JP2000188381A - 半導体記憶装置 - Google Patents
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Abstract
の対称性と高速性を確保し、書き込み・読み出し動作マ
ージンの大きい半導体記憶装置を提供する。 【解決手段】横方向に長い周辺回路をチップ縦方向の中
央部に置き、これと直交するようにチップ上下に縦方向
に長いシフトレジスタ部を配置し、メモリコア部とシフ
トレジスタ部をセットとして左右対称となるように分割
配置することでチップ面積を増加することなくメモリコ
ア部とシフトレジスタ部をつなぐデータ線・信号線を短
くし、配線の対称性を維持することにより動作マージン
の大きい高速動作半導体記憶装置を実現することができ
る。またシフトレジスタ部にデータ対応のブロック構造
を与え、その重ね順を周辺回路とシフトレジスタ部のシ
リアルデータ入出力端との配線長が最短となるようにす
れば、さらに高速動作の半導体記憶装置を得ることがで
きる。
Description
り、特に高周波クロック同期型メモリの回路構成に関す
るものである。
路構成を図26に示す。メモリ回路100は大別してメ
モリ・コア部101とその他のI/F回路から構成され
る。
合う左右のシフトレジスタ部102と、これに対応して
外部信号線との間に配置された左右のI/O回路(入出
力回路)106と、DLL(Delayed Locked Loop )回
路111と、コントロールロジック112とを備えてい
る。
力する書き込み用クロックRXCLKに同期して、内部
ライトデータを制御するクロックrclkを生成し、ま
た、外部から入力する読み出し用クロックTXCLKに
同期して、内部リードデータを制御するクロックtcl
kを生成する回路である。
部コマンド信号COMMANDにより入力されたプロト
コルを論理演算して、メモリ回路のコントロール信号を
生成する回路である。
ータ制御クロックrclkを用いて、外部入出力データ
線からシリアル・ライトデータDQ<0:7>、DQ<
8:15>をそれぞれ取り込み、複数のシフトレジスタ
からなる左右のシフトレジスタ部102に入力する内部
シリアル・ライトデータeWrite、oWriteを
出力する。
lkを用いて、左右のシフトレジスタ部102から内部
シリアル・リードデータeRead、oReadをそれ
ぞれ取り込み、外部入出力データ線にシリアル・リード
データDQ<0:7>、DQ<8:15>をそれぞれ出
力する。
で16ビットのデータの内、前半の8ビットのデータと
後半の8ビットのデータを示している。なお、Rea
d、Writeに付記したe、oの文字は、それぞれ偶
数番(even)及び奇数番(odd)のデータを示し
ている。
し動作時にコントロール信号によりメモリ・コア部10
1から読み出された内部パラレル・リードデータRD<
0:7>をそれぞれ取り込み、書き込み動作時にコント
ロール信号により内部パラレル・ライトデ−タWD<
0:7>をそれぞれ出力して、メモリ・コア部101に
書き込む。
2は、左右のI/O回路106とメモリ・コア部101
との間で、読み出し動作時に内部パラレル・リードデー
タRD<0:7>を内部シリアル・リードデータeRe
ad、oReadに変換し、また書き込み動作時に内部
シリアル・ライトデータeWrite、oWriteを
内部パラレル・ライトデータWD<0:7>に変換する
メモリコア部101は、ローデコーダ、カラムデコー
ダ、メモリセルアレイ、センスアンプ、リダンダンシ・
フューズ、DQバッファからなる通常のDRAM回路で
構成される。
期型メモリのレイアウト構成において、メモリ・コア部
101から読み出されたパラレル・リードデータが、シ
フトレジスタ102によりシリアル・リードデータに変
換され、I/O回路106に到達するまでの経路を図2
7に示す。ここで、点線で囲まれた周辺回路部105の
内部に含まれる左右のI/O回路106には、一連番号
0〜7及び8〜15が付されている。
場合には、I/O回路106から入力したシリアル・ラ
イトデータがシフトレジスタ部102に入力され、シフ
トレジスタ部102でパラレル・ライトデータに変換さ
れた後、メモリコア部101に書き込まれる。
の流れは、読み出し動作におけるデータの流れを逆にす
れば求められるので、図27では読み出し動作の場合を
例としてリードデータの経路を示している。
に配置されたメモリ・コア部101は、一連番号0〜7
が付された左側の各8ビットのI/O回路106に対応
して、左側のメモリ・コア部101に前記各8ビット分
の領域がそれぞれ割り付けられ、同様に、一連番号8〜
15が付された右側の各8ビットのI/O回路106に
対応して、右側のメモリコア部101に前記各8ビット
分の領域がそれぞれ割り付けられ、全体で16ビット構
成の高周波クロック同期型メモリを構成している。
101に示されるように、セルアレイには(I/O)0
<0:7>から(I/O)15<0:7>までの各8ビ
ットの領域がそれぞれ割り付けられる。高周波クロック
同期型メモリのアクティブ動作時には、アドレス信号に
より左上、右下、又は左下、右上のどちらかの組み合わ
せで、上記4つのメモリ・コア部101が選択される。
に、パラレルに読み出されたリードデータは、シフトレ
ジスタ部102で各8ビットのシリアル・リードデータ
に変換される。シフトレジスタ部102の詳細を図28
に示す。
拡大図である。シフトレジスタ部102には(I/O)
0〜(I/O)7までの各I/O回路に対応してシフト
レジスタ102aが配置され、内部リードデータ制御ク
ロックtclkの立ち上がり、立ち下がりエッジに同期
して、それぞれ奇数データ、偶数データのシフト動作が
行われる。
メモリ・コア部から読み出されたRD0<0:7>から
RD7<0:7>までの各8ビットのパラレル・リード
データが入力され、前記各シフトレジスタ102aか
ら、oRead0〜oRead7の奇数番、及びeRe
ad0〜eRead7の偶数番のシリアル・リードデー
タが読み出される。
奇数番、及びeWrite0〜eWrite7の偶数番
のシリアル・ライトデータが、前記各シフトレジスタ1
02aに入力され、WD0<0:7>からWD7<0:
7>までの、各8ビットのパラレル・ライトデータが出
力される。
の回路構成を示す。シフトレジスタ102aは読み出し
用のリードレジスタ107と、書き込み用のライトレジ
スタ108から構成される。
ル・リードデータRD<1>、RD<3>、RD<5
>、RD<7>を入力し、シリアル・リードデータoR
eadを出力する直列接続の4段のフリップ・フロップ
(以下FFと呼ぶ)109からなるシフトレジスタと、
偶数番のパラレル・リードデータRD<0>、RD<2
>、RD<4>、RD<6>を入力し、シリアル・リー
ドデータeReadを出力する直列接続の4段のFF1
10からなるシフトレジスタで構成される。
ル・ライトデータoWriteを入力し、奇数番のパラ
レル・ライトデータWD<1>、WD<3>、WD<5
>、WD<7>を出力する直列接続の4段のFFからな
るシフトレジスタ109と、偶数番のシリアル・ライト
データeWriteを入力し、偶数番のパラレル・ライ
トデータWD<0>、WD<2>、WD<4>、WD<
8>を出力する直列接続の4段のFF110からなるシ
フトレジスタで構成される。
リアルデータを入出力し、シフトレジスタを構成するF
F109、110の各出力段からパラレルデータを入出
力することによりパラレル・シリアル変換を実現してい
る。
とつと、対応するシフトレジスタ102及びI/O回路
106のひとつに着目し、図29乃至図32に示すタイ
ミング波形図を用いて高周波クロック同期型メモリの書
き込み・読み出し動作の1例を説明する。
ついて説明する。リードコマンド信号COMMANDが
入力されると、一定時間後にメモリ、コア部101のひ
とつからパラレルに8ビットのリードデータRD<0:
7>が出力される。
0:7>は、内部リードデータを制御するtclkの立
ち上がりに同期して、図28に示す対応するシフトレジ
スタ102aに含まれるリードレジスタ107のodd
側で、奇数番の1、3、5、7からなる4ビットのシリ
アルリードデータoReadに変換される。
clkの立ち下がりに同期して、対応するシフトレジス
タ102aに含まれるリードレジスタ107のeven
側で、偶数番の0、2、4、6からなる4ビットのシリ
アルリードデータeReadに変換される。
た計8ビットのシリアル・リードデータが対応するI/
O回路106を介して外部に出力される。このようにし
て、4サイクルのtclkで8ビットのシリアル・リー
ドデータが出力される。すなわち、tclkの立ち上が
り、立ち下がりエッジを用いることにより、各4ビット
のoRead、eReadを交互に出力することができ
る。
例について説明する。図30は、内部リードデータを制
御するクロックtclkの立ち上がりエッジのみを用い
て、パラレル・シリアル変換を行う場合のタイミング波
形図である。図29で説明したtclkの立上がり、立
下がりエッジを使用する場合に比べて、8ビットのパラ
