JP2001273774A - 半導体記憶装置 - Google Patents
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Abstract
クロナスSRAMを提供する。 【解決手段】 本発明に係る半導体記憶装置は、入力さ
れた初期アドレスに応じて、後続の動作サイクルにおい
て所定ビット数のアドレスを所定シーケンスに基づいて
クロックに同期して順次自動的に発生するバーストカウ
ンタBCと、メモリセルアレイが複数に分割された複数
のメモリセルサブアレイSAとを有する半導体記憶装置
であって、上記各メモリセルサブアレイSAを選択する
信号の基となる第1のブロック選択信号BSL_Aを、
リードレイテンシに対応したタイミングの第2のブロッ
ク選択信号BSL_Bとして順次出力し、かつ、上記第
1のブロック選択信号BSL_Aを、リードレイテンシ
に対応した長さの第3のブロック選択信号BSL_Cと
して出力する複数のブロックデコーダ選択時間調整回路
BDSTACを備えたものである。
Description
期してバーストモード(burst mode)で動作する同期型
半導体記憶装置に係り、特に、リードレイテンシ(read
latency)に対応したデータ読出し動作の高速化を図っ
た同期型半導体記憶装置に関する。
速度が、年々、高速化されてきているのに伴い、高速な
CPUの動作に追従する必要のあるキャッシュ・メモリ
として、高速動作が可能なSRAMが使用される場合が
多くなってきている。そのような場合にキャッシュ・メ
モリとして使用されるSRAMは、外部クロックに同期
して動作を行うシンクロナスSRAMが多い。
作と比較して、さらなる高速動作を可能とするために、
次の2つのアーキテクチャが採用されることがある。
に応じて、後続の動作サイクルにおいてクロックに同期
させながら所定ビット数のアドレスを所定シーケンスに
基づいて順次自動的に発生させていくバーストシーケン
スである。このバースト動作においては、動作サイクル
ごとに外部からアドレスを取り込む必要がなく、メモリ
セル選択パスにおいて最速の系にそのバーストアドレス
を割り当てることにより、高速動作を実現する。
イクルから何サイクル後にデータを出力するかについて
の設定であるリードレイテンシである。外部からアドレ
スが入力されてから最初のデータを出力するまでの一定
時間におけるサイクル数、即ち、リードレイテンシを増
加させることにより、動作周波数を上昇させることが可
能となる。
成を示すブロック図である。従来のシンクロナスSRA
Mは、マトリクス状に配設されたn行m列のメモリセル
C11,...,Cnmと、各行(ロウ)のメモリセルを選
択するロウ選択信号を出力するロウデコーダRDと、各
行のメモリセル及びロウデコーダRDにそれぞれ接続さ
れ、ロウ選択信号を伝達するワード線WL1,...,
WLnと、入力されたアドレスを、各列(カラム)のメ
モリセルを選択するカラム選択信号にデコードして出力
するカラムデコーダCDと、入力された初期アドレスに
応じて、後続の動作サイクルにおいて所定ビット数のア
ドレスを所定シーケンスに基づいてクロックに同期して
順次自動的に発生し、カラムデコーダCDに出力するバ
ーストカウンタBCと、カラムデコーダCDから入力さ
れたカラム選択信号を所定タイミングで出力するカラム
レジスタCRGと、カラムレジスタCRGにそれぞれ接
続され、カラム選択信号を伝達するカラム選択信号線Y
S1,...,YSmと、各列のメモリセルにそれぞれ
接続され、メモリセルのデータ入出力の際にデータ信号
を伝達するビット線及び反転側ビット線からなるビット
線対BL1,BL1B,...,BLm,BLmBと、
各ビット線対及び各カラム選択信号線にそれぞれ接続さ
れて、カラム選択信号が入力され、かつ、ビット線対に
より伝達されるデータ信号の入出力が行われるビット線
周辺回路CA1,...,CAmと、各ビット線周辺回
路を介して各ビット線対に接続されたデータバスDL及
び反転側データバスDLBからなるデータバス対と、ビ
ット線対、ビット線周辺回路及びデータバス対を介して
各メモリセルからデータを読み出し、増幅して出力する
リード回路RCと、リード回路RCにより増幅されたデ
ータを所定タイミングで入出力ポートI/Oに出力する
データ出力レジスタRGOUTと、入出力ポートI/Oか
ら入力されたデータを所定タイミングで出力するデータ
入力レジスタRGINと、データ入力レジスタRGINから
入力されたデータを増幅して出力し、データバス対、ビ
ット線周辺回路及びビット線対を介して各メモリセルに
書き込むライト回路WCとを備えている。
ついて、第1行第1列のメモリセルC11を例に説明する
と、メモリセルC11は、環状に相互接続された第1、第
2のインバータINV11a,INV11bと、第1列
のビット線BL1と第1のインバータINV11aの入
力ノードとの間に接続され、ゲートが第1行のワード線
WL1に接続されたNチャネルMOSトランジスタから
なる第1のトランスファスイッチTS11と、第1列の
反転側ビット線BL1Bと第2のインバータINV11
bの入力ノードとの間に接続され、ゲートが第1行のワ
ード線WL1に接続されたNチャネルMOSトランジス
タからなる第1の反転側トランスファスイッチTS11
Bとを備えている。第1、第2のインバータINV11
a,INV11bは、フリップフロップを構成してい
る。尚、他の各メモリセルも同様の構成である。
mは、各ビット線及び反転側ビット線とデータバスDL
及び反転側データバスDLBとの間の接続及び切断を行
うカラムスイッチと、各ビット線及び反転側ビット線を
プリチャージするプリチャージ回路と、各ビット線及び
反転側ビット線をイコライズするイコライズ回路とを備
えている。カラム選択信号はカラムスイッチに入力さ
