JP2003249077A - 半導体記憶装置及びその制御方法 - Google Patents
半導体記憶装置及びその制御方法Info
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Abstract
導体記憶装置及びその制御方法を提供する。 【解決手段】 ライトデータを保持するFIFOメモリ
と、ライトデータを書き込むためのライトアンプと、ラ
イトデータを、1回のライトコマンドでバースト入力さ
れるライトデータのうち、プリフェッチ数毎の最終のラ
イトデータと共に入力されるDQS信号に同期してFI
FOメモリからライトアンプへ転送させるための第1の
制御信号を生成する第1のライト系制御回路と、上記最
終のライトデータの入力から所定周期後のパルスエッジ
に同期してライトアンプと書き込みアドレスに対応する
メモリセルに繋がるビット線とを接続するスイッチを駆
動させるY系制御回路と、それと同じタイミングでライ
トアンプからメモリセルへライトデータに対応する書き
込み電圧を出力させる第2のライト系制御回路とを有す
る構成とする。
Description
関し、特にDDR(Double Data Rate)−SDRAM
(Synchronous DRAM)に関する。
されるシステムクロックCLK、及び転送データに同期
して入出力されるデータストローブ信号(以下、DQS
信号と称す)を用いてデータの書き込み/読み出し動作
が制御される。
on device engineering Council)規格により、システ
ムクロックCLKとのスキュー(skew)及びパルス幅が
規定された、システムクロックCLKと同一周期のパル
ス信号である。
QS信号を用いてデータの書き込み/読み出し動作を制
御する従来の手法として、以下に記載する第1従来例〜
第3従来例の構成が知られている。
記憶装置の構成を示すブロック図である。
憶装置は、データが格納されるメモリ部101と、メモ
リ部101に対するデータの書き込み/読み出し動作を
制御する周辺回路部102と、メモリ部101及び周辺
回路部102に供給する種々の電源電圧を生成する内部
電圧発生回路103とを有する構成である。
数のメモリセルから構成されるメモリセルアレイ111
と、メモリセルに格納されたデータを読み出すためのセ
ンスアンプ112及びリードアンプ113と、メモリセ
ルにデータを書き込むためのライトアンプ114と、デ
ータの書き込み/読み出しを行うメモリセルにアクセス
するためのアドレス信号をデコードするYデコーダ11
5及びXデコーダ116とを備えている。なお、センス
アンプ112には、ライトアンプ114及びリードアン
プ113とメモリセルアレイ111の各ビット線BLと
を接続するための不図示のスイッチを備えている。
に入力するライトデータ、及びリードアンプ113から
出力されたリードデータをそれぞれ一時的に保持するF
IFOメモリ121,122と、外部から供給されるシ
ステムクロックCLKから半導体記憶装置を所定のタイ
ミングで動作させるための各種タイミング信号を生成す
るタイミング発生回路123と、半導体記憶装置を所定
の動作モードに設定するために外部から供給される各種
制御コマンドをデコードするコマンドデコーダ124
と、タイミング発生回路123及びコマンドデコーダ1
24の出力信号にしたがってメモリセルアレイ111か
らのデータ読み出し動作を制御するリード系制御回路1
25と、タイミング発生回路123及びコマンドデコー
ダ124の出力信号にしたがってメモリセルアレイ11
1に対するデータ書き込み動作を制御するライト系制御
回路126と、外部から供給されるアドレス信号を一時
的に保持するラッチ回路128と、リフレッシュ動作を
制御するためのリフレッシュカウンタ129と、タイミ
ング発生回路123及びコマンドデコーダ124の出力
信号にしたがってメモリセルアレイ111のY(カラ
ム)系に対するアクセス動作を制御するY系制御回路1
30と、タイミング発生回路123及びコマンドデコー
ダ124の出力信号にしたがってメモリセルアレイ11
1のX(ロウ)系に対するアクセス動作を制御するX系
制御回路131と、メモリセルの不良発生時にそのメモ
リセルを予備のメモリセルに切り換える、Y系で用いら
れるプリデコーダ救済回路132及びX系で用いられる
プリデコーダ救済回路133とを有する構成である。
御コマンド(/RAS,/CAS,/WE,/CS
等)、及びアドレス信号Addは、バッファ回路である
入力回路1341〜1343を介して周辺回路部102に
それぞれ供給される。また、メモリセルアレイ111に
書き込むデータ(ライトデータ)は入力回路1344を
介してFIFOメモリ121に供給され、メモリセルア
レイ111から読み出されたデータはバッファ回路であ
る出力回路1351を介して外部に出力される。同様に
外部から供給されるDQS信号は入力回路1345を介
して周辺回路部102に供給され、リード系制御回路1
25で生成されたDQS信号は出力回路1352を介し
て外部に出力される。
FOメモリに保持されたライトデータをまとめてライト
アンプへ転送する、いわゆるプリフェッチメモリであ
る。このようなプリフェッチメモリでは、例えば、バー
スト長=4、プリフェッチ数=4の場合、1回のライト
コマンドで4つのライトデータが連続して入力され、4
つのライトデータがまとめてFIFOメモリからライト
データへ転送される。また、バースト長=8、プリフェ
ッチ数=4の場合、1回のライトコマンドで8つのライ
トデータが連続して入力され、4つのライトデータ毎に
まとめて(プリフェッチ数単位で)FIFOメモリから
ライトデータへ転送される。
IFOメモリ121,122はライトデータ及びリード
データのビット毎(8,16,32ビット等)にそれぞ
れ設けられ、ライトアンプ114及びリードアンプ11
3はライトデータ及びリードデータの各ビットに対して
