JP2003045184A - Sdram半導体装置 - Google Patents
Sdram半導体装置Info
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Abstract
力するデータラッチ回路を有するSDRAM半導体装置
を提供する。 【解決手段】SDRAM半導体装置において、外部制御
信号をバッファリングして第1内部制御信号を発生する
第1バッファと、前記外部制御信号をバッファリングし
て第2内部制御信号を発生する第2バッファと、外部ク
ロック信号をバッファリングして内部クロック信号を発
生する第3バッファと、外部からデータを受信し、前記
第1内部制御信号、前記第2内部制御信号、前記内部ク
ロック信号に順次的に同期させて前記受信したデータを
出力するデータラッチ回路とを具備する。
Description
に係り、特に複数個の制御信号に同期させて入力データ
を出力するデータラッチ回路を有するSDRAM半導体
装置に関する。
RAM)半導体装置の中で、ダブルデータレート(Double Da
ta Rate ; DDR)SDRAMは、データラッチ回路を具備す
る。このデータラッチ回路は、入力データを制御信号及
びクロック信号に同期させて出力する。
AM半導体装置が図1に示されている。図1を参照すれ
ば、従来のSDRAM半導体装置101は、データラッ
チ回路11、第1乃至第5フリップフロップ61〜65
及び第1乃至第3バッファ21、41、51を具備す
る。
S、例えばデータストローブ信号をバッファリングして
第1内部制御信号DQS_internalを発生する。
LKをバッファリングして内部クロック信号PCLKを
発生する。
ッファリングしてデータラッチ回路11に入力されるデ
ータを出力する。
第1フリップフロップ61は、第3バッファ51から受
信したデータを内部制御信号DQS_internalの立上が
りエッジに同期させて第3フリップフロップ63に出力
する。第2フリップフロップ62は、第3バッファ51
から受信したデータを内部制御信号DQS_internalの
立下りエッジに同期させて第5フリップフロップ65に
出力する。第3フリップフロップ63は、第1フリップ
フロップ61から受信したデータを内部制御信号DQS
_internalの立下りエッジに同期させて第4フリップフ
ロップ64に出力する。第3フリップフロップ63から
第4フリップフロップ64にデータが伝送されるタイミ
ングと第2フリップフロップ62から第5フリップフロ
ップ65にデータが伝送されるタイミングは同じであ
る。
は、内部クロック信号PCLKの立上がりエッジに同期
させて第2及び第3フリップフロップ62、63から受
信したデータを出力する。第2及び第3フリップフロッ
プ62、63が第4及び第5フリップフロップ64、6
5にデータを出力する時に、第1フリップフロップ61
は新しいデータを第3バッファ51から受信する。
QSの立上がり及び立下りエッジに各々同期して入力デ
ータを第3バッファ51から受信し、2経路に分けて内
部クロック信号PCLKの立上がりエッジに同期させて
2つのデータを出力する。外部制御信号DQSと内部ク
ロック信号PCLKの周波数は同じなので、データラッ
チ回路11から出力されるデータ周波数は半分になり、
データ伝送量は同一である。
われる信号のタイミング図が図2に示されている。図2
を参照すれば、内部制御信号DQS_internalは、外部
制御信号DQSが第1所定時間遅延されて発生された信
号であり、内部クロック信号PCLKは、外部クロック
信号CLKが第2所定時間遅延されて発生された信号で
ある。tCCは内部クロック信号PCLKの周期を表
し、t1とt2は内部制御信号DQS_internalが内部
クロック信号PCLKに対して変動することを許容する
許容範囲(shift tolerance specification)を表す。t
3は内部クロック信号PCLKがデータD00〜D33
をラッチするために半導体装置101の設計時に要求さ
れる設計マージンであり、t4とt5は半導体装置10
1の設計時に誤差範囲として考慮される設計要因であ
る。t6は内部クロック信号PCLKが実際にラッチ可
能なデータ範囲を表す有効データウィンドウである。
チ回路を有するSDRAM半導体装置を示した図面であ
る。図3を参照すれば、SDRAM半導体装置301の
データラッチ回路311〜314は、それぞれ一つの内
部制御信号を有するため、データラッチ回路の数に当た
る4つの内部制御信号が必要である。