レル・シリアル変換を行うのに8サイクルのtclkが
必要となる。
について説明する。ライトコマンド信号COMMAND
が入力されると、一定時間後にI/O回路のひとつから
8ビットのシリアル・ライトデータが出力される。
アル・ライトデータは、内部ライトデータを制御するr
clkの立ち上がりに同期して、対応する図28(b)
のシフトレジスタ102aに含まれるライトレジスタ1
08のeven側で偶数番の0、2、4、6からなる4
ビットのシリアル・リードデータeReadに変換され
保持される。
clkの立ち下がりに同期して、同じく対応する図28
(b)のシフトレジスタ102aに含まれるライトレジ
スタ108のodd側で奇数番の1、3、5、7からな
る4ビットのシリアル・リードデータoReadに変換
され保持される。
トデータが保持された図28(b)のライトレジスタ1
08aに含まれるeven側及びodd側の各FF10
9、110の出力を合成することにより、シリアル・パ
ラレル変換され0〜7と番号付けられたパラレル・ライ
トデータWD<0:7>が出力される。
例について説明する。図32は、内部ライトデータを制
御するクロックrclkの立ち上がりエッジのみを用い
て、シリアル・パラレル変換を行う場合のタイミング波
形図である。図31で説明したrclkの立上がり、立
下がりエッジを使用する場合に比べて、8ビットのシリ
アル・パラレル変換を行うのに8サイクルのrclkが
必要となる。
ク同期型メモリの構成について説明する。図33(a)
にその主要回路のパターンレイアウトを示す。入出力ピ
ンに接続されるパッド(図示せず)はチップの中央部に
配置される。
路106が配置され、その上部に隣接してコントロール
・ロジック112を設け、コントロールロジック112
と、DLL回路111及び1列のI/O回路106の上
下に、シフトレジスタ部102が配置され、上下のメモ
リ・コア部101との間で矢示したようにデータ転送が
行われる。
03と、メモリ・コア部101に冗長性を付与し不良ビ
ットを切り離すことにより製造歩留まりの向上を図るリ
ダンダンシ・フューズ回路104とが、シフトレジスタ
102に隣接するように配置される。
部102とをセットにして上下対称に配置することによ
り、メモリ・コア部101とシフトレジスタ102との
間をつなぐデータ線や信号線の配置を上下対称にし、伝
播時間を等しくして書き込み・読み出し動作マージンを
向上することができる。しかし、この配置では上下2段
のシフトレジスタ部102が必要となりチップ面積が増
加する。
成を示すブロック図である。メモリ・コア部101は、
通常の半導体記憶装置と同様にDQバッファ103と、
フューズ回路104と、メモリセルアレイ113と、セ
ンスアンプ114と、カラムデコーダ115と、ローデ
コーダ116とから構成される。ADDはアドレス信
号、RD、WDはそれぞれリードデータ、ライトデータ
を示す。
トレジスタ部102をl段にして上下のメモリ・コア部
101で共用するようにした従来例を図34に示す。前
記レイアウトと比較してチップ面積の削減は期待できる
が、シフトレジスタ部102の入出力データ線や信号線
の上下の配線長が異なるため、上下のメモリコア部への
データや信号の伝播時間の対称性が崩れて、配線長が長
いメモリ・コア部の書き込み・読み出し動作のマージン
が小さくなる欠点がある。
高周波クロック同期型メモリは、メモリ・コア部とシフ
トレジスタ部との間でデータや信号の授受を行うデータ
線、信号線の伝播時間を上下対称にするため、メモリ・
コア部とシフトレジスタ部とをセットにして上下対称と
なるように配置すれば、上下2段のシフトレジスタ部が
必要になり、チップ面積が増加するという問題があっ
た。
下のメモリ・コア部101で共用すればチップ面積の削
減は期待できるが、シフトレジスタ部の入出力データ
線、信号線の上下の配線長が異なるため、データや信号
の伝播時間の対称性が崩れ、配線長が長いメモリ・コア
部の書き込み・読み出し動作マージンが小さくなるとい
う問題があった。
たもので、メモリ・コア部とシフトレジスタ部をセット
として上下対称に配置するばかりでなく、さらに左右対
称になるように分割配置し、チップ面積の増大を生じる
ことなくメモリ・コア部とシフトレジスタとの間でデー
タ線、信号線の伝播時間の対称性を確保することによ
り、書き込み・読み出し動作マージンの大きい高周波ク
ロック同期型メモリの回路を提供することを目的とす
る。
は、方形の半導体チップ上に形成された高周波クロック
同期型メモリ回路からなり、I/O回路を含む左右に長
い周辺回路部を前記半導体チップの中央部に置き、この
周辺回路部に対して上下対称となるように、メモリ・コ
ア部とシフトレジスタ部とをセットにして配置し、さら
にこのシフトレジスタ部の長さ方向と前記周辺回路部の
長さ方向とが互いに直交するように配置することを特徴
とする。
・レイアウトを有する本発明の高周波クロック同期型メ
モリ回路は、前記方形の半導体チップ上で、さらに左右
の対称性を具備することを特徴とする。
路部と、これに直交する上下に長いシフトレジスタ部と
の間を接続するデータ線、信号線の長さを短縮するため
に、前記シフトレジスタ部で転送される書き込み・読み
出しデータの流れの方向を最適化することを特徴とす
る。
体チップの任意の1辺に沿う前記左右の方向を横方向と
呼び、前記方形の半導体チップの他の1辺に沿う前記上
下の方向を縦方向と呼ぶことにする。なお、前記方形の
半導体チップは正方形でも矩形でもよい。
なくともメモリセルアレイを含むメモリ・コア部とシフ
トレジスタ部とI/O回路を含む周辺回路部とを有し、
縦横の2辺を備える方形の半導体チップ上に形成され、
前記半導体チップの縦方向の中央部に周辺回路部の長手
方向が前記半導体チップの横の辺と平行になるように配
置された前記周辺回路部と、前記周辺回路部の長手方向
の中心線に対して対称の位置に、シフトレジスタ部の長
手方向がこの周辺回路部の長手方向と直交するように配
置された前記シフトレジスタ部と、このシフトレジスタ
部の長手方向に沿って隣接するように配置されたメモリ
・コア部とを具備することを特徴とする。
記メモリ・コア部と前記シフトレジスタ部とが前記半導
体チップの縦の中心線に対して対称となるように配置さ
れることを特徴とする。
は、前記メモリ・コア部が前記シフトレジスタ部の長手
方向に沿って片側に隣接するように配置されることを特
徴とする。
憶装置は、前記メモリ・コア部が前記シフトレジスタ部
の長手方向に沿って両側に隣接するように配置されるこ
とを特徴とする。
は、前記メモリ・コア部が前記シフトレジスタ部の長手
方向に沿って両側に隣接するように配置された第1、第
2のメモリ・コア部からなり、前記シフトレジスタ部
は、前記第1のメモリ・コア部と組み合わせて動作する
第1のシフトレジスタと、前記第2のメモリ・コア部と
組み合わせて動作する第2のシフトレジスタとからなる
ことを特徴とする。
憶装置は、前記メモリ・コア部が前記シフトレジスタ部
の長手方向に沿って両側に隣接するように配置された第
1、第2のメモリ・コア部からなり、前記シフトレジス
タ部は、前記第1、第2のメモリ・コア部と共通に組み
合わされて動作することを特徴とする。
モリセルアレイを含むメモリ・コア部とシフトレジスタ
部と複数のI/O回路を含む周辺回路部とを有し、縦横
の2辺を備える方形の半導体チップ上に形成され、前記
半導体チップの縦方向の中央部に、周辺回路部の長手方
向が前記半導体チップの横の辺と平行になるように配置
された前記周辺回路部と、前記周辺回路部の長手方向に
平行な中心線に対して対称の位置に、シフトレジスタ部
の長手方向がこの周辺回路部の長手方向と直交するよう
に配置された前記シフトレジスタ部と、このシフトレジ
スタ部の長手方向に沿って隣接するように配置されたメ
モリ・コア部とを具備し、前記シフトレジスタ部が前記
複数のI/O回路ごとにまとめられたシフトレジスタか
らなる複数のブロックを、前記半導体チップの縦方向に
沿って順に配置することにより構成されることを特徴と
する。ここで、複数のI/O回路ごとにまとめられたシ
フトレジスタについては第16の実施の形態で詳細に説
明する。
フトレジスタ部が書き込み・読み出し用シリアルデータ
のビットごとにまとめられたシフトレジスタからなる複
数のブロックを、前記半導体チップの縦方向に沿って順
に配置することにより構成されることを特徴とする。こ
こで、シフトレジスタ部が書き込み・読み出し用シリア
ルデータのビットごとにまとめることについては、第1
7の実施の形態で詳細に説明する。
前記シフトレジスタ部が前記シリアルデータの偶数ビッ
トごとにまとめられたシフトレジスタからなる複数のブ
ロックを順に配置した偶数側のシフトレジスタ部と、前
記シリアルデータの奇数ビットごとにまとめられたシフ
トレジスタからなる複数のブロックを順に配置した奇数
側のシフトレジスタ部とが、互いに独立に構成されるこ
とを特徴とする。
置は、前記複数のブロックにおける書き込み・読み出し
用のデータの転送モードには、書き込み動作時におい
て、前記シフトレジスタ部の前記周辺回路部に近いブロ
