JP4756724B2 - 半導体記憶装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体記憶装置に関し、主としてシンクロナス・ダイナミック型RAM(ランダム・アクセス・メモリ)のバースト動作を行なうカラム選択技術に利用して有効な技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
シンクロナスDRAM(ダイナミック型RAM)はバースト動作を行うために、チップ上にアドレスカウンタを有する。標準的には、信号が伝搬する順番に、外部アドレスを受け取る入力部、次にそのアドレスから次のサイクルで用いるアドレスを演算するアドレスカウンタ、冗長アドレス比較回路とそれに並列に配置されたプリデコーダ、冗長比較結果に基づきプリデコーダ出力を制御する出力バツファ、カラムデコーダから構成される。
【0003】
カラム系選択動作の高速化のために、プリデコーダと冗長回路の後段にアドレスシフトレジスタを設け、かかるシフトレジスタのシフト動作によってバースト動作のためのアドレス信号を生成するようにしたシンクロナスDRAMの例として、特開平6−275073号公報、特開平9−320269号公報がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
MPU(マイクロプロセッサ・ユニット)の動作周波数高速化に伴い、DRAMの高速化に対する要求も高まっている。しかし、外部アドレスを受け取る入力部のアドレスから次のサイクルで用いるアドレスを演算するアドレスカウンタを設けるような標準的な回路構成では、コマンドデコーダがカラム系動作信号を発生するまでアドレスをその先に送ることができないのでファーストアクセスが遅れてしまう。そこで、上記公報に記載のシンクロナスDRAMでは、プリデコーダの後段にシフトレジスタを設けることよりファーストアクセスの高速化及びアドレスのカウントアツプ動作をシフト動作で実現できるためにサイクルの高速化も図ることができる。
【0005】
しかしながら、上記公報に記載のシンクロナスDRAMでは、単純なシフト動作によるバーストモードしか対応されておらず、初期アドレスに対応して複雑なアドレスを変化を必要とするインターリーブ動作モードには対応できない。例えば、バースト長が8のとき、インターリーブ動作モードでは初期値が0ならシーケンシャル動作モードと同じく0→1→2→3→4→5→6→7となるが、初期値が1なら1→0→3→2→5→4→7→6となり、初期値2なら2→3→0→1→6→7→4→5となる等のように前記公報に記載のシフトレジスタでは到底実現不能ものになってしまう。更に、上記特開平9−320269号公報では冗長回路に対する配慮がなく、特開平6−275073号公報では、冗長回路にも同様なシフトレジスタを設けるために回路規模が大きくなってしまうという問題も有する。
【0006】
この発明の目的は、高速化を図りつつ多様なバースト動作を実現した半導体記憶装置を提供することにある。この発明の他の目的は、高速化を図りつつ冗長回路の簡素化を実現した半導体記憶装置を提供することにある。この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。すなわち、複数のワード線と複数のビット線を備えたメモリアレイの上記複数のビット線の中から特定のビット線を選択するカラム系アドレスデコーダとして、上位と下位アドレスにそれぞれ対応した第1と第2のプリデコーダと、上記第2のプリデコーダの出力信号を初期値とするシフトレジスタと、動作モードに応じて上記第2のプリデコーダの出力信号又は上記シフトレジスタの出力信号を選択する出力回路を設け、上記第1のプリデコーダの出力信号と上記出力回路を通した出力信号とにより上記選択信号を形成し、上記シフトレジスタは、互いに独立した偶数アドレス用の複数の偶数ビットが循環する第1シフトレジスタと奇数アドレス用の複数の奇数ビットが循環する第2シフトレジスタを用い、それらのアップとダウンのシフト動作の組み合わせによって上記初期値を基にシーケンシャル動作とインターリーブ動作とからなる2通りの上記ビット線の連続的な選択信号を形成する。
【0008】
本願において開示される発明のうち他の代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。すなわち、複数のワード線と複数のビット線及び冗長ビット線を備えたメモリアレイの上記複数のビット線の中から特定のビット線を選択するカラム系アドレスデコーダとして、上位と下位アドレスにそれぞれ対応した第1と第2のプリデコーダと、上記第2のプリデコーダの出力信号を初期値とするシフトレジスタと、動作モードに応じて上記第2のプリデコーダの出力信号又は上記シフトレジスタの出力信号を選択する出力回路を用い、上記冗長ビット線に切り換える冗長回路として、記憶回路に記憶された不良アドレスのうち上記の上位アドレスに対応したアドレス信号と入力されたアドレス信号とを比較する比較回路と、記憶回路に記憶された不良アドレスのうち上記の下位アドレスをデコードする冗長プリデコーダと、上記比較回路の比較一致出力と、上記冗長プリデコーダと上記第2のプリデコーダのそれぞれの出力信号との一致を検出する一致検出回路とを用い、上記一致検出回路の検出信号により、上記カラム系アドレスデコーダで形成された選択信号に代えて上記冗長回路により上記冗長ビット線の中から特定のビット線を選択する。
【0009】
【発明の実施の形態】
図1には、この発明に係るシンクロナスDRAMのカラム系選択回路の一実施例の基本的なブロック図が示され、図2にはその動作波形図が示されている。従来の標準的なシンクロナスDRAMでは、アドレスバッファADBの次にあったアドレスカウンタYCTRが、この実施例ではカラムプリデコーダYPDの次に移動している。つまり、アドレスバッファADBにより取り込まれた内部アドレス信号CAnは、カラムプリデコーダYPDとY系冗長回路を構成する冗長アドレス比較回路YRに供給される。ただし、この実施例のアドレスカウンタYCTRは、いわゆる2進のカウンタ回路ではなく、シフトレジスタSRによって構成される。
【0010】
この構成によって、アドレスカウンタYCTRがアクセススピードを決めるクリティカルパスから除かれ、図示しないコマンドデコーダがカラム系動作信号を発生するのを待たずに、アドレスCAnをカラムプリデコーダYPDにアドレス信号CAn’を冗長アドレス比較回路YRに入力することができるため、ファーストアクセスの高速化が可能になる。また、アドレスカウンタYCTRはプリデコーダ出力信号AYmnをシフトするだけでカウントアップができるため、従来のような2進のカウンタ回路のようなカウントアップ用の演算器が不要となり、サイクルの高速化も可能となる。
【0011】
上記の回路構成では、冗長アドレス比較回路YRにはアドレスバッファADBを通した外部から入力されたアドレス信号CAn’しか入力されず、バースト動作時のカウンタアドレスは入力されない。したがって、カウンタアドレスが冗長アドレスと一致してヒット信号HITnが形成された場合に正規系を停止し、冗長カラム選択信号を発生する別の回路が必要になる。これに対応するため、この実施例では冗長アドレス比較回路YRのヒット信号HITnは、プリデコーダ出力バッファYPDOに供給され、かかるプリデコーダ出力バッファYPDOによって、上記正規回路と冗長回路及びバースト動作と通常動作との切り換えが一括して行なわれる。
【0012】
図2において、クロックCLKに同期してコマンドComdが入力され、コマンドによってリードモード(READ)が指定され、カラムアドレスCA(Aa0)が上記クロック信号CLKに同期して内部アドレスCAnとして取り込まれる。カラムプリデコーダYPDは、そのプリデコーダ出力信号AYmnを形成し、それと並行して内部アドレス信号CAn'が冗長回路のアドレス比較回路に入力され、それと不良アドレスが比較されて一致信号HITnが形成される。
【0013】
上記コマンドデコーダによりリードモードが判定され、デコーダイネーブルクロック信号CSEが形成され、これにより上記冗長回路の一致/不一致に対応して、不一致ならカラムプリデコーダYPDの出力信号であるプリデコーダ出力信号(AYmn)、一致なら冗長回路による冗長選択信号がプリデコーダ出力バッファYPDOより選択され、その出力信号AYmnDがカラムデコーダYDECに供給されてカラム選択信号YSが形成される。以下、クロック信号CCLKに同期して、バースモードならアドレスカウンタ(シフトレジスタ)YCTRがシフト動作を行なって次アドレスに対応したプリデコード信号(SRoutn)を形成するので、プリデコーダ出力バッファYPDOがそれを出力してカラムデコーダYDECによりカラム選択信号YSを形成する。
【0014】
このようにコマンドデコーダによりリードモードが判定されてデコーダイネーブルクロック信号CSEにより行なわれるファーストアクセスのカラム選択動作及びクロック信号CCLKによるバースト動作時の第2回目以降のサイクルも上記単なるシフトレジスタによるシフト動作で形成されたプリデコード信号SRoutnにより実現できるから高速となるものである。
【0015】
図3には、この発明に係るシンクロナスDRAMのカラム系選択回路の一実施例の具体的なブロック図が示されている。この実施例では、カラムプリデコーダYPDは、ライト用プリデコーダ504とリード用プリデコーダ505に分けられる。この理由は、クロック信号CLKの高速化に伴い、ライトモードでは書き込みデータがカラム選択回路に伝えられるまでの信号遅延に対応させてカラム選択動作を遅らせる必要がある。アドレスバッファADBを通したアドレス信号は、ライトアドレスレジスタ502により例えば2クロック分遅れたアドレス信号LWAにされて、上記ライト用プリデコーダ504に供給される。上記ライトモードでのカラム選択の遅延に対応して、冗長アドレス比較回路YRでのヒット信号はヒットレジスタ510に入力されて、ここでクロック信号に対応して例えば2クロック分遅延させられ、ライトモードでのヒット信号HITWを上記のようにライドモードでのカラム選択動作に対応して遅延させて不良ビット線を冗長ビット線に切り換える。