れ、これにより各ビット線及び反転側ビット線とデータ
バスDL及び反転側データバスDLBとの間の接続及び
切断が制御される。
SRAMにおける主要な信号の波形を示したタイミング
チャートである。図6に示されている信号波形は、それ
ぞれ、クロック信号CLK,アドレス信号Add,第1
行のワード線WL1のロウ選択信号、各ビット線BL及
び反転側ビット線BLBの電位、カラム選択信号線YS
1,YS2,YS3,YS4のカラム選択信号、入出力
ポートI/Oにおけるデータ信号Dataのものである。
ンクロナスSRAMのデータ読出し動作について説明す
る。
クルT1の開始時刻t0において、クロック信号CLKの
立ち上がりエッジに同期してアドレス信号Addが入力
されると、ロウデコーダRD,カラムデコーダCDによ
りそれぞれデコード信号が生成され、それらのデコード
信号はロウ選択信号、カラム選択信号となる。
ここでは第1行のワード線WL1とすると、第1行のワ
ード線WL1により伝達されたロウ選択信号により、第
1行のワード線WL1に接続されているメモリセルC1
1,C12,...,C1mのトランスファスイッチがオンに
なる。すると、選択されたメモリセルを構成するフリッ
プフロップの低電位側にトランスファスイッチを介して
電流が流れ込むことにより、予め高電位にプリチャージ
されイコライズされていたビット線対BL,BLBの一
方の電位が低下し、ビット線対BL,BLBに電位差が
生じてくる。このとき、リード回路RCは、先行する読
出し動作において読み出したデータをキャンセルした準
備状態を保持している。
イクルT1においてカラムデコーダCDにより生成され
たカラム選択信号がカラムレジスタCRGを介して、選
択されたカラム選択信号線に出力される。ここで選択さ
れたカラム選択信号線が第1列のカラム選択信号線YS
1であるとすると、第1列のカラム選択信号線YS1を
介してカラム選択信号が第1列のビット線周辺回路CA
1のカラムスイッチに入力され、第1列のビット線周辺
回路CA1のカラムスイッチがオンになる。それとほぼ
同時に、ビット線対BL1,BL1Bに生じていた微小
電位差がデータバス対DL,DLBに伝搬されてリード
回路RCが活性化し、その微小電位差を増幅する。
路RCにより増幅されたデータDataが、データ出力レジ
スタRGOUTを介して入出力ポートI/Oに出力され
る。尚、図6に示した読出し動作の例は、リードレイテ
ンシ4の読出し動作である。
いて説明する。初期アドレスがカラムデコーダCDに入
力されると、これに応じて所定ビット数のアドレスがバ
ーストカウンタに入力され、後続の動作サイクルにおい
てクロック信号CLKに同期して所定ビット数のアドレ
スを順次自動的に発生する。図6に示した読出し動作の
例では、第2のサイクルT2以降において、所定のバー
ストシーケンスに基づき初期アドレスに応じて、カラム
選択信号を選択していく。そして、そのカラム選択信号
は、カラムレジスタCRGを介してその次の動作サイク
ルから、所定のバーストシーケンスに基づいたカラムア
ドレスとして出力され、そのカラムアドレスに応じて読
出し動作を継続していく。
ードレイテンシ4の読出し動作の高速化を図るため、次
のような工夫を加えている。
択されてから、ビット線対に電位差が生じ、その電位差
は時間の経過とともに増大していく。リード回路RC
は、そのビット線対の電位差を増幅するのであるが、そ
の電位差が大きければ大きいほど、動作マージンは向上
する。ワード線が選択されてから後の最初のバーストア
ドレスでのビット線対電位差ΔV1が最小であるので、
リード回路RCの動作マージンは最小となる。
バーストアドレスに対応するメモリセルの読出し動作に
2サイクルを充て、その後のバーストアドレスに対応す
るメモリセルの読出し動作には1サイクルを充てる。リ
ードレイテンシの動作スペックよるサイクル数、即ち、
初期アドレスを取り込んでからそれに対応するデータを
出力するまでのサイクル数を、動作マージンが最小であ
る最初のバーストアドレスに対応するデータ読出しサイ
クルに費やすことにより、読出し動作の高速化を実現し
ている。
ケンスで読み出すことはせず、初期アドレスに対応する
読出し動作のみ特別なシーケンスを採用していることに
起因して、動作解析の上で考慮しなくてはならない要素
が増加して解析を複雑にしており、システム回路及び内
部タイミング設定も複雑となるという問題点がある。
シーケンスによる動作時には、所定ビットのバーストシ
ーケンスが終了するまで、ワード線は選択された状態が
継続することになる。ワード線が選択されている間は、
メモリセルに電流が流れ続けるので、消費電流が増大す
るという問題点もある。
ーストシーケンスによる各動作サイクルにおける読出し
動作を同一のシーケンスにすることにより、システム回
路の簡素化と、それに伴う動作解析の容易化を実現する
ことを目的とする。
で、バーストモード下の高速動作が可能な同期型SRA
Mを提供することを目的とする。
動作時のメモリセルによる消費電流の削減を図ることを
目的とする。
装置によれば、マトリクス状に配設された複数のメモリ
セルを含むメモリセルサブアレイと、上記メモリセルサ
ブアレイの各行のメモリセルを選択するロウ選択信号を
伝達するローカルロウデコーダと、上記メモリセルサブ
アレイの各行のメモリセル及び上記ローカルロウデコー
ダにそれぞれ接続され、ロウ選択信号を伝達する複数の
ローカルワード線と、上記メモリセルサブアレイの各列
のメモリセルにそれぞれ接続され、メモリセルのデータ
入出力の際にデータ信号を伝達するビット線及び反転側
ビット線からなる複数のビット線対と、上記メモリセル
サブアレイの上記各ビット線対にそれぞれ接続され、上
記ビット線対により伝達されるデータ信号の入出力が行
われる複数のビット線周辺回路からなるビット線周辺回
路群とをそれぞれ有する複数のメモリセルサブアレイ群