ックに入力されたシリアルデータが、前記周辺回路部か
ら遠いブロックに向かう転送モードと、読み出し動作時
において、前記メモリコア部から読み出されたパラレル
データが、前記周辺回路部に近いブロックに向かう転送
モードと、書き込み動作時において、前記シフトレジス
タ部の前記周辺回路部に近いブロックに入力されたシリ
アルデータが、前記周辺回路部から遠いブロックに向か
った後に、反転して前記周辺回路部に近いブロックに向
かう転送モードと、読み出し動作時において、前記メモ
リ・コア部から読み出されたパラレルデータが、前記周
辺回路部から遠いブロックに向かった後に、反転して前
記周辺回路部に近いブロックに向かう転送モードとのい
ずれか1つが含まれることを特徴とする。
モリ・コア部とを接続するデータ線及び信号線の対称性
が確保され、さらにメモリ・コア部の分割配置とシフト
レジスタ部におけるデータ転送モードを最適化すること
により、前記データ線及び信号線が短縮されるので、書
き込み・読み出し動作マージンが確保されると同時に、
高周波クロック動作型半導体メモリの高速化と低消費電
力化、及びチップサイズの縮小化を図ることができる。
は、前記シフトレジスタ部の一部をなす書き込み動作用
のライトレジスタが、複数のラッチ回路のラッチ制御信
号(図35の信号WRTLAT)を内部クロック信号に
同期して転送することにより、前記内部クロック信号に
同期して前記ライトレジスタに入力されたシリアル・ラ
イトデータが、所定の順序で前記複数のラッチ回路に取
り込まれ、パラレル・ライトデータとして出力するよう
に構成され、前記複数のブロックにおける書き込み用の
データの転送モードは、前記シフトレジスタ部の前記周
辺回路部に近いブロックに入力されたラッチ制御信号
が、前記周辺回路部から遠いブロックに向かって転送さ
れることにより、前記シフトレジスタ部の前記周辺回路
部に近いブロックに入力されたシリアル・ライトデータ
が、前記周辺回路部に近いブロックのラッチ回路から遠
いブロックのラッチ回路に順に取り込まれるようにした
ことを特徴とする。
ラレル変換を行う場合に、入力されたシリアル・データ
は順次先送りされて、入力部から遠いブロックから近い
ブロックに向けて順に取り込まれるが、前記ライトレジ
スタに入力されたシリアル・ライトデータは、入力部に
近いブロックから遠いブロックのラッチ回路に向けて、
通常と逆の順序に取り込まれる。
てライトレジスタへのシリアル・ライトデータの入力
を、周辺回路部の最近傍におけるライトレジスタのブロ
ックに対して行い、同時に読み出し動作において、メモ
リ・コア部から読みだされたパアラレル・リードデータ
を、リード・レジスタで転送してシリアル・リードデー
タとし、周辺回路部の最近傍におけるライトレジスタの
ブロックから出力することによりデータ線及び信号線を
短縮することができる。
施の形態を詳細に説明する。以下の説明において、DQ
バッファ及びフューズ回路を含むメモリ・コア部を単に
コアと呼び、入出力ピンに接続されるパッド含むI/O
回路、DLL回路、コントロールロジック回路の3つの
回路を周辺回路部と呼ぶことにする。
ロック同期型メモリの主要回路のレイアウトを図1に示
す。以下図1のレイアウトにおいて左右方向をX方向又
は単にX、上下方向をY方向又は単にYと呼ぶことにす
る。
すように、X方向に長い周辺回路部をYの中央に配置
し、これに隣接してコア及びシフトレジスタがY方向に
2分割されるように配置されていたが、第1の実施の形
態ではこれを4分割することに特徴がある。
イアウトでは、長手方向がXに平行な周辺回路部5がチ
ップのY方向の中央部に配置され、前記周辺回路部5の
長手方向の中心線がチップ上下の対称軸となる。また、
第1の実施の形態のレイアウトでは、このほか、チップ
のX方向の中央に位置しYに平行な直線からなるチップ
左右の対称軸を備える。
シフトレジスタ部2、DQバッファ3及びフューズ回路
4の長手方向がYに平行で、チップのX方向の中央に位
置しYに平行な直線を対称軸として左右対称に配置され
る。
ッファ3とフューズ回路4、及びこのDQバッファ3と
フューズ回路4とを含むコア1が、チップの上下左右の
対称軸により4分割され、従ってシフトレジスタ2とD
Qバッファ3とフューズ回路4の長手方向が、周辺回路
部5の長手方向と直交するように配置される。
は、DQバッファ3とフューズ回路4とを含めて4分割
されたコア1の対応する領域にそれぞれ接続される。従
ってコア1とシフトレジスタ2との間の書き込み・読み
出しデータの流れは、従来と異なり、図1に矢示すよう
にX方向に行われる。
は、長手方向がXに平行で、チップの左右両端に達する
長大なシフトレジスタを、Yの中央部に上下対称となる
ように2段に配置する。このようにすれば、シフトレジ
スタへの入出力データ線、信号線のY方向の配線長が等
しくなり、書き込み・読み出し動作マージンが確保され
るが、一方、レイアウト上の制約が大きくなり、結果的
にチップ面積が増加するという問題があった。
02をl段にして、上下のメモリコア部で共用すれば、
2段の場合に比較してチップ面積は削減されるが、シフ
トレジスタへの入出力データ線、信号線の上下の配線長
が異なるため、配線長が長いコアの書き込み・読み出し
動作マージンが小さくなるという欠点があった。
込み・読み出しの際、シフトレジスタはパラレル・シリ
アル又はシリアル・パラレル変換回路として用いられる
が、FFを直列に接続したシフトレジスタの接続段数が
大きくなれば、シリアル・シフトの動作時間が長くなる
ため、書き込み・読み出し速度が低下するという欠点が
あった。
ック同期型メモリのレイアウトでは、図33(a)に比
べてシフトレジスタ部2の長さが1/2となり、かつ、
コア1との間の入出力データ線、信号線の左右の対称性
が確保されるので、従来に比べて書き込み・読み出し速
度が向上すると同時に、書き込み・読み出し動作マージ
ンを向上することができる。
長手方向とシフトレジスタ部2の長手方向とが直交する
レイアウトでは、長大なシフトレジスタ部をY方向の中
央部に上下2段に配置する場合に比べて、レイアウト上
の制約が緩和され、チップ面積の削減を図ることができ
る。
周波クロック同期型メモリのレイアウトについて説明す
る。第2の実施の形態では、長手方向がXに平行な周辺
回路部5がチップのY方向の中央部に配置され、周辺回
路部5の長手方向の中心線がチップ上下の対称軸とな
り、またチップのX方向の中央部に位置し、Yに平行な
直線がチップの左右の対称軸となることは第1の実施の
形態と同様である。
2、及びコア1に含まれるDQバッファ3とフューズ回
路4とが、チップのX方向の両端部に位置することが第
1の実施の形態と異なっている。図2のレイアウトを用
いれば、第1の実施の形態と同様な理由で同じ利点が得
られることはいうまでもない。
周波クロック同期型メモリのレイアウトについて説明す
る。第3の実施の形態では、長手方向がXに平行な周辺
回路部5がチップのY方向の中央部に配置され、周辺回
路部5の長手方向の中心線がチップ上下の対称軸とな
り、また、チップのX方向の中央部に位置しYに平行な
直線がチップの左右の対称軸となることは、第1の実施
の形態と同様である。
の対称軸により縦に2分割されていたシフトレジスタ部
2が、左右のコア1に共通な対称軸上の1個のシフトレ
ジスタ部2に変化したことが第1の実施の形態と異な
る。第3の実施の形態では、このような共通のシフトレ
ジスタ部2が周辺回路部5の上下に配置される。
回路部5の片側のみに1個のシフトレジスタ部2が配置
されているので、シフトレジスタ部2と上下のコア1と
の間でレイアウトの対称性が保たれないが、第3の実施
の形態では、周辺回路部5と関係なく左右の対称軸上に
シフトレジスタ部2を配置することができる。
信号線の左右の対称性が維持され、書き込み・読み出し
動作マージンを確保することができる。このようにすれ
ば、第1の実施の形態に比べて、シフトレジスタ部2の
専有面積が1/2に削減されるので、チップサイズの削
減に寄与することができる。
周波クロック同期型メモリのレイアウトについて説明す
る。第4の実施の形態では、長手方向がXに平行な周辺
回路部5がチップのY方向の中央部に配置され、周辺回
路部5の長手方向の中心線がチップ上下の対称軸となる
が、チップ左右の対称軸が存在しないことが前記第3の
実施の形態と異なる。
レジスタ部2が左右のコア1で共用されるばかりでな
く、DQバッファ3も左右のコア1で共用される点が第
3の実施の形態と異なる。
て構成が簡単であり幅も狭いので、チップ左右の対称性
が失われても、図4に矢示したコア1との間の入出力デ
ータ線、信号線の左右の対称性は略維持されるので、書
き込み・読み出し動作マージンを確保することができ
る。また、第3の実施の形態に比べてDQバッファ3が
1/2に削減されるので、チップサイズをさらに削減す
ることができる。
周波クロック同期型メモリのレイアウトについて説明す
る。第5の実施の形態ではシフトレジスタ2及びDQバ
ッファ3が左右のコアで共用されるばかりでなく、フュ
ーズ回路4も左右のコアで共用されることが第4の実施
の形態と異なる。
