JP2013206492A - 半導体装置およびその駆動方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】ツリー部の消費電力を低減しかつ書込みデータの取込み不良を抑制することができる半導体装置を提供する。
【解決手段】半導体装置は、書込みデータのラッチを許可するストローブ信号に基づいて、書込みデータをラッチする第1のラッチ部と、第1のクロック信号に基づいて、第1のラッチ部でラッチされた書込みデータを取り込み、該書込みデータをラッチする第2のラッチ部と、ストローブ信号を第1のラッチ部へ供給するストローブ生成部とを備える。ストローブ生成部は、第2のクロック信号を受け取り、該第2のクロック信号のnクロックごとに論理が反転するビットシフト信号を出力するビットシフトカウンタと、ビットシフト信号の周期ごとに第2のクロック信号をストローブ信号として出力する論理ゲート部とを備える。ビットシフト信号の周期またはストローブ信号の周期によって第1のラッチ部における書込みデータのラッチ期間が決定される。
【選択図】図2
【解決手段】半導体装置は、書込みデータのラッチを許可するストローブ信号に基づいて、書込みデータをラッチする第1のラッチ部と、第1のクロック信号に基づいて、第1のラッチ部でラッチされた書込みデータを取り込み、該書込みデータをラッチする第2のラッチ部と、ストローブ信号を第1のラッチ部へ供給するストローブ生成部とを備える。ストローブ生成部は、第2のクロック信号を受け取り、該第2のクロック信号のnクロックごとに論理が反転するビットシフト信号を出力するビットシフトカウンタと、ビットシフト信号の周期ごとに第2のクロック信号をストローブ信号として出力する論理ゲート部とを備える。ビットシフト信号の周期またはストローブ信号の周期によって第1のラッチ部における書込みデータのラッチ期間が決定される。
【選択図】図2
Description
本発明による実施形態は半導体装置およびその駆動方法に関する。
半導体装置の入出力部(I/O部)は、DDR(Double Data Rate)機能を有するものがある。従来、DDR機能を有するI/O部は、読出しまたは書込み動作において、クロックCK_t、CK_cのタイミングでコマンドを取り込み、ストローブ信号DQS_t、DQS_cのタイミングで書込みデータを取り込んでいた。
しかし、第1および第2のクロックをフリップフロップへ伝達するツリー部の消費電力、および、ツリー部のレイアウトによるクロック同士のタイミングのずれによって生じる書込みデータの取込み不良が問題となっていた。
クロック信号を伝達するツリー部の消費電力を低減し、かつ、クロック信号同士のタイミングが或る程度ずれても書込みデータの取込み不良を抑制することができる半導体装置およびその駆動方法を提供する。
本実施形態によれる半導体装置は、書込みデータのラッチを許可するストローブ信号に基づいて、外部から取り込んだ書込みデータをラッチする第1のラッチ部と、第1のクロック信号に基づいて、第1のラッチ部でラッチされた書込みデータを取り込み、該書込みデータを内部へ転送するためにラッチする第2のラッチ部と、ストローブ信号を生成し、該ストローブ信号を第1のラッチ部へ供給するストローブ生成部とを備える。ストローブ生成部は、第2のクロック信号を受け取り、該第2のクロック信号のnクロック(nは2以上の整数)ごとに論理が反転するビットシフト信号を出力するビットシフトカウンタと、ビットシフト信号の周期ごとに第2のクロック信号をストローブ信号として出力する論理ゲート部とを備える。ビットシフト信号の周期またはストローブ信号の周期によって第1のラッチ部における書込みデータのラッチ期間が決定される。
以下、図面を参照して本発明に係る実施形態を説明する。本実施形態は、本発明を限定するものではない。
本実施形態は、I/O部にDDR機能を有する全ての半導体装置に適用することができる。例えば、フラッシュEEPROM、MRAM、PCRAM、ReRAM等の半導体記憶装置にも適用することができる。以下、MRAMに適用した実施形態を説明する。
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態によるMRAMに従ったメモリチップ1を示すブロック図である。本実施形態によるメモリチップ1は、メモリセルアレイMCAと、センスアンプSAと、メインデータコントローラMDCと、DQバッファDQBと、カラムコントローラCCと、ロウコントローラRCと、クロックバッファCLKBと、コマンドコントローラCMDCと、アドレスコントローラADDCと、アレイコントローラACとを備えている。
図1は、第1の実施形態によるMRAMに従ったメモリチップ1を示すブロック図である。本実施形態によるメモリチップ1は、メモリセルアレイMCAと、センスアンプSAと、メインデータコントローラMDCと、DQバッファDQBと、カラムコントローラCCと、ロウコントローラRCと、クロックバッファCLKBと、コマンドコントローラCMDCと、アドレスコントローラADDCと、アレイコントローラACとを備えている。
メモリセルアレイMCAは、例えばマトリクス状に二次元配置された複数のメモリセルを備えている。各メモリセルは、例えば、ビット線BLとワード線WLとの交点に配置されている。ビット線BLは、ワード線WLと直交する。
センスアンプSAは、例えばビット線BLを介してメモリセルに接続されており、メモリセルのデータを検出する機能を有する。ライトドライバWDは、例えばビット線BLを介してメモリセルに接続されており、メモリセルにデータを書き込む機能を有する。
メインデータコントローラMDCは、DQバッファDQBから受け取ったデータを、カラムコントローラCCの制御を受けて、所望のカラムに書き込むようにライトドライバWDへ転送し、あるいは、カラムコントローラCCの制御を受けて、所望のカラムから読み出したデータをDQバッファDQBへ転送する。
DQバッファDQBは、センスアンプSAで検出された読出しデータを一時的に保持し、その読出しデータをメモリチップ1の外部へ出力する。あるいは、DQバッファDQBは、DQパッドDQを介して受け取った書込みデータを一時的に保持し、その書込みデータをライトドライバWDへ転送する。
カラムコントローラCCは、カラムアドレスに従って所望のカラムのビット線BLを選択的に駆動するようにセンスアンプSAまたはライトドライバWDを動作させる。
ロウコントローラRCは、ロウアドレスに従って所望のワード線WLを選択的に駆動させるようにワード線ドライバWLDを動作させる。
クロックバッファCLKBは、メモリチップ1全体の動作のタイミングを決定するクロック信号を入力する。
コマンドコントローラCMDCは、読出し動作、書込み動作等の各種動作を示すコマンドを受け取り、それらのコマンドに従ってカラムコントローラCCおよびロウコントローラRCを制御する。
アドレスコントローラADDCは、ロウアドレスおよびカラムアドレス等を受け取り、これらのアドレスをデコードし、カラムコントローラCCおよびロウコントローラRCにこれらのアドレスを送る。