と、入力されたアドレスを、上記各メモリセルサブアレ
イの各行のメモリセルを選択するロウ選択信号にデコー
ドし、グローバルワード線を介して各ローカルロウデコ
ーダに出力するグローバルロウデコーダと、入力された
アドレスを、上記各メモリセルサブアレイの各列のメモ
リセルを選択するカラム選択信号にデコードし、複数の
カラム選択信号線を介して上記各ビット線周辺回路に出
力するカラムデコーダと、入力されたアドレスを、上記
各メモリセルサブアレイを選択する信号の基となる第1
のブロック選択信号にデコードして出力するブロックデ
コーダと、入力された初期アドレスに応じて、後続の動
作サイクルにおいて所定ビット数のアドレスを所定シー
ケンスに基づいてクロックに同期して順次自動的に発生
し、上記ブロックデコーダに出力するバーストカウンタ
と、上記ブロックデコーダから入力された上記第1のブ
ロック選択信号を、リードレイテンシに対応したタイミ
ングの第2のブロック選択信号として順次出力し、か
つ、上記第1のブロック選択信号を、リードレイテンシ
に対応した長さの信号であって、上記各ローカルロウデ
コーダに入力されて上記各ローカルロウデコーダによる
ロウ選択信号の伝達を制御する第3のブロック選択信号
として出力する複数のブロックデコーダ選択時間調整回
路と、上記各ビット線周辺回路群の上記各ビット線周辺
回路にローカルデータ線対を介してそれぞれ接続され、
上記第2のブロック選択信号が入力されることにより、
上記ローカルデータ線対を介したデータの入出力の可否
を制御する複数のブロックスイッチと、上記各ブロック
スイッチを介して上記各ローカルデータ線対に接続され
たデータバス及び反転側データバスからなるデータバス
対と、上記ビット線対、上記ビット線周辺回路、上記ロ
ーカルデータ線対、上記ブロックスイッチ及び上記デー
タバス対を介して各メモリセルからデータを読み出し、
増幅して出力するリード回路と、入力されたデータを増
幅して出力し、上記データバス対、上記ブロックスイッ
チ、上記ローカルデータ線対、上記ビット線周辺回路及
び上記ビット線対を介して各メモリセルに書き込むライ
ト回路と、を備えたことを特徴とし、この構成により、
リードレイテンシに対応したバーストシーケンスによる
各動作サイクルにおける読出し動作を同一のシーケンス
にすることにより、システム回路の簡素化と、それに伴
う動作解析の容易化を実現することができ、また、複数
のリードレイテンシに対応可能で、バーストモード下の
高速動作が可能な同期型SRAMを提供することがで
き、さらに、バーストシーケンスによる読出し動作時の
メモリセルによる消費電流の削減を図ることができる。
は、上記第1のブロック選択信号が入力される第1のレ
ジスタと、上記第1のブロック選択信号及び上記第1の
レジスタの出力信号が入力される第1の2入力NOR論
理ゲートと、上記第1の2入力NOR論理ゲートの出力
信号が入力される第1のインバータとから構成された第
1段の回路ブロックであって、上記ブロックデコーダ選
択時間調整回路の最終段が上記第1段の回路ブロックで
ある場合には、上記第1のレジスタの出力信号が上記第
2のブロック選択信号となり、上記第1のインバータの
出力信号が上記第3のブロック選択信号となる第1段の
回路ブロックと、第k−1段(kは2以上の整数)のレ
ジスタの出力信号が入力される第kのレジスタと、第k
−1段のインバータの出力信号及び上記第kのレジスタ
の出力信号が入力される第kの2入力NOR論理ゲート
と、上記第kの2入力NOR論理ゲートの出力信号が入
力される第kのインバータとから構成された第k段の回
路ブロックであって、上記ブロックデコーダ選択時間調
整回路の最終段が上記第k段の回路ブロックである場合
には、上記第kのレジスタの出力信号が上記第2のブロ
ック選択信号となり、上記第kのインバータの出力信号
が上記第3のブロック選択信号となる第k段の回路ブロ
ックと、を備えた回路であるものとするとよい。
の上記回路ブロックの段数M(M=1又はk)は、リー
ドレイテンシに対応して設定されることとするとよい。
の上記回路ブロックの段数Mは、リードレイテンシと比
例関係が成立するように設定されることとするとよい。
の上記回路ブロックの段数Mは、リードレイテンシNと
N=M+3の比例関係が成立するように設定されること
とするとよい。
の上記回路ブロックの段数Mは、総て等しく設定される
こととするとよい。
のブロック選択信号が上記各ブロックデコーダ選択時間
調整回路に入力されたサイクルから、リードレイテンシ
に対応したサイクル数だけ遅れて出力される信号であ
り、上記第3のブロック選択信号は、上記第1のブロッ
ク選択信号が上記各ブロックデコーダ選択時間調整回路
に入力されたサイクルから、リードレイテンシに対応し
たサイクル数だけ遅れたサイクルが終了するまで選択状
態を維持する信号であることとするとよい。
回路は、上記複数のメモリセルサブアレイ群及び上記複
数のブロックスイッチに対応した個数だけ備えられてお
り、上記各ブロックデコーダ選択時間調整回路には、上
記第1のブロック選択信号がサイクルごとに順次入力さ
れることとするとよい。
及び反転側ビット線と上記ローカルデータ線及び反転側
ローカルデータ線との間の接続及び切断を上記カラム選
択信号の入力に基づき行うカラムスイッチと、上記ビッ
ト線及び反転側ビット線をプリチャージするプリチャー
ジ回路と、上記ビット線及び反転側ビット線をイコライ
ズするイコライズ回路と、を備えた回路であることとす
るとよい。
成の概要は、次の通りである。
メモリセルアレイを複数のメモリセルサブアレイに分割
し、リードレイテンシに対応して、ローカルワード線の
選択時間(サイクル)を設定する。メモリセルサブアレ
イからグローバルバス線まではスイッチを介して接続
し、バーストシーケンスによるスイッチのオンオフ制御