【0016】
上記ライト用とリード用プリデコーダ504,505は、更にバースト長に対応した下位アドレスと上位アドレスに分けられる。例えば、バースト長が2、4、8の3通りである場合には、下位アドレスは0〜7を指定する3ビットのアドレス信号が下位プリデコーダに入力されて、1/8のデコード動作が行なわれる。上記3ビット以外のカラム選択用のアドレス信号が上位アドレスとされて、上位プリデコーダでデコードされる。
【0017】
冗長アドレス比較回路YRは、アドレスバッファを通して入力されたアドレス信号のうち、上位アドレスとそれに対応された救済アドレスのうちの上位アドレスとを比較するアドレス比較回路と、救済アドレスの下位アドレスのデコード信号と上記アドレス比較回路の出力との一致を判定する判定回路から構成されて、上記バースト長に対応した複数通りの一致信号を形成する。
【0018】
つまり、冗長アドレス比較回路YRは、まず冗長(救済)アドレスと外部入力アドレスのそれぞれ下位3ビットを除いた上位ビットについてアドレス比較を行い、双方が一致した場合には、冗長(救済)アドレスの下位3ビットについてのプリデコード信号である冗長アドレスプリデコード信号を上記下位アドレスプリデコーダ出力バッファ508に出力する。下位アドレスのプリデコーダ出力バッファ508では、この冗長アドレスプリデコード信号をラッチし、外部入力アドレスのプリデコード信号あるいはアドレスカウンタYCTR(バーストカウンタ509)の出力信号と毎クロックサイクルごとに比較して、一致した場合には正規系のカラムデコーダを停止し、冗長のカラム選択信号を発生する。この実施例では、シンクロナスDRAMが複数のメモリバンクを持つ場合には、後述するように高速化のために冗長アドレス比較回路YRはバンク毎に別々に設ける。
【0019】
ライト用及びリード用のプリデコーダ504,505のうち、上位アドレスに対応したプリデコード出力AYW3,AYW6及びAYR3,AYR6は、上位アドレスプリデコーダ出力バッファ507を通してYデコーダ511に入力される。Yデコーダ511は、上記下位プリデコード信号AYOD又はRYと上位プリデコード信号AY3D,AY6Dとにより、カラム選択信号YSを形成する。
【0020】
コマンドデコーダ501は、外部端子から供給される制御信号の組み合わせにより指定されるコマンドを受けて、各種制御信号を形成する。同図では、カラム系の選択動作に対応した代表的な制御信号のみが例示的に示されている。クロックバッファ503は、外部端子から供給されたクロック信号を受けて、内部クロック信号を形成する。同図では、カラム系の選択動作に用いられる代表的なクロック信号のみが例示的に示されている。また、モードレジスタ506は、各種モードの設定を行なうものであるが、同図では、カラム系の選択動作に対応した代表的な制御信号が例示的に示されている。
【0021】
図4には、冗長アドレス比較回路YRの一実施例のブロック図が示されている。冗長アドレス比較回路YRは、カラムアドレス信号CA0〜CA8のうち、下位3ビットを除いた、アドレス信号CA3〜CA8と、それに対応した救済アドレスCRA3〜CRA8との一致を比較するアドレス比較回路を備える。このアドレス比較回路は、アドレス信号CA3とCRA3に対応した1ビット分の排他的論理和回路ENORが代表として例示的に示されているように、インバータ回路N1,N2とNチャンネル型MOSFETQ1,Q3とPチャンネル型MOSFETQ2,Q4からなる2組の回路によって構成される。
【0022】
非反転の救済アドレスCRAaTとそれを受けるインバータ回路N1の出力信号により上記MOSFETQ1とQ2からなるCMOSスイッチを制御し、かかるCMOSスイッチを通して非反転の入力されたアドレス信号CAaTを伝達させる。反転の救済アドレスCRAaBとそれを受けるインバータ回路N2の出力信号により上記MOSFETQ3とQ4からなるCMOSスイッチを制御し、かかるCMOSスイッチを通して反転の入力されたアドレス信号CAaBを伝達させる。上記2つのCMOSスイッチの出力を共通化し(ワイヤードオア論理)て出力信号を得る。
【0023】
例えば、非反転の救済アドレスCRAaTがハイレベルで、入力された非反転のアドレス信号CAaTが同じくハイレベルで一致した場合には、上記MOSFETQ1とQ2からなるCMOSスイッチがオン状態となり、上記入力された非反転のアドレス信号CAaTのハイレベルを出力に伝える。また、反転の救済アドレスCRAaBがハイレベルで、入力された反転のアドレス信号CAaBが同じくハイレベルで一致した場合には、上記MOSFETQ3とQ4からなるCMOSスイッチがオン状態となり、上記入力された反転のアドレス信号CAaBのハイレベルを出力に伝える。つまり、救済アドレスと入力アドレスとが一致した場合にはハイレベルの一致信号が出力される。
【0024】
例えば、非反転の救済アドレスCRAaTがハイレベルで、入力された非反転のアドレス信号CAaTがロウレベルで不一致した場合には、上記MOSFETQ1とQ2からなるCMOSスイッチがオン状態となり、上記入力された非反転のアドレス信号CAaTのロウレベルを出力に伝える。また、反転の救済アドレスCRAaBがハイレベルで、入力された反転のアドレス信号CAaBがロウレベルで不一致した場合には、上記MOSFETQ3とQ4からなるCMOSスイッチがオン状態となり、上記入力された反転のアドレス信号CAaBのロウレベルを出力に伝える。つまり、救済アドレスと入力アドレスとが不一致の場合にはロウレベルの不一致信号が出力される。
【0025】
他のビットCA4〜CA8及びCRA4〜CRA8についても同様な排他的論理和回路ENORが設けられ、それぞれの一致出力信号が3入力のナンド(NAND)ゲート回路G1,G2に分散されて入力され、その出力がノア(NOR)ゲート回路G3に入力されて全体として論理積が採られて、全ビットCA3〜CA8とCRA3〜CRA8とが一致した場合にはノアゲート回路G3からハイレベル(論理1)の出力信号が形成される。
【0026】
下位3ビットの救済アドレスCRA0〜CRA2は、冗長プリデコーダRPDに入力されて、8通りの救済デコード信号ARY00〜ARY07に変換される。これらの救済デコード信号ARY00〜ARY07は、それぞれナンドゲート回路に入力される。これらのナンドゲート回路には、上記のアドレス比較回路の一致信号がそれぞれに供給される。
【0027】
シンクロナスDRAMが4つのメモリバンクを持つ場合、バンクを選択するアドレス信号A13とA14を受けるバンク選択回路により形成されたバンク選択信号BANKiが上記救済デコード信号ARY00〜ARY07に対応されたナンドゲート回路の入力に供給される。上記救済デコード信号ARY00〜ARY07に対応した各ゲート回路の出力信号は、それぞれヒット信号HITn(0〜7)として出力される。同図では、太い線により上記8本分の一致信号(0〜7)を表している。上記4バンク構成のときには、それぞれのバンクに対して上記アドレス比較回路及び冗長プリデコーダRPDと、ゲート回路が設けられ、バンク毎に形成された8通りの一致信号HITnが形成される。
【0028】
このようにカラム系冗長回路として、8通りのヒット信号を形成しておけば、前記のようにシフトレジスタにより構成されたバーストカウンタ509により、それに該当する選択信号が形成されたときに正規回路の不良ビット線に代えて、冗長ビット線を選択することができる。この構成は、例えばバースト長に対応して8対分のビット線を一括して冗長回路に切り換える必要がないので、少ない冗長ビット線により効率的な欠陥救済を行なうようにすることができる。また、バースト長を2、4、8の複数通りに設定できる場合でも、共通の冗長回路を用いることができる。
【0029】
図5には、モードレジスタ506の一実施例の構成図が示されている。モードレジスタ506は、A0〜A9からなるアドレスバスに対応した10ビットのレジスタであり、そのうちA0〜A2に対応した3ビットがバースト長BLの設定に用いられる。この実施例では、上記アドレス信号A0〜A3のうち、A0とA1を用いて2、4、8の3通りのバースト長の設定が可能にされる。将来において、A2を用いることによって、27=128までのバースト長が指定可能にされる。
【0030】
A3に対応した1ビットは、バーストタイプBTの設定に用いられる。このビットA3が論理0ならシーケンシャル動作とされ、論理1ならインタリーブ動作とされる。以下、本願発明には直接関係ないが、A4〜A6に対応した3ビットは、/CASレイテンシィの設定に用いられる。A7に対応した1ビットは、テストモードの設定に用いられる。A8は予備とされ、A9はDLL(同期化回路)のリセットに用いられる。
【0031】
図6には、この発明に係るシンクロナスDRAMのバーストモード動作説明図が示されている。シンクロナスDRAMのバーストシーケンスにはシーケンシャルとインターリーブの2種類があり、それぞれカウントアップの方式が異なる。シーケンシャルでは、単純にインクリメントすればよいので単純なシフト動作で対応できる。しかし、インターリーブでは例えば、バースト長が8であって、初期値が6のときには6→7→4→5→2→3→0→1のようなシーケンスとなり単純なシフト動作では対応できない。
【0032】
本実施例では、インターリーブ動作モードでの各シーケンスを検討した結果、奇数と偶数に分けて見ると単純なシフト動作によって対応できることに気が付いた。つまり、図6において、バースト長が8のときにおいて、初期値が0のときのシーケンスは0→1→2→3→4→5→6→7であるが、それを偶数と奇数に分けてみると、0→2→4→6と1→3→5→7になる。そして、初期値が1のときのシーケンスは1→0→3→2→5→4→7→6となり、一見すると複雑なシーケンスではあるが、それを上記と同様に偶数と奇数に分けてみると、0→2→4→6と1→3→5→7のように上記初期値が0のときと同じくシフトアップ動作で実現できる。