それぞれプリフェッチ数(2、4等)だけ設けられる。
ライトアンプ114及びリードアンプ113間は、ライ
トデータ及びリードデータのビット数にプリフェッチ数
を乗算した数のGIO線によってそれぞれ接続され、ラ
イトアンプ114及びリードアンプ113とメモリセル
アレイ111間は、ライトデータ及びリードデータのビ
ット数にプリフェッチ数を乗算した数のLIO線によっ
てそれぞれ接続される。
た第1従来例の半導体記憶装置のデータ書き込み/読み
出し動作について図6を用いて説明する。
を示すタイミングチャートである。なお、図6は、ライ
トレーテンシー=1、リードレーテンシー=2、バース
ト長=4、及びプリフェッチ数=4のデータ書き込み/
読み出し動作を示している。
ルアレイ111に対するデータの書き込み動作及び読み
出し動作を全てシステムクロックCLKに同期して制御
する構成である。
き込む場合、図6に示すようにDQS信号の立ち上がり
エッジ及び立下りエッジにそれぞれ同期して順次入力さ
れた複数のライトデータ(DQ)は、FIFOメモリ1
21で並列なデータに変換されると共に一旦保持され、
データ入力完了(プリフェッチ数)後の最初のシステム
クロックCLK(CLK=3)の立ち上がりエッジに同
期してライトアンプ114へそれぞれ転送される(GI
O)。なお、図6のGIOはライトデータ#0〜#3が
並列に転送される様子を示している。
体記憶装置がライトモード(WRIT)に設定される
と、コマンドデコーダ124で生成されたデータの書き
込みを指示するライトコマンドがY系制御回路130に
供給されると共に、上記ライトアンプ114に対するラ
イトデータの転送タイミングと同じシステムクロックC
LKの立ち上がりエッジ(図6ではCLK=3)で、タ
イミング発生回路123により生成されたタイミング信
号がY系制御回路130に供給される。
に対応するライトアンプ114とビット線BLとを接続
するために、上記タイミング信号に基づいてセンスアン
プ112内に有する不図示のスイッチを制御するための
制御信号CYPLSTを出力する。なお、制御信号CY
PLSTはタイミング信号の入力から所定時間だけ遅延
されて出力される。また、制御信号CYPLSTは、プ
リデコーダ救済回路132によるプリデコード処理及び
不良メモリセルの救済処理でも用いられる。
路132を介してY系制御回路130から送信された制
御信号CYPLSTにしたがって、書き込みアドレスの
デコード結果に対応するセンスアンプ112内の各スイ
ッチをそれぞれONさせるための起動信号YSを出力す
る。
系制御回路126で生成された制御信号に同期して、F
IFOメモリ121から転送されたライトデータに基づ
き、メモリセルに対するデータの書き込みに必要な電圧
である書き込み電圧を出力する(LIO)。ライトアン
プ114から出力された書き込み電圧は、センスアンプ
112内のスイッチを介してメモリセルアレイ111内
の各ビット線BLに供給され、デコード結果に対応する
メモリセルにライトデータがそれぞれ書き込まれる。
ータを読み出す場合、外部からの制御コマンドにより半
導体記憶装置がリードモード(READ)に設定される
と、コマンドデコーダ124で生成されたデータの読み
出しを指示するリードコマンド、及びタイミング発生回
路123で生成されたタイミング信号がシステムクロッ
クCLKの立ち上がりエッジでそれぞれY系制御回路1
30に供給される。
に対応するリードアンプ113とビット線BLとを接続
するために、上記タイミング信号に基づいてセンスアン
プ112内に有する不図示のスイッチを制御するための
制御信号CYPLSTを出力する。なお、制御信号CY
PLSTはタイミング信号の入力から所定時間だけ遅延
されて出力される。
路132を介してY系制御回路130から送信された制
御信号CYPLSTにしたがって読み出しアドレスのデ
コード結果に対応するセンスアンプ112内の各スイッ
チをそれぞれONさせるための起動信号YSを出力す
る。
125で生成された制御信号に同期してセンスアンプ1
12で検出されたメモリセルアレイ111内のデータを
それぞれ読み込み、FIFOメモリ122へ転送する。
FIFOメモリ122は、リードアンプ113から転送
されたリードデータを出力回路1351を介して出力端
子DQから外部に出力する。
記憶装置の構成を示すブロック図である。
憶装置は、ライト系制御回路226にDQS信号が供給
され、ライトデータを一時的に保持するFIFOメモリ
221、ライトアンプ214、及びY系制御回路230
がそれぞれライト系制御回路226の出力信号で制御さ
れる点が第1従来例の半導体記憶装置と異なっている。
その他の構成は第1従来例と同様であるため、その説明
は省略する。
を示すタイミングチャートである。なお、図8は、図6
と同様に、ライトレーテンシー=1、リードレーテンシ
ー=2、バースト長=4、及びプリフェッチ数=4のデ
ータ書き込み/読み出し動作を示している。
に対するデータの書き込み動作を全てDQS信号に同期
して制御し、データの読み出し動作を全てシステムクロ
ックCLKに同期して制御する構成である。
き込む場合、図8に示すようにDQS信号の立ち上がり
エッジ及び立下りエッジにそれぞれ同期して順次入力さ
れた複数のライトデータ(DQ)は、FIFOメモリ2
21で並列なデータに変換されると共に一旦保持され、
プリフェッチ数毎の最終のライトデータと共に入力され
るDQS信号の立ち下がりエッジに同期してプリフェッ
チ数単位でライトアンプ224へそれぞれ転送される
(GIO)。なお、図8のGIOはライトデータ#0〜
#3が並列に転送される様子を示している。
体記憶装置がライトモード(WRIT)に設定される
と、コマンドデコーダで生成されたデータの書き込みを
指示するライトコマンドがY系制御回路230に供給さ
れると共に、上記ライトアンプ214に対するライトデ