によりデータの衝突を防止し、ローカルワード線の複数
選択を可能とする。このように、ローカルワード線の複
数選択を可能にしたことにより、リードレイテンシに対
応した読出し動作の高速化を実現することができ、さら
に、バーストシーケンスによりスイッチのオンオフ制御
を行うことにより、バーストモードでの読出し動作の高
速化が可能となる。
シンクロナスSRAMの実施の一形態について、図面を
参照しながら説明する。
Mの実施の一形態における構成を示すブロック図であ
る。図1の例における本発明に係るシンクロナスSRA
Mにおいては、メモリセルアレイが4つのメモリセルサ
ブアレイ群に分割されている。即ち、n行m列のメモリ
セルを含むメモリセルアレイが、n行l列(4l=m)
のメモリセルを含む4つのメモリセルサブアレイ群に分
割されている。
クス状に配設されたn行l列のメモリセルC1
1,...,Cnlを含む第1のメモリセルサブアレイS
A1と、第1のメモリセルサブアレイSA1の各行のメ
モリセルを選択するロウ選択信号を伝達する第1のロー
カルロウデコーダLRD1と、第1のメモリセルサブア
レイSA1の各行のメモリセル及び第1のローカルロウ
デコーダLRDにそれぞれ接続され、ロウ選択信号を伝
達するローカルワード線LWL1−1,...,LWL
1−nと、第1のメモリセルサブアレイSA1の各列の
メモリセルにそれぞれ接続され、メモリセルのデータ入
出力の際にデータ信号を伝達するビット線及び反転側ビ
ット線からなるビット線対BL11,BL11
B,...,BL1l,BL1lBと、第1のメモリセ
ルサブアレイSA1の各ビット線対にそれぞれ接続さ
れ、ビット線対により伝達されるデータ信号の入出力が
行われるビット線周辺回路CSA11,...,CSA
1lからなる第1のビット線周辺回路群CSA1とを備
えている。
クス状に配設されたn行l列のメモリセルC1(l+
1),...,Cn(2l)を含む第2のメモリセルサブアレ
イSA2と、第2のメモリセルサブアレイSA2の各行
のメモリセルを選択するロウ選択信号を伝達する第2の
ローカルロウデコーダLRD2と、第2のメモリセルサ
ブアレイSA2の各行のメモリセル及び第2のローカル
ロウデコーダLRD2にそれぞれ接続され、ロウ選択信
号を伝達するローカルワード線LWL2−1,...,
LWL2−nと、第2のメモリセルサブアレイSA2の
各列のメモリセルにそれぞれ接続され、メモリセルのデ
ータ入出力の際にデータ信号を伝達するビット線及び反
転側ビット線からなるビット線対BL21,BL21
B,...,BL2l,BL2lBと、第2のメモリセ
ルサブアレイSA2の各ビット線対にそれぞれ接続さ
れ、ビット線対により伝達されるデータ信号の入出力が
行われるビット線周辺回路CSA21,...,CSA
2lからなる第2のビット線周辺回路群CSA2とを備
えている。
クス状に配設されたn行l列のメモリセルC1(2l+
1),...,Cn(3l)を含む第3のメモリセルサブアレ
イSA3と、第3のメモリセルサブアレイSA3の各行
のメモリセルを選択するロウ選択信号を伝達する第3の
ローカルロウデコーダLRD3と、第3のメモリセルサ
ブアレイSA3の各行のメモリセル及び第3のローカル
ロウデコーダLRD3にそれぞれ接続され、ロウ選択信
号を伝達するローカルワード線LWL3−1,...,
LWL3−nと、第3のメモリセルサブアレイSA3の
各列のメモリセルにそれぞれ接続され、メモリセルのデ
ータ入出力の際にデータ信号を伝達するビット線及び反
転側ビット線からなるビット線対BL31,BL31
B,...,BL3l,BL3lBと、第3のメモリセ
ルサブアレイSA3の各ビット線対にそれぞれ接続さ
れ、ビット線対により伝達されるデータ信号の入出力が
行われるビット線周辺回路CSA31,...,CSA
3lからなる第3のビット線周辺回路群CSA3とを備
えている。
クス状に配設されたn行l列のメモリセルC1(3l+
1),...,Cn(4l)を含む第4のメモリセルサブアレ
イSA4と、第4のメモリセルサブアレイSA4の各行
のメモリセルを選択するロウ選択信号を伝達する第4の
ローカルロウデコーダLRD4と、第4のメモリセルサ
ブアレイSA4の各行のメモリセル及び第4のローカル
ロウデコーダLRD4にそれぞれ接続され、ロウ選択信
号を伝達するローカルワード線LWL4−1,...,
LWL4−nと、第4のメモリセルサブアレイSA4の
各列のメモリセルにそれぞれ接続され、メモリセルのデ
ータ入出力の際にデータ信号を伝達するビット線及び反
転側ビット線からなるビット線対BL41,BL41
B,...,BL4l,BL4lBと、第4のメモリセ
ルサブアレイSA4の各ビット線対にそれぞれ接続さ
れ、ビット線対により伝達されるデータ信号の入出力が
行われるビット線周辺回路CSA41,...,CSA
4lからなる第4のビット線周辺回路群CSA4とを備
えている。
は、入力されたアドレスを、各メモリセルサブアレイの
各行のメモリセルを選択するロウ選択信号にデコード
し、グローバルワード線GWLを介して各ローカルロウ
デコーダに出力するグローバルロウデコーダGRDと、
入力されたアドレスを、各メモリセルサブアレイの各列
のメモリセルを選択するカラム選択信号にデコードし、
カラム選択信号線YS1,...,YSlを介して各ビ
ット線周辺回路に出力するカラムデコーダCDと、入力
されたアドレスを、各メモリセルサブアレイを選択する
信号の基となるブロック選択信号BSL_Aにデコード
して出力するブロックデコーダBDと、入力された初期
アドレスに応じて、後続の動作サイクルにおいて所定ビ
ット数のアドレスを所定シーケンスに基づいてクロック
に同期して順次自動的に発生し、ブロックデコーダBD
に出力するバーストカウンタBCと、ブロックデコーダ
BDから入力されたブロック選択信号BSL_Aを、リ