アレイコントローラACは、メモリセルアレイMCAの全体的な制御を行う。
I/O部は、パッドPとデータバッファDQBとの間に設けられており、クロック信号CK_t、CK_c、DQS_t、DQS_cに基づいて書込みデータをパッドPからデータバッファDQBへ転送し、あるいは、読出しデータをデータバッファDQBからパッドPへ転送する。クロック信号CK_t、CK_cとクロック信号DQS_t、DQS_cとは同じ周波数の信号であるが、互いに同期しているわけではない。
図2は、第1の実施形態によるI/O部の書込みデータ入力回路の内部構成を示すブロック図である。このデータ入力回路は、DDR転送を実行し、フリップ・フロップ(第1および第2のラッチ部)のタイミングを制御するクロック信号がDQS_tからCK_tに切り替わる部分に関する。
本実施形態による書込みデータ入力回路は、第1のラッチ部としてのラッチ回路L1_1〜L1_4と、第2のラッチ部としてのラッチ回路L2_1〜L2_2と、ストローブ生成部SGと、マルチプレクサMUX1〜MUX4とを備えている。
第1のラッチ部としてのラッチ回路L1_1〜L1_4は、書込みデータのラッチを許可するストローブ信号DQS_t<0:1>、DQS_c<0:1>に基づいて、外部から取り込んだ書込みデータをラッチする。尚、<0:n>は、<0>〜<n>のいずれかを表す。nは整数である。
ラッチ部L1_1〜L1_4は、それぞれ、直列に接続された2つの第1のラッチ素子La、Lbを含む。これにより、ストローブ信号DQS_t<0:1>、DQS_c<0:1>が2回活性化されるごとに2ビットデータをマルチプレクサMUX1〜MUX4へ転送する。
例えば、ストローブ信号DQS_c<1>が活性化されると、ラッチ回路L1_1の前段にあるラッチLaが書込みデータDQ<k>(k=0〜n)を外部から取り込み、そのデータをラッチする。ストローブ信号DQS_c<1>が次に活性化されると、ラッチ回路L1_1のラッチLaにラッチされていたデータは、ラッチ回路L1_1の後段にあるラッチLbに転送され、ラッチLbがそのデータをラッチする。このとき、ラッチLaは、次の書込みデータDQ<k+1>を外部から取り込み、そのデータをラッチする。
そして、ラッチLaが保持しているデータは、書込みデータDQ_c0<1>としてマルチプレクサMUX1へ出力される。ラッチLbが保持しているデータは、書込みデータDQ_c1<1>としてマルチプレクサMUX2へ出力される。ラッチ回路L1_1は、書込みデータをラッチしている間、その書込みデータを出力し続ける。
このように、ラッチ回路L1_1は、ストローブ信号DQS_c<1>が2回活性化されるごとに2ビットデータをマルチプレクサMUX1、MUX2へ転送することができる。
同様に、ラッチ回路L1_2〜L1_4は、それぞれストローブ信号DQS_t<1>、DQS_c<0>、DQS_t<0>が2回活性化されるごとに2ビットデータをラッチし、これらのデータをマルチプレクサMUX1〜MUX4のいずれかへ転送することができる。
マルチプレクサMUX1〜MUX4は、クロック信号CK_mux<0:1>に基づいて、ラッチ部L1_1〜L1_4でラッチされた書込みデータを取り込み、該書込みデータをラッチ回路L2_1、L2_2へ転送する。例えば、マルチプレクサMUX1、MUX2は、ラッチ回路L1_1から受け取った書込みデータを、クロック信号CK_mux<0:1>に基づいて、ラッチ回路L2_1へ転送する。また、マルチプレクサMUX1、MUX2は、ラッチ回路L1_3から受け取った書込みデータを、クロック信号CK_mux<0:1>に基づいて、ラッチ回路L2_1へ転送する。同様に、マルチプレクサMUX3、MUX4は、ラッチ回路L1_2またはL1_4から受け取った書込みデータを、クロック信号CK_mux<0:1>に基づいてラッチ回路L2_2へ転送する。このように、マルチプレクサMUX1は、ラッチ回路L1_1〜L1_4とラッチ回路L2_1、L2_2との間に接続されており、ラッチ回路L1_1〜L1_4からのデータをラッチ回路L2_1、L2_2へ選択的に転送する。
第2のラッチ部としてのラッチ回路L2_1、L2_2は、第1のクロック信号CK_writeに基づいて、ラッチ部L1_1〜L1_4からマルチプレクサMUX1〜MUX4を介して転送された書込みデータを取り込み、該書込みデータをラッチする。ラッチ回路L2_1、L2_2は、書込みデータをラッチするとともに、該書込みデータをチップ内部へ転送する。
ラッチ回路L2_1、L2_2は、第1のラッチ素子La、Lbのそれぞれに対応して設けられた2つの第2のラッチ素子Lc、Ldを含む。第2のラッチ素子Lc、Ldは、第1のラッチ素子La、Lbが出力する書込みデータをラッチする。これにより、各ラッチ回路L2_1、L2_2は、クロック信号CK_writeの立ち上がりまたは立ち下がりのタイミングで、2ビットの書込みデータを半導体装置の内部へ同時に転送する。
例えば、クロック信号CK_writeが論理ハイに駆動されると、ラッチ回路L2_1、L2_2は、ラッチ回路L1_1、L1_2またはラッチ回路L1_3、L1_4から書込みデータを取り込み、その書込みデータをラッチする。ラッチ回路L2_1、L2_2は、書込みデータをラッチしている間、その書込みデータを出力し続ける。
このように、ラッチ回路L2_1、L2_2は、クロック信号CK_writeの立ち上がりのタイミングごとに動作し、ラッチ回路L1_1、L1_2またはラッチ回路L1_3、L1_4からから書込みデータを取り込み、該書込みデータを半導体装置の内部へ同時に転送することができる。
セレクタSELおよびコマンドデコーダCOMDECは、クロックCK_tsおよびコマンドCA、CS_n(ライトコマンドまたはリードコマンド等)を受け取り、クロック信号CK_mux<0:1>およびCK_writeを出力する。
クロック信号CK_mux<0>は、マルチプレクサMUX1〜MUX4において、ラッチ回路L1_3、L1_4にラッチされているデータDQ_t0<0>、DQ_t1<0>、DQ_c0<0>、DQ_c1<0>を選択する信号である。クロック信号CK_mux<0>が活性化されると、マルチプレクサMUX1〜MUX4は、データDQ_t0<0>、DQ_t1<0>、DQ_c0<0>、DQ_c1<0>をラッチ回路L2_1、L2_2へ転送する。
クロック信号CK_mux<1>は、マルチプレクサMUX1〜MUX4において、ラッチ回路L1_1、L1_2にラッチされているデータDQ_t0<1>、DQ_t1<1>、DQ_c0<1>、DQ_c1<1>を選択する信号である。第1のクロック信号CK_writeは、ラッチ回路L2_1、L2_2がデータをラッチするタイミングを決定する。クロック信号CK_mux<1>が活性化されると、マルチプレクサMUX1〜MUX4は、データDQ_t0<1>、DQ_t1<1>、DQ_c0<1>、DQ_c1<1>をラッチ回路L2_1、L2_2へ転送する。尚、本実施形態では、クロック信号CK_mux<1>とCK_mux<0>とは互いに相補の信号である。