ータの転送タイミングと同じDQS信号の立ち下がりエ
ッジで、タイミング発生回路223により生成されたタ
イミング信号がY系制御回路230に供給される。Y系
制御回路230は、書き込みアドレスに対応するライト
アンプ214とビット線BLとを接続するために、上記
タイミング信号に基づいてセンスアンプ212内に有す
る不図示のスイッチを制御するための制御信号CYPL
STを出力する。なお、制御信号CYPLSTはタイミ
ング信号の入力から所定時間だけ遅延されて出力され
る。また、制御信号CYPLSTは、プリデコーダ救済
回路232によるプリデコード処理及び不良メモリセル
の救済処理でも用いられる。
路232を介してY系制御回路230から送信された制
御信号CYPLSTにしたがって、書き込みアドレスの
デコード結果に対応するセンスアンプ212内の各スイ
ッチをそれぞれONさせるための起動信号YSを出力す
る。
系制御回路226で生成された制御信号に同期して、F
IFOメモリ221から転送されたライトデータに基づ
き、メモリセルに対するデータの書き込みに必要な電圧
である書き込み電圧を出力する(LIO)。ライトアン
プ214から出力された書き込み電圧は、センスアンプ
212内のスイッチを介してメモリセルアレイ211内
の各ビット線BLに供給され、デコード結果に対応する
メモリセルにライトデータがそれぞれ書き込まれる。
ータを読み出す場合は、第1従来例と同様にシステムク
ロックCLKに同期して制御されるため、ここではその
説明を省略する。
記憶装置の構成を示すブロック図である。なお、図9に
示す第3従来例の半導体記憶装置は特開2000−33
9957号公報に記載された構成である。
憶装置は、入力バッファ311〜316、ラッチ回路3
17、カラムアドレスラッチ318、カウンタ319、
モードセットレジスタ320、カラムプリデコーダ32
1、ライト制御クロック発生回路322、ライトドライ
バ(WD)323、メモリセルアレイ324、カラムデ
コーダ325、及びロウデコーダ326を有する構成で
ある。
1,2従来例の入力回路に相当し、ラッチ回路317は
第1,2従来例のFIFOメモリに相当し、カラムアド
レスラッチ318及びカウンタ319は第1,2従来例
のラッチ回路に相当する。また、モードセットレジスタ
320は第1,2従来例のコマンドデコーダに相当し、
カラムプリデコーダ321は第1,2従来例のプリデコ
ーダ救済回路に相当し、ライト制御クロック発生回路3
22はライト系制御回路に相当する。さらに、ライトド
ライバ(WD)323は第1,2従来例のライトアンプ
に相当し、カラムデコーダ325は第1,2従来例のY
デコーダに相当し、ロウデコーダ326は第1,2従来
例のXデコーダに相当する。したがって、これらの構成
の詳細な説明は省略する。
装置のデータ書き込み動作について図10を用いて説明
する。なお、上記特開2000−339957号公報で
は、データの書き込み動作のうち、後述するライトドラ
イバ323から複数のライトデータが並列に出力される
動作、及びセンスアンプ内の各スイッチを駆動する動作
が記載されていないが、これらの動作は当業者であれば
周知の技術であるため、以下ではこのような動作を前提
として説明する。また、特開2000−339957号
公報では、データの読み出し動作については何ら記載さ
れていないため、以下ではその説明を省略する。
作を示すタイミングチャートである。なお、図10は、
ライトレーテンシー=1、リードレーテンシー=2、バ
ースト長=4、及びプリフェッチ数=4のデータ書き込
み/読み出し動作を示している。
路317で保持されたライトデータをバースト入力時の
DQS信号に同期してライトドライバ323へ順次転送
し、ライトドライバ323からメモリセルアレイ324
に対するデータ転送をシステムクロックCLKで制御す
る構成である。
き込む場合、図10に示すように外部から入力されたラ
イトデータ(DQ)は、ラッチ回路317に一旦取り込
まれた後、バースト入力時のDQS信号の立ち上がりエ
ッジ及び立ち下りエッジにそれぞれ同期してライトドラ
イバ323へ順次転送される(WDn:第1、第2従来
例のGIOに相当)。
体記憶装置がライトモード(WRIT)に設定される
と、データの書き込みを指示するライトコマンドがモー
ドセットレジスタ320で生成され、カラムデコーダ3
25に供給される。カラムデコーダ325は、システム
クロックCLKから生成されたタイミング信号に基づい
て書き込みアドレスのデコード結果に対応する不図示の
センスアンプ内の各スイッチをONさせるための起動信
号YSを出力する。
ト制御クロック発生回路322で生成された制御信号に
同期して、ラッチ回路317から転送された複数のライ
トデータに基づき、メモリセルに対するデータの書き込
みに必要な電圧である書き込み電圧を各ライトデータ毎
に並列に出力する(LIO)。ライトドライバ323か
ら出力された書き込み電圧は、不図示のセンスアンプ内
のスイッチを介してメモリセルアレイ324内の各ビッ
ト線BLに供給され、デコード結果に対応するメモリセ
ルMCにライトデータがそれぞれ書き込まれる。
半導体記憶装置のうち、第1従来例の半導体記憶装置
は、データの書き込み動作及び読み出し動作が全てシス
テムクロックCLKに同期して制御されるため、タイミ
ングが変動することによる誤動作の可能性が少なく、確
実に動作することが期待できる。
置では、各構成素子の高速化や配線容量等を減少するこ
とでしか、データの書き込み動作や読み出し動作の高速
化が実現できないという問題がある。近年の半導体記憶
装置を有するシステムでは、CPUの高速化が進んだ結
果、半導体記憶装置に対するアクセス時間がシステムの
処理速度を左右してしまう。したがって、データの書き
込み動作や読み出し動作の高速化は半導体記憶装置に要
求される重要な性能となっている。