ードレイテンシに対応したタイミングのブロック選択信
号BSL_B_1,BSL_B_2,BSL_B_3,
BSL_B_4として順次出力し、かつ、ブロック選択
信号BSL_Aを、リードレイテンシに対応した長さの
信号であって、各ローカルロウデコーダに入力されて各
ローカルロウデコーダによるロウ選択信号の伝達を制御
するブロック選択信号BSL_Cとして出力するブロッ
クデコーダ選択時間調整回路BDSTACとを備えてい
る。
DSTACを備えていることが、本発明に係るシンクロ
ナスSRAMの構成上、最も特徴的な点である。
Mは、第1のビット線周辺回路群CSA1の各ビット線
周辺回路にローカルデータ線対LDL1,LDLB1を
介して接続され、ブロック選択信号BSL_B_1が入
力されることにより、ローカルデータ線対LDL1,L
DLB1を介したデータの入出力の可否を制御する第1
のブロックスイッチBS1と、第2のビット線周辺回路
群CSA2の各ビット線周辺回路にローカルデータ線対
LDL2,LDLB2を介して接続され、ブロック選択
信号BSL_B_2が入力されることにより、ローカル
データ線対LDL2,LDLB2を介したデータの入出
力の可否を制御する第2のブロックスイッチBS2と、
第3のビット線周辺回路群CSA3の各ビット線周辺回
路にローカルデータ線対LDL3,LDLB3を介して
接続され、ブロック選択信号BSL_B_3が入力され
ることにより、ローカルデータ線対LDL3,LDLB
3を介したデータの入出力の可否を制御する第3のブロ
ックスイッチBS3と、第4のビット線周辺回路群CS
A4の各ビット線周辺回路にローカルデータ線対LDL
4,LDLB4を介して接続され、ブロック選択信号B
SL_B_4が入力されることにより、ローカルデータ
線対LDL4,LDLB4を介したデータの入出力の可
否を制御する第4のブロックスイッチBS4とを備えて
いる。
RAMは、各ブロックスイッチを介して各ローカルデー
タ線対に接続されたデータバスDL及び反転側データバ
スDLBからなるデータバス対と、ビット線対、ビット
線周辺回路、ローカルデータ線対、ブロックスイッチ及
びデータバス対を介して各メモリセルからデータを読み
出し、増幅して出力するリード回路RCと、リード回路
RCにより増幅されたデータを所定タイミングで入出力
ポートI/Oに出力するデータ出力レジスタRGOUT
と、入出力ポートI/Oから入力されたデータを所定タ
イミングで出力するデータ入力レジスタRGINと、デー
タ入力レジスタRGINから入力されたデータを増幅して
出力し、データバス対、ブロックスイッチ、ローカルデ
ータ線対、ビット線周辺回路及びビット線対を介して各
メモリセルに書き込むライト回路WCとを備えている。
尚、リード回路RC及びライト回路WCには、データバ
ス対をプリチャージするプリチャージ回路と、データバ
ス対をイコライズするイコライズ回路とがそれぞれ備え
られている。
リセルサブアレイSA1の第1行第1列のメモリセルC
11を例に説明すると、メモリセルC11は、環状に相互接
続された第1、第2のインバータINV11a,INV
11bと、第1列のビット線BL11と第1のインバー
タINV11aの入力ノードとの間に接続され、ゲート
が第1行のローカルワード線LWL1−1に接続された
NチャネルMOSトランジスタからなる第1のトランス
ファスイッチTS11と、第1列の反転側ビット線BL
11Bと第2のインバータINV11bの入力ノードと
の間に接続され、ゲートが第1行のローカルワード線L
WL1−1に接続されたNチャネルMOSトランジスタ
からなる第1の反転側トランスファスイッチTS11B
とを備えている。第1、第2のインバータINV11
a,INV11bは、フリップフロップを構成してい
る。尚、他の各メモリセルも同様の構成である。
のメモリセルサブアレイSA1のビット線周辺回路CS
A11を例に説明すると、ビット線周辺回路CSA11
は、ビット線BL11及び反転側ビット線BL11Bと
ローカルデータ線LDL1及び反転側ローカルデータ線
LDLB1との間の接続及び切断を行うカラムスイッチ
と、ビット線BL11及び反転側ビット線BL11Bを
プリチャージするプリチャージ回路と、ビット線BL1
1及び反転側ビット線BL11Bをイコライズするイコ
ライズ回路とを備えている。カラム選択信号はカラムス
イッチに入力され、これによりビット線BL11及び反
転側ビット線BL11Bとローカルデータ線LDL1及
び反転側ローカルデータ線LDLB1との間の接続及び
切断が制御される。
に備えられているブロックデコーダ選択時間調整回路B
DSTACの構成について、具体的に説明する。
路BDSTACの構成を示したブロック図であり、図3
は、ブロックデコーダ選択時間調整回路BDSTACに
おける入出力信号及びクロック信号の波形を示したタイ
ミングチャートである。
TACは、同様の構成の回路ブロックが複数段縦続接続
されたものである。但し、信号の入出力関係が、第1段
目と第2段目以降とでは、以下のように異なっている。
号BSL_Aが入力される第1のレジスタRG1と、ブ
ロック選択信号BSL_A及び第1のレジスタRG1の
出力信号が入力される第1の2入力NOR論理ゲートN
OR1と、第1の2入力NOR論理ゲートNOR1の出
力信号が入力される第1のインバータINV1とから構
成されている。ブロックデコーダ選択時間調整回路BD
STACが第1段の回路ブロックのみで構成される場合
には、第1のレジスタRG1の出力信号がブロック選択
信号BSL_Bとなり、第1のインバータINV1の出
力信号がブロック選択信号BSL_Cとなる。
段(kは2以上の整数)の回路ブロックは、第k−1段
のレジスタRG(k−1)の出力信号が入力される第k
のレジスタRGkと、第k−1段のインバータINV
(k−1)の出力信号及び第kのレジスタRGkの出力