【0033】
以下、初期値が2〜7についてみると、初期値が2のときのシーケンスは2→3→0→1→6→7→4→5のように一見すると複雑となるが、それを偶数と奇数に分けてみると、2→0→6→4と3→1→7→5となり、初期値が3のときのシーケンスは3→2→1→0→7→6→5→4となり、それを偶数と奇数に分けてみると、2→0→6→4と3→1→7→5となって、上記初期値が2のときと同じくシフトダウン動作で実現できる。
【0034】
初期値が4のときのシーケンスは4→5→6→7→0→1→2→3であるが、それを偶数と奇数に分けてみると、4→6→0→2と5→7→1→3になり、初期値が5のときにのシーケンスは5→4→7→6→1→0→3→2のように一見すると複雑になるが、それを偶数と奇数に分けてみると、4→6→0→2と5→7→1→3のように上記初期値が4のときと同じくシフトアップ動作で実現できる。
【0035】
そして、初期値が6のときのシーケンスは6→7→4→5→2→3→0→1であるが、それを偶数と奇数に分けてみると、6→4→2→0と7→5→3→1になり、初期値が7のときにのシーケンスは7→6→5→4→3→2→1→0になり偶数と奇数に分けてみると、6→4→2→0と7→5→3→1のように上記初期値が6のときと同じくシフトダウン動作で実現できる。
【0036】
バースト長が4のときには、初期値が0のときにのシーケンスは0→1→2→3であるが、それを偶数と奇数に分けてみると、0→2と1→3になる。そして、初期値が1のときのシーケンスは1→0→3→2となり、一見すると複雑なシーケンスではあるが、それを上記と同様に偶数と奇数に分けてみると、0→2と1→3のように上記初期値が0のときと同じくシフトアップ動作で実現できる。そして、初期値が2のときのシーケンスは2→3→0→1であるが、それを偶数と奇数に分けてみると、2→0と3→1のようなシフトダウン動作になる。初期値が3のときのシーケンスは3→2→1→0となり、それを上記と同様に偶数と奇数に分けてみると、2→0と3→1のように上記初期値が2のときと同じくシフトダウン動作で実現できる。
【0037】
そして、上記バースト長が4のときのシーケンシャル動作モードにおいて、初期値が1のときのシーケンスが、1→2→3→0のように変化するため、それを偶数と奇数に分けると、2→0と1→3になり、偶数はシフトダウン動作に奇数はシフトアップ動作になる。また、初期値が3のときのシーケンスが、3→0→1→2のように変化するため、それを偶数と奇数に分けると、0→2と3→1になり、偶数はシフトアップ動作に奇数はシフトダウン動作になる。シーケンシャル動作モードでは、上記以外は全てシフトアップ動作によって対応できる。
【0038】
プリデコーダ出力は、図6に示すようにバーストシーケンスに即した組み合わせで偶数と奇数とが必ずペアで2つ出力される。そして、偶数アドレス用と奇数アドレス用の2つのカウンタが設けられ、各カウンタはシフト動作を反転(シフトアップとシフトダウン)できるようにすることで、上記のようなシーケンスに対応している。
【0039】
図7と図8には、上記シフトレジスタの一実施例のブロック図が示されている。図7はカウトアップ(シフトアップ)時の下位プリデコード信号のシフト方向が示され、図8はカウントダウン(シフトダウン)時の下位プリデコード信号のシフト方向が示されている。図7及び図8において、偶数用のシフトレジスタSR0even〜SR3evenは、ライト用とリード用のプリデコード信号AYW<0>ないしAYW<6>とAYR<0>ないしAYR<6>がそれぞれのタイミング信号YCLK1WとYCLK1Rに対応して取り込まれる。奇数用のシフトレジスタSR0odd 〜SR3odd は、ライト用とリード用のプリデコード信号AYW<1>ないしAYW<7>とAYR<1>ないしAYR<7>がそれぞれのタイミング信号YCLK1WとYCLK1Rに対応して取り込まれる。
【0040】
前記リード用とライト用のプリデコーダ504,505は、前記図6に示したようにインターリーブ動作モードでは、偶数用と奇数用に対応した2つ出力をペアとして初期値が0と1、2と3、4と5及び6と7のときには、偶数と奇数のシフトレジスタSR0、SR1、SR2及びSR3のそれぞれに対して論理1の選択信号を入力する。シーケンシャル動作モードでは、0、1、2、3、4、5、6、7の各初期値に対して、0と1、1と2、2と3、3と4、4と5、5と6、6と7、7と0の2つのプリデコード信号がペアとされて偶数と奇数のシフトレジスタSR0、SR1、SR2及びSR3に論理1の選択信号が供給される。
【0041】
前記図3に示した下位アドレスプリデコーダ出力バッファ508も偶数バッファと奇数バッファがサイクルごとに交互に活性化されるように制御し、外部から入力されたアドレスの偶数と奇数に応じて最初に活性化するバッファを決めるようにすれば、上記構成により2種類のバーストシーケンスに対応することができる。また、DDR(Double Data Rate) SDRAMのように2ビットプリフェッチを行う場合には、カラム選択信号を2個同時に出力するため、下位アドレスプリデコーダ出力バッファ508を偶数と奇数で分けて制御する必要は無くなる。
【0042】
図9には、図3のアドレスバッファの一実施例の回路図が示されている。外部端子(PAD)に入力端子が接続された入力バッファは、CMOSインバータ回路により構成されて、反転信号を形成する。この反転信号は、クロック信号ACLKBにより動作するクロックドインバータ回路CN1によりクロック信号ACLKBに同期化されて内部に取り込まれる。
【0043】
インバータ回路N12〜N14とクロックドインバータ回路CN2〜CN4は、スルーラッチ回路を構成し、ライトアドレスレジスタに伝えられるラッチアドレスLAを形成する。インバータ回路N15とN16は、内部アドレス信号IAを形成するものであり、前記リード用プリデコーダ505と冗長アドレス比較回路YRに供給される。信号REFはリフレッシュ制御信号であり、この信号REFによってリフレッシュアドレスRABがロウ系のアドレス信号BXBとして内部に取り込まれる。
【0044】
図10には、シフトレジスタの一実施例の回路図が示されている。この実施例のシフトレジスタは、前記偶数用シフトレジスタと奇数用シフトレジスタの1ビット分の回路が示されている。初期値の入力部は、読み出し用のプリデコード出力AYR0と書き込み用のプリデコード信号AYW0がそれぞれの動作モードに対応したクロック信号YCLK1RDとYCLK1WDによって取り込まれる。シーケンシャルSEQBとインタリーブINTLBとに対応し、シフトすべき入力信号RVSとRVSBが、クロック信号YCLKCとYCLKCBによりスイッチ制御されるMOSFETQ10とQ11からなるCMOSスイッチを通してインバータ回路N21とクロックドインバータ回路CN8からなるスルーラッチ回路に取り込まれ、後段のクロックドインバータ回路CN9,CN10,CN11及びインバータ回路N22とN23からなるラッチ回路とにより1ビット分のシフト動作が行なわれる。
【0045】
図11には、カウンタ(シフトレジスタ)制御回路の一実施例の回路図が示されている。カウンタ制御回路は、前記モードレジスタ506で設定されたバーストタイプBTとバースト長BLに基づいて形成された制御信号INTELとBL8、及びクロック信号YSEB、YCLK1R,YCLK1W及びプリデコード出力に基づいて形成された信号AYRO23、AYRO67及びAYWO23、AYWO67を受けて、それぞれのバースト動作に対応したシフトレジスタの制御信号を形成する。つまり、前記図6に示したように初期値の設定とシフトアップ又はシフトダウンの動作を行なわせる制御信号を形成する。
【0046】
図12には、ヒットレジスタ510の一実施例の回路図が示されている。アドレス比較回路でのヒット信号HITは、書き込み動作のときは3段のラッチ回路を通すことによって、1.5サイクル遅らせて出力させることにより、カラム選択動作ではクロック信号CLKの2サイクル分遅らせて不良ビット線を冗長ビット線に切り換える。これによって、入力された書き込みデータが2クロック遅れてカラムスイッチを通して正規メモリセル又は冗長メモリセルに書き込まれるようにされる。
【0047】
図13には、ライトアドレスレジスタ502の一実施例の回路図が示されている。ライトモードでのカラムアドレス信号は、3段のラッチ回路からなるライトアドレスレジスタ502を通すことによって、1.5サイクル遅らせてライト用プリデコーダ504に供給する。カラム選択動作ではクロック信号CLKの2サイクル分遅らせてカラムスイッチの選択信号を形成することによって、メモリセルが選択されるに必要な時間を確保し、入力された書き込みデータが2クロック遅れてカラムスイッチを通して上記選択された正規メモリセル又は冗長メモリセルに書き込まれるようにされる。
【0048】
図14には、下位アドレスプリデコーダ出力バッファ508の一実施例の回路図が示されている。リード用プリデコーダ505の出力信号AYR0又はシフトレジスタで形成されたシフト信号LAYは、ヒット信号HITW又はHITRが形成されたときには正規回路側の出力信号AYODの出力が禁止され、代わって冗長選択信号RYが形成される。下位アドレスプリデコード信号AYOD又は冗長選択信号RYは、Y系タイミング信号YSEBに同期して出力される。
【0049】
図15には、リード用プリデコーダ505における下位プリデコーダの一実施例の回路図が示されている。ビット長BL4、BL8とバーストモード信号INTELに対応して、アドレス信号IA<0>、IA<1>及びIA<2>の3ビットのアドレス信号のうちの上位2ビットIA<1>及びIA<2>により4通りのデコード信号と、最下位ビットIA<0>と上記ビット長BL8,BL4及びINTELを組み合わせて、前記説明したようなシーケンシャルとインタリーブに対応したペアの偶数と奇数のシフトレジスタSR0、SR1、SR2及びSR3に対応した初期値を形成する。
【0050】