ストローブ生成部SGは、ストローブ信号DQS_t<0:1>、DQS_c<0:1>を生成し、該ストローブ信号をラッチ部L1_1〜L1_4へ供給する。ストローブ生成部SGは、第1および第2のビットシフトカウンタSC_ts、SC_tsnと、論理ゲート部G1〜G4とを備えている。
本実施形態において、第1および第2のビットシフトカウンタSC_ts、SC_tsnは、それぞれ2ビットシフトカウンタである。第1のビットシフトカウンタSC_tsは、クロック信号DQS_tsを受け取り、ビットシフト信号DQS_ts_2bit<0:1>を出力する。ビットシフト信号DQS_ts_2bit<0:1>は、クロック信号DQS_tsの所定周期(例えば、2クロック)ごとに論理が反転する信号である。第2のビットシフトカウンタSC_tsnは、クロック信号DQS_tsの反転信号であるクロック信号DQS_tsnを受け取り、ビットシフト信号DQS_tsn_2bit<0:1>を出力する。ビットシフト信号DQS_tsn_2bit<0:1>は、クロック信号DQS_tsnの所定周期ごとに論理が反転する信号である。
第1のビットシフトカウンタSC_tsは、互いに相補の2つのビットシフト信号DQS_ts_2bit<0>およびDQS_ts_2bit<1>を出力する。第2のビットシフトカウンタSC_tsnは、互いに相補の2つのビットシフト信号DQS_tsn_2bit<0>およびDQS_tsn_2bit<1>を出力する。つまり、第1および第2のビットシフトカウンタSC_ts、SC_tsnは、それぞれ2ビット信号を出力する。尚、ビットシフトカウンタSC_tsnは、公知のシフトレジスタを用いて構成すればよい。
例えば、ビットシフト信号DQS_ts_2bit<0:1>、DQS_tsn_2bit<0:1>は、クロック信号DQS_ts、DQS_tsnが2回立上った後、3回目に立ち上がった時点で、論理ロウから論理ハイへ反転する。続いて、ビットシフト信号DQS_ts_2bit<0:1>、DQS_tsn_2bit<0:1>は、クロック信号DQS_ts、DQS_tsnがさらに2回立上った後、3回目に立ち上がった時点で、論理ハイから論理ロウへ反転する。これを繰り返すことによって、ビットシフト信号DQS_ts_2bit<0:1>、DQS_tsn_2bit<0:1>は、クロック信号DQS_tsnの2つのクロックごとに論理反転するように制御される。
本実施形態において、論理ゲート部G1〜G4(第1の論理ゲート部G1、G2、第2の論理ゲート部G3、G4)は、それぞれANDゲートである。ANDゲートG1は、第1のビットシフトカウンタSC_tsからのビットシフト信号DQS_ts_2bit<0>と第2のクロック信号DQS_tsnとを入力し、これらの論理積をストローブ信号DQS_c<0>として出力する。ANDゲートG2は、第1のビットシフトカウンタSC_tsからのビットシフト信号DQS_ts_2bit<1>と第2のクロック信号DQS_tsnとを入力し、これらの論理積をストローブ信号DQS_c<1>として出力する。
ANDゲートG3は、第2のビットシフトカウンタSC_tsnからのビットシフト信号DQS_tsn_2bit<0>と第2のクロック信号DQS_tsとを入力し、これらの論理積をストローブ信号DQS_t<0>として出力する。ANDゲートG4は、第2のビットシフトカウンタSC_tsnからのビットシフト信号DQS_tsn_2bit<1>と第2のクロック信号DQS_tsとを入力し、これらの論理積をストローブ信号DQS_t<1>として出力する。
これにより、論理ゲートG1〜G4は、それぞれビットシフト信号DQS_ts_2bit<0:1>、DQS_tsn_2bit<0:1>の周期ごとに、第2のクロック信号DQS_tsnまたはDQS_tsをストローブ信号DQS_c<0:1>、DQS_t<0:1>として出力する。
例えば、論理ゲートG1は、ビットシフト信号DQS_ts_2bit<0>の各周期において、ビットシフト信号DQS_ts_2bit<0>が活性化されている期間中に、第2のクロック信号DQS_tsnをストローブ信号DQS_c<0>として出力する。このとき、ビットシフト信号DQS_ts_2bit<0>は、第2のクロック信号DQS_tsnの2周期分の期間だけ活性化される。従って、論理ゲートG1は、ビットシフト信号DQS_ts_2bit<0>の1つの周期において、第2のクロック信号DQS_tsnの2クロック(2周期分)を、ストローブ信号DQS_c<0>として出力する。
同様に、論理ゲートG2は、ビットシフト信号DQS_ts_2bit<1>の各周期において、ビットシフト信号DQS_ts_2bit<1>が活性化されている期間中に、第2のクロック信号DQS_tsnの2クロックをストローブ信号DQS_c<1>として出力する。
論理ゲートG3は、ビットシフト信号DQS_tsn_2bit<0>の各周期において、ビットシフト信号DQS_tsn_2bit<0>が活性化されている期間中に、第2のクロック信号DQS_tsの2クロックをストローブ信号DQS_t<0>として出力する。
論理ゲートG4は、ビットシフト信号DQS_tsn_2bit<1>の各周期において、ビットシフト信号DQS_tsn_2bit<1>が活性化されている期間中に、第2のクロック信号DQS_tsの2クロックをストローブ信号DQS_t<1>として出力する。
クロック信号CK_t、CK_cは、外部から供給され、パッドを介してデューティ補正部(Duty Correction Receiver (DCR))によってデューティ補正される。そして、クロック信号CK_tのみが、CK_tツリー部を介して、クロック信号CK_tsとしてセレクタコマンドデコーダSCDへ伝達される。
コマンドデコーダCOMDECは、クロック信号CK_tsから第1のクロック信号CK_writeを生成する。例えば、コマンドデコーダCOMDECは、クロック信号CK_tsの4周期ごとに第1のクロック信号CK_writeを立ち上げる。
ここで、クロック信号CK_cは、本実施形態において使用されない。これにより、クロック信号CK_tとクロック信号CK_cとのずれは本実施形態によるI/O部の動作タイミングに影響を与えない。また、クロック信号CK_tのみを用いることによって、消費電力を低減させることができる。尚、クロック信号CK_tに代えて、クロック信号CK_cのみを第1のクロック信号として用いてもよい。
クロック信号DQS_t、DQS_cは、外部から供給され、パッドを介してデューティ補正(Receiver Duty Correction(RDC))によってデューティ補正される。そして、クロック信号DQS_tのみが、DQS_tツリー部を介してストローブ生成部SGへ伝達される。
このように、本実施形態によるデータ入力回路は、ツリー部において、第1のクロック信号CK_tのツリー部、および、第2のクロック信号DQS_tのツリー部のみを用いる。データ入力回路は、第1、第2のビットシフトカウンタSC_ts、SC_tsnを組み合わせて第2のクロック信号DQS_tを制御し、これにより生成されたストローブ信号DQS_t<0:1>、DQS_c<0:1>を用いて第1のラッチ回路L1_1〜L1_4を制御する。
