional $V_{pp}$ generator, our proposed $V_{pp}$ generator adopts a voltage-controlled oscillator and uses variable frequencies to reduce the ramp-up time. As a result, our $V_{pp}$ generator generates 3.0 V output voltage with 24.0-${mu}s$ ramp-up time at 2 mA current load and 1 nF capacitor load with 1.2 V supply voltage. Experimental results show that the proposed $V_{pp}$ generator consumes around 26% less energy (1573 nJ $ ightarrow$ 1162 nJ) and reduces 29% less ramp-up time (33.7-${mu}s$ $ ightarrow$ 24.0-${mu}s$) compared to the conventional approach.