具体的には、シーケンシャル動作モードのときには0、1、2、3、4、5、6、7の各初期値に対して、AYR<0>と<1>、AYR<1>と<2>、AYR<2>と<3>、AYR<3>と<4>、AYR<4>と<5>、AYR<5>と<6>、AYR<6>と<7>、AYR<7>と<0>の2つずつのプリデコード信号がペアとされて偶数と奇数のシフトレジスタSR0、SR1、SR2及びSR3に論理1の選択信号が供給される。
【0051】
図16には、この発明に係るシンクロナスDRAMのバーストカウンタ動作の一例を説明するための波形図が示されている。同図では、ビット長BL8でシーケンシャルスタートアドレス<010>=2の場合が示されている。タイミング信号YCLK1Rにより、初期値<010>=2なら、偶数用のシフトレジスタLYEV<1>と奇数用のシフトレジスタLAYOD<1>が論理1にセットされる。
【0052】
前記図7又は図8の偶数用のシフトレジスタSR0even〜SR3evenでは、クロック信号YCLKCEに同期してLAYEV<1>→LAYEV<2>→LAYEV<3>→LAYEV<0>のようにシフトアップされる。つまり、LAYEV<1>はAYR<2>に対応しているので、ARY2→ARY4→ARY6→ARY0のような選択信号が形成される。
【0053】
前記図7又は図8の奇数用のシフトレジスタSR0odd〜SR3oddでは、クロック信号YCLKCOに同期してLAYOD<1>→LAYOD<2>→LAYOD<3>→LAYOD<0>のようにシフトアップされる。つまり、LAYOD<1>はAYR<3>に対応しているので、ARY3→ARY5→ARY7→ARY1のような選択信号が形成される。
【0054】
初期値が2の偶数であるので、偶数−奇数の順次でシフトレジスタの出力信号を交互に出力させることにより、前記のようなシーケンシャル動作モードのときに初期値が2であるなら、2→3→4→5→6→7→0→1のようなシーケンスでバーストモードでのカラム選択信号が形成される。
【0055】
図17には、この発明に係るシンクロナスDRAMのバーストカウンタ動作の一例を説明するための波形図が示されている。同図では、ビット長BL8でインタリーブスタートアドレス<010>=2の場合が示されている。タイミング信号YCLK1Rにより、初期値<010>=2なら、偶数用のシフトレジスタLYEV<1>と奇数用のシフトレジスタLAYOD<1>が論理1にセットされる。
【0056】
前記図7又は図8の偶数用のシフトレジスタSR0even〜SR3evenでは、クロック信号YCLKCEに同期してLAYEV<1>→LAYEV<0>→LAYEV<3>→LAYEV<2>のようにシフトダウンされる。つまり、LAYEV<1>はAYR<2>に対応しているので、ARY2→ARY0→ARY6→ARY4のような選択信号が形成される。
【0057】
前記図7又は図8の奇数用のシフトレジスタSR0odd 〜SR3odd では、クロック信号YCLKCOに同期してLAYOD<1>→LAYOD<0>→LAYOD<3>→LAYOD<2>のようにシフトダウンされる。つまり、LAYOD<1>はAYR<3>に対応しているので、ARY3→ARY1→ARY7→ARY5のような選択信号が形成される。
【0058】
初期値が2の偶数であるので、偶数−奇数の順次でシフトレジスタの出力信号を交互に出力させることにより、前記のようなインタリーブ動作モードのときに初期値が2であるなら、2→3→0→1→6→7→4→5のようなシーケンスでバーストモードでのカラム選択信号が形成される。
【0059】
この実施例では、プリデコーダの次にバーストモードでの選択信号をシフトレジスタを設けることにより、アドレスカウンタとしてのシフトレジスタがアクセススピードを決めるクリティカルパスから除かれ、コマンドデコーダがカラム系動作信号を発生するのを待たずに、アドレスをカラムプリデコーダ及び冗長アドレス比較回路に入力することができるため、ファーストアクセスの高速化が可能になる。また、アドレスカウンタはプリデコーダ出力をシフトするだけでカウントアップができるため、従来のようなカウントアップ用の演算器が不要となり、サイクルの高速化も可能となる。
【0060】
そして、シフトレジスタを偶数用と奇数用の2つに分けて設けることにより、シーケンシャル動作モードの場合も、インタリーブ動作モードの場合も単純なシフトアップ又はシフトダウンにより選択信号を形成することができるものとなる。そして、冗長回路も、各不良ビット線毎に冗長ビット線に切り換える方式をとるものであるので、少ない冗長ビット線により効率的な欠陥救済を行なうようにすることができるものとなる。
【0061】
図18には、この発明が適用されたDDR SDRAM(Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory )の一実施例の全体ブロック図が示されている。この実施例のDDR SDRAMは、特に制限されないが、4つのメモリバンクに対応して4つのメモリアレイ200A〜200Dが設けられる。4つのメモリバンク0〜3にそれぞれ対応されたメモリアレイ200A〜200Dは、マトリクス配置されたダイナミック型メモリセルを備え、図に従えば同一列に配置されたメモリセルの選択端子は列毎のワード線(図示せず)に結合され、同一行に配置されたメモリセルのデータ入出力端子は行毎に相補データ線(図示せず)に結合される。
【0062】
上記メモリアレイ200Aの図示しないワード線は行(ロウ)デコーダ(Row DEC) 201Aによるロウアドレス信号のデコード結果に従って1本が選択レベルに駆動される。メモリアレイ200Aの図示しない相補データ線はセンスアンプ(Sense AMP)202A及びカラム選択回路に相当するカラムデコーダ(Column DEC)203AのI/O線に結合される。センスアンプ202Aは、メモリセルからのデータ読出しによって夫々の相補データ線に現れる微小電位差を検出して増幅する増幅回路である。それにおけるカラムデコーダ203Aは、上記相補データ線を各別に選択して相補I/O線に導通させるためのスイッチ回路を含む。カラムスイッチ回路はカラムデコーダ203Aによるカラムアドレス信号のデコード結果に従って選択動作される。
【0063】
メモリアレイ200Bないし200Dも同様に、ロウデコーダ201B〜D,センスアンプ203B〜D及びカラムデコーダ203B〜Dが設けられる。上記相補I/O線は各メモリバンクに対して共通化されて、ライトバッファを持つデータ入力回路(Din Buffer)210の出力端子及びメインアンプを含むデータ出力回路(Dout Buffer)211の入力端子に接続される。端子DQは、特に制限されないが、16ビットからなるデータD0−D15を入力又は出力するデータ入出力端子とされる。DQSバッファ(DQS Buffer) 215は、上記端子DQから出力するデータのデータストローブ信号を形成する。
【0064】
アドレス入力端子から供給されるアドレス信号A0〜A14は、アドレスバッファ(Address Buffer)204で一旦保持され、時系列的に入力される上記アドレス信号のうち、ロウ系アドレス信号はロウアドレスバッファ(Row Address Buffer)205に保持され、カラム系アドレス信号はカラムアドレスバッファ(Column Address Buffer)206に保持される。リフレッシュカウンタ(Refresh Counter) 208は、オートマチックリフレッシュ( Automatic Refresh)及びセルフリフレッシュ(Self Refresh)時の行アドレスを発生する。
【0065】
例えば、256Mビットのような記憶容量を持つ場合、×4ビット構成では、カラム系のアドレス信号A11まで有効とされ、×8ビット構成ではアドレス信号A10までが有効とされ、×16ビット構成ではアドレス信号A9までが有効とされる。64Mビットのような記憶容量の場合には、×4ビット構成では、アドレス信号A10まで有効とされ、×8ビット構成ではアドレス信号A9までが有効とされ、そして図のように×16ビット構成ではアドレス信号A8までが有効とされる。
【0066】
カラムアドレスバッファ206の出力は、カラムプリデコーダ(Column Pre-Decoder)203’に供給され、前記のような上位アドレスと下位アドレスに分けてプリデコード動作が行なわれ、下位アドレスのプリデコード出力は、カラムアドレスカウンタ(Column Counter) 207のプリセットデータとして供給される。カラムアドレスカウンタ207は、前記のような出力バッファ回路を含んでおり、コマンドなどで指定されるバーストモード等に対応して上記プリセットデータとしてのプリデコード信号、又はそのシフト信号をカラムデコーダ203A〜203Dに向けて出力する。
【0067】
モードレジスタ(Mode Register) 213は、各種動作モード情報を保持する。上記ロウデコーダ(Row Decoder) 201AないしDは、バンクセレクト(Bank Select)回路212で指定されたバンクに対応したもののみが動作し、ワード線の選択動作を行わせる。コントロール回路(Control Logic)209は、特に制限されないが、クロック信号CLK、/CLK(記号/はこれが付された信号がロウイネーブルの信号であることを意味する)、クロックイネーブル信号CKE、チップセレクト信号/CS、カラムアドレスストローブ信号/CAS、ロウアドレスストローブ信号/RAS、及びライトイネーブル信号/WEなどの外部制御信号と、/DM及びDQSとモードレジスタ213を介したアドレス信号とが供給され、それらの信号のレベルの変化やタイミングなどに基づいてDDR SDRAMの動作モード及び上記回路ブロックの動作を制御するための内部タイミング信号を形成するもので、それぞれに信号に対等した入力バッファを備える。
【0068】
クロック信号CLKと/CLKは、クロックバッファを介してDLL回路214に入力され、上記クロック信号CLKと/CLKに同期化された内部クロックが発生される。上記内部クロックは、特に制限されないが、データ出力回路211とDQSバッファ215の入力信号として用いられる。また、上記クロックバッファを介したクロック信号はデータ入力回路210や、列アドレスカウンタ207に供給されるクロック端子に供給される。