図3および図4は、第1の実施形態による半導体記憶装置の動作を示すタイミング図である。図3および図4を参照して、半導体記憶装置の動作を説明する。本実施形態では、ストローブ生成部SGは、クロック信号CK_cおよびDQS_cを用いることなく、第1のクロック信号CK_tおよび第2のクロック信号DQS_tを用いてストローブ信号DQS_t<0:1>、DQS_c<0:1>を生成する。これにより、クロック信号CK_cとCK_tとのずれ、並びに、クロック信号DQS_tとDQS_cとのずれが問題になることがない。また、クロック信号CK_cおよびDQS_cを用いることなく、第1のクロック信号CK_tおよび第2のクロック信号DQS_tを用いてストローブ信号DQS_t<0:1>、DQS_c<0:1>を生成するので、ツリー部における消費電力が削減される。
まず、第2のクロック信号DQS_tが、デューティ補正部DCRおよびDTS_tのツリー部を介してストローブ生成部SGに供給される。DTS_tのツリー部を通過したクロック信号DQS_tをクロック信号DQS_tsとする。クロック信号DQS_tsおよびその反転信号DQS_tsnは、それぞれ第1および第2のビットシフトカウンタSC_tsおよびSC_tsnに供給される。尚、図3および図4に示すCLOCKは、同一のクロック信号DQS_t、DQS_tsnを示している。
第1のビットシフトカウンタSC_tsは、図3、図4に示すように、第2のクロック信号DQS_tsの2クロック(2周期)ごとに論理が反転するようにビットシフト信号DQS_ts_2bit<0:1>を制御する。
例えば、第1のビットシフトカウンタSC_tsは、図3、図4に示すクロックC1の立ち上がりを受けて、ビットシフト信号DQS_ts_2bit<0>を立ち上げ、ビットシフト信号DQS_ts_2bit<1>を立ち下げる(t1)。次に、2つのクロックC1、C3を受けた後、第1のビットシフトカウンタSC_tsは、クロックC5の立ち上がりを受けて、ビットシフト信号DQS_ts_2bit<0>を立ち下げ、ビットシフト信号DQS_ts_2bit<1>を立ち上げる(t2)。その後、同様に、第1のビットシフトカウンタSC_tsは、第2のクロック信号DQS_tsの2クロックごとにビットシフト信号DQS_ts_2bit<0:1>を立ち上げ、あるいは、立ち下げる(t3〜t5)。
第2のビットシフトカウンタSC_tsnも、図3、図4に示すように、第2のクロック信号DQS_tsnの2クロック(2周期)ごとに論理が反転するようにビットシフト信号DQS_tsn_2bit<0:1>を制御する。
第2のビットシフトカウンタSC_tsnは、図3、図4に示すクロックC4の立ち上がりを受けて、ビットシフト信号DQS_tsn_2bit<0>を立ち下げ、ビットシフト信号DQS_tsn_2bit<1>を立ち上げる(t11)。次に、2つのクロックC4、C6を受けた後、第2のビットシフトカウンタSC_tsnは、クロックC8の立ち上がりを受けて、ビットシフト信号DQS_tsn_2bit<0>を立ち上げ、ビットシフト信号DQS_tsn_2bit<1>を立ち下げる(t12)。その後、同様に、第2のビットシフトカウンタSC_tsnは、第2のクロック信号DQS_tsnの2クロックごとにビットシフト信号DQS_tsn_2bit<0:1>を立ち上げ、あるいは、立ち下げる(t13〜t14)。
尚、ビットシフトカウンタSC_ts、SC_tsnは、jクロック(jは3以上の整数)ごとにビットシフト信号DQS_ts_2bit<0:1>、DQS_tsn_2bit<0:1>を立ち上げ、あるいは、立ち下げてもよい。
ビットシフト信号DQS_ts_2bit<0:1>、DQS_tsn_2bit<0:1>が論理ハイに活性化されているときに、論理ゲート部G1〜G4は、第2のクロック信号DQS_tsnまたはDQS_tsを有効に通過させる。そして、第1の論理ゲート部G1、G2は、それぞれクロック信号DQS_tsnをストローブ信号DQS_c<0>、DQS_c<1>として出力する。第2の論理ゲート部G3、G4は、それぞれクロック信号DQS_tsをストローブ信号DQS_t<0>、DQS_t<1>として出力する。
例えば、論理ゲート部G1は、図3に示すように、ビットシフト信号DQS_ts_2bit<0>が立ち上がっているt1〜t2において、クロックC2、C4を通過させ、クロックC2、C4をストローブ信号S2、S4としてラッチ回路L1_3へ出力する。
論理ゲート部G2は、図4に示すように、ビットシフト信号DQS_ts_2bit<1>が立ち上がっているt2〜t3において、クロックC6、C8を通過させ、クロックC6、C8をストローブ信号S6、S8としてラッチ回路L1_1へ出力する。
論理ゲート部G3は、図3に示すように、ビットシフト信号DQS_tsn_2bit<0>が立ち上がっているt11までの期間において、クロックC1、C3を通過させ、クロックC1、C3をストローブ信号S1、S3としてラッチ回路L1_4へ出力する。
論理ゲート部G4は、図4に示すように、ビットシフト信号DQS_tsn_2bit<1>が立ち上がっているt11〜t12において、クロックC5、C7を通過させ、クロックC5、C7をストローブ信号S5、S7としてラッチ回路L1_2へ出力する。
ラッチ回路L1_1〜L1_4は、ストローブ信号DQS_t<0:1>、DQS_t<0:1>(例えば、S1〜S8)を受けて、チップの外部から受け取った書込みデータDQ<0:N>(例えば、DQ<0>〜DQ<7>)をラッチする。
ここで、ビットシフト信号DQS_ts_2bit<0>とDQS_tsn_2bit<0>とは、第2のクロック信号DQS_tsまたはDQS_tsnの半クロック分(半周期分)ずれている。これは、ビットシフトカウンタSC_ts、SC_tsnが、互いに相補のクロック信号DQS_ts、DQS_tsnを受けて動作しているからである。
これにより、第2のクロック信号DQS_tsnが、DQS_tsから多少ずれたとしても、そのずれが第2のクロック信号DQS_tsまたはDQS_tsnの半周期未満であれば、論理ゲート部G1〜G4は、ストローブ信号S1〜S8を正確に出力することができる。
また、ストローブ信号S1〜S8は、第2のクロック信号DQS_tsまたはDQS_tsnの半クロック分(半周期分)ずつずれて出力される。即ち、ストローブ信号S1〜S8は、論理ゲート部G1〜G4から連続的に出力される(t1〜t3)。そして、ストローブ信号S8が出力された後、次のストローブ信号S1〜S8がその前のストローブ信号S8に続いて出力される(t3〜t5)。これを繰り返すことによって、ラッチ回路L1_1〜L1_4は、書込みデータDQ<0:N>を連続的に取り込み、これを連続的にラッチすることができる。
ストローブ信号S1を受けたラッチ回路L1_4は、ラッチ素子Laにおいて書込みデータDQ<0>をラッチする(t21)。このとき、ラッチ回路L1_4のラッチ素子Laは、書込みデータDQ<0>をマルチプレクサMUX3へ出力するが、ラッチ回路L1_4のラッチ素子Lbは、書込みデータをまだ取り込んでいない(t21〜t22)。