1回のライトコマンドでバースト入力されるライトデー
タのうち、プリフェッチ数毎の最終のライトデータと共
に入力されるDQS信号の立ち下がりエッジに同期して
FIFOメモリからライトアンプへライトデータが転送
されるため、第1従来例の半導体記憶装置に比べてtD
S(システムクロックCLKに対するDQS信号のセッ
トアップ時間、図6及び8参照)分だけライトデータを
FIFOメモリからライトアンプへ高速に転送できる。
規格ではDQS信号がシステムクロックCLKとのスキ
ュー(tDS/tDSH:図6及び図8参照)及びパル
ス幅でしか規定されていないため、DQS信号の周期が
システムクロックCLKと異なってしまうケースがあ
る。このような場合、Yデコーダから出力される起動信
号YSのパルス幅等が半導体記憶装置の最小動作クロッ
クレートtCKmin以下となる可能性があるため、後
述するLIO線のイコライズ時間を確保することができ
なくなる。
図8に示すようにプリフェッチ数のライトデータの入力
完了直後にリードモード(READ)へ切り換わった場
合に、ライトデータがFIFOメモリからライトアンプ
へ既に転送されているため、ライトコマンドにより生成
された起動信号YSの出力を停止しないとデータの書き
込み動作と読み出し動作とを同時に実行するマルチ動作
となってしまう。起動信号YSの出力は図8に示したt
DS以内に停止させる必要があるが、DQS信号に同期
して生成される起動信号YSをシステムクロックCLK
に同期して生成されるリードコマンドを用いてtDS以
内に停止させる制御は困難であるため、データを書き込
むための制御信号とデータを読み出すための制御信号が
衝突してしまう。
従来例と第2従来例の問題点を解決するための一構成例
を提案したものであり、第2従来例の半導体記憶装置と
同様に、DQS信号に同期してラッチ回路(FIFOメ
モリ)からワードドライバ(ライトアンプ)へライトデ
ータを転送し、第1従来例と同様に起動信号YS及びワ
ードドライバからのライトデータの出力タイミングをシ
ステムクロックCLKに同期させる構成である。このよ
うな構成にすることで、ワードドライバに対するライト
データの高速転送を実現すると共にDQS信号の周期変
動による誤動作の防止を図っている。
置では、図10に示すようにライトデータがバースト入
力時のDQS信号に同期して順次ライトアンプへ転送さ
れるため、システムクロックCLKの周波数が高い近年
の半導体記憶装置ではライトデータをFIFOメモリか
らライトアンプに転送することができないという問題が
ある。
近傍に配置され、FIFOメモリは入出力端子近傍に配
置されるため、ライトアンプとFIFOメモリ間の配線
(GIO線)が非常に長くなる。GIO線は半導体記憶
装置内の配線のうち最も重い負荷となる配線となるた
め、このようなGIO線を用いて高速クロックに同期し
てデータを転送することは困難である。また、第3従来
例の半導体記憶装置では、直列に入力された複数のライ
トデータをライトアンプの出力で並列データに変換する
必要があるため、ライトアンプの回路規模が大きくなる
という問題もある。
に記載するLIO線のイコライズ時間を十分に確保する
必要がある。
大に伴ってメモリセルアレイの規模(ビット数)が大き
くなり、ビット線とリードアンプ及びライトアンプを接
続するLIO線等の配線長及び負荷が増大し、LIO線
駆動時の立ち上がり時間及び立ち下がり時間が長くなる
傾向にある。半導体記憶装置の最小動作クロックレート
tCKminは、ライトデータによって変位したLIO
線の電位が元に戻るまでのイコライズ時間に依存し、例
えば、図6に示すように、ライトデータの入力完了後に
リードモードへ切り換わった場合に、ライトデータにし
たがって変位したLIO線の電位が元に戻る前にデータ
が読み出されると、LIO線に残留した電位のためにセ
ンスアンプで検出された電圧をリードアンプで正しいデ
ータに判定することができなくなる。したがって、書き
込み動作の直後に読み出し動作に移行する場合はLIO
線のイコライズ時間を十分に確保する必要がある。
る問題点を解決するためになされたものであり、データ
の書き込み動作の高速化を実現した半導体記憶装置及び
その制御方法を提供することを目的とする。
本発明の半導体記憶装置は、外部から供給されるシステ
ムクロック、及びデータに同期して入出力されるデータ
ストローブ信号を用いて前記データの書き込み/読み出
し動作が制御される半導体記憶装置であって、外部から
入力される書き込み対象のデータであるライトデータを
一時的に保持する複数のFIFOメモリと、外部から入
力されるアドレスに対応するメモリセルに前記ライトデ
ータを書き込むための複数のライトアンプと、前記ライ
トデータを、1回のライトコマンドでバースト入力され
る前記ライトデータのうち、プリフェッチ数毎の最終の
ライトデータと共に入力される前記データストローブ信
号に同期して、前記FIFOメモリから前記ライトアン
プへ転送させるための第1の制御信号を生成する第1の
ライト系制御回路と、前記ライトアンプと前記ライトデ
ータを書き込むアドレスに対応するメモリセルに繋がる
ビット線とを接続する複数のスイッチを、前記システム
クロックのうち、前記最終のライトデータの入力完了か
ら所定周期後のパルスエッジに同期して駆動するための
第2の制御信号を生成するY系制御回路と、前記メモリ
セルに対するデータの書き込みに必要な電圧である書き
込み電圧を、前記システムクロックのうち、前記最終の
ライトデータの入力完了から所定周期後のパルスエッジ
に同期して、前記ライトデータに基づいて前記ライトア
ンプから出力させるための第3の制御信号を生成する第
2のライト系制御回路と、を有する構成である。
ースト入力された前記ライトデータを前記プリフェッチ
数単位で並列に出力するためのシリアル−パラレル変換
回路を有する構成が好ましく、前記Y系制御回路は、前