【0069】
他の外部入力信号は当該内部クロック信号の立ち上がりエッジに同期して有意とされる。チップセレクト信号/CSはそのロウレベルによってコマンド入力サイクルの開始を指示する。チップセレクト信号/CSがハイレベルのとき(チップ非選択状態)やその他の入力は意味を持たない。但し、後述するメモリバンクの選択状態やバースト動作などの内部動作はチップ非選択状態への変化によって影響されない。/RAS,/CAS,/WEの各信号は通常のDRAMにおける対応信号とは機能が相違し、後述するコマンドサイクルを定義するときに有意の信号とされる。
【0070】
クロックイネーブル信号CKEは次のクロック信号の有効性を指示する信号であり、当該信号CKEがハイレベルであれば次のクロック信号CLKの立ち上がりエッジが有効とされ、ロウレベルのときには無効とされる。なお、リードモードにおいて、データ出力回路211に対するアウトプットイネーブルの制御を行う外部制御信号/OEを設けた場合には、かかる信号/OEもコントロール回路209に供給され、その信号が例えばハイレベルのときにはデータ出力回路211は高出力インピーダンス状態にされる。
【0071】
上記ロウアドレス信号は、クロック信号CLK(内部クロック信号)の立ち上がりエッジに同期する後述のロウアドレスストローブ・バンクアクティブコマンドサイクルにおけるA0〜A11のレベルによって定義される。
【0072】
アドレス信号A13とA14は、上記ロウアドレスストローブ・バンクアクティブコマンドサイクルにおいてバンク選択信号とみなされる。即ち、A13とA14の組み合わせにより、4つのメモリバンク0〜3のうちの1つが選択される。メモリバンクの選択制御は、特に制限されないが、選択メモリバンク側のロウデコーダのみの活性化、非選択メモリバンク側のカラムスイッチ回路の全非選択、選択メモリバンク側のみのデータ入力回路210及びデータ出力回路への接続などの処理によって行うことができる。
【0073】
上記カラムアドレス信号は、前記のように256Mビットで×16ビット構成の場合には、クロック信号CLK(内部クロック)の立ち上がりエッジに同期するリード又はライトコマンド(後述のカラムアドレス・リードコマンド、カラムアドレス・ライトコマンド)サイクルにおけるA0〜A8のレベルによって定義される。そして、この様にして定義されたカラムアドレスはバーストアクセスのスタートアドレスとされる。
【0074】
次に、コマンドによって指示されるSDRAMの主な動作モードを説明する。
(1)モードレジスタセットコマンド(Mo)
上記モードレジスタ30をセットするためのコマンドであり、/CS,/RAS,/CAS,/WE=ロウレベルによって当該コマンド指定され、セットすべきデータ(レジスタセットデータ)はA0〜A9を介して与えられる。レジスタセットデータは、特に制限されないが、バーストレングス、CASレイテンシイ、ライトモードなどとされる。特に制限されないが、設定可能なバーストレングスは、2,4,8とされ、設定可能なCASレイテンシイは2,2.5とされ、設定可能なライトモードは、バーストライトとシングルライトとされる。
【0075】
上記CASレイテンシイは、後述のカラムアドレス・リードコマンドによって指示されるリード動作において/CASの立ち下がりから出力バッファ211の出力動作までに内部クロック信号の何サイクル分を費やすかを指示するものである。読出しデータが確定するまでにはデータ読出しのための内部動作時間が必要とされ、それを内部クロック信号の使用周波数に応じて設定するためのものである。換言すれば、周波数の高い内部クロック信号を用いる場合にはCASレイテンシイを相対的に大きな値に設定し、周波数の低い内部クロック信号を用いる場合にはCASレイテンシイを相対的に小さな値に設定する。
【0076】
(2)ロウアドレスストローブ・バンクアクティブコマンド(Ac)
これは、ロウアドレスストローブの指示とA13とA14によるメモリバンクの選択を有効にするコマンドであり、/CS,/RAS=ロウレベル、/CAS,/WE=ハイレベルによって指示され、このときA0〜A12に供給されるアドレスがロウアドレス信号として、A13とA14に供給される信号がメモリバンクの選択信号として取り込まれる。取り込み動作は上述のように内部クロック信号の立ち上がりエッジに同期して行われる。例えば、当該コマンドが指定されると、それによって指定されるメモリバンクにおけるワード線が選択され、当該ワード線に接続されたメモリセルがそれぞれ対応する相補データ線に導通される。
【0077】
(3)カラムアドレス・リードコマンド(Re)
このコマンドは、バーストリード動作を開始するために必要なコマンドであると共に、カラムアドレスストローブの指示を与えるコマンドであり、/CS,/CAS=ロウレベル、/RAS,/WE=ハイレベルによって指示され、このときA0〜A8(×16ビット構成の場合)に供給されるカラムアドレスがカラムアドレス信号として取り込まれる。これによって取り込まれたカラムアドレス信号は、カラムプリデコーダ203’を通してバーストスタートアドレスとしてカラムアドレスカウンタ207に供給される。
【0078】
これによって指示されたバーストリード動作においては、その前にロウアドレスストローブ・バンクアクティブコマンドサイクルでメモリバンクとそれにおけるワード線の選択が行われており、当該選択ワード線のメモリセルは、内部クロック信号に同期してカラムアドレスカウンタ207からシフト動作によって出力されるプリデコード信号に従って順次選択されて連続的に読出される。連続的に読出されるデータ数は上記バーストレングス2、4又は8によって指定された個数とされる。また、出力バッファ211からのデータ読出し開始は上記CASレイテンシイで規定される内部クロック信号のサイクル数を待って行われる。
【0079】
(4)カラムアドレス・ライトコマンド(Wr)
当該コマンドは、/CS,/CAS,/WE=ロウレベル、/RAS=ハイレベルによって指示され、このときA0〜A8に供給されるアドレスがカラムアドレス信号として取り込まれる。これによって取り込まれたカラムアドレス信号はバーストライトにおいては、前記ライトレジスタとプリデコーダ203’に含まれるライト用プリデコーダを通してカラムアドレスカウンタ207に供給される。これによって指示されたバーストライト動作の手順もバーストリード動作と同様に行われる。。
【0080】
(5)プリチャージコマンド(Pr)
これはA12とA13によって選択されたメモリバンクに対するプリチャージ動作の開始コマンドとされ、/CS,/RAS,/WE=ロウレベル、/CAS=ハイレベルによって指示される。
【0081】
(6)オートリフレッシュコマンド
このコマンドはオートリフレッシュを開始するために必要とされるコマンドであり、/CS,/RAS,/CAS=ロウレベル、/WE,CKE=ハイレベルによって指示される。
【0082】
(7)ノーオペレーションコマンド(Nop)
これは実質的な動作を行わないこと指示するコマンドであり、/CS=ロウレベル、/RAS,/CAS,/WEのハイレベルによって指示される。
【0083】
DDR SDRAMにおいては、1つのメモリバンクでバースト動作が行われているとき、その途中で別のメモリバンクを指定して、ロウアドレスストローブ・バンクアクティブコマンドが供給されると、当該実行中の一方のメモリバンクでの動作には何ら影響を与えることなく、当該別のメモリバンクにおけるロウアドレス系の動作が可能にされる。
【0084】
したがって、例えば16ビットからなるデータ入出力端子においてデータD0−D15が衝突しない限り、処理が終了していないコマンド実行中に、当該実行中のコマンドが処理対象とするメモリバンクとは異なるメモリバンクに対するプリチャージコマンド、ロウアドレスストローブ・バンクアクティブコマンドを発行して、内部動作を予め開始させることが可能である。この実施例のDDR SDRAMは、上記のように16ビットの単位でのメモリアクセスを行い、ロウ系アドレスがA0〜A12(約8K)とカラム系アドレスがA0〜A8(約0.5K)で構成されることから約4Mのアドレスを持ち、全体で4つのメモリバンクを持つことから、全体では約256Mビット(4M×4バンク×16ビット)のような記憶容量を持つようにされる。
【0085】
DDR SDRAMの詳細な読み出し動作は、次の通りである。チップセレクト/CS, /RAS、/CAS、ライトイネーブル/WEの各信号はCLK信号に同期して入力される。/RAS=0と同時に行アドレスとバンク選択信号が入力され、それぞれロウアドレスバファ205とバンクセレクト回路212で保持される。バンクセレクト回路212で指定されたバンクのロウデコーダ210がロウアドレス信号をデコードしてメモリセルアレイ200から行全体のデータが微小信号として出力される。出力された微小信号はセンスアンプ202によって増幅, 保持される。指定されたバンクはアクティブ(Active)になる。
【0086】
行アドレス入力から3CLK後、CAS=0と同時に列アドレスとバンク選択信号が入力され、それぞれがカラムアドレスバッファ206とバンクセレクト回路212で保持される。指定されたバンクがアクティブであれば、保持された列アドレスがカラムアドレスカウンタ207から出力され、カラムデコーダ203が列を選択する。選択されたデータがセンスアンプ202から出力される。このとき出力されるデータは2組分である(×4ビット構成では8ビット、×16ビット構成では32ビット)。
【0087】
センスアンプ202から出力されたデータはデータ出力回路211からチップ外へ出力される。出力タイミングはDLL214から出力されるQCLKの立上がり、立ち下がりの両エッジに同期する。この時、上記のように2組分のデータはパラレル→シリアル変換され、1組分×2のデータとなる。データ出力と同時に、DQSバッファ215からデータストローブ信号DQSが出力される。モードレジスタ213に保存されているバースト長が4以上の場合、カラムアドレスカウンタ207は自動的にアドレスをシフトして次の列データを読み出すようにされる。