次に、ストローブ信号S2を受けたラッチ回路L1_3は、ラッチ素子Laにおいて書込みデータDQ<1>をラッチする(t31)。このとき、ラッチ回路L1_3のラッチ素子Laは、書込みデータDQ<1>をラッチ回路L2_3へ出力するが、ラッチ回路L1_4のラッチ素子Lbは、まだ書込みデータを取り込んでいない(t31〜t32)。
次に、ストローブ信号S3を受けたラッチ回路L1_4は、ラッチ素子Laにラッチされていた書込みデータDQ<0>をラッチ素子Lbに転送し、次の書込みデータDQ<2>をラッチ素子Laにおいてラッチする(t22)。これにより、ラッチ回路L1_4のラッチ素子La、Lbは、それぞれ書込みデータDQ<2>、DQ<0>をラッチし、この2ビットデータDQ<2>、DQ<0>をマルチプレクサMUX3、MUX4へ書込みデータDQ_t0<0>、DQ_t1<0>として出力することができる。
次に、ストローブ信号S4を受けたラッチ回路L1_3は、ラッチ回路L1_3のラッチ素子Laにラッチされていた書込みデータDQ<1>をラッチ素子Lbに転送し、次の書込みデータDQ<3>をラッチ素子Laにおいてラッチする(t32)。これにより、ラッチ回路L1_3のラッチ素子La、Lbは、それぞれ書込みデータDQ<3>、DQ<1>をラッチし、この2ビットデータDQ<3>、DQ<1>をマルチプレクサMUX1、MUX2へ書込みデータDQ_c0<0>、DQ_c1<0>として出力することができる。
t21〜t22、t31〜t32において、第1のクロック信号CK_writeはまだ活性化されないので、ラッチ回路L1_3、L1_4のデータは、まだラッチ回路L2_1、L2_2へ転送されない。
t1の後、セレクタSELがコマンドCA、CS_nとしてライトコマンドWriteを受け取ると、例えば、クロック信号CK_tsの1クロック後に(ライトレイテンシWLT=1とする)、クロック信号CK_mux<0>を立ち上げる(t200)。これにより、マルチプレクサMUX1〜MUX4は、ラッチ回路L1_3、L1_4を選択し、ラッチ回路L1_3、L1_4にラッチされた書込みデータDQ<0>〜DQ<3>をラッチ回路L2_1、L2_2へ転送する。
次に、t200のクロックの後、t201においてコマンドデコーダCOMDECが第1のクロック信号CK_writeを活性化させると、ラッチ回路L2_1、L2_2は、マルチプレクサMUX1〜MUX4において選択されたラッチ回路L1_3、L1_4の書込みデータDQ<0>〜DQ<3>をラッチし、該データをチップ内部へ転送する。
同様に、図4に示すストローブ信号S5、S7を受けたラッチ回路L1_2は、書込みデータDQ<6>、DQ<4>をラッチし、この2ビットデータDQ<6>、DQ<4>をマルチプレクサMUX3,MUX4へ書込みデータDQ_t0<1>、DQ_t1<1>として出力することができる(t41〜t44)。
ストローブ信号S6、S8を受けたラッチ回路L1_1は、書込みデータDQ<7>、DQ<5>をラッチし、この2ビットデータDQ<7>、DQ<5>をマルチプレクサMUX1,MUX2へ書込みデータDQ_c0<1>、DQ_c1<1>として出力することができる(t51〜t54)。
t41〜t42、t51〜t52において、クロック信号CK_mux<1>は非活性状態であり、マルチプレクサMUX1〜MUX4は、ラッチ回路L1_1、L1_2をまだ選択していない。このとき、クロック信号CK_mux<0>が活性状態であり、マルチプレクサMUX1〜MUX4は、ラッチ回路L1_3、L1_4を選択した状態である。
次に、t2の後、セレクタSELがコマンドCA,CS_nとしてライトコマンドWriteを受け取ると、例えば、クロック信号CK_tsの1クロック後に(ライトレイテンシWLT=1とする)、クロック信号CK_mux<1>が立ち上がる(t300)。これにより、マルチプレクサMUX1〜MUX4は、ラッチ回路L1_1、L1_2を選択し、ラッチ回路L1_1、L1_2にラッチされた書込みデータDQ<4>〜DQ<7>をラッチ回路L2_1、L2_2へ転送する。
次に、t300のクロックの後、t301においてコマンドデコーダCOMDECが第1のクロック信号CK_writeを活性化させると、ラッチ回路L2_1、L2_2は、マルチプレクサMUX1〜MUX4において選択されたラッチ回路L1_1、L1_2の書込みデータDQ<4>〜DQ<7>をラッチし、該データをチップ内部へ転送する。
ここで、第1のラッチ部としてのラッチ回路L1_1〜L1_4は、ビットシフト信号DQS_ts_2bit<0:1>、DQS_tsn_2bit<0:1>の各周期(第1の周期)において取り込んだ2ビットの書込みデータを、ビットシフト信号DQS_ts_2bit<0:1>、DQS_tsn_2bit<0:1>の対応する周期が終了するまでラッチし続ける。換言すると、ラッチ回路L1_4は、ストローブ信号S1、S3の入力から次のストローブ信号S1、S3の入力開始までラッチし続ける。ラッチ回路L1_3はストローブ信号S2、S4の入力後から次のストローブ信号S2、S4の入力開始までラッチし続ける。ラッチ回路L1_2はストローブ信号S5、S7の入力後から次のストローブ信号S5、S7の入力開始までラッチし続ける。並びに、ラッチ回路L1_1はストローブ信号S6、S8の入力後から次のストローブ信号S6、S8の入力開始までラッチし続ける。即ち、ラッチ部L1_4は、図3のt22〜t23の期間中、書込みデータDQ_t0<0>、DQ_t1<0>を出力し続ける。ラッチ部L1_3は、図3のt32〜t33の期間中、書込みデータDQ_c0<0>、DQ_c1<0>を出力し続ける。ラッチ部L1_2は、図4のt42〜t43の期間中、書込みデータDQ_t0<1>、DQ_t1<1>を出力し続ける。ラッチ部L1_1は、図4のt52〜t53の期間中、書込みデータDQ_c0<1>、DQ_c1<1>を出力し続ける。
第2のラッチ部としてのラッチ回路L2_1、2_2は、ビットシフト信号DQS_ts_2bit<0:1>、DQS_tsn_2bit<0:1>の対応する周期(第1の周期)が終了するまでに第1のクロックCK_writeを受けて、第1のラッチ回路L1_1〜L1_4でラッチされた書込みデータを取り込めばよい。
従って、クロック信号CK_tsのずれにより、t201で立ち上がる第1のクロック信号CK_writeがt32〜t23の間の範囲内でずれた場合であっても、ラッチ回路L2_1,L2_2は、正確にラッチ回路L1_3、L1_4からのデータをラッチすることができる。同様に、t401で立ち上がる第1のクロック信号CK_writeがt34〜t25の間の範囲内でずれた場合であっても、ラッチ回路L2_1,L2_2は、正確にラッチ回路L1_3、L1_4からのデータをラッチすることができる。図4のt301で立ち上がる第1のクロック信号CK_writeがt52〜t43の間の範囲内でずれた場合であっても、ラッチ回路L2_1,L2_2は、正確にラッチ回路L1_1、L1_2からのデータをラッチすることができる。