記メモリセルに格納されたデータを読み出すためのリー
ドコマンドを受信したときは、前記システムクロックに
同期するタイミング信号から所定時間だけ遅延させて前
記第2の制御信号を出力し、前記メモリセルに前記ライ
トデータを書き込むためのライトコマンドを受信したと
きは、前記システムクロックに同期するタイミング信号
から遅延させることなく前記第2の制御信号を出力する
構成が好ましい。
は、外部から入力される書き込み対象のデータであるラ
イトデータを一時的に保持する複数のFIFOメモリ
と、外部から入力されるアドレスに対応するメモリセル
に前記ライトデータを書き込むための複数のライトアン
プとを備え、外部から供給されるシステムクロック、及
びデータに同期して入出力されるデータストローブ信号
を用いて前記データの書き込み/読み出し動作が制御さ
れる半導体記憶装置の制御方法であって、前記ライトデ
ータを、1回のライトコマンドでバースト入力される前
記ライトデータのうち、プリフェッチ数の最終のライト
データと共に入力される前記データストローブ信号に同
期して、前記FIFOメモリから前記ライトアンプへ転
送し、前記システムクロックのうち、前記最終のライト
データの入力完了から所定周期後のパルスエッジに同期
して、前記ライトアンプと前記ライトデータを書き込む
アドレスに対応するメモリセルに繋がるビット線とを接
続するための複数のスイッチを駆動し、前記メモリセル
に対するデータの書き込みに必要な電圧である書き込み
電圧を前記ライトデータに基づいて前記ライトアンプか
ら出力する方法である。
イトデータを前記FIFOメモリから前記ライトアンプ
へ前記プリフェッチ数単位で並列に転送することが好ま
しく、前記メモリセルに格納されたデータを読み出すた
めのリードコマンドが発せられたときは、前記システム
クロックに同期するタイミング信号から所定時間だけ遅
延させて前記スイッチを駆動し、前記メモリセルに前記
ライトデータを書き込むためのライトコマンドが発せら
れたときは、前記システムクロックに同期するタイミン
グ信号から遅延させることなく前記スイッチを駆動する
ことが好ましい。
方法では、FIFOメモリからライトアンプへのライト
データの転送をデータストローブ信号で制御することに
よりシステムクロックに対するデータストローブ信号の
セットアップ時間分だけライトデータをライトアンプへ
高速に転送することが可能になる。
込むアドレスに対応するメモリセルに繋がるビット線と
を接続するためのスイッチを、システムクロックに同期
するタイミング信号に対して遅延させること無く駆動す
ることで、ライトアンプとメモリセル間を繋ぐLIO線
のイコライズ時間を十分に確保することができる。
をFIFOメモリからライトアンプへプリフェッチ数単
位で並列に転送することで、システムクロックの周波数
が高くてもライトデータをライトアンプへ確実に転送す
ることができる。
て説明する。
を示すブロック図であり、図2は図1に示した第1のラ
イト系制御回路、第2のライト系制御回路、及びライト
アンプの一構成例を示す回路図である。また、図3は図
1に示したY系制御回路の一構成例を示す回路図であ
る。
置は、データが格納されるメモリ部1と、メモリ部1に
対するデータの書き込み/読み出し動作を制御する周辺
回路部2と、メモリ部1及び周辺回路部2に供給する種
々の電源電圧を生成する内部電圧発生回路3とを有する
構成である。
メモリセルから構成されるメモリセルアレイ11と、メ
モリセルに格納されたデータを読み出すためのセンスア
ンプ12及びリードアンプ13と、メモリセルにデータ
を書き込むためのライトアンプ14と、データの書き込
み/読み出しを行うメモリセルにアクセスするためのア
ドレス信号をデコードするYデコーダ15及びXデコー
ダ16とを有する構成である。なお、センスアンプ12
には、ライトアンプ14及びリードアンプ13とメモリ
セルアレイ11の各ビット線BLとを接続するための不
図示のスイッチを備えている。
するライトデータ、及びリードアンプ13から出力され
たリードデータをそれぞれ一時的に保持するFIFOメ
モリ21,22と、外部から供給されるシステムクロッ
クCLKから半導体記憶装置を所定のタイミングで動作
させるための各種タイミング信号を生成するタイミング
発生回路23と、半導体記憶装置を所定の動作モードに
設定するために外部から供給される各種制御コマンドを
デコードするコマンドデコーダ24と、タイミング発生
回路23及びコマンドデコーダ24の出力信号にしたが
ってメモリセルアレイ11からのデータ読み出し動作を
制御するリード系制御回路25と、タイミング発生回路
23及びコマンドデコーダ24の出力信号にしたがって
ライトアンプ14の動作を制御する第1のライト系制御
回路26と、DQS信号及びコマンドデコーダ24の出
力信号にしたがってFIFOメモリ21のデータ出力タ
イミングを制御する第2のライト系制御回路27と、外
部から供給されるアドレス信号を一時的に保持するラッ
チ回路28と、リフレッシュ動作を制御するためのリフ
レッシュカウンタ29と、タイミング発生回路23及び
コマンドデコーダ24の出力信号にしたがってメモリセ
ルアレイ11のY(カラム)系に対するアクセスを制御
するY系制御回路30と、タイミング発生回路23及び
コマンドデコーダ24の出力信号にしたがってメモリセ
ルアレイ11のX(ロウ)系に対するアクセスを制御す
るX系制御回路31と、メモリセルの不良発生時にその
メモリセルを予備のメモリセルに切り換える、Y系で用
いられるプリデコーダ救済回路32及びX系で用いられ
るプリデコーダ救済回路33とを有する構成である。
御コマンド(/RAS,/CAS,/WE,/CS
等)、及びアドレス信号Addは、バッファ回路である
入力回路341〜343を介して周辺回路部2にそれぞれ
供給される。また、メモリセルアレイ11に書き込むデ
ータ(ライトデータ)は入力回路344を介してFIF