幅に比べて小さいので、チップ左右の対称性が失われて
も、図5に矢示したコア1との間の入出力データ線、信
号線の左右の対称性は略維持され、書き込み・読み出し
動作マージンを確保することができる。このようにすれ
ば、第4の実施の形態に比べてフューズ回路4が1/2
に削減されるのでチップサイズがさらに削減されること
はいうまでもない。
周波クロック同期型メモリのレイアウトについて説明す
る。第6の実施の形態は第5の実施の形態の変形例であ
り、図5のコア1をそれぞれ縦に2分割して、図6のよ
うに計8個のコア1とすることに特徴がある。
長手方向がXに平行な周辺回路部5がチップのY方向の
中央部に配置され、周辺回路部5の長手方向の中心線が
チップ上下の対称軸となる。また、チップのX方向の中
央部におけるYに平行な直線がチップ左右の対称軸とな
ることは、前記第1乃至第3の実施の形態と同様であ
る。また、上下左右のコア1をそれぞれ縦に2分割する
シフトレジスタ2とDQバッファ3とフューズ回路4の
構成は、第5の実施の形態と同様である。
シフトレジスタ部2の幅に比べて小さいので、図6に矢
示したコア1との間の入出力データ線、信号線の左右の
対称性が略維持され、書き込み・読み出し動作マージン
を確保することができる。また、入出力データ線、信号
線の長さが短くなるので、第5の実施の形態に比べて書
き込み・読み出し速度が向上する利点がある。
2、DQバッファ3、フューズ回路4を、図6に示すよ
うに、それぞれ2系統に分割すれば、コア1の分割に際
してビット容量が増加し、単位の大きさに制限がある場
合に、チップサイズの増加を最小限に抑制することがで
き同時にコア1とシフトレジスタ部2との間の対称性も
略確保することができる。
2との間をつなぐデータ線、信号線の配置に着目し、書
き込み・読み出し動作マージンと高速性を中心にレイア
ウト上の利点を説明したが、次に高周波クロック同期型
メモリにおける入出力データの流れと、シフトレジスタ
部2から周辺回路部5を通ってI/O回路6に至る入出
力データ線、信号線の配線長に着目し、さらに高速動作
を実現する手段について説明する。
についてのべる前に、高周波クロック同期型メモリにお
ける入出力データの流れについて詳細に説明する。図
7、図8に、I/O回路とコア1との間で、書き込み・
読み出し動作に応じて内部信号のデータ変換を行うシフ
トレジスタ部2の構成が示されている。ここでデータ変
換とは、先にのべたように、書き込み動作におけるシリ
アル・パラレル変換、読み出し動作におけるパラレル・
シリアル変換のことである。
る各シフトレジスタ2aは、(I/O)0、(I/O)
1、…、(I/O)7と表示されているように、I/O
ごとのブロックにまとめられ、制御クロックに同期し
て、ブロック単位で内部信号のデータ変換を行う。図7
(b)に各シフトレジスタ2aの回路構成が示されてい
る。
シフトレジスタ2aは、内部シリアル・ライトデータW
rite0、Write1、…、Write7を、パラ
レル・ライトデータWD0<0:7>、WD1<0:7
>、…、WD7<0:7>に変換するライトレジスタ7
と、コア1から読み出された内部パラレル・リードデー
タRD0<O:7>、RD1(0:7>、…、RD7<
O:7>を、シリアル・リードデータRead0、Re
ad1、…、Read7に変換するリードレジスタ8と
で構成される。
7とリードレジスタ8は、各8段のFF(フリップ・フ
ロップ)回路9で構成される。ライトレジスタ7では、
内部ライトデータ制御クロックに同期して、8ビット単
位のシリアル・ライトデータWriteがFFに送ら
れ、各FFの出力段から8ビットのパラレル・ライトデ
ータWD<0>、WD1<1>、…、WD<7>が出力
される。また、リードレジスタ8では、8ビットの内部
読み出しパラレル・リードデータRD<0>、RD<1
>、…RD<7>が各FFに入力され、内部リードデー
タ制御クロックに同期して、リードレジスタ8の出力部
から、8ビットのシリアル・リードデータReadが出
力される。
路の個数は、そのシステムによりシフトレジスタが何ビ
ットのパラレル・データをシリアル・データに変換する
か、又はシリアル・データを何ビットのパラレル・デー
タに変化するかにより異なる。
レジスタ7とリードレジスタ8は内部クロックの立ち上
がりエッジ(奇数データ用)及び立ち下がりエッジ(偶
数データ用)の両エッジを用いるタイプか、クロックの
片側エッジのみを用いるタイプかのいずれかを使用す
る。
クの立ち上がりエッジを用い、偶数データ(even)
に対して内部クロックの立ち下がりエッジを用いるシフ
トレジスタの1例を図8に示す。
タ2aからなるシフトレジスタ部2が示されている。8
ビットのシリアル・ライトデータは、各4ビットの偶数
番、奇数番のシリアル・ライトデータeWrite0、
oWrite0、eWrite1、oWrite1、
…、eWrite7、oWrite7に分けられ、これ
を8ビットのパラレル・ライトデータWD0<0:7
>、WD1<0:7>、…、WD7<0:7>に変換し
て出力する。
D0<0:7>、RD1<0:7>、…、RD7<0:
7>は、各4ビットの偶数番、奇数番のシリアル・リー
ドデータeRead0、oRead0、eRead1、
oRead1、…、eRead7、oRead7に変換
して出力される。
7とリードレジスタ8は、それぞれ奇数データ、偶数デ
ータに対応して、各4段のFF回路9及び10からなる
2系列のシフトレジスタで構成される。ここでFF回路
9は内部制御クロックの立上がりエッジでデータを出力
し、FF回路10は内部制御クロックの立下がりエッジ
でデータを出力する。
クロックに同期して、各4ビットの内部シリアル・ライ
トデータeWrite、oWriteがそれぞれeve
n側、odd側のシフトレジスタに入力され、各FF回
路9の出力段から4ビットの奇数番のパラレル・ライト
データWD<1>、WD<3>、WD<5>、WD<7
>が出力され、各FF回路10の出力段から4ビットの
偶数番のパラレル・ライトデータWD<0>、WD<2
>、WD<4>、WD<6>が出力される。
奇数番の内部パラレル・リードデータRD<1>、RD
<3>、RD<5>、RD<7>がodd側の各FF回
路9に入力され、また4ビットの偶数番の内部パラレル
・リードデータRD<0>、RD<2>、RD<4>、
RD<6>がeven側の各FF回路10に入力され、
リードデータ制御クロックに同期して、リードレジスタ
8のodd側及びeven側の出力部から8ビットのシ
リアル・リードデータoRead、eReadがそれぞ
れ出力される。
スタ7及びリードレジスタ8の回路構成と動作について
具体的に説明する。図9に4ビットのシリアル・パラレ
ルデータ変換を行うライトレジスタ7の回路構成を示
す。
での4個のFF回路11と、ラッチ1からラッチ4まで
の4個のラッチ回路12から構成される。FF回路11
は、内部ライトデータ制御クロックrclkの立ち下が
りエッジで入力されたシリアル・ライトデータWRIT
Eを取り込み、立ち上がりでそのデータを出力するD型
FF回路である。
れ、その出力F1、F2、F3、F4が4個のラッチ回
路12に入力される。ラッチ回路12は、先に図26で
説明したコントロールロジック112から出力される制
御信号WRTOPENの立ち下がりで入力データをラッ
チし、立ち上がりでラッチしたデータを出力する。この
4個のラッチ回路12の出力が、パラレル・ライトデー
タWD<0>、WD<1>、WD<2>、WD<3>と
なる。
す。ライトデータ制御クロックrclkは、インバータ
I5、I6によりクロックCLKとその反転クロックC
LKbに変換される。
ンジスタQ1、n型トランジスタQ2からなる転送ゲー
トとCLK及びCLKbにより、rclkが“L”(以
下低レベルを“L”、高レベルを“H”とする)の時イ
ンバータI1、I2からなる初段のFFに取り込まれ、
rclkが“H”に反転した時、入力データDは、p型
トランジスタQ3、n型トランジスタQ4からなる転送
ゲートとCLK及びCLKbにより、インバータI3、
I4からなる次段のFFに送られ出力Qとして取り出さ
れる。
示す。制御信号WRTOPENはインバータI10、I
11により信号ENとその反転信号ENbに変換され
る。ラッチ回路12の入力データDは、制御信号WRT
OPENが“H”の時p型トランジスタQ5、n型トラ
ンジスタQ6からなる転送ゲートとEN及びENbによ
り、インバータI7、I8からなるラッチに送られ、イ
ンバータI9を介して出力Qが取り出される。
て、4ビットのシリアル・パラレルデータ変換を行うラ
イトレジスタ7の動作を説明する。0から3まで番号を
付された4ビットの内部シリアル・データWRITE
は、時刻T0におけるrclkの立ち下がりエッジで、
1ビット目のデータ0がFF1に取り込まれ、時刻T1
におけるrclkの立ち上がりエッジで、データ0がF
lとしてFF1から出力される。
りエッジで、FF1から出力された信号F1はFF2に
取り込まれ、同時にFF1にはWRITE信号の2ビッ
ト目のデータ1が取り込まれる。時刻T3におけるrc