【0088】
上記DLL214の役割は、データ出力回路211と、DQSバッファ215の動作クロックQCLKを生成する。上記データ出力回路211とDQSバッファ215は、DLL214で生成された内部クロック信号QCLKが入力されてから、実際にデータ信号やデータストローブ信号が出力されるまでに時間がかかる。そのため、レプリカ回路を用いて内部クロック信号QCLKの位相を外部CLKよりも進める事により、データ信号やデータストローブ信号の位相を外部クロックCLKに一致させる。したがって、この場合、外部クロック信号と位相が一致させられるのは上記データ信号やデータストローブ信号である。
【0089】
図19には、この発明が適用されるSDRAMの一実施例の概略レイアウト図が示されている。同図の各回路ブロックは、公知の半導体集積回路の製造技術によって、単結晶シリコンのような1個の半導体基板上において形成される。同図の各回路は、上記半導体基板上での幾何学的な配置にほぼ合わせて描かれている。この実施例では、メモリアレイは、前記同様に全体として4個に分けられて、それぞれがメモリバンク(Bank)0〜3を構成するようにされる。
【0090】
上記メモリバンク0〜3は、半導体チップの長手方向に沿った上下に2個、左右に2個ずつに分割されたメモリアレイに対応される。上記チップの長手方向に沿った中央部分にアドレス入力回路、データ入出力回路及びボンディングパッド列からなる周辺回路が設けられる。この周辺回路は、ランダム・ロジック回路からなる上記各回路のレイアウトを合理的にするために、ランダム・ロジック回路とボンディングパッドが並んで配置される。
【0091】
この実施例では、上記のように周辺回路とボンディングパッド列とが並んで配置される。この構成では、ボンディングパッド列は、半導体チップの長手方向に沿った中心線から偏った位置に配置される。この結果、半導体チップの長手方向に沿った中央部分には、比較的大きな纏まったエリアを確保することができ、回路素子のレイアウト設計を行うにおいて好都合となる。つまり、この実施例と同じく周辺回路とボンディングパッド列とを並んで配置させる構成でも、ボンディングパッドを中心にして、周辺回路を左右に振り分けて配置するようにした場合に比べて高集積化や高速化に適したものとなる。
【0092】
この実施例は、前記のようなシンクロナスDRAMに向けられており、上記周辺回路は以下の各回路ブロックが含まれる。同図における半導体チップの長手方向に沿った上半分の中央部においては、次のような各回路ブロックが設けられる。VPP−Gは、昇圧電圧発生回路であり、メモリセルが接続されたワード線の選択回路や、後述するシェアードスイッチMOSFETの選択回路の動作電圧に用いられて選択レベルを決定する。VPP−Cは、上記昇圧回路の動作を制御する制御回路である。
【0093】
HVDDQ−Gは、電源電圧VDDを1/2に分圧した電圧を形成するものであり、差動回路で構成された入力バッファの参照電圧とされ、VDD振幅の入力信号のハイレベル/ロウレベルの判定を行うのに用いられる。IOBとCL−Cは、入出力回路とクロックコントロール回路であり、CL−Cは、出力バッファのCASレイテンシに対応した動作制御に用いられる。このIOBとCL−Cは、同様な回路が全体で5個設けられる。
【0094】
Y−PREDとRWBは、Yプリデコーダとリード/ライトバッファである。リード/ライトバッファは、メインアンプの動作制御及びラントアンプの動作を行う。VPERI−GとVDL−Gは、降圧電圧発生回路であり、周辺回路の降圧した動作電圧VPREIとセンスアンプの動作電圧VDLを形成する。これらの降圧電圧発生回路は、同様な回路が他に2個設けられる。VPP−Sは、VPP電圧が所望の電圧であるか否かを検出するVPPセンサである。そして、半導体チップのほぼ中央部分には、外部端子から供給されるクロック信号に対応した内部クロック信号を形成するDLL( Delay Locked Loop )が設けられる。
【0095】
同図における半導体チップの長手方向に沿った下半分の中央部においては、次の各回路ブロックが設けられる。XAD−Lは、Xアドレスラッチ回路であり、Y−CLKは、Yクロック回路であり、Y系の動作に対応したクロック信号を発生する。MDEC/CLKBとCOMDは、モードデコーダ/クロックバッファとコマンド回路である。ADMRは、アドレスモードレジスタであり、同様な回路が他に1個設けられる。Y−CNTとY−CNCは、Yカンウタとその制御回路であり、REFCはリフレッシュ制御回路であり、BOPはボンディングオプション回路であり、PUP−Gは、電源投入検出回路である。
【0096】
この実施例では、特に制限されないが、半導体チップの短手方向の中央部に、別の周辺回路BSLOWERが設けられる。この回路BSLOWERは、特に制限されないが、前記のようにメモリアレイ(メモリバンク)の不良ワード線を予備のワード線に置き換えたり、あるいは不良ビット線を予備のビット線に置き換えるためのヒューズセットやアドレス比較回路等を含む欠陥救済回路が設けられる。
【0097】
図20には、この発明が適用されるダイナミック型RAMのセンスアンプ部を中心にして、アドレス入力からデータ出力までの簡略化された一実施例の回路図が示されている。この実施例では、分割ワード線又は階層ワード線方式に向けられている。同図においては、2つのメモリマット15に上下から挟まれるようにされたセンスアンプ(前記図5のSA)16と交差エリア(前記図5のSAD,IOSW)18に設けられる回路が例示的に示され、他はブロック図として示されている。また、同図の回路素子に付された回路記号は、前記図4と一部が重複しているが、別個の回路機能を持つものであると理解されたい。
【0098】
ダイナミック型メモリセルは、上記1つのメモリマット15に設けられたサブワード線SWLと、相補ビット線BL,BLBのうちの一方のビット線BLとの間に設けられた1つが代表として例示的に示されている。ダイナミック型メモリセルは、アドレス選択MOSFETQmと記憶キャパシタCsから構成される。アドレス選択MOSFETQmのゲートは、サブワード線SWLに接続される。このMOSFETQmのドレインはビット線BLに接続される。上記MOSFETQmのソースに記憶キャパシタCsが接続される。
【0099】
上記記憶キャパシタCsの他方の電極は共通化されてプレート電圧VPLTが与えられる。上記MOSFETQmの基板(チャンネル)には負のバックバイアス電圧VBBが印加される。特に制限されないが、上記バックバイアス電圧VBBは、−1Vのような電圧に設定される。上記サブワード線SWLの選択レベルは、上記ビット線のハイレベルに対して上記アドレス選択MOSFETQmのしきい値電圧分だけ高くされた高電圧VPPとされる。
【0100】
センスアンプ16を内部降圧電圧VDLで動作させるようにした場合、センスアンプ16により増幅されてビット線に与えられるハイレベルは、上記内部電圧VDLレベルにされる。したがって、上記ワード線の選択レベルに対応した高電圧VPPはVDL+Vth+αにされる。センスアンプ16の上側に設けられたメモリマットの一対の相補ビット線BLとBLBは、同図に示すように平行に配置される。かかる相補ビット線BLとBLBは、シェアードスイッチMOSFETQ1とQ2によりセンスアンプの単位回路の入出力ノードと接続される。
【0101】
センスアンプ16の単位回路は、ゲートとドレインとが交差接続されてラッチ形態にされたNチャンネル型の増幅MOSFETQ5,Q6及びPチャンネル型の増幅MOSFETMOSFETQ7,Q8からなるCMOSラッチ回路で構成される。Nチャンネル型MOSFETQ5とQ6のソースは、共通ソース線CSNに接続される。Pチャンネル型MOSFETQ7とQ8のソースは、共通ソース線CSPに接続される。上記共通ソース線CSNとCSPには、それぞれパワースイッチMOSFETが接続される。
【0102】
特に制限されないが、Nチャンネル型の増幅MOSFETQ5とQ6のソースが接続された共通ソース線CSNには、特に制限されないが、上記交差エリア(SAD)18に設けられたNチャンネル型のパワースイッチMOSFETQ14により接地電位に対応した動作電圧が与えられる。同様に上記Pチャンネル型の増幅MOSFETQ7とQ8のソースが接続された共通ソース線CSPには、上記内部電圧VDLを供給するNチャンネル型のパワーMOSFETQ15が設けられる。上記のパワースイッチMOSFETは、各単位回路に分散してセンスアンプ領域16に設けるようにしてもよい。
【0103】
上記Nチャンネル型のパワーMOSFETQ14とQ15のゲートに供給されるセンスアンプ用活性化信号SANとSAPは、センスアンプの活性時にハイレベルにされる同相の信号とされる。信号SAPのハイレベルは昇圧電圧VPPレベルの信号とされる。昇圧電圧VPPは、VDLが1.8Vのとき、約3.6Vにされるので、上記Nチャンネル型MOSFETQ15を十分にオン状態にして共通ソース線CSPを内部電圧VDLレベルにすることができる。
【0104】
上記センスアンプ16の単位回路の入出力ノードには、相補ビット線を短絡させるイコライズMOSFETQ11と、相補ビット線にハーフプリチャージ電圧VBLRを供給するスイッチMOSFETQ9とQ10からなるプリチャージ(イコライズ)回路が設けられる。これらのMOSFETQ9〜Q11のゲートは、共通にプリチャージ信号PCBが供給される。このプリチャージ信号PCBを形成するドライバ回路は、図示しないが、上記交差エリア18にインバータ回路を設けて、その立ち上がりや立ち下がりを高速にする。つまり、メモリアクセスの開始時にワード線選択タイミングに先行して、各交差エリア18に分散して設けられたインバータ回路を通して上記プリチャージ回路を構成するMOSFETQ9〜Q11を高速に切り替えるようにするものである。