Oメモリ21に供給され、メモリセルアレイ11から読
み出されたデータはバッファ回路である出力回路351
を介して外部に出力される。同様に、外部から供給され
るDQS信号は入力回路345を介して周辺回路部2に
供給され、リード系制御回路25で生成されたDQS信
号は出力回路352を介して外部に出力される。
1従来例〜第3従来例と同様にプリフェッチ方式のメモ
リであるため、図1には図示されないが、FIFOメモ
リ21,22はライトデータ及びリードデータのビット
毎(8,16,32ビット等)にそれぞれ設けられ、ラ
イトアンプ14及びリードアンプ13はライトデータ及
びリードデータの各ビットに対してそれぞれプリフェッ
チ数(2、4等)だけ設けられる。
トアンプ14及びリードアンプ13間は、ライトデータ
及びリードデータのビット数にプリフェッチ数を乗算し
た数のGIO線によってそれぞれ接続され、ライトアン
プ14及びリードアンプ13とメモリセルアレイ11間
は、ライトデータ及びリードデータのビット数にプリフ
ェッチ数を乗算した数のLIO線によってそれぞれ接続
される。
路26及び第2のライト系制御回路27は、それぞれ論
理ゲートによって構成される。
デコーダ24で生成されたライトコマンドMDWRTに
基づき、システムクロックCLKに同期して、ライトア
ンプ14からライトデータに対応する書き込み電圧を出
力させるためのゲート信号を生成する。
IFOメモリ21で保持されたライトデータをDQS信
号に同期してライトアンプ14へ転送させるためのゲー
ト信号を生成する。
及びライトアンプ14のうち、1ビット分のライトデー
タを処理するための回路のみを記載している。また、図
2はバースト入力されたライトデータをプリフェッチ数
の並列データに変換するためのシリアル−パラレル変換
回路を省略した構成を示している。
入力信号を一時的に保持するラッチ回路と、所定時間だ
け信号を遅延させるディレイ回路と、複数の論理ゲート
とを有する構成である。MDCATはタイミング発生回
路23から供給される、カラム系(Y系)の動作タイミ
ングを決定するタイミング信号である。また、MDRD
Tはコマンドデコーダ24から供給されるリードコマン
ドであり、MDWRTはコマンドデコーダ24から供給
されるライトコマンドであり、CYPLSTはY系制御
回路30からプリデコーダ救済回路32を介してYデコ
ーダ15に供給される制御信号である。
タ読み出し時には、従来と同様に、tRCDmin(ア
クティブコマンドの入力からリードコマンドMDRDT
あるいはライトコマンドが受け付け可能になるまでの時
間)を考慮して、タイミング信号MDCATの受信から
所定時間だけ遅延させて制御信号CYPLSTを出力す
る。一方、データ書き込み時には、タイミング信号MD
CATの受信から遅延させることなく制御信号CYPL
STを出力する。なお、データ読み出し時、Y系制御回
路30には、コマンドデコーダ24で生成されたリード
コマンドMDRDTが供給された後、タイミング発生回
路23で生成されたタイミング信号MDCATが供給さ
れる。また、データ書き込み時、Y系制御回路30に
は、コマンドデコーダ24で生成されたライトコマンド
MDWRTが供給された後、例えば、バースト入力され
るライトコマンドのうち、プリフェッチ数毎の最終のラ
イトデータと共に入力されるDQS信号に同期して、タ
イミング信号MDCATがタイミング発生回路23から
供給される。
ードに設定されてからライトデータがメモリセルに実際
に書き込まれるまでにライトレーテンシー及びライトデ
ータの入力時間があるため(本実施形態ではシステムク
ロックCLKで3周期以上)、データ読み出し時のよう
にtRCDminを考慮する必要はなく、制御信号CY
PLSTをタイミング信号MDCATに対して遅延させ
ることなく出力することが好ましい。
体記憶装置では、FIFOメモリからライトアンプへの
データ転送動作を含むデータ書き込み動作が全てシステ
ムクロックCLKに同期して制御されるため、図6で示
したようにライトアンプにライトデータが転送されてか
ら制御信号CYPLSTが出力されるまでの間隔が短
く、制御信号CYPLSTをタイミング信号MDCAT
に対して遅延させずに出力すると、入力データが確立し
ないうちにライトアンプが動作する可能性がある。すな
わち、第1従来例の構成では、制御信号CYPLSTを
タイミング信号MDCATから遅延させずに出力する
と、ライトデータが破壊されるおそれがあった。
ータの読み出し動作がシステムクロックCLKで制御さ
れ、データの書き込み動作がDQS信号で制御される構
成であるため、データ書き込み時にタイミング信号MD
CATに対して制御信号CYPLSTを所定時間だけ遅
延させる、図3に示したY系制御回路30を適用するこ
とができない比較対象外の構成である。また、第3従来
例の半導体記憶装置は、データ読み出し時の制御方法が
不明であるため、第2従来例と同様に図3に示したY系
制御回路30を適用することができない比較対象外の構
成である。
ータをDQS信号に同期してFIFOメモリ21からラ
イトアンプ14へ転送させるため、第1従来例に比べて
tDSだけライトデータがライトアンプへ早く転送され
る。したがって、制御信号CYPLSTをタイミング信
号MDCATに対して遅延させずに出力しても、ライト
アンプ14で入力データの確立に必要な時間を十分に確
保することができる。
み時の制御信号CYPLSTの遅延を無くすことができ
るため、起動信号YSの出力タイミング及びライトアン
プ14からのライトデータの出力タイミングを、第1従
来例及び第2従来例に比べてそれぞれ早めることができ
る。
タ書き込み動作及びデータ読み出し動作について図4を
用いて説明する。
を示すタイミングチャートである。なお、図4は、ライ
トレーテンシーWL=1、リードレーテンシーRL=
2、バースト長=4、及びプリフェッチ数=4のデータ