lkの立ち上がりエッジで、データ1がFlとしてFF
1から出力され、データ0がF2としてFF2から出力
される。
データを取り込み、立ち上がりエッジで次のFFへ順に
データを出力すれば、時刻T0で最初のデータを取り込
んでから4サイクル目の時刻T7のrclkの立ち上が
りエッジで、4個のFFの出力F1〜F4に4ビットの
データがそれぞれ出力される。
ートの信号WRTOPENを立ち上げれば、4ビットの
内部シリアル・データWRITEは、WD<0:3>の
パラレル・データに変換される。
rclkの立ち上がり、立ち下がりの両エッジを用いる
タイプの場合には、FFがrclkの立ち上がりでデー
タを取り込み、立ち下がりでデータを出力する構成にな
ったシフトレジスタを追加すればよい。
て、図35の回路構成を備えるライトレジスタについて
説明する。図35に示すライトレジスタは、FF1から
FF3までの3個のFF回路11と、ラッチ1からラッ
チ7までの7個のラッチ回路12から構成される。
11は内部ライトデータ制御クロックrclkによりラ
イトデータを転送したが、図35に示す回路では、ライ
トデータではなくFF2、FF3を用いてラッチ制御信
号WRTLATを、内部ライトデータ制御クロックrc
lkで転送することにより、ライトデータのシリアル・
パラレル変換を実現する。
35のライトレジスタの動作を説明する。0〜3と番号
付けしたシリアル・ライトデータWRITEを、rcl
kに同期してFF1(図35)に入力し、1サイクル遅
れで0〜3と番号付けした出力信号F4を発生させ、順
次ラッチ4乃至ラッチ7に入力する。
lkに同期してFF2、FF3に転送され、それぞれラ
ッチ5乃至ラッチ7のラッチの制御信号端子にWRTL
AT、L1、L2として入力される。これらのラッチ制
御信号を受けてラッチ5乃至ラッチ7の出力部F1、F
2、F3には、0〜2と番号付けしたライトデータWR
ITEが出力し、またラッチ4の入力部には、先にFF
1から入力したシリアル・ライトデータWRITEの最
後のデータ3がF4として出力している。
れば、ラッチ1乃至ラッチ4からパラレル・ライトデー
タWD<0>乃至WD<3>が出力され、ライトデータ
のシリアル・パラレル変換を実現することができる。
の回路構成では、シリアル・ライトデータを内部ライト
データ制御クロックrclkにより順次先送りするよう
にシフトレジスタを構成したが、図35に示すライトレ
ジスタでは、シリアル・ライトデータをラッチに取り込
むタイミングを定めるラッチ制御信号WRTLATを、
rclkに同期してFF回路で転送することにより、必
要なサイクル時に必要な順序でシリアル・ライトデータ
をラッチ回路に取り込むことができる。
1乃至ラッチ4から出力されるパラレル・ライトデータ
WD<0>乃至WD<3>の出力の順序を比較すれば、
同一順序のシリアル・ライトデータの入力に対して、図
9においてラッチ1乃至ラッチ4から出力されるパラレ
ル・ライトデータは、WD<3>、WD<2>、WD<
1>、WD<0>と逆順であるのに対し、図35におい
てラッチ1乃至ラッチ4から出力されるパラレル・ライ
トデータは、WD<0>、WD<1>、D<2>、WD
<3>と順方向に並び替えられることに特徴がある。図
9及び図35のライトレジスタの応用については、後に
第12の実施の形態で説明する。
タ変換を行うリードレジスタ8の回路構成の概要を図1
1(a)に示す。リードレジスタ8はライトレジスタ7
と異なり、直列接続された4個のFF回路13から構成
される。ただし、リードレジスタ8のFF回路13は、
ライトレジスタ7のFF回路11と回路構成が異なる。
ロックtclkの立ち下がりエッジで入力データを取り
込み、立ち上がりエッジでデータを出力するD型FFで
あるが、図26のコントロールロジック112から出力
されるRDin信号の立ち上がりエッジによって、FF
回路13の内部に4ビットの内部パラレル・データRD
<0>からRD<3>までを取り込むことができるよう
になっている。直列接続された4個のFF回路13の終
段から、4ビットの内部シリアル・リードデータRea
dが出力される。
1(b)に示す。tclkとRDinが共に“L”なら
ば、tclkはインバータI17を介して転送ゲートQ
9、Q10をオフ、Q13、Q14をオン、またRDi
nはインバータI12を介して転送ゲートQ7、Q8を
オフ、転送ゲートQ11、Q12をオンとする。
ように接地される)は転送ゲートQ11、Q12及びQ
13、Q14を介してインバータI13、I14からな
るFFの入力側のAに転送されこれを“L”とする。
“H”とすれば、転送ゲートQ9、Q10がオン、転送
ゲートQ13、Q14をオフとなるので、FFの入力側
の状態Aは転送ゲートQ9、Q10を介してインバータ
I15、I16からなるFFの出力側のBに転送されこ
れを“L”とする。このようにして、tclkを用いて
データRDが入力されない場合の、リードレジスタ8を
構成するFF13の初段のから終段までの状態を定め
る。
DinはインバータI12を介して転送ゲートQ7、Q
8をオン、転送ゲートQ11、Q12をオフとし、図1
1(a)に示すRD<0>からRD<3>までの内部パ
ラレル・リードデータが、図11(b)のRDからそれ
ぞれインバータI13、I14からなるFFに取り込ま
れる。
いてリードレジスタ8に取り込まれたパラレル・リード
データをシリアル・リードデータREADとして転送
し、出力することができる。
ビットのリードレジスタ8の動作をさらに具体的に説明
する。時刻T0においてコア1から内部パラレル・リー
ドデータRD<0:3>が読み出される。コア1からパ
ラレル・リードデータが読み出された時、図26のコン
トロールロジック112からRDin信号が出力され
る。このRDin信号の立ち上がりエッジで、パラレル
・リードデータRD<0:3>は、それぞれFF回路1
3の内部ノ一ドAに取り込まれ、RDin信号の立ち下
がりエッジで取り込まれデータはノ一ドAにラッチされ
る。
ッジで4段目のFFに取り込まれたパラレル・リードデ
ータRD<0>が、まず内部シリアル・データRead
として出力される。この時、初段のFFに取り込まれた
RD<3>はFF1として、2段目のFFに取り込まれ
たRD<2>はFF2として、3段目のFFに取り込ま
れたRD<2>はFF3として、各FF回路13の出力
部に出力される。
ッジで、出力FF1、FF2、FF3はそれぞれ次段の
FF回路13に取り込まれ、時間T6におけるtclk
の立ち下がりエッジで順に次のFF回路13へと転送さ
れる。つまり、時間T4における立ち下がりエッジでパ
ラレル・リードデータRD<0>が最初の内部シリアル
・リードデータReadとして出力されてから、4サイ
クル目の時刻T10の立ち下がりエッジでパラレル・リ
ードデータRD<3>が最後の内部シリアル・リードデ
ータReadとして出力され、パラレル・シリアル変換
が終了する。
tclkの立上がり、立下がりの両エッジを用いるタイ
プの場合には、FFがtclkの立ち上がりでデータを
取り込み、立ち下がりでデータを出力する構成になった
シフトレジスタを追加すればよい。
込み・読み出し動作におけるメモリデータの流れを説明
したが、次の第7乃至第22の実施の形態では、このメ
モリデータの流れに基づき、例えば図1のシフトレジス
タ部2から周辺回路部5を通ってI/O回路6に含まれ
るパッド6aに至るシリアル・リード及びシリアル・ラ
イトデータ線の配線長、及び配線に含まれる直列抵抗に
着目して、さらに高速動作を実現する手段について説明
する。
について説明する。第7の実施の形態におけるシフトレ
ジスタ部2の構成とコア1及び周辺回路5に対する配置
を図13に示す。
形態のライトレジスタ7は、4ビットの奇数のシリアル
・ライトデータoWriteを入力し、4ビットの奇数
のパラレル・ライトデータWD<1,3,5,7>を出
力する奇数側のライトレジスタ14と、4ビットの偶数
のシリアル・ライトデータeWriteを入力し、4ビ
ットの偶数のパラレル・ライトデータWD<0,2,
4,6>を出力する偶数側のライトレジスタ15から構
成される。
8は、4ビットの奇数のパラレル・リードデータRD<
1,3,5,7>を取り込み、4ビットの奇数のシリア
ル・リードデータoReadを出力する奇数側のリード
レジスタ16と、4ビットの偶数のパラレル・リードデ
ータRD<0,2,4,6>を取り込み、4ビットの偶
数のシリアル・リードデータeReadを出力する偶数
側のリードレジスタ17から構成される。
は、書き込み及び読み出し制御クロック、rclk、t
clkの両エッジを用いて4サイクルのクロックで8ビ
ットのデータ転送を行う。
タ7とリードレジスタ8からなるシフトレジスタ部2は
(I/O)0から(I/O)7までの8個のI/O回路
6に対応してI/O単位にまとめられ、8個のI/O単
位のブロックがY方向に積み重なる形で1組のシフトレ
ジスタ部2が構成される。
すように、このような8個のI/0回路5に対応する2
組のシフトレジスタ部2が、チップのY方向中央部の周
辺回路部5と直交するようにチップのX方向中央部に配