尚、クロック信号CK_tsがクロックDQS_tsからずれた場合、第1のクロック信号CK_writeとともに、クロック信号CK_mux<0:1>も同様にずれる。このため、第1のクロック信号CK_writeとクロック信号CK_mux<0:1>との間のずれは無視してよい。
このように、本実施形態では、ビットシフト信号DQS_ts_2bit<0:1>、DQS_tsn_2bit<0:1>の周期またはストローブ信号の周期の長さによって、第1のラッチ部(L1_1〜L1_4)における書込みデータのラッチ期間(例えば、t44〜t23、t32〜t33、t52〜t43)が決定される。そして、第1のラッチ部(L1_1〜L1_4)における書込みデータのラッチ期間中に、第2のラッチ部(L2_1、L2_2)が第1のクロック信号CK_writeを受け取ればよい。例えば、ラッチ回路L1_1、L2_2は、ラッチ回路L1_3、L1_4における書込みデータのラッチ期間中(t32〜t23)に、クロック信号CL_writeを受け取ればよい。あるいは、ラッチ回路L1_1、L2_2は、ラッチ回路L1_1、L1_2における書込みデータのラッチ期間中(t52〜t43)に、クロック信号CL_writeを受け取ればよい。
本実施形態では、ビットシフト信号DQS_ts_2bit<0:1>、DQS_tsn_2bit<0:1>の周期およびストローブ信号の周期が第2のクロック信号DQS_tsの4クロック分(4周期分)と長いので、第1のラッチ部L1_1〜L1_4における書込みデータのラッチ期間(例えば、t32〜t23、t34〜t25、t52〜t43)も長い。これにより、クロック信号CK_ts(即ち、クロック信号CK_write)と第2のクロック信号DQS_tsとの間においてタイミングのずれが多少あったとしても、第1のラッチ部L1_1〜L1_4における書込みデータのラッチ期間中に、第2のラッチ部L2_1、L2_2が第1のクロック信号CK_writeを受け取ることができる。つまり、本実施形態による半導体記憶装置は、第1のクロック信号CK_ts(即ち、クロック信号CK_write)と第2のクロック信号DQS_tsとの間のタイミングのずれに対して許容範囲が広く、書込みデータを正確にチップ内部へ転送することができる。
尚、第2のラッチ部(L2_1、L2_2)は、第1のラッチ部(L1_1〜L1_4)でラッチされた書込みデータを選択的に2ビットずつ並行(並列)に出力する。従って、本実施形態は、書込みデータをチップ内部へDDR転送することができる。
本実施形態による半導体記憶装置は、第1のクロック信号CK_tsと第2のクロック信号DQS_tsとの間のタイミングが多少ずれたとしても書込みデータの取込み不良を抑制することができ、かつ、高速な書込み動作を実現することができる。また、本実施形態による半導体記憶装置は、クロック信号としてCK_t、DQS_tのみを使用しているので、ツリー部の消費電力を低減することができる。
(第2の実施形態)
図5は、第2の実施形態によるI/O部の書込みデータ入力回路の内部構成を示すブロック図である。第1の実施形態では、ストローブ生成部SGは、2ビットシフトカウンタSC_ts、SC_tsnを備えている。しかし、第2の実施形態では、ストローブ生成部SGは、nビットシフトカウンタ(nは3以上の整数)SC_ts、SC_tsnを備えている。この場合、各ビットシフトカウンタSC_ts、SC_tsnに対してそれぞれn個の論理ゲートG1〜Gn、G(n+1)〜G(2n)が設けられる。そして、2n個の論理ゲートG1〜Gn、G(n+1)〜G(2n)に対応するように、2n個のラッチ回路L1_1〜L1_2nを含む第1のラッチ部が設けられる。
図5は、第2の実施形態によるI/O部の書込みデータ入力回路の内部構成を示すブロック図である。第1の実施形態では、ストローブ生成部SGは、2ビットシフトカウンタSC_ts、SC_tsnを備えている。しかし、第2の実施形態では、ストローブ生成部SGは、nビットシフトカウンタ(nは3以上の整数)SC_ts、SC_tsnを備えている。この場合、各ビットシフトカウンタSC_ts、SC_tsnに対してそれぞれn個の論理ゲートG1〜Gn、G(n+1)〜G(2n)が設けられる。そして、2n個の論理ゲートG1〜Gn、G(n+1)〜G(2n)に対応するように、2n個のラッチ回路L1_1〜L1_2nを含む第1のラッチ部が設けられる。
マルチプレクサMUX1〜MUX4は、ラッチ回路L1_1〜L1_2nからデータを受けて、そのうち4ビットデータを選択的に第2のラッチ部としてのラッチ回路L2_1、L2_2へ転送する。マルチプレクサMUX1〜MUX4の個数およびラッチ回路L2_1、L2_2の個数はそれぞれ第1の実施形態のそれらと同じである。
nビットシフトカウンタSC_ts、SC_tsnは、クロック信号DQS_tsまたはDQS_tsnの所定周期(例えば、2クロック)ごとにビットシフト信号DQS_ts_nbit<0:n−1>のいずれか、DQS_tsn_nbit<0:n−1>のいずれかを出力する。例えば、nビットシフトカウンタSC_ts、SC_tsnは、クロック信号DQS_tsまたはDQS_tsnの或る周期において、それぞれビットシフト信号DQS_ts_nbit<0>、DQS_tsn_nbit<0>を活性化させ、次の周期に、ビットシフト信号DQS_ts_nbit<1>、DQS_tsn_nbit<1>を活性化させ、さらに次の周期に、ビットシフト信号DQS_ts_nbit<2>、DQS_tsn_nbit<2>を活性化させる。このように、nビットシフトカウンタSC_ts、SC_tsnは、ビットシフト信号DQS_ts_nbit<0:n−1>、DQS_tsn_nbit<0:n−1>を、<>内の数値の順番に活性化させる。それに伴い、ストローブ生成部SGは、ストローブ信号DQS_c<0:n−1>、DQS_t<0:n−1>を<>内の数値の順番に出力する。
マルチプレクサMUX1〜MUX4は、ラッチ回路L1_1〜L1_2nからデータを受けて、そのうち4ビットデータを選択的にラッチ回路L2_1、L2_2へ転送する。例えば、マルチプレクサMUX1〜MUX4は、それぞれデータDQ_c0<0:n−1>、DQ_c1<0:n−1>、DQ_t0<0:n−1>、DQ_t1<0:n−1>を受け、これらのデータを<>内の数値の順番にラッチ回路L2_1、L2_2へ転送する。<>内の数値が同じデータDQ_c0<k>、DQ_c1<k>、DQ_t0<k>およびDQ_t1<k>(k=0〜n−1)は、同時に転送される。
第2の実施形態のその他の構成は、第1の実施形態の構成と同様でよい。
図6〜図8は、第2の実施形態によるMRAMの動作を示すタイミング図である。図6〜図8では、3ビットシフトカウンタSC_ts、SC_tsnを備えたMRAMの例を示す。
クロック信号DQS_ts、DQS_tsnは、第1の実施形態のそれらと同じである。3ビットシフトカウンタSC_tsは、3ビットシフト信号DQS_ts_3bit<0>〜DQS_ts_3bit<2>を周期的に(例えば、2クロックごとに)順番に活性化する。3ビットシフトカウンタSC_tsnは、3ビットシフト信号DQS_tsn_3bit<0>〜DQS_tsn_3bit<2>を周期的に順番に活性化する。例えば、t1〜t2において、3ビットシフト信号DQS_ts_3bit<0>が活性化され(図6)、t2〜t3において、3ビットシフト信号DQS_ts_3bit<1>が活性化され(図7)、t3〜t4において、3ビットシフト信号DQS_ts_3bit<2>が活性化される(図8)。その後、3ビットシフト信号DQS_ts_3bit<0:2>の活性化が繰り返される。