信号が入力される第kの2入力NOR論理ゲートNOR
kと、第kの2入力NOR論理ゲートNORkの出力信
号が入力される第kのインバータINVkとから構成さ
れている。ブロックデコーダ選択時間調整回路BDST
ACの最終段が第k段の回路ブロックである場合には、
第kのレジスタRGkの出力信号がブロック選択信号B
SL_Bとなり、第kのインバータINVkの出力信号
がブロック選択信号BSL_Cとなる。
は、リードレイテンシに対応した段数となっている。こ
こでは、回路ブロックの段数Mに対してリードレイテン
シNとすると、N=M+3の比例関係が成立するように
設定している。従って、リードレイテンシ4の場合の回
路ブロックの段数は1段となり、リードレイテンシ5の
場合の回路ブロックの段数は2段となり、設定するリー
ドレイテンシの値に応じて、回路ブロックの段数を変更
するとよいことになる。
ルからブロック選択信号BSL_BがH(High)レベル
になるまでのサイクル数を、上記回路ブロックの段数で
設定することができる。例えば、リードレイテンシ4の
場合、ブロック選択信号BSL_Bは、初期アドレスが
取り込まれたサイクルから1サイクル遅れてHレベルに
なることになる。一方、ブロック選択信号BSL_C
は、ブロックデコーダBDからのブロック選択信号BS
L_AがHレベルになったサイクルから、ブロック選択
信号BSL_BがHレベルになっているサイクルまでの
間、連続してHレベルになっている信号である。
RAMにおけるブロックデコーダ選択時間調整回路BD
STACは、ブロック選択信号BSL_Aの入力に応じ
て4つのブロック選択信号BSL_B_1,BSL_B
_2,BSL_B_3,BSL_B_4を順次出力する
ようになっている。そのための構成として、例えば、上
記ブロックデコーダ選択時間調整回路BDSTACを4
組備えたものとして、それらの各ブロックデコーダ選択
時間調整回路BDSTACにブロック選択信号BSL_
Aを動作サイクルごとに順次入力するようにする。
AMの読出し動作について、説明する。
ロナスSRAMにおける主要な信号の波形を示したタイ
ミングチャートである。図4に示されている信号波形
は、それぞれ、クロック信号CLK,アドレス信号Ad
d,各メモリセルサブアレイの第1行、第2行、第3
行、第4行のローカルワード線LWL1,LWL2,L
WL3,LWL4のロウ選択信号、各メモリセルサブア
レイの各ビット線BL1,BL2,BL3,BL4及び
反転側ビット線BL1B,BL2B,BL3B,BL4
Bの電位、ブロック選択信号BSL_B_1,BSL_
B_2,BSL_B_3,BSL_B_4,データバス
対DL,DLBの電位、入出力ポートI/Oにおけるデ
ータ信号Dataのものである。
っている。従って、上記ブロックデコーダ選択時間調整
回路BDSTACを構成する回路ブロックの段数は、1
段である。
クルT1の開始時刻t0において、クロック信号CLKの
立ち上がりエッジに同期してアドレス信号Addが入力
されると、グローバルロウデコーダGRD,カラムデコ
ーダCD,ブロックデコーダBDによりそれぞれデコー
ド信号が生成され、それらのデコード信号はロウ選択信
号、カラム選択信号、ブロック選択信号BSL_Aとな
る。グローバルロウデコーダGRDから出力されたロウ
選択信号と、ブロック選択信号BSL_Aの入力に応じ
てブロックデコーダ選択時間調整回路BDSTACから
出力されるブロック選択信号BSL_Cとが、各ローカ
ルロウデコーダLRDに入力されることにより、ここで
は先ずローカルワード線LWL1が選択される。また、
カラム選択信号により選択されたビット線周辺回路CS
Aのカラムスイッチがオンになる。
続されているメモリセルCのトランスファスイッチはオ
ンになるので、そのメモリセルCの低電位側にトランス
ファスイッチを介してビット線対のいずれか一方から電
流が流れ込み、予め高電位にプリチャージされイコライ
ズされたビット線対のその一方の電位が低下し、第1の
メモリセルサブアレイに含まれているビット線対BL
1,BL1Bに電位差が生じてくる。このとき、ブロッ
ク選択信号BSL_B_1は、まだHレベルになってい
ない。
選択信号BSL_B_1がHレベルになることにより、
第1のメモリセルサブアレイに含まれているビット線対
BL1,BL1Bの微小電位差がデータバス対DL,D
LBに伝搬されてリード回路RCに入力されることによ
り、リード回路RCが活性化し、その微小電位差を増幅
する。
クルT3において、データ出力レジスタRGOUTを介して
データ信号Dataとして、入出力ポートI/Oに出力され
る。尚、リード回路RCは、データバス対DL,DLB
の微小電位差を増幅した後は、データバス対DL,DL
Bをプリチャージ及びイコライズする。
アレイからのデータ信号Dataは、バーストシーケンスに
より順次出力されるので、このバーストシーケンスによ
る動作について説明する。
力されると、所定ビット数のアドレスがバーストカウン
タBCに入力され、バーストカウンタBCは後続のサイ
クルにおいて所定のバーストシーケンスに基づきクロッ
ク信号CLKに同期してアドレスを順次自動的に発生す
る。即ち、図4の第2のサイクルT2以降において、バ
ーストカウンタBCは、所定のバーストシーケンスに基
づきクロック信号CLKに同期してブロック選択信号B
SL_Aを順次発生していく。
コーダ選択時間調整回路BDSTACに入力されること
により出力されるブロック選択信号BSL_Bは、リー
ドレイテンシに応じてデータを出力するサイクルにおい
てHレベルとなり、1サイクルでLレベルになる。図1
の構成においては、ブロック選択信号BSL_Aが所定
のバーストシーケンスに基づき順次自動発生していくの
に応じて、ブロックデコーダ選択時間調整回路BDST
ACによるリードレイテンシのサイクル分だけ遅れて、