【0105】
上記交差エリア(IOSW)18には、IOSWスイッチを構成するスイッチMOSFETQ19,Q20が置かれる。さらに、同図に示した回路以外にも、必要に応じてセンスアンプ16のコモンソース線CSPとCSNのハーフプリチャージ回路、ローカル入出力線LIOのハーフプリチャージ回路、メイン入出力線のVDLプリチャージ回路、シェアード選択信号線SHRとSHLの分散ドライバ回路等が設けられる。
【0106】
センスアンプ16の単位回路は、シェアードスイッチMOSFETQ3とQ4を介して図下側のメモリマット15の同様な相補ビット線BL,BLBに接続される。例えば、上側のメモリマットのサブワード線SWLが選択されたときには、センスアンプの上側シェアードスイッチMOSFETQ1とQ2はオン状態に、下側シェアードスイッチMOSFETQ3とQ4とがオフ状態にされる。スイッチMOSFETQ12とQ13は、カラム選択回路を構成するものであり、上記選択信号YSが選択レベル(ハイレベル)にされるとオン状態となり、上記センスアンプの単位回路の入出力ノードとローカル入出力線LIO1とLIO1B(LIO2とLIO2B)とを接続させる。
【0107】
上記センスアンプ16及び交差エリア18には、前記のように2対のローカル入出力線、例えばLIO1とLIOIB及びLIO2とLIO2Bが設けられるので、上記1つの選択信号YSによりメモリマット15の2対の相補ビット線が上記2対のローカル入出力線LIO1とLIOIB及びLIO2とLIO2Bに接続される。メモリマット15を挟んで図示しない他方のセンスアンプ16にも上記同様に2対のローカル入出力線が設けられており、前記のようにメモリマットの中の4対の相補ビット線が4対のローカル入出力線に接続される。
【0108】
上記のように上側シェアードスイッチMOSFETQ1とQ2がオン状態のときには、センスアンプの入出力ノードに上記上側の相補ビット線BL,BLBに接続されて、選択されたサブワード線SWLに接続されたメモリセルからの微小信号を増幅し、上記カラム選択回路(Q12とQ13)を通してローカル入出力線LIO1,LIO1Bに伝える。上記ローカル入出力線LIO1,LIO1Bは、上記センスアンプ列に沿って、同図では横方向に延長される。上記ローカル入出力線LIO1,LIO1Bは、交差エリア18に設けられたNチャンネル型MOSFETQ19とQ20からなる選択回路(IOSW)を介してメインアンプ61の入力端子が接続されるメイン入出力線MIO,MIOBに接続される。
【0109】
上記IOスイッチ回路を構成する選択回路IOSWは、X系のアドレス信号を解読して形成されたマット選択信号MSよりスイッチ制御されれる。なお、選択回路IOSWは、上記Nチャンネル型MOSFETQ19とQ20のそれぞれにPチャンネル型MOSFETを並列に接続したCMOSスイッチ構成としてもよい。シンクロナスDRAMのバーストモードでは、上記カラム選択信号YSがカウンタ動作により切り換えられ、前記例示的に示されている上記ローカル入出力線LIO1,LIO1B及びLIO2,LIO2Bとメモリマットの二対ずつの相補ビット線BL,BLBとの接続が順次に切り換えられる。
【0110】
アドレス信号Aiは、アドレスバッファ51に供給される。このアドレスバッファは、時分割的に動作してXアドレス信号とYアドレス信号を取り込む。Xアドレス信号は、プリデコーダ52に供給され、メインローデコーダ11とメインワードドライバ12を介してメインワード線MWLの選択信号が形成される。上記アドレスバッファ51は、外部端子から供給されるアドレス信号Aiを受けるものであり、外部端子から供給される電源電圧VDDQにより動作させられる。
【0111】
上記プリデコーダは、それを降圧した降圧電圧VPERI(VDD)により動作させられ、上記メインワードドライバ12は、昇圧電圧VPPにより動作させられる。このメインワードドライバ12として、上記プリデコード信号を受けるレベル変換機能付論理回路が用いられる。カラムデコーダ(ドライバ)53は、上記アドレスバフッァ51の時分割的な動作によって供給されるYアドレス信号を受けて、上記選択信号YSを形成する。
【0112】
上記メインアンプ61は、前記降圧電圧VPERI(VDD)により動作させられ、外部端子から供給される電源電圧VDDQで動作させられる出力バッファ62を通して外部端子Dout から出力される。外部端子Dinから入力される書き込み信号は、入力バッファ63を通して取り込まれ、同図においてメインアンプ61に含まれるライトアンプ(ライトドライバ)を通して上記メイン入出力線MIOとMIOBに書き込み信号を供給する。上記出力バッファ62の入力部には、レベル変換回路とその出力信号を上記クロック信号に対応したタイミング信号に同期させて出力させるための論理部が設けられる。
【0113】
特に制限されないが、上記外部端子から供給される電源電圧VDDQは、第1の形態では3.3Vにされ、内部回路に供給される降圧電圧VPERI(VDD)は2.5Vに設定され、上記センスアンプの動作電圧VDLは1.8Vとされる。そして、ワード線の選択信号(昇圧電圧)は、3.6Vにされる。ビット線のプリチャージ電圧VBLRは、VDL/2に対応した0.9Vにされ、プレート電圧VPLTも0.9Vにされる。そして、基板電圧VBBは−1.0Vにされる。上記外部端子から供給される電源電圧VDDQは、第2の形態として2.5Vのような低電圧にされてもよい。このように低い電源電圧VDDQのときには、降圧電圧VPERI(VDD)と、降圧電圧VDLを1.8V程度と同じくしてもよい。
【0114】
あるいは、外部端子から供給される電源電圧VDDQは3.3Vにされ、内部回路に供給される降圧電圧VPERI(VDD)とセンスアンプの動作電圧VDLとを同じく2.0V又は1.8Vのようにしてもよい。このように外部電源電圧VDDQに対して内部電圧は、種々の実施形態を採ることができる。
【0115】
以上説明した本願において、用語「MOS」は、本来はメタル・オキサイド・セミコンダクタ構成を簡略的に呼称するようになったものと理解される。しかし、近年の一般的呼称でのMOSは、半導体装置の本質部分のうちのメタルをポリシリコンのような金属でない電気導電体に換えたり、オキサイドを他の絶縁体に換えたりするものもの含んでいる。CMOSもまた、上のようなMOSに付いての捉え方の変化に応じた広い技術的意味合いを持つと理解されるようになってきている。MOSFETもまた同様に狭い意味で理解されているのではなく、実質上は絶縁ゲート電界効果トランジスタとして捉えられるような広義の構成をも含めての意味となってきている。本発明のCMOS、MOSFET等は一般的呼称に習っている。
【0116】
上記の実施例から得られる作用効果は、下記の通りである。
(1) 複数のワード線と複数のビット線を備えたメモリアレイの上記複数のビット線の中から特定のビット線を選択するカラム系アドレスデコーダとして、上位と下位アドレスにそれぞれ対応した第1と第2のプリデコーダと、上記第2のプリデコーダの出力信号を初期値とするシフトレジスタと、動作モードに応じて上記第2のプリデコーダの出力信号又は上記シフトレジスタの出力信号を選択する出力回路を設け、上記第1のプリデコーダの出力信号と上記出力回路を通した出力信号とにより上記選択信号を形成し、上記シフトレジスタとして、そのシフト動作によって複数通りの上記ビット線の連続的な選択信号を形成することにより連続選択機能の向上を図ることができるという効果が得られる。
【0117】
(2) 複数のワード線と複数のビット線を備えたメモリアレイの上記複数のビット線の中から特定のビット線を選択するカラム系アドレスデコーダとして、上位と下位アドレスにそれぞれ対応した第1と第2のプリデコーダと、上記第2のプリデコーダの出力信号を初期値とするシフトレジスタと、動作モードに応じて上記第2のプリデコーダの出力信号又は上記シフトレジスタの出力信号を選択する出力回路を設け、上記第1のプリデコーダの出力信号と上記出力回路を通した出力信号とにより上記選択信号を形成し、上記シフトレジスタとして、偶数アドレス用の第1シフトレジスタと奇数アドレス用の第2シフトレジスタを用い、そのアップとダウンのシフト動作の組み合わせによって上記初期値を基にシーケンシャル動作とインターリーブ動作とからなる2通りの上記ビット線の連続的な選択動作の高速化を実現することができるという効果が得られる。
【0118】
(3) 上記に加えて、シンクロナス・ダイナミック型RAMに適用し、上記シーケンシャル動作とインターリーブ動作の指定をアドレスバスの特定のビットの信号の論理0と論理1とを指定することにより、使い勝手のよい半導体記憶装置を得ることができるという効果が得られる。
【0119】
(4) 上記に加えて、バースト長を上記アドレスバスの他のビットにより指定され、2、4、8の3通りとすることにより使い勝手のよい半導体記憶装置を得ることができるという効果が得られる。
【0120】
(5) 上記に加えて、上記第1と第2のプリデコーダをライト用の第1と第2のプリデコーダとリード用の第1と第2のプリデコードとにより構成し、上記アドレスバッファを通して入力されたアドレス信号をクロック信号によるシフト動作によって遅延させるライトアドレスレジスタを更に設け、かかるライトアドレスレジスタにより遅延されたアドレス信号を上記ライト用の第1と第2のプリデコーダの入力に供給して、ロウ系選択動作に対応させてカラム選択動作を行なうようにすることによって、クロック信号の高速化に対応したライト及びリード動作を実現できるという効果が得られる。
【0121】