t11までにおいて、3ビットシフト信号DQS_tsn_3bit<0>が活性化され(図6)、t11〜t12において、3ビットシフト信号DQS_tsn_3bit<1>が活性化され(図7)、t12〜t13において、3ビットシフト信号DQS_tsn_3bit<2>が活性化される(図8)。その後、3ビットシフト信号DQS_tsn_3bit<0:2>の活性化が繰り返される。
論理ゲート部G1は、図6に示すように、ビットシフト信号DQS_ts_3bit<0>が立ち上がっているt1〜t2において、クロックC2、C4を通過させ、クロックC2、C4をストローブ信号S2、S4としてラッチ回路L1_3へ出力する。
論理ゲート部G2は、図7に示すように、ビットシフト信号DQS_ts_3bit<1>が立ち上がっているt2〜t3において、クロックC6、C8を通過させ、クロックC6、C8をストローブ信号S6、S8としてラッチ回路L1_1へ出力する。
論理ゲート部G3(図示せず)は、図8に示すように、ビットシフト信号DQS_ts_23bit<2>が立ち上がっているt3〜t4の期間において、クロックC10、C12を通過させ、クロックC10、C12をストローブ信号S10、S12としてラッチ回路L1_5(図示せず)へ出力する。
論理ゲート部Gn+1は、図6に示すように、ビットシフト信号DQS_tsn_3bit<0>が立ち上がっているt11までの期間において、クロックC1、C3を通過させ、クロックC1、C3をストローブ信号S1、S3としてラッチ回路L1_2へ出力する。
論理ゲート部Gn+2は、図7に示すように、ビットシフト信号DQS_tsn_3bit<1>が立ち上がっているt11〜t12において、クロックC5、C7を通過させ、クロックC5、C7をストローブ信号S5、S7としてラッチ回路L1_2へ出力する。
論理ゲート部Gn+3(図示せず)は、図8に示すように、ビットシフト信号DQS_tsn_3bit<2>が立ち上がっているt12〜t13において、クロックC9、C11を通過させ、クロックC9、C11をストローブ信号S9、S11としてラッチ回路L1_6へ出力する。
ラッチ回路L1_1〜L1_6は、ストローブ信号DQS_t<0:2>、DQS_c<0:2>(例えば、S1〜S12)を受けて、チップの外部から受け取った書込みデータDQ<0:N>(例えば、DQ_t<0:2>、DQ_t<0:2>)をラッチする。
t1の後、セレクタSELがコマンドCA,CS_nとしてライトコマンドWriteを受け取ると、例えば、クロック信号CK_tsの1クロック後に(ライトレイテンシWLT=1とする)、クロック信号CK_mux<0>を立ち上げる(t200)。これにより、マルチプレクサMUX1〜MUX4は、ラッチ回路L1_3、L1_4を選択し、ラッチ回路L1_3、L1_4にラッチされた書込みデータDQ_t0<0>、DQ_t1<0>、DQ_c0<0>、DQ_c1<0>をラッチ回路L2_1、L2_2へ転送する。
次に、t200のクロックの後、t201においてコマンドデコーダCOMDECが第1のクロック信号CK_writeを活性化させると、ラッチ回路L2_1、L2_2は、マルチプレクサMUX1〜MUX4において選択されたラッチ回路L1_3、L1_4の書込みデータDQ_t0<0>、DQ_t1<0>、DQ_c0<0>、DQ_c1<0>をラッチし、該データをチップ内部へ転送する。
t2の後、セレクタSELがコマンドCA,CS_nとしてライトコマンドWriteを受け取ると、例えば、クロック信号CK_tsの1クロック後に、クロック信号CK_mux<1>が立ち上がる(図7のt300)。これにより、マルチプレクサMUX1〜MUX4は、ラッチ回路L1_1、L1_2を選択し、ラッチ回路L1_1、L1_2にラッチされた書込みデータDQ_t0<1>、DQ_t1<1>、DQ_c0<1>、DQ_c1<1>をラッチ回路L2_1、L2_2へ転送する。
次に、t300のクロックの後、t301においてコマンドデコーダCOMDECが第1のクロック信号CK_writeを活性化させると、ラッチ回路L2_1、L2_2は、マルチプレクサMUX1〜MUX4において選択されたラッチ回路L1_1、L1_2の書込みデータDQ_t0<1>、DQ_t1<1>、DQ_c0<1>、DQ_c1<1>をラッチし、該データをチップ内部へ転送する。
t3の後、セレクタSELがコマンドCA,CS_nとしてライトコマンドWriteを受け取ると、例えば、クロック信号CK_tsの1クロック後に、クロック信号CK_mux<2>が立ち上がる(図8のt400)。これにより、マルチプレクサMUX1〜MUX4は、ラッチ回路L1_5、L1_6を選択し、ラッチ回路L1_5、L1_6にラッチされた書込みデータDQ_t0<2>、DQ_t1<2>、DQ_c0<2>、DQ_c1<2>をラッチ回路L2_1、L2_2へ転送する。
次に、t400のクロックの後、t401においてコマンドデコーダCOMDECが第1のクロック信号CK_writeを活性化させると、ラッチ回路L2_1、L2_2は、マルチプレクサMUX1〜MUX4において選択されたラッチ回路L1_1、L1_2の書込みデータDQ_t0<2>、DQ_t1<2>、DQ_c0<2>、DQ_c1<2>をラッチし、該データをチップ内部へ転送する。
ここで、ラッチ回路L1_1〜L1_4は、ビットシフト信号DQS_ts_2bit<0:2>、DQS_tsn_2bit<0:2>の各周期(第1の周期)において取り込んだ2ビットの書込みデータを、ビットシフト信号DQS_ts_2bit<0:2>、DQS_tsn_2bit<0:2>の対応する周期が終了するまでラッチし続ける。換言すると、ラッチ回路L1_4は、ストローブ信号S1、S3の入力終了後から次のストローブ信号S1、S3の入力開始までラッチし続ける。ラッチ回路L1_3はストローブ信号S2、S4の入力終了後から次のストローブ信号S2、S4の入力開始までラッチし続ける。ラッチ回路L1_2はストローブ信号S5、S7の入力終了後から次のストローブ信号S5、S7の入力開始までラッチし続ける。ラッチ回路L1_1はストローブ信号S6、S8の入力終了後から次のストローブ信号S6、S8の入力開始までラッチし続ける。ラッチ回路L1_5はストローブ信号S9、S11の入力終了後から次のストローブ信号S9、S11の入力開始までラッチし続ける。ラッチ回路L1_6はストローブ信号S10、S12の入力終了後から次のストローブ信号S10、S12の入力開始までラッチし続ける。例えば、ラッチ部L1_4は、図6のt22〜t23の期間中、書込みデータDQ_t0<0>、DQ_t1<0>を出力し続ける。ラッチ部L1_3は、t32〜t33の期間中、書込みデータDQ_c0<0>、DQ_c1<0>を出力し続ける。ラッチ部L1_2は、図7のt42〜t43の期間中、書込みデータDQ_t0<1>、DQ_t1<1>を出力し続ける。ラッチ部L1_1は、t52〜t53の期間中、書込みデータDQ_c0<1>、DQ_c1<1>を出力し続ける。ラッチ部L1_5は、図8のt62〜t63の期間中、書込みデータDQ_t0<2>、DQ_t1<2>を出力し続ける。ラッチ部L1_6は、t72〜t73の期間中、書込みデータDQ_c0<2>、DQ_c1<2>を出力し続ける。