ブロック選択信号BSL_B_1,BSL_B_2,B
SL_B_3,BSL_B_4が順次1サイクルずつH
レベルになる。
ロック選択信号BSL_AがHレベルになってから、リ
ードレイテンシに応じてデータを出力するサイクルの終
わりまで、Hレベルに維持される。即ち、ブロック選択
信号BSL_Cは、ブロック選択信号BSL_AがHレ
ベルになってから、ブロック選択信号BSL_Aに対応
するブロック選択信号BSL_BがHレベルになるサイ
クルの終わりまで、Hレベルに維持される。従って、ブ
ロック選択信号BSL_AがHレベルになってからブロ
ック選択信号BSL_B_1がHレベルになるサイクル
の終わりまでHレベルに維持されるブロック選択信号B
SL_C,ブロック選択信号BSL_AがHレベルにな
ってからブロック選択信号BSL_B_2がHレベルに
なるサイクルの終わりまでHレベルに維持されるブロッ
ク選択信号BSL_C,ブロック選択信号BSL_Aが
Hレベルになってからブロック選択信号BSL_B_3
がHレベルになるサイクルの終わりまでHレベルに維持
されるブロック選択信号BSL_C,ブロック選択信号
BSL_AがHレベルになってからブロック選択信号B
SL_B_4がHレベルになるサイクルの終わりまでH
レベルに維持されるブロック選択信号BSL_Cがそれ
ぞれ発生するので、同時に複数のブロック選択信号BS
L_CがHレベルになっていることもあり得る。
択信号とによりローカルワード線LWLが選択され、セ
ル電流によりビット線対に微小電位差が生じ、次のサイ
クルでリード回路が活性化して微小電位差を増幅し、増
幅された電位差はデータ信号Dataとして出力される。
に、データ信号となる微小電位差が各ローカルデータ線
対LDL、LDLBまで伝搬されるが、各ローカルデー
タ線対LDL、LDLBとデータバス対DL、DLBと
の間には、それぞれブロックスイッチBS1,BS2,
BS3,BS4が配設されており、複数のブロックスイ
ッチが同時に選択されることはないので、データバス対
DL、DLB上でのデータ衝突が発生することはない。
動作の特徴は、リードレイテンシに応じて、より多くの
サイクル数の期間にわたりメモリセルを選択することが
できるということである。メモリセル選択状態をより長
く維持できるので、ビット線対の電位差、即ち、データ
振幅を拡大することができ、その結果、センスアンプで
あるリード回路の動作マージンを向上させることがで
き、データ読出しにおいて高速動作が可能となる。
リセルを選択するためには、複数のローカルワード線を
同時に選択せざるを得なくなり、データバス対上でのデ
ータ衝突という問題を回避する必要がある。そこで、本
発明に係るシンクロナスSRAMにおいては、上述のよ
うに、各ローカルデータ線対とデータバス対との間にそ
れぞれブロックスイッチを配設し、それらを順次選択し
ていくことにより、データ衝突を回避している。
リセル読出し動作においては、アドレスのデコードか
ら、リード回路の活性化、データ出力レジスタを介して
のデータ出力に至るまで、バーストアドレスによる総て
の動作シーケンスが同一になっている。従って、バース
トモードでのメモリデータ読出しにおいて高速動作が可
能になるとともに、回路設計及び内部タイミング制御に
おける複雑化を防止することができ、従来技術に比較し
て動作解析にあたって考慮すべき事項が減少し、動作解
析の容易化が可能となる。
BDSTACにおける回路ブロックの段数を変更するの
みで、リードレイテンシの設定を変更することができ、
リードレイテンシに対応した高速読出し動作が可能とな
る。さらに、従来技術と比較して、バーストシーケンス
動作におけるメモリセル選択数が削減されていることに
より、セル電流による消費電流は、従来技術に対して
(N−2)/(L+N+1)の比率で減少する。ここ
で、Nはリードレイテンシの値で3以上の整数、Lはバ
ーストビット長で2の乗数である。
リードレイテンシに対応したバーストシーケンスによる
各動作サイクルにおける読出し動作を同一のシーケンス
にすることにより、システム回路の簡素化と、それに伴
う動作解析の容易化を実現することができ、また、複数
のリードレイテンシに対応可能で、バーストモード下の
高速動作が可能な同期型SRAMを提供することがで
き、さらに、バーストシーケンスによる読出し動作時の
メモリセルによる消費電流の削減を図ることができる。
形態における構成を示すブロック図。
Cの構成を示したブロック図。
Cにおける入出力信号及びクロック信号の波形を示した
タイミングチャート。
Mにおける主要な信号の波形を示したタイミングチャー
ト。
ック図。
ける主要な信号の波形を示したタイミングチャート。
Claims (9)
- 【請求項1】マトリクス状に配設された複数のメモリセ
ルを含むメモリセルサブアレイと、前記メモリセルサブ
アレイの各行のメモリセルを選択するロウ選択信号を伝
達するローカルロウデコーダと、前記メモリセルサブア
レイの各行のメモリセル及び前記ローカルロウデコーダ
にそれぞれ接続され、ロウ選択信号を伝達する複数のロ
ーカルワード線と、前記メモリセルサブアレイの各列の
メモリセルにそれぞれ接続され、メモリセルのデータ入
出力の際にデータ信号を伝達するビット線及び反転側ビ
ット線からなる複数のビット線対と、前記メモリセルサ
ブアレイの前記各ビット線対にそれぞれ接続され、前記
ビット線対により伝達されるデータ信号の入出力が行わ
れる複数のビット線周辺回路からなるビット線周辺回路
群とをそれぞれ有する複数のメモリセルサブアレイ群
と、 入力されたアドレスを、前記各メモリセルサブアレイの
各行のメモリセルを選択するロウ選択信号にデコード
し、グローバルワード線を介して前記各ローカルロウデ
コーダに出力するグローバルロウデコーダと、 入力されたアドレスを、前記各メモリセルサブアレイの