置される。すなわち、X方向の中央部に16個のI/O
回路6に対応する2組のシフトレジスタ部2が配置され
る。
te及び奇数データoWrite用の2本の内部シリア
ル・ライトデータ線が、I/Oごとに対応する8個のラ
イトレジスタ7にそれぞれ接続されるので、計16本の
内部シリアル・ライトデータ線が周辺回路5を通り、I
/Oごとに異なる配線長で8個のライトレジスタ7に接
続される。
レジスタ8には、それぞれ偶数データeRead及び奇
数データoRead用の2本の内部シリアル・リードデ
ータ線が接続されるので、計16本の内部シリアル・リ
ードデータ線がI/Oごとに異なる配線長で周辺回路部
5まで延び、周辺回路部5を通過してI/O回路6に接
続される。
びリードレジスタ8から周辺回路部5までの配線抵抗を
Rsとすれば、周辺回路部5からもっとも離れたI/O
対応レジスタからの配線抵抗Rsが最大となる。
フトレジスタ部2との間のライト/リード動作における
伝搬時間の対称性を損なわないので、動作マージンを維
持することができる。ただし、この場合は周辺回路5を
通過する時の配線長抵抗Rpの他にI/O間で異なるR
sが加わることを考慮しなければならない。
形態について説明する。第7の実施の形態では、ライト
レジスタ7及びリードレジスタ8をI/Oごとに対応さ
せて構成したが、第8の実施の形態では図14(a)に
示すように、内部制御クロックrclk又はtclkの
両エッジで入力又は出力される<0>から<7>までの
各8ビットのシリアルデータを単位として、ライトレジ
スタ7及びリードレジスタ8をとりまとめる。
てまとめられたデータブロックが、周辺回路5に対して
データの小さい順に<0>、<1>、<2>、…、<7
>のように縦に積み重ねられ、一続きのライトレジスタ
7及びリードレジスタ8が構成される。
リアル・ライトデータは、周辺回路部5からもっとも離
れたライトデータブロック<6>にeWrite<0:
7>が、ライトデータブロック<7>にoWrite<
0:7>が入力され、全I/Oの内部シリアル・リード
データが周辺回路部5にもっとも近いリードデータブロ
ック<0>からeRead<0:7>が、リードデータ
ブロック<1>からoRead<0:7>が出力され
る。
トレジスタ7及びリードレジスタ8のデータ転送は、周
辺回路部5の方向に直線的に向かうように行われる。な
お、図14の太い矢印は偶数データの転送状況を、細い
矢印は奇数データの転送状況を示している。(以下図1
7まで同様)。
ば、全I/Oに対する内部シリアル・リードデータは、
周辺回路部5に近いリードデータブロック<0>及び<
1>から出力されるので、第7の実施の形態に比べて、
周辺回路部5までの内部シリアル・リード線の配線長の
違いをなくすことができる。
に関しては、周辺回路部5を通ってI/O回路6に接続
される配線長と、その配線抵抗Rpのみを考慮すれば良
いので、読み出し速度を向上することができる。
の形態について説明する。第9の実施の形態では、各8
ビットのシリアル・データを単位としてまとめられたデ
ータブロックが、周辺回路部5に対してデータの大きい
順に<7>、<6>、<5>、…、<0>のように縦に
積み重ねられ、一続きのライトレジスタ7及びリードレ
ジスタ8が構成される。
ば、全I/Oの内部シリアル・ライトデータは、周辺回
路部5に最も近いライトデータブロック<7>にoWr
ite<0:7>が、ライトデータブロック<6>にe
Write<0:7>が入力され、全I/Oの内部シリ
アル・リードデータは、周辺回路部5から最も遠いリー
ドデータブロック<0>からeRead<0:7>が、
リードデータブロック<1>からoRead<0:7>
が出力される。すなわち、図15に矢示したように、シ
フトレジスタ2におけるデータ転送は、周辺回路部5か
ら直線的に離れる方向に行われる。
ば、全I/Oに対する内部シリアル・ライトデータが周
辺回路部5にもっとも近いライトデータブロック<6
>、<7>に入力されるので、第7の実施の形態に比べ
て、周辺回路部5までの内部シリアル・ライト線の配線
長の違いをなくすことができる。
に関しては、I/O回路6から周辺回路部5を通って周
辺回路部5に最も近いライトデータブロック<6>、<
7>に接続されるまでの配線長と、その配線抵抗Rpの
みを考慮すれば良いので、書き込み速度を向上すること
ができる。
施の形態について説明する。第10の実施の形態では、
各8ビットのシリアルデータを単位としてまとめられた
データブロックは、図16(a)に示すように、データ
転送の流れが周辺回路部5に対してループを描くように
縦方向に積み重ねられ、一続きのライトレジスタ7及び
リードレジスタ8が構成される。
が、周辺回路部5の方向に直線的に向かうように、デー
タブロックを<O>、<1>、<2>、…、<7>とデ
ータの小さい順に積み重ねたレジスタと、“ループ構成
で形成”として矢示されるように、レジスタを馬蹄形に
曲げることにより、周辺回路部5から離れる方向のデー
タの流れを周辺回路部5に向かう方向に引き戻す方法が
示されている。
は、レジスタを曲げなくても、図16(a)のライトレ
ジスタ7及びリードレジスタ8に矢示したように、デー
タブロックの積み重ね方を変更すれば等価的に実現する
ことができる。
このように構成すれば、全I/Oの内部シリアル・ライ
トデータeWrite<0:7>とoWrite<0:
7>を比較的周辺回路部5に近いライトデータブロック
<6>、<7>に入力し、全I/Oのシリアルリードデ
ータeRead<0:7>とoRead<0:7>を周
辺回路部5にもっとも近いリードデータブロック<0
>、<1>から出力することができる。
/Oの内部シリアル・リードデータ線の周辺回路部5に
対する配線長を、その配線抵抗Rsが無視できる程度に
最短にし、同時に全I/Oの内部シリアル・ライトデー
タ線の周辺回路部5に対する配線長を短くし、その配線
抵抗Rsを大幅に小さくすることが可能になる。
施の形態について説明する。第11の実施の形態は第1
0の実施の形態の変形例である。各8ビットのシリアル
データを単位としてまとめられたデータブロックは、図
17(a)に示すように、データ転送の流れが周辺回路
部5に対して等価的にループを描くように縦方向に積み
重ねられ、一続きのライトレジスタ7及びリードレジス
タ8が構成される。
シリアル・ライトデータeWrite<0:7>とoW
rite<0:7>を周辺回路5にもっとも近いライト
データブロック<6>、<7>に入力し、全I/Oのシ
リアルリードデータeRead<0:7>とoRead
<0:7>を周辺回路5に比較的近いリードデータブロ
ック<0>、<1>から出力することが第10の実施の
形態と異なる。
シリアル・ライトデータ線の周辺回路5に対する配線長
を、その配線抵抗Rsが無視できる程度に最短にし、同
時に全I/Oの内部シリアル・リードデータ線の周辺回
路部5に対する配線長を短くし、その配線抵抗Rsを大
幅に小さくすることが可能になる。
施の形態について説明する。第12の実施の形態では、
第8の実施の形態と同様、シフトレジスタ部2をシリア
ル・データを単位としてまとめられたデータブロックで
構成するのであるが、このとき、図18(a)に示すよ
うに、偶数データブロック<0>、<2>、<4>、<
6>のみを周辺回路部に対してデータの小さい順に縦方
向に4つ積み重ねた偶数側のシフトレジスタと、奇数デ
ータブロック<1>、<3>、<5>、<7>のみ(図
示せず)を周辺回路5に対してデータの小さい順に縦方
向に4つ積み重ねた奇数側のシフトレジスタとを、互い
に独立なものとして分離することに特徴がある。
されたシフトレジスタ部2を、図18(b)に示すよう
に周辺回路部5の上下に配置すれば、偶数用の内部シリ
アルデータ線及び信号線と、奇数用の内部シリアルデー
タ線及び信号線とが完全に分離されるので、その間のデ
ータや信号の相互干渉を回避すると同時に、シフトレジ
スタ部2の全I/Oに対するデータ線、信号線の伝播時
間の対称性を確保することができる。
ては、全I/OのeReadA及びeReadB共に周
辺回路部2に対しての偶数データの場合には最近傍のブ
ロック<0>から、奇数データの場合には最近傍のブロ
ック<1>から、出力されるので周辺回路部5までの配
線抵抗Rsが問題なることはない。
変形例について説明する。図37において偶数データブ
ロック<0>、<2>、<4>、<6>のみを周辺回路
部に対してデータの小さい順に縦方向に4つ積み重ねた
偶数側のシフトレジスタと、奇数データブロック<1
>、<3>、<5>、<7>のみ(図示せず)を周辺回
路5に対してデータの小さい順に縦方向に4つ積み重ね
た奇数側のシフトレジスタとを、互いに独立なものとし
て分離することは、図18に示す第12の実施の形態と
同様である。
では図9で説明したライトレジスタを用いるのに対し
て、図37に示す第12の実施の形態の変形例ではライ
トレジスタ7として図35で説明したライトレジスタを
用いることに特徴がある。
・ライトデータの入力に対して、図9のライトレジスタ
のラッチからのパラレルライト出力と、図35のライト
レジスタのラッチからのパラレルライト出力とは逆順に