書き込み/読み出し動作を示している。また、制御信号
CYPLST、起動信号YS、及びLIOの破線は本発
明の半導体記憶装置の制御方法を用いない場合(タイミ
ング信号MDCATに対して制御信号CYPLSTを遅
延させない場合)の波形をそれぞれ示している。
メモリ21からライトアンプ14へのデータ転送をDQ
S信号で制御し、Y系制御回路30及びライトアンプ1
4からメモリセルアレイ11へのデータ転送をそれぞれ
システムクロックCLKで制御する構成である。
き込む場合、図4に示すようにDQS信号の立ち上がり
エッジ及び立下りエッジにそれぞれ同期して順次入力さ
れた複数のライトデータ(DQ)の各ビットデータは、
FIFOメモリ21で並列なデータに変換されると共に
一旦保持され、第2のライト系制御回路27で生成され
た制御信号にしたがって、1回のライトコマンドでバー
スト入力されるライトデータのうち、プリフェッチ数毎
の最終のライトデータと共に入力されるDQS信号の立
ち下がりエッジでライトアンプ24へそれぞれ転送され
る(GIO)。
のライトデータの各ビットデータがFIFOメモリ21
からライトアンプ24へ並列に転送されるため、第3従
来例のように負荷として重いGIO線を介した高速なデ
ータ転送が不要であり、ライトデータをFIFOメモリ
21からライトアンプ24へ確実に転送することができ
る。
装置がライトモード(WRIT)に設定されると、コマ
ンドデコーダ24で生成されたデータの書き込みを指示
するライトコマンドがY系制御回路30に供給されると
共に、タイミング発生回路23で生成されたタイミング
信号MDCATが、例えば、プリフェッチ数のライトデ
ータ入力完了後の次の周期のシステムクロックCLK
(図4ではCLK=3)の立ち上がりエッジでY系制御
回路30に供給される。なお、Y系制御回路30にタイ
ミング信号MDCATを供給するタイミングは、プリフ
ェッチ数のライトデータ入力完了後の次の周期のシステ
ムクロックCLKの立ち上がりエッジである必要はな
く、プリフェッチ数のライトデータ入力完了後から所定
周期後のシステムクロックCLKの立ち上がり(または
立ち下がり)エッジであってもよい。
対応するライトアンプ14とビット線BLとを接続する
ために、タイミング信号MDCATに基づいてセンスア
ンプ112内に有する不図示のスイッチを制御するため
の制御信号CYPLSTを出力する。このとき本実施形
態では上述したように制御信号CYPLSTをタイミン
グ信号MDCATに対して遅延させずに出力する。な
お、制御信号CYPLSTは、プリデコーダ救済回路3
2によるプリデコード処理及び不良メモリセルの救済処
理でも用いられる。
32を介してY系制御回路30から送信された制御信号
CYPLSTにしたがって、書き込みアドレスのデコー
ド結果に対応するセンスアンプ12内の各スイッチをそ
れぞれONさせるための起動信号YSを出力する。
回路26で生成された制御信号に同期して、FIFOメ
モリ21から転送されたライトデータに基づき、メモリ
セルに対するデータの書き込みに必要な電圧である書き
込み電圧を出力する(LIO)。ライトアンプ14から
出力された書き込み電圧は、センスアンプ12内のスイ
ッチを介してメモリセルアレイ11内の各ビット線BL
に供給され、デコード結果に対応するメモリセルにライ
トデータが書き込まれる。
ータを読み出す場合、外部からの制御コマンドにより半
導体記憶装置がリードモード(READ)に設定される
と、コマンドデコーダ24で生成されたデータの読み出
しを指示するリードコマンド、及びタイミング発生回路
23で生成されたタイミング信号がシステムクロックC
LKの立ち上がりエッジでそれぞれY系制御回路30に
供給される。
対応するリードアンプ13とビット線BLとを接続する
ために、上記タイミング信号MDCATに基づいてセン
スアンプ12内に有する不図示のスイッチを制御するた
めの制御信号CYPLSTを出力する。このとき本実施
形態では、上述したように制御信号CYPLSTをタイ
ミング信号MDCATに対して所定時間だけ遅延させて
出力する。
32を介してY系制御回路30から送信された制御信号
CYPLSTにしたがって読み出しアドレスのデコード
結果に対応するセンスアンプ12内の各スイッチをそれ
ぞれONさせるための起動信号YSを出力する。
5で生成された制御信号に同期してセンスアンプ12で
検出されたメモリセルアレイ11内のデータをそれぞれ
読み込み、FIFOメモリ22へ転送する。FIFOメ
モリ22は、リードアンプ13から転送されたリードデ
ータを出力回路351を介して出力端子DQから外部に
出力する。
憶装置では、FIFOメモリ21からライトアンプ14
へのライトデータの転送をDQS信号で制御することに
よりtDS(システムクロックCLKに対するDQS信
号のセットアップ時間)分だけライトデータをライトア
ンプ14へ高速に転送することができる。
MDCATに対する制御信号CYPLSTの遅延を無く
し、図4の実線で示すように起動信号YS及びライトア
ンプ14からのライトデータの出力タイミングを早める
ことで、データ書き込み後のLIO線のイコライズ時間
を十分に確保することができる。したがって、従来の半
導体記憶装置よりも高速にデータを書き込むことができ
る。
をそれぞれシステムクロックCLKに同期して制御する
ため、データ書き込み動作の直後にデータ読み出し動作
に移行する場合でも、ライトコマンドにより出力された
起動信号YSをリードコマンドで容易に停止させること
ができる。したがって、データ書き込み動作の直後にデ
ータ読み出し動作に移行する場合でも、データを書き込
むための制御信号とデータを読み出すための制御信号と
が衝突することがなく、データを確実に読み出すことが
できる。
は、直列に入力(バースト入力)されたライトデータを
FIFOメモリ21で並列なデータに変換し、各ライト