各列のメモリセルを選択するカラム選択信号にデコード
し、複数のカラム選択信号線を介して前記各ビット線周
辺回路に出力するカラムデコーダと、 入力されたアドレスを、前記各メモリセルサブアレイを
選択する信号の基となる第1のブロック選択信号にデコ
ードして出力するブロックデコーダと、 入力された初期アドレスに応じて、後続の動作サイクル
において所定ビット数のアドレスを所定シーケンスに基
づいてクロックに同期して順次自動的に発生し、前記ブ
ロックデコーダに出力するバーストカウンタと、 前記ブロックデコーダから入力された前記第1のブロッ
ク選択信号を、リードレイテンシに対応したタイミング
の第2のブロック選択信号として順次出力し、かつ、前
記第1のブロック選択信号を、リードレイテンシに対応
した長さの信号であって、前記各ローカルロウデコーダ
に入力されて前記各ローカルロウデコーダによるロウ選
択信号の伝達を制御する第3のブロック選択信号として
出力する複数のブロックデコーダ選択時間調整回路と、 前記各ビット線周辺回路群の前記各ビット線周辺回路に
ローカルデータ線対を介してそれぞれ接続され、前記第
2のブロック選択信号が入力されることにより、前記ロ
ーカルデータ線対を介したデータの入出力の可否を制御
する複数のブロックスイッチと、 前記各ブロックスイッチを介して前記各ローカルデータ
線対に接続されたデータバス及び反転側データバスから
なるデータバス対と、 前記ビット線対、前記ビット線周辺回路、前記ローカル
データ線対、前記ブロックスイッチ及び前記データバス
対を介して各メモリセルからデータを読み出し、増幅し
て出力するリード回路と、 入力されたデータを増幅して出力し、前記データバス
対、前記ブロックスイッチ、前記ローカルデータ線対、
前記ビット線周辺回路及び前記ビット線対を介して各メ
モリセルに書き込むライト回路と、を備えたことを特徴
とする半導体記憶装置。 - 【請求項2】前記各ブロックデコーダ選択時間調整回路
は、 前記第1のブロック選択信号が入力される第1のレジス
タと、前記第1のブロック選択信号及び前記第1のレジ
スタの出力信号が入力される第1の2入力NOR論理ゲ
ートと、前記第1の2入力NOR論理ゲートの出力信号
が入力される第1のインバータとから構成された第1段
の回路ブロックであって、前記ブロックデコーダ選択時
間調整回路の最終段が前記第1段の回路ブロックである
場合には、前記第1のレジスタの出力信号が前記第2の
ブロック選択信号となり、前記第1のインバータの出力
信号が前記第3のブロック選択信号となる第1段の回路
ブロックと、 第k−1段(kは2以上の整数)のレジスタの出力信号
が入力される第kのレジスタと、第k−1段のインバー
タの出力信号及び前記第kのレジスタの出力信号が入力
される第kの2入力NOR論理ゲートと、前記第kの2
入力NOR論理ゲートの出力信号が入力される第kのイ
ンバータとから構成された第k段の回路ブロックであっ
て、前記ブロックデコーダ選択時間調整回路の最終段が
前記第k段の回路ブロックである場合には、前記第kの
レジスタの出力信号が前記第2のブロック選択信号とな
り、前記第kのインバータの出力信号が前記第3のブロ
ック選択信号となる第k段の回路ブロックと、を備えた
回路であることを特徴とする請求項1に記載の半導体記
憶装置。 - 【請求項3】前記各ブロックデコーダ選択時間調整回路
の前記回路ブロックの段数M(M=1又はk)は、リー
ドレイテンシに対応して設定されることを特徴とする請
求項2に記載の半導体記憶装置。 - 【請求項4】前記各ブロックデコーダ選択時間調整回路
の前記回路ブロックの段数Mは、リードレイテンシと比
例関係が成立するように設定されることを特徴とする請
求項2又は3に記載の半導体記憶装置。 - 【請求項5】前記各ブロックデコーダ選択時間調整回路
の前記回路ブロックの段数Mは、リードレイテンシNと
N=M+3の比例関係が成立するように設定されること
を特徴とする請求項2乃至4のいずれかに記載の半導体
記憶装置。 - 【請求項6】前記各ブロックデコーダ選択時間調整回路
の前記回路ブロックの段数Mは、総て等しく設定される
ことを特徴とする請求項2乃至5のいずれかに記載の半
導体記憶装置。 - 【請求項7】前記第2のブロック選択信号は、前記第1
のブロック選択信号が前記各ブロックデコーダ選択時間
調整回路に入力されたサイクルから、リードレイテンシ
に対応したサイクル数だけ遅れて出力される信号であ
り、 前記第3のブロック選択信号は、前記第1のブロック選
択信号が前記各ブロックデコーダ選択時間調整回路に入
力されたサイクルから、リードレイテンシに対応したサ
イクル数だけ遅れたサイクルが終了するまで選択状態を
維持する信号であることを特徴とする請求項1乃至6の
いずれかに記載の半導体記憶装置。 - 【請求項8】前記複数のブロックデコーダ選択時間調整
回路は、前記複数のメモリセルサブアレイ群及び前記複
数のブロックスイッチに対応した個数だけ備えられてお
り、前記各ブロックデコーダ選択時間調整回路には、前
記第1のブロック選択信号がサイクルごとに順次入力さ
れることを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載
の半導体記憶装置。 - 【請求項9】前記各ビット線周辺回路は、 前記ビット線及び反転側ビット線と前記ローカルデータ
線及び反転側ローカルデータ線との間の接続及び切断を
前記カラム選択信号の入力に基づき行うカラムスイッチ
と、 前記ビット線及び反転側ビット線をプリチャージするプ
リチャージ回路と、 前記ビット線及び反転側ビット線をイコライズするイコ
ライズ回路と、を備えた回路であることを特徴とする請
求項1乃至8のいずれかに記載の半導体記憶装置。
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