配列されるので、図37に示すように、ライトデータを
周辺回路部5の最近傍のブロック<0>から入力し、さ
らにラッチ制御信号WRTLATをFF回路で矢示した
ように転送すれば、図18と同様にブロック<6>から
ブロック<0>に向かうライトデータの流れ(図示せ
ず)が得られる。
このようにすれば、内部シリアル・リードデータのみな
らず、全I/OのeWrite、oWrite及びeR
ead、oReadを、共に周辺回路5にもっとも近い
ライトデータブロック<0>、<1>に入出力すること
ができるので、内部シリアル・リード線及び内部シリア
ル・ライト線の配線抵抗Rsを全て除去することができ
る。
施の形態について説明する。第13の実施の形態では、
第12の実施の形態と同様、シフトレジスタ部2をシリ
アル・データ単位のデータブロックでまとめるのである
が、このとき、図19(a)に示すように、偶数データ
ブロック<6>、<4>、<2>、<0>のみを周辺回
路部に対してデータの大きい順に縦方向に4つ積み重ね
た偶数側のシフトレジスタと、また奇数データブロック
<7>、<5>、<3>、<1>のみ(図示せず)を周
辺回路5に対してデータの大きい順に縦方向に4つ積み
重ねた奇数側のシフトレジスタとを、互いに独立なもの
とすることに特徴がある。
されたシフトレジスタ2を、図19(b)に示すように
周辺回路5の上下に配置すれば、偶数用の内部シリアル
データ線及び信号線と、奇数用の内部シリアルデータ線
及び信号線とが完全に分離されるので、第12の実施の
形態と同様、データ及び信号の相互干渉を防止し、かつ
シフトレジスタ2の全I/Oに対するデータ線、信号線
の伝播時間の対称性を確保することができる。
は、全I/OのeWriteA及びeWriteBデー
タ共に、周辺回路部5に対して偶数データの場合には最
近傍のブロック<6>に、奇数データの場合(図示せ
ず)にはブロック<7>に入力されるので、周辺回路部
5からの配線抵抗Rsが問題なることはない。
施の形態について説明する。第14の実施の形態では、
図20(a)に示すように、周辺回路部5に対する偶数
ブロックの積み重ね方をデータ転送がループ状になるよ
うにして、偶数側と奇数側(図示せず)のシフトレジス
タを互いに独立に形成する。
て<0>、<6>、<2>、<4>の順に、また奇数デ
ータブロック(図示せず)を周辺回路部5に対して<1
>、<7>、<3>、<5>の順に積み重ねれば、ライ
トレジスタ7及びリードレジスタ8において、図20に
矢示したようなループ状のデータ転送を実現することが
できる。
アル線を完全に分離したことで、データ及び信号の相互
干渉を防止し、シフトレジスタ部の全I/Oに対するデ
ータ線、信号線の伝播時間の対称性が確保できると同時
に、内部シリアルリード信号に関しては、全I/Oのe
ReadA及びeReadB共に、周辺回路部2に対し
ての偶数データの場合には最近傍のブロック<0>か
ら、奇数データの場合には最近傍のブロック<1>か
ら、出力されるので周辺回路部5までの配線抵抗Rsが
問題なることはない。
も、データがループ状に転送されるため、eWrite
A及びeWriteB共に、周辺回路部5からの配線長
を大幅に縮小することが可能になる。
して、図37で説明したライトレジスタの形成がレイア
ウト上可能な場合には、前記ループ状の転送を行わなく
ても、周辺回路部5からの配線長がさらに短縮されるこ
とはいうまでもない。
の形態について説明する。第15の実施の形態は、第1
4の実施の形態の変形例である。図21(a)に示すよ
うに、データ転送がループ状になるように、周辺回路部
5に対して偶数ブロックを積み重ね、偶数側と奇数側の
シフトレジスタを互いに独立に形成する。
て<6>、<0>、<4>、<2>の順に、また奇数デ
ータブロック(図示せず)を周辺回路部5に対して<7
>、<1>、<5>、<3>の順に積み重ねれば、ライ
トレジスタ7及びリードレジスタ8において、図21
(a)に矢示したようなループ状のデータ転送を実現す
ることができる。
アル線を完全に分離したことで、データ及び信号の相互
干渉を防止し、シフトレジスタ部の全I/Oに対するデ
ータ線、信号線の伝播時間の対称性が確保できると同時
に、内部シリアル・ライト信号に関しては、全I/Oの
eWriteA及びeWriteB共に、周辺回路部2
に対して偶数データの場合には最近傍のブロック<6>
から、奇数データの場合には(図示せず)最近傍のブロ
ック<7>から入力されるので、周辺回路部5までの配
線抵抗Rsが問題なることはない。
も、データがループ状に転送されるため、eReadA
及びeReadB共にブロック<0>から出力されるの
で、周辺回路部5からの配線長を大幅に縮小することが
できる。
の形態について説明する。第16の実施の形態では、先
に図13を用いて説明した第7の実施の形態におけるシ
フトレジスタ部2の構成と、高周波クロック同期型メモ
リのメモリコア部1のセル構成との関係についてのべ
る。
回路部5に直交するように上下に配置されたシフトレジ
スタ部2は、I/Oごとに8分割されている。周辺回路
部5の上下に配置されたメモリコア部1には、0から7
まで一連番号を付した各8ビットのI/O回路6に対応
して、上側左右のメモリ・コア部1に8ビット分の領域
がそれぞれ割り付けられ、同様に8から15まで一連番
号を付した各8ビットのI/O回路6に対応して、下側
左右のメモリ・コア部1に8ビット分の領域がそれぞれ
割り付けられ、全体で16ビット構成の高周波クロック
同期型メモリ回路を構成している。
ごとに8分割されると共に、メモリ・コア部1のセルア
レイには(I/O)0〜(I/O)7、及び(I/O)
8〜(I/O)15までの各8ビット分の領域が割り付
けられる。
/O)0の領域から読み出されたRD0<0>からRD
0<7>までのパラレル・リードデータがシフトレジス
タ(I/O)0に取り込まれ、シフトレジスタ(I/
O)0でシリアル・リードデータeRead0、oRe
ad0に変換され、0番のI/O回路6から外部に読み
だされる。
れぞれメモリ・コア部1に割り付けられた各8ビット分
の領域から、I/Oごとにとりまとめたシフトレジスタ
を介してデータが外部に読みだされる。なお、書き込み
動作におけるデータの流れは、読み出し動作におけるデ
ータの流れを逆にすればよいので説明を省略する。
施の形態について説明する。第17の実施の形態では、
先に図14を用いて説明した第8の実施の形態における
シフトレジスタ部2の構成と、高周波クロック同期型メ
モリのメモリ・コア部1のセル構成との関係についての
べる。
図14(a)に矢示したように、周辺回路部5に対して
直交するように配置されたシフトレジスタ部2における
データの流れが、周辺回路部5の方向に向かうようにす
ることに特徴があった。
の形態では、メモリ・コア部1には、<0>から<7>
までのデータを構成する各ビットに対応して、8ビット
分の領域がそれぞれ割り付けられている。
モリ・コア部1の各8ビット分の領域からそれぞれ読み
だされたパラレル・リードデータが周辺回路5に向かっ
て、周辺回路5の近くまで転送されるように、I/Oに
対応して縦に8分割されている。
ット分の領域から読み出されたパラレル・リードデータ
RD0<0>からRD0<7>までを、シフトレジスタ
(I/O)0に入力し、周辺回路部5に直交するように
配置されたシフトレジスタ(I/O)0を用いて周辺回
路部5の近傍まで転送され、シリアルリードデータeR
ead0、oRead0が周辺回路部5に含まれる0番
のI/O回路6から外部に読みだされる。同様にして、
パラレルリードデータRD1<0>〜RD1<7>以降
のデータが読み出される。
メモリ・コア部1に割り付けられた各8ビット分の領域
から、データごとにとりまとめたシフトレジスタを介し
てデータが外部に読みだされる。
の形態について説明する。第18の実施の形態では、先
に図16を用いて説明した第10の実施の形態における
シフトレジスタ部2の構成と、高周波クロック同期型メ
モリのメモリコア部1のセル構成との関係についてのべ
る。
は、図16(a)に矢示したように、周辺回路部5に対
して直交するように配置されたシフトレジスタ部2にお
けるデータの流れが周辺回路部5に対して実効的にルー
プを描くように行われることに特徴があった。
の形態では、例えば、左上のメモリ・コア部1の各8ビ
ット分の領域から読み出されたパラレル・リードデータ
RD0<0>からRD0<5>(途中のデータの配列は
図16のシフトレジスタ部2に記載の通り)までを、シ
フトレジスタ(I/O)0に入力し、周辺回路部5に直
交するように配置されたシフトレジスタ(I/O)0を
用いて周辺回路部5の近傍まで転送し、シリアル・リー
ドデータeRead0、oRead0が、周辺回路部5
に含まれる0番のI/O回路6から外部に読みだされ
る。
されたパラレル・リードデータは、縦に8分割されたシ
フトレジスタで実効的にループを描くように転送され、
シリアル・リードデータとなって周辺回路部部5の近傍
まで送られ、I/O回路6から外部に読み出される。
の形態について説明する。第19の実施の形態では、先