(6) 複数のワード線と複数のビット線及び冗長ビット線を備えたメモリアレイの上記複数のビット線の中から特定のビット線を選択するカラム系アドレスデコーダとして、上位と下位アドレスにそれぞれ対応した第1と第2のプリデコーダと、上記第2のプリデコーダの出力信号を初期値とするシフトレジスタと、動作モードに応じて上記第2のプリデコーダの出力信号又は上記シフトレジスタの出力信号を選択する出力回路を用い、上記冗長ビット線に切り換える冗長回路として、記憶回路に記憶された不良アドレスのうち上記の上位アドレスに対応したアドレス信号と入力されたアドレス信号とを比較する比較回路と、不良アドレスのうち上記の下位アドレスをデコードする冗長プリデコーダと、上記比較回路の比較一致出力と、上記冗長プリデコーダのそれぞれの出力信号との一致を検出する一致検出回路とを用い、上記一致検出回路の検出信号により、上記カラム系アドレスデコーダで形成された選択信号に代えて上記冗長ビット線選択回路により上記冗長ビット線線の中から特定のビット線を選択することにより、動作の高速化と少ない冗長ビット線を用いつつ救済効率を高くすることができるという効果が得られる。
【0122】
(7) 上記に加えて、上記シフトレジスタを、偶数アドレス用の第1シフトレジスタと奇数アドレス用の第2シフトレジスタにより構成し、そのアップとダンウのシフト動作の組み合わせによって上記初期値を基にシーケンシャル動作とインターリーブ動作とからなる2通りの上記ビット線の連続的な選択信号を形成し、上記第2のプリデコーダにより上記偶数アドレス用と奇数アドレス用の第1と第2シフトレジスタのそれぞれに対応した初期値を形成することにより、高速化を図りつつ、上記シーケンシャル動作とインターリーブ動作を実現できるという効果が得られる。
【0123】
(8) 上記に加えて、シンクロナス・ダイナミック型RAMに適用し、上記シーケンシャル動作とインターリーブ動作の指定をアドレスバスの特定のビットの信号の論理0と論理1とより指定することにより、使い勝手のよい半導体記憶装置を得ることができるという効果が得られる。
【0124】
(9) 上記に加えて、バースト長を上記アドレスバスの他のビットにより指定され、2、4、8の3通りとすることにより使い勝手のよい半導体記憶装置を得ることができるという効果が得られる。
【0125】
(10) 上記に加えて、上記第1と第2のプリデコーダをライト用の第1と第2のプリデコーダとリード用の第1と第2のプリデコードとにより構成し、上記アドレスバッファを通して入力されたアドレス信号をクロック信号によるシフト動作によって遅延させるライトアドレスレジスタを更に設け、かかるライトアドレスレジスタにより遅延されたアドレス信号を上記ライト用の第1と第2のプリデコーダの入力に供給して、ロウ系選択動作に対応させてカラム選択動作を行なうようにすることによって、クロック信号の高速化に対応したライト及びリード動作を実現できるという効果が得られる。
【0126】
以上本発明者よりなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本願発明は前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、カラムアドレスカウンタ(シフトレジスタ)のシフト動作による連続アドレスの順序は、シーケンシャルやインタリーブ動作の他、初期値を基に順次に−1ずつ減らすようにするものや、偶数アドレスのみ、奇数アドレスのみあるいは偶数アドレスの全てを選択した後に奇数アドレスを又はその逆にするもの等何であってもよい。
【0127】
半導体記憶装置は、前記のようなシンクロナスDRAMの他、スタティック型RAMあるいはフラッシュメモリ等のような不揮発性記憶装置等のカラム選択動作あるいはそれに冗長回路を含ませたものに同様に適用することができる。この発明は、この発明は、システムLSIに搭載される半導体記憶装置や汎用の各種半導体記憶装置に広く利用することができる。
【0128】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。すなわち、複数のワード線と複数のビット線を備えたメモリアレイの上記複数のビット線の中から特定のビット線を選択するカラム系アドレスデコーダとして、上位と下位アドレスにそれぞれ対応した第1と第2のプリデコーダと、上記第2のプリデコーダの出力信号を初期値とするシフトレジスタと、動作モードに応じて上記第2のプリデコーダの出力信号又は上記シフトレジスタの出力信号を選択する出力回路を設け、上記第1のプリデコーダの出力信号と上記出力回路を通した出力信号とにより上記選択信号を形成し、上記シフトレジスタとして、偶数アドレス用の第1シフトレジスタと奇数アドレス用の第2シフトレジスタを用い、そのアップとダウンのシフト動作の組み合わせによって上記初期値を基にシーケンシャル動作とインターリーブ動作とからなる2通りの上記ビット線の連続的な選択動作の高速化を実現することができる。
【0129】
複数のワード線と複数のビット線及び冗長ビット線を備えたメモリアレイの上記複数のビット線の中から特定のビット線を選択するカラム系アドレスデコーダとして、上位と下位アドレスにそれぞれ対応した第1と第2のプリデコーダと、上記第2のプリデコーダの出力信号を初期値とするシフトレジスタと、動作モードに応じて上記第2のプリデコーダの出力信号又は上記シフトレジスタの出力信号を選択する出力回路を用い、上記冗長ビット線に切り換える冗長回路として、記憶回路に記憶された不良アドレスのうち上記の上位アドレスに対応したアドレス信号と入力されたアドレス信号とを比較する比較回路と、不良アドレスのうち上記の下位アドレスをデコードする冗長プリデコーダと、上記比較回路の比較一致出力と、上記冗長プリデコーダのそれぞれの出力信号との一致を検出する一致検出回路とを用い、上記一致検出回路の検出信号により、上記カラム系アドレスデコーダで形成された選択信号に代えて上記冗長ビット線選択回路により上記冗長ビット線線の中から特定のビット線を選択することにより、動作の高速化と少ない冗長ビット線を用いつつ救済効率を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係るシンクロナスDRAMのカラム系選択回路の一実施例を示す基本的なブロック図である。
【図2】図1のカラム選択回路の動作を説明するための動作波形図である。
【図3】この発明に係るシンクロナスDRAMのカラム系選択回路の一実施例を示す具体的なブロック図である。
【図4】図3の冗長アドレス比較回路の一実施例を示すブロック図である。
【図5】図3のモードレジスタの一実施例を示す構成図である。
【図6】この発明に係るシンクロナスDRAMのバーストモード動作説明図である。
【図7】この発明に係るシンクロナスDRAMのバースト動作に用いられるシフトレジスタの動作の一例を説明するためのブロック図である。
【図8】この発明に係るシンクロナスDRAMのバースト動作に用いられるシフトレジスタの動作の他の一例を説明するためのブロック図である。
【図9】図3のアドレスバッファの一実施例を示す回路図である。
【図10】この発明に係るシンクロナスDRAMのバースト動作に用いられるシフトレジスタの一実施例を示す回路図である。
【図11】この発明に係るシンクロナスDRAMのバースト動作に用いられるカウンタ(シフトレジスタ)制御回路の一実施例を示す回路図である。
【図12】図3のヒットレジスタの一実施例を示す回路図である。
【図13】図3のライトアドレスレジスタの一実施例を示す回路図である。
【図14】図3の下位アドレスプリデコーダ出力バッファの一実施例を示す回路図である。
【図15】図3の下位アドレスプリデコーダの一実施例を示す回路図である。
【図16】この発明に係るシンクロナスDRAMのバーストカウンタ動作の一例を説明するための波形図である。
【図17】この発明に係るシンクロナスDRAMのバーストカウンタ動作の他の一例を説明するための波形図である。
【図18】この発明が適用されたDDR SDRAMの一実施例を示す全体ブロック図である。
【図19】この発明が適用されるSDRAMの一実施例を示す概略レイアウト図である。
【図20】この発明が適用されるダイナミック型RAMの一実施例を示す回路図である。
【符号の説明】
ADB…アドレスバッファ、YDP…カラムプリデコーダ、YD…カラム冗長回路、YCTR…カラムアドレスカウンタ、YPDO…カラムプリデコーダ出力バッファ、RPD…冗長プリデコーダ、N1〜N57…インバータ回路、CN1〜CN34…クロックドインバータ回路、G1〜35…ゲート回路、
Q1〜Q20…MOSFET、
200A〜D…メモリアレイ、201A〜D…ロウデコーダ、202A〜D…センスアンプ、203A〜D…カラムデコーダ、203’…カラムプリデコーダ、204…アドレスバッファ、205…ロウアドレスバッファ、206…カラムアドレスバッファ、207…カラムアドレスカウンタ(シフトレジスタ)、208…リフレッシュカウンタ、209…コントロール回路、210…データ入力回路、211…データ出力回路、212…バンクセレクト回路、213…モードレジスタ、214…DLL、214…DQSバッファ
11,12…デコーダ,メインワードドライバ、15…サブアレイ、16…センスアンプ、17…サブワードドライバ、18…クロスエリア、51…アドレスバッファ、52…プリデコーダ、53…デコーダ、61…メインアンプ、62…出力バッファ、63…入力バッファ。
Claims (12)
- 複数のビット線と、複数のワード線と、
上記複数のビット線と複数のワード線に対応して設けられた複数のメモリセルと、
上記複数のワード線の中から特定のワード線を指定するロウ系アドレス選択回路と、
上記複数のビット線の中から特定のビット線を指定するカラム系アドレス信号を受けて、それをデコードして上記ビット線の選択信号を形成するカラム系アドレスデコーダと、
上記カラム系アドレスデコーダで形成された選択信号を受けて、上記複数のビット線の中から特定のビット線を選択するカラム選択回路と、を備え、
上記カラム系アドレスデコーダは、
上位アドレスに対応した第1のプリデコーダと、
下位アドレスに対応した第2のプリデコーダと、
上記第2のプリデコーダの出力信号を初期値とするシフトレジスタと、
動作モードに応じて上記第2のプリデコーダの出力信号又は上記シフトレジスタの出力信号を選択する出力回路と、
上記第1のプリデコーダの出力信号と上記出力回路を通した出力信号とにより上記選択信号を形成するものであり、
上記シフトレジスタは、そのシフト動