101、301において、内部クロック信号PCLKを
発生するクロックバッファ41は、設計上のマージン確
保のために内部的にショートパルスを生成して使用し、
内部制御信号DQS_internalを発生する制御バッファ
21は、外部制御信号DQSと同じデューティのパルス
を発生する。また、内部クロック信号PCLKは、4個
のデータラッチ回路311〜314に共通して入力され
るが、内部制御信号DQS_internalは各データラッチ
回路にそれぞれ独立的に異なる経路を通して入力される
ため、ラインローディングが互いに異なる。従って、ク
ロックバッファ41と制御バッファ21とは、その構造
及びサイズが異なる。これによって外部制御信号DQS
が制御バッファ21に入力されて内部制御信号DQS_i
nternalが発生される時間と、外部クロック信号CLK
がクロックバッファ41に入力されて内部クロック信号
PCLKが発生される時間と、各信号がデータラッチ回
路11に到達する時間とが異なる。また、工程、電圧、
温度などによって与えられる影響が互いに異なるのでそ
の差はもっと大きくなる。このように、内部制御信号D
QS_internalの発生時間と内部クロック信号PCLK
の発生時間とが異なるために、有効データウィンドウt
6は減少される。
導体装置において顕著になる。従って、内部制御信号D
QS_internalと内部クロック信号PCLKとのライン
ローディングが可能な限り一致するように設計しなけれ
ばならない。図3のようにデータラッチ回路311〜3
14が4つであるSDRAM半導体装置の場合、全部で
32個のデータを、4個の内部制御信号を使って、各内
部制御信号により8個の入力データをラッチするように
しなければならない。ここで、各内部制御信号のライン
ローディングを内部クロック信号PCLKと同一にする
ためには、それぞれの内部制御信号に対して、32個の
入力データをラッチするようなラインローディング効果
を与えなければならない。このようなラインローディン
グ効果を実現するには抵抗やキャパシターを各内部制御
信号の経路に追加しなければならないので、半導体装置
の全体的な面積が増加する。
を解決するためになされたものであって、本発明の目的
は、有効データウィンドウの減少とチップ面積の増加と
を最小化するためのSDRAM半導体装置を提供するこ
とである。
るために本発明は、SDRAM半導体装置において、外
部制御信号をバッファリングして第1内部制御信号を発
生する第1バッファと、前記外部制御信号をバッファリ
ングして第2内部制御信号を発生する第2バッファと、
外部クロック信号をバッファリングして内部クロック信
号を発生する第3バッファと、外部からデータを受信
し、前記第1内部制御信号、前記第2内部制御信号、前
記内部クロック信号に順次的に同期させて、前記受信し
たデータを出力するデータラッチ回路とを具備すること
を特徴とするSDRAM半導体装置を提供する。
御信号より位相が遅れていることが望ましい。
は、同じ構造であることが望ましい。
データを受信し、受信したデータを前記内部制御信号に
同期させて出力する第1及び第2フリップフロップと、
前記第1フリップフロップから出力されるデータを受信
し、受信したデータを前記第2内部制御信号に同期させ
て出力する第3フリップフロップと、前記第2フリップ
フロップから出力されるデータを受信し、受信したデー
タを前記第2内部制御信号に同期させて出力する第4フ
リップフロップと、前記第3フリップフロップから出力
されるデータを受信し、受信したデータを前記内部クロ
ック信号に同期させて出力する第5フリップフロップ
と、前記第4フリップフロップから出力されるデータを
受信し、受信したデータを前記内部クロック信号に同期
させて出力する第6フリップフロップとを具備する。
は、前記第2内部制御信号の立下りエッジに同期するこ
とが望ましい。
は、前記内部クロック信号の立上がりエッジに同期する
ことが望ましい。
データを受信し、受信したデータを前記内部制御信号に
同期させて出力する第1及び第2フリップフロップと、
前記第1フリップフロップから出力されるデータを受信
し、受信したデータを前記第1内部制御信号に同期させ
て出力する第7フリップフロップと、前記第7フリップ
フロップから出力されるデータを受信し、受信したデー
タを前記第2内部制御信号に同期させて出力する第3フ
リップフロップと、前記第2フリップフロップから出力
されるデータを受信し、受信したデータを前記第2内部
制御信号に同期させて出力する第4フリップフロップ
と、前記第3フリップフロップから出力されるデータを