に図18を用いて説明した第12の実施の形態における
シフトレジスタ部2の構成と、高周波クロック同期型メ
モリのメモリ・コア部1のセル構成との関係についての
べる。
示すように、周辺回路部5に対して直交するように配置
されたシフトレジスタ部2が、独立の偶数データブロッ
クと奇数データブロック(図示せず)とをそれぞれデー
タの小さい順に積み重ねた構造とすることに特徴があっ
た。
施の形態のシフトレジスタ部2は、偶数データ用と奇数
データ用とに完全に分離され、I/O回路6を含む周辺
回路部5の上側に偶数データ用、下側に奇数データ用の
(I/O)0から(I/O)15までのシフトレジスタ
が周辺回路5の上下に配置される。データの流れについ
ては、第17の実施の形態と同様であるから説明を省略
する。
て、先に図37を用いて説明したシフトレジスタ部2の
構成と、高周波クロック同期型メモリのメモリ・コア部
1のセル構成との関係を図38に示す。なお、本発明は
上記の実施の形態に限定されることはない。その他本発
明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施するこ
とができる。
によれば、チップの縦方向の中央部に、長手方向がチッ
プの横方向と平行な周辺回路部を配置し、その上下に横
に長い前記周辺回路部と直交するように縦に長いシフト
レジスタ部を配置し、メモリコア部とシフトレジスタ部
をセットとして左右対称となるように分割配置すること
により、チップ面積を増加することなく、メモリコア部
とシフトレジスタ部とを接続するデータ線、信号線の対
称性を維持し、書き込み、読み出し動作マージンの大き
い高周波クロック同期型メモリ回路からなる半導体記憶
装置を提供することができる。
とめた複数のブロックに分割し、この複数のブロック
を、I/Oを含み横に長い周辺回路部に対して縦に積み
重ねることにより縦に長い一連のシフトレジスタ部を構
成し、この複数のブロックの積み重ね方をI/Oを含む
周辺回路部から前記シフトレジスタ部のシリアルデータ
入出力部までの配線長が最小となるように選択すれば、
書き込み、読み出し動作速度の高い高周波クロック同期
型メモリ回路からなる半導体記憶装置を提供することが
可能になる。
アウトを示す図。
アウトを示す図。
アウトを示す図。
アウトを示す図。
アウトを示す図。
アウトを示す図。
成を示す図。
成を示す図。
成を示す図。
構成を示す図。
構成を示す図。
構成を示す図。
構成を示す図。
構成を示す図。
構成を示す図。
関係を示す図。
関係を示す図。
関係を示す図。
関係を示す図。
成を示す図。
レジスタの構成を示す図。
図。
形図。
図。
形図。
ウトを示す図。
イアウトを示す図。
す図。
を示すタイミング波形図
ジスタの構成を示す図。
アとI/Oの関係を示す図。
Claims (11)
- 【請求項1】 少なくともメモリセルアレイを含むメモ
リコア部とシフトレジスタ部とI/O回路を含む周辺回
路部とを有し、縦横の2辺を備える方形の半導体チップ
上に形成された半導体記憶装置において、 前記半導体チップの縦方向の中央部に、長手方向が前記
半導体チップの横の辺と平行になるように配置された前
記周辺回路部と、 前記周辺回路部の長手方向の中心線に対して対称の位置
に、長手方向がこの周辺回路部の長手方向と直交するよ
うに配置された前記シフトレジスタ部と、 このシフトレジスタ部の長手方向に沿って隣接するよう
に配置されたメモリ・コア部と、 を具備することを特徴とする半導体記憶装置。 - 【請求項2】 前記メモリ・コア部と前記シフトレジス
タ部とは、前記半導体チップの縦の中心線に対して対称
となるように配置されることを特徴とする請求項1記載
の半導体記憶装置。 - 【請求項3】 前記メモリ・コア部は、前記シフトレジ
スタ部の長手方向に沿って片側に隣接するように配置さ
れることを特徴とする請求項1記載の半導体記憶装置。 - 【請求項4】 前記メモリ・コア部は、前記シフトレジ
スタ部の長手方向に沿って両側に隣接するように配置さ
れることを特徴とする請求項1記載の半導体記憶装置。 - 【請求項5】 前記メモリ・コア部は、前記シフトレジ
スタ部の長手方向に沿って両側に隣接するように配置さ
れた第1、第2のメモリコア部からなり、 前記シフトレジスタ部は、前記第1のメモリコア部と組
み合わせて動作する第1のシフトレジスタと、前記第2
のメモリコア部と組み合わせて動作する第2のシフトレ
ジスタと、 からなることを特徴とする請求項1記載の半導体記憶装
置。 - 【請求項6】 前記メモリ・コア部は、前記シフトレジ
スタ部の長手方向に沿って両側に隣接するように配置さ
れた第1、第2のメモリコア部からなり、 前記シフトレジスタ部は、前記第1、第2のメモリ・コ
ア部と共通に組み合わされて動作することを特徴とする
請求項1記載の半導体記憶装置。 - 【請求項7】 少なくともメモリセルアレイを含むメモ
リ・コア部とシフトレジスタ部と複数のI/O回路を含
む周辺回路部とを有し、縦横の2辺を備える方形の半導
体チップ上に形成された半導体記憶装置において、 前記半導体チップの縦方向の中央部に、長手方向が前記
半導体チップの横の辺と平行になるように配置された前
記周辺回路部と、 前記周辺回路部の長手方向に平行な中心線に対して対称
の位置に、長手方向がこの周辺回路部の長手方向と直交
するように配置された前記シフトレジスタ部と、 このシフトレジスタ部の長手方向に沿って隣接するよう
に配置されたメモリ・コア部とを具備し、 前記シフトレジスタ部は、前記複数のI/O回路ごとに
まとめられたシフトレジスタからなる複数のブロックを
前記半導体チップの縦方向に沿って順に配置することに
より構成されることを特徴とする半導体記憶装置。 - 【請求項8】 少なくともメモリセルアレイを含むメモ
リ・コア部とシフトレジスタ部と複数のI/O回路を含
む周辺回路部とを有し、縦横の2辺を備える方形の半導
体チップ上に形成された半導体記憶装置において、 前記半導体チップの縦方向の中央部に、長手方向が前記
半導体チップの横の辺と平行になるように配置された前
記周辺回路部と、 前記周辺回路部の長手方向に平行な中心線に対して対称
の位置に、長手方向がこの周辺回路部の長手方向と直交
するように配置された前記シフトレジスタ部と、 このシフトレジスタ部の長手方向に沿って隣接するよう
に配置されたメモリ・コア部とを具備し、 前記シフトレジスタ部は、書き込み・読み出し用のシリ
アル・データのビットごとにまとめられたシフトレジス
タからなる複数のブロックを前記半導体チップの縦方向
に沿って順に配置することにより構成されることを特徴
とする半導体記憶装置。 - 【請求項9】 前記シフトレジスタ部は、前記シリアル
・データの偶数ビットごとにまとめられたシフトレジス
タからなる複数のブロックを順に配置した偶数側のシフ
トレジスタ部と、前記シリアル・データの奇数ビットご
とにまとめられたシフトレジスタからなる複数のブロッ
クを順に配置した奇数側のシフトレジスタ部とが、互い
に独立に構成されることを特徴とする請求項8記載の半
導体記憶装置。 - 【請求項10】 前記複数のブロックにおける書き込み
・読み出し用のデータの転送モードには、 書き込み動作時において、前記シフトレジスタ部の前記
周辺回路部に近いブロックに入力されたシリアル・デー
タが、前記周辺回路部から遠いブロックに向かう転送モ
ードと、 読み出し動作時において、前記メモリコア部から読み出
されたパラレル・データが、前記周辺回路部に近いブロ
ックに向かう転送モードと、 書き込み動作時において、前記シフトレジスタ部の前記
周辺回路部に近いブロックに入力されたシリアル・デー
タが、前記周辺回路部から遠いブロックに向かった後
に、反転して前記周辺回路部に近いブロックに向かう転
送モードと、 読み出し動作時において、前記メモリコア部から読み出
されたパラレル・データが、前記周辺回路部から遠いブ
ロックに向かった後に、反転して前記周辺回路部に近い
ブロックに向かう転送モードと、 のいずれか1つが含まれることを特徴とする請求項8、
9のいずれか1つに記載の半導体記憶装置。 - 【請求項11】 前記シフトレジスタ部の一部をなすラ
イトレジスタは、複数のラッチ回路のラッチ制御信号を
内部クロック信号に同期して転送することにより、前記
内部クロック信号に同期して前記ライトレジスタに入力
されたシリアル・ライトデータが、所定の順序で前記複
数のラッチ回路に取り込まれ、パラレル・ライトデータ
として出力するように構成され、 前記複数のブロックにおける書き込み用データの転送モ
ードは、前記シフトレジスタ部の前記周辺回路部に近い
ブロックに入力されたラッチ制御信号が、前記周辺回路
部から遠いブロックに向かって転送されることにより、
前記シフトレジスタ部の前記周辺回路部に近いブロック
に入力されたシリアル・ライトデータが、前記周辺回路
部に近いブロックのラッチ回路から遠いブロックのラッ
チ回路に順に取り込まれるようにしたことを特徴とする
請求項8、9のいずれか1つに記載の半導体記憶装置。
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