ラッチ回路L2_1、2_2は、ビットシフト信号DQS_ts_3bit<0:2>、DQS_tsn_3bit<0:2>の対応する周期(第1の周期)が終了するまでに第1のクロックCK_writeを受けて、第1のラッチ回路L1_1〜L1_4でラッチされた書込みデータを取り込めばよい。
これにより、第2の実施形態によるMRAMも、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
第2の実施形態は、3ビットシフトカウンタを用いた実施形態であるが、これを参照することによって、nビットシフトカウンタを用いた実施形態に容易に一般化することができる。
尚、上記実施形態におけるnビットシフトカウンタは、データ書込みモードとデータ読出しモードとの切替わりの際にリセットしてもよい。nビットシフトカウンタは、内部の論理状態をリセットするリセット機能を有し、該リセットのタイミングがデータ読出しモードからデータ書込みモードへの切替わりのタイミングで切り換わる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
MC・・・メモリセル、MCA・・・メモリセルアレイ、I/O・・・入出力部、L1_1〜L1_4・・・第1のラッチ部、L2_1〜L2_2・・・第2のラッチ部、SG・・・ストローブ生成部、MUX1〜MUX4・・・マルチプレクサ、SC_ts、SC_tsn・・・ビットシフトカウンタ、G1〜G4・・・論理ゲート部
Claims (7)
- 書込みデータのラッチを許可するストローブ信号に基づいて、外部から取り込んだ書込みデータをラッチする第1のラッチ部と、
第1のクロック信号に基づいて、前記第1のラッチ部でラッチされた書込みデータを取り込み、該書込みデータを内部へ転送するためにラッチする第2のラッチ部と、
前記ストローブ信号を生成し、該ストローブ信号を前記第1のラッチ部へ供給するストローブ生成部とを備え、
前記ストローブ生成部は、
第2のクロック信号を受け取り、該第2のクロック信号のnクロック(nは2以上の整数)ごとに論理が反転するビットシフト信号を出力するビットシフトカウンタと、
前記ビットシフト信号の周期ごとに前記第2のクロック信号を前記ストローブ信号として出力する論理ゲート部とを備え、
前記ビットシフト信号の周期または前記ストローブ信号の周期によって前記第1のラッチ部における前記書込みデータのラッチ期間が決定されることを特徴とする半導体装置。 - 前記ストローブ生成部は、
前記第2のクロック信号を受け取り、該第2のクロック信号の複数クロックごとに論理が反転する第1のビットシフト信号を出力する第1のビットシフトカウンタと、
前記第2のクロック信号の反転信号を受け取り、該反転信号の複数クロックごとに論理が反転する第2のビットシフト信号を出力する第2のビットシフトカウンタと、
前記第1のビットシフト信号と前記第2のクロック信号の反転信号とのAND演算結果を第1のストローブ信号として出力する第1の論理ゲート部と、
前記第2のビットシフト信号と前記第2のクロック信号とのAND演算結果を第2のストローブ信号として出力する第2の論理ゲート部とを備え、
前記第1のストローブ信号と前記第2のストローブ信号とは、前記第2のクロック信号の半周期分ずれていることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 - 前記ストローブ生成部は、
前記第2のビットシフト信号の反転信号と前記第2のクロック信号の反転信号とのAND演算結果を第3のストローブ信号として出力する第3の論理ゲート部と、
前記第1のビットシフト信号の反転信号と前記第2のクロック信号とのAND演算結果を第4のストローブ信号として出力する第4の論理ゲート部とを備え、
前記第1から第4のストローブ信号は、前記第2のクロック信号の半周期分ずつずれていることを特徴とする請求項2に記載の半導体装置。 - 前記第1のラッチ部は、前記ビットシフト信号の或る第1の周期において取り込んだ前記書込みデータを、該第1の周期が終了するまでラッチし続け、
前記第2のラッチ部は、前記第1の周期が終了するまでに前記第1のクロックを受けて、前記第1のラッチ部でラッチされた書込みデータを取り込むことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の半導体装置。 - 前記第1のラッチ部は、或るストローブ信号の入力後から次のストローブ信号の入力開始までの期間に取り込んだ前記書込みデータを、前記第2のストローブ信号の入力が開始されるまでラッチし、
前記第2のラッチ部は、該期間の間に前記第1のクロックを受けて、前記第1のラッチ部でラッチされた書込みデータを取り込むことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の半導体装置。 - 前記ビットシフトカウンタは、内部の論理状態をリセットするリセット機能を有し、該リセットのタイミングがデータの読み出しから書き込みのタイミングで切り換わることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれかに記載の半導体装置。
- 書込みデータのラッチを許可するストローブ信号に基づいて、外部から取り込んだ書込みデータをラッチする第1のラッチ部と、第1のクロック信号に基づいて、前記第1のラッチ部でラッチされた書込みデータを取り込み、該書込みデータを内部へ転送するためにラッチする第2のラッチ部と、前記ストローブ信号を生成し、該ストローブ信号を前記第1のラッチ部へ供給するストローブ生成部とを備えた半導体装置の駆動方法であって、
前記ストローブ生成部において、第2のクロック信号を受け取り、
前記ストローブ生成部において、前記第2のクロック信号のnクロック(nは2以上の整数)ごとに論理が反転するビットシフト信号を出力し、
前記ストローブ生成部において、前記ビットシフト信号の周期ごとに前記第2のクロック信号を前記ストローブ信号として出力し、
前記第1のラッチ部において、前記ストローブ信号に基づいて、前記書込みデータをラッチし、
前記第2のラッチ部において、前記第1のクロック信号に基づいて、前記第1のラッチ部でラッチされた前記書込みデータを内部へ転送するためにラッチすることを具備し、
前記ビットシフト信号の周期または前記ストローブ信号の周期によって前記第1のラッチ部における前記書込みデータのラッチ期間を決定することを特徴とする半導体装置の駆動方法。
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