受信し、受信したデータを前記内部クロック信号に同期
させて出力する第5フリップフロップと、前記第4フリ
ップフロップから出力されるデータを受信し、受信した
データを前記内部クロック信号に同期させて出力する第
6フリップフロップとを具備することが望ましい。
は、前記第2内部制御信号の立下りエッジに同期するこ
とが望ましい。
は、前記内部クロック信号の立上がりエッジに同期する
ことが望ましい。
第1内部制御信号の立下りエッジに同期することが望ま
しい。
ッチ回路までの前記第2内部制御信号ラインのラインロ
ーディングと、前記第3バッファから前記データラッチ
回路までの前記内部クロック信号ラインのラインローデ
ィングとが同じであることが望ましい。
ッチ回路までの前記第2内部制御信号ラインの経路と、
前記第3バッファから前記データラッチ回路までの前記
内部クロック信号ラインの経路とが同じであることが望
ましい。
力されるデータのマージンウィンドウが減少することが
防止される。
発明の実施によって達成される目的を充分に理解するた
めには本発明の望ましい実施形態を例示する添付図面及
び添付図面に記載された内容を参照することが有用であ
ろう。
説明する。図面に提示された同じ参照符号は同じ構成要
素を表す。
RAM半導体装置のブロック図である。図4を参照すれ
ば、SDRAM半導体装置401は、データラッチ回路
411及び第1乃至第4バッファ421、431、44
1、451を備える。
S、例えばデータストローブ信号をバッファリングして
第1内部制御信号DQS_internalを発生する。
Sをバッファリングして第2内部制御信号DSを発生す
る。第2内部制御信号DSは、第1内部制御信号DQS
_internalより所定時間遅延してデータラッチ回路41
1に到達する。
CLKをバッファリングして内部クロック信号PCLK
を発生する。ここで、第3バッファ441は、第2バッ
ファ431と同じ構造を有することが望ましい。即ち、
第2内部制御信号DSが内部クロック信号PCLKと同
じ変化量を有するようにするために、第2バッファ43
1と第3バッファ441は同じ構造で設計されることが
望ましい。従って、内部クロック信号PCLKが工程、
電圧、温度等により変動する時、第2内部制御信号DS
も同様に変動する。
回路411に連結する線461の経路と、第3バッファ
441をデータラッチ回路411に連結する線463の
経路とを同一に設計することによって、第2内部制御信
号DSのラインローディングと内部クロック信号PCL
Kのラインローディングとが同一になる。従って、ライ
ンローディングに起因する有効データウィンドウの減少
が防止される。
ァであって、外部データDQをバッファリングして内部
データDQ1を出力する。
Q1を入力し、第1内部制御信号DQS_internal、第
2内部制御信号DS、内部クロック信号PCLKに順次
的に同期して内部データDQ1をラッチする。データラ
ッチ回路411は、第1乃至第6フリップフロップFF
1〜FF6を具備する。
F2は、内部データDQ1を受信してラッチし、第1内
部制御信号DQS_internalに同期させてデータDIN
E_A、DINO_Aを第3及び第4フリップフロップF
F3、FF4を出力する。すなわち、第1フリップフロ
ップFF1は、第1内部制御信号DQS_internalの立
上がりエッジに同期させてデータDINE_Aを第3フ
リップフロップFF3に出力し、第2フリップフロップ
FF2は、第1内部制御信号DQS_internalの立下り
エッジに同期させてデータDINO_Aを第4フリップ
フロップFF4に出力する。
F4は、第1及び第2フリップフロップFF1、FF2
から出力されるデータDINE_A、DINO_Aを受信
してラッチし、第2内部制御信号DSの立下りエッジに
同期させてデータDINE_B、DINO_Bを第5及び
第6フリップフロップFF5、FF6に出力する。
F6は、第3及び第4フリップフロップFF3、FF4
から出力されるデータDINE_B、DINO_Bを受信
し、内部クロック信号PCLKの立上がりエッジに同期
させてデータDIN_B、DIN_Oを出力する。
図である。図5を参照すれば、第1内部制御信号DQS
_internalの立上がりエッジに同期させてデータDIN
E_Aが出力され、第1内部制御信号DQS_internalの
立下りエッジに同期させてデータDINO_Aが出力さ
れる。また、第2内部制御信号DSの立下りエッジに同
期させてデータDINE_B、DINO_Bが出力され、
内部クロック信号PCLKの立上がりエッジに同期させ