データのビットデータをそれぞれ個別のGIO線を介し
てライトアンプ14へ転送するため、システムクロック
CLK周波数が高くてもライトデータをライトアンプ1
4へ確実に転送することができる。したがって、データ
書き込み時の誤動作及びライトデータの破壊が防止され
る。
いるので、以下に記載する効果を奏する。
トデータの転送をデータストローブ信号で制御すること
によりシステムクロックに対するデータストローブ信号
のセットアップ時間分だけライトデータをライトアンプ
へ高速に転送することが可能になる。
込むアドレスに対応するメモリセルに繋がるビット線と
を接続するためのスイッチを、システムクロックに同期
するタイミング信号に対して遅延させること無く駆動す
ることで、ライトアンプとメモリセル間を繋ぐLIO線
のイコライズ時間を十分に確保することができる。
データの書き込み動作を高速化できる。特にライトコマ
ンド及びリードコマンドがそれぞれシステムクロックに
同期して制御されるため、書き込み動作の直後に読み出
し動作に移行する場合でも誤動作することなくデータの
読み出しが行える。
をFIFOメモリからライトアンプへプリフェッチ数単
位で並列に転送することで、システムクロックの周波数
が高くてもライトデータをライトアンプへ確実に転送で
きるため、データ書き込み時の誤動作及びライトデータ
の破壊が防止される。
ック図である。
ライト系制御回路、及びライトアンプの一構成例を示す
回路図である。
路図である。
ミングチャートである。
ック図である。
ミングチャートである。
ック図である。
ミングチャートである。
ック図である。
イミングチャートである。
Claims (6)
- 【請求項1】 外部から供給されるシステムクロック、
及びデータに同期して入出力されるデータストローブ信
号を用いて前記データの書き込み/読み出し動作が制御
される半導体記憶装置であって、 外部から入力される書き込み対象のデータであるライト
データを一時的に保持する複数のFIFOメモリと、 外部から入力されるアドレスに対応するメモリセルに前
記ライトデータを書き込むための複数のライトアンプ
と、 前記ライトデータを、1回のライトコマンドでバースト
入力される前記ライトデータのうち、プリフェッチ数毎
の最終のライトデータと共に入力される前記データスト
ローブ信号に同期して、前記FIFOメモリから前記ラ
イトアンプへ転送させるための第1の制御信号を生成す
る第1のライト系制御回路と、 前記ライトアンプと前記ライトデータを書き込むアドレ
スに対応するメモリセルに繋がるビット線とを接続する
複数のスイッチを、前記システムクロックのうち、前記
最終のライトデータの入力完了から所定周期後のパルス
エッジに同期して駆動するための第2の制御信号を生成
するY系制御回路と、 前記メモリセルに対するデータの書き込みに必要な電圧
である書き込み電圧を、前記システムクロックのうち、
前記最終のライトデータの入力完了から所定周期後のパ
ルスエッジに同期して、前記ライトデータに基づいて前
記ライトアンプから出力させるための第3の制御信号を
生成する第2のライト系制御回路と、を有する半導体記
憶装置。 - 【請求項2】 前記FIFOメモリは、 前記バースト入力された前記ライトデータを前記プリフ
ェッチ数単位で並列に出力するためのシリアル−パラレ
ル変換回路を有する請求項1記載の半導体記憶装置。 - 【請求項3】 前記Y系制御回路は、 前記メモリセルに格納されたデータを読み出すためのリ
ードコマンドを受信したときは、前記システムクロック
に同期するタイミング信号から所定時間だけ遅延させて
前記第2の制御信号を出力し、 前記メモリセルに前記ライトデータを書き込むためのラ
イトコマンドを受信したときは、前記システムクロック
に同期するタイミング信号から遅延させることなく前記
第2の制御信号を出力する請求項1または2記載の半導
体記憶装置。 - 【請求項4】 外部から入力される書き込み対象のデー
タであるライトデータを一時的に保持する複数のFIF
Oメモリと、外部から入力されるアドレスに対応するメ
モリセルに前記ライトデータを書き込むための複数のラ
イトアンプとを備え、外部から供給されるシステムクロ
ック、及びデータに同期して入出力されるデータストロ
ーブ信号を用いて前記データの書き込み/読み出し動作
が制御される半導体記憶装置の制御方法であって、 前記ライトデータを、1回のライトコマンドでバースト
入力される前記ライトデータのうち、プリフェッチ数の
最終のライトデータと共に入力される前記データストロ
ーブ信号に同期して、前記FIFOメモリから前記ライ
トアンプへ転送し、 前記システムクロックのうち、前記最終のライトデータ
の入力完了から所定周期後のパルスエッジに同期して、
前記ライトアンプと前記ライトデータを書き込むアドレ
スに対応するメモリセルに繋がるビット線とを接続する
ための複数のスイッチを駆動し、前記メモリセルに対す
るデータの書き込みに必要な電圧である書き込み電圧を
前記ライトデータに基づいて前記ライトアンプから出力
する半導体記憶装置の制御方法。 - 【請求項5】 前記バースト入力された前記ライトデー
タを前記FIFOメモリから前記ライトアンプへ前記プ
リフェッチ数単位で並列に転送する請求項4記載の半導
体記憶装置の制御方法。 - 【請求項6】 前記メモリセルに格納されたデータを読
み出すためのリードコマンドが発せられたときは、前記
システムクロックに同期するタイミング信号から所定時
間だけ遅延させて前記スイッチを駆動し、 前記メモリセルに前記ライトデータを書き込むためのラ
イトコマンドが発せられたときは、前記システムクロッ
クに同期するタイミング信号から遅延させることなく前
記スイッチを駆動する請求項4または5記載の半導体記
憶装置の制御方法。
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