てデータDIN_E、DIN_Oが出力される。
第1内部制御信号DQS_internalの立下りエッジとそ
の次の立下りエッジとの間に位置できるが、望ましく
は、第1内部制御信号DQS_internalの立下りエッジ
より遅く、それに続く立上がりエッジよりは速い範囲に
位置することが良い。
DSの位相と内部クロック信号の位相とが同一なので有
効データのウィンドウw1が小さくならない。従って、
データラッチ回路411にラッチされたデータ内部クロ
ック信号PCLKに同期させることができるマージンが
広くなる。
RAM半導体装置のブロック図である。図6に示された
半導体装置601の構成と動作は、データラッチ回路6
11が第7フリップフロップFF7をさらに備える点以
外には図4に示された半導体装置401と類似してい
る。第7フリップフロップFF7は、第1フリップフロ
ップFF1からデータを受信してラッチし、第1内部制
御信号DQS_internalの立下りエッジに同期させて第
3フリップフロップFF3にデータDINE_Aを出力
する。図6に示されたデータラッチ回路611は、図4
に示されたデータラッチ回路411と違って、第2内部
制御信号DSの立下りエッジが、必ず第1内部信号DQ
S_internalの立下りエッジとそれに続く立上がりエッ
ジとの間に位置しなければならない。
411、611に具備されるフリップフロップFF1〜
FF7は、必要に応じて、第1及び第2内部制御信号D
QS_internal、DSと内部クロック信号PCLKの立
上がりエッジや立下りエッジに自由に同期させて動作さ
せることができる。
611の動作タイミング図である。図5との差異点は、
第2フリップフロップFF2と第7フリップフロップF
F7が同時に第1内部制御信号DQS_internalの立下
りエッジに同期してデータDINE_A、DINO_Aを
出力するという点である。
RAM半導体装置のブロック図である。図8を参照すれ
ば、SDRAM半導体装置801は、複数個の第1バッ
ファ421〜424、第2及び第3バッファ431、4
41及び図4または図6に示された複数個のデータラッ
チ回路811〜814を具備する。複数個のデータラッ
チ回路811〜814は、複数個の第1バッファ421
〜424から発生される複数個の第1内部制御信号DQ
S_internalに同期して動作する。第2バッファ431
は、図6と同様に、第3バッファ441と同じ構造を有
し、各バッファを通って各データラッチ回路に入力され
る内部制御信号のラインローディングも同様に構成され
る。
1〜424を具備して複数個のデータラッチ回路811
〜814を制御する時も、第3バッファ441と同じ構
造の第2バッファ431を用いて複数個のデータラッチ
回路811〜814を同期させ、第2バッファ431の
ラインローディングと第3バッファ441のラインロー
ディングとも同じく構成することによって、SDRAM
半導体装置801のサイズをほとんど増加させることな
く、有効データウィンドウの減少を抑えることができ
る。
1、601、801は特にダブルデータレートSDRA
M半導体装置に効果的に適用される。
態によれば、内部制御信号DQS_internalを発生する
バッファとして内部クロック信号PCLKを発生するバ
ッファ241と同じ構造のバッファ231を使用し、各
データラッチ回路に入力される経路を同じくすることに
よって、第2内部制御信号DSと内部クロック信号PC
LKの変化量は、工程、電圧、温度などの変化に関係な
く同一になる。したがって、データラッチ回路411、
611、811〜814の有効データウィンドウ(図3
のW1)が減少することが防止される。結局、内部クロ
ック信号PCLKによってデータラッチ回路411、6
11、811〜814の有効データを出力できるマージ
ンが広くなる。
態が開示された。ここで特定の用語が使われたが、これ
は単に本発明を具体的に説明するための目的から使われ
たものであって意味限定や特許請求の範囲に記載された
本発明の範囲を制限するために使われたものではない。
従って、当業者による多様な変形及び均等な他の実施形
態の採用が可能であることは当然である。従って、本発
明の真の技術的保護範囲は特許請求の範囲の技術的思想
により決まるべきである。
ィンドウの減少とチップ面積の増加とを共に抑えること
ができる。
る。
る。
である。
装置のブロック図である。
る。
装置のブロック図である。
る。
装置のブロック図である。
ァ FF1、FF2 第1及び第2フリップフロップ FF3、FF4 第3及び第4フリップフロップ FF5、FF6 第5及び第6フリップフロップ
Claims (12)
- 【請求項1】 SDRAM半導体装置において、 外部制御信号をバッファリングして第1内部制御信号を
発生する第1バッファと、 前記外部制御信号をバッファリングして第2内部制御信
号を発生する第2バッファと、 外部クロック信号をバッファリングして内部クロック信
号を発生する第3バッファと、 外部からデータを受信し、前記第1内部制御信号、前記
第2内部制御信号、前記内部クロック信号に順次的に同
期させて、前記受信したデータを出力するデータラッチ
回路とを具備することを特徴とするSDRAM半導体装
置。 - 【請求項2】 前記第2内部制御信号は、前記第1内部
制御信号より位相が遅れていることを特徴とする請求項
1に記載のSDRAM半導体装置。 - 【請求項3】 前記第2バッファ及び第3バッファは、
同じ構造であることを特徴とする請求項1に記載のSD
RAM半導体装置。 - 【請求項4】 前記データラッチ回路は、 外部からデータを受信し、受信したデータを前記内部制
御信号に同期させて出力する第1及び第2フリップフロ
ップと、 前記第1フリップフロップから出力されるデータを受信
し、受信したデータを前記第2内部制御信号に同期させ
て出力する第3フリップフロップと、 前記第2フリップフロップから出力されるデータを受信
し、受信したデータを前記第2内部制御信号に同期させ
て出力する第4フリップフロップと、 前記第3フリップフロップから出力されるデータを受信
し、受信したデータを前記内部クロック信号に同期させ
て出力する第5フリップフロップと、 前記第4フリップフロップから出力されるデータを受信
し、受信したデータを前記内部クロック信号に同期させ
て出力する第6フリップフロップとを具備することを特
徴とする請求項1に記載のSDRAM半導体装置。 - 【請求項5】 前記第3及び第4フリップフロップは、
前記第2内部制御信号の立下りエッジに同期することを
特徴とする請求項4に記載のSDRAM半導体装置。 - 【請求項6】 前記第5及び第6フリップフロップは、
前記内部クロック信号の立上がりエッジに同期すること
を特徴とする請求項4に記載のSDRAM半導体装置。 - 【請求項7】 前記データラッチ回路は、 外部からデータを受信し、受信したデータを前記内部制
御信号に同期させて出力する第1及び第2フリップフロ
ップと、 前記第1フリップフロップから出力されるデータを受信
し、受信したデータを前記第1内部制御信号に同期させ
て出力する第7フリップフロップと、 前記第7フリップフロップから出力されるデータを受信
し、受信したデータを前記第2内部制御信号に同期させ
て出力する第3フリップフロップと、 前記第2フリップフロップから出力されるデータを受信
し、受信したデータを前記第2内部制御信号に同期させ
て出力する第4フリップフロップと、 前記第3フリップフロップから出力されるデータを受信
し、受信したデータを前記内部クロック信号に同期させ
て出力する第5フリップフロップと、 前記第4フリップフロップから出力されるデータを受信
し、受信したデータを前記内部クロック信号に同期させ
て出力する第6フリップフロップとを具備することを特
徴とする請求項1に記載のSDRAM半導体装置。 - 【請求項8】 前記第3及び第4フリップフロップは、
前記第2内部制御信号の立下りエッジに同期することを
特徴とする請求項7に記載のSDRAM半導体装置。 - 【請求項9】 前記第5及び第6フリップフロップは、
前記内部クロック信号の立上がりエッジに同期すること
を特徴とする請求項7に記載のSDRAM半導体装置。 - 【請求項10】 前記第7フリップフロップは、前記第
1内部制御信号の立下りエッジに同期することを特徴と
する請求項7に記載のSDRAM半導体装置。 - 【請求項11】 前記第2バッファから前記データラッ
チ回路までの前記第2内部制御信号ラインのラインロー
ディングと、前記第3バッファから前記データラッチ回
路までの前記内部クロック信号ラインのラインローディ
ングとが実質的に同じであることを特徴とする請求項1
に記載のSDRAM半導体装置。 - 【請求項12】 前記第2バッファから前記データラッ
チ回路までの前記第2内部制御信号ラインの経路と、前
記第3バッファから前記データラッチ回路までの前記内
部クロック信号ラインの経路とが実質的に同じであるこ
とを特徴とする請求項1に記載のSDRAM半導体装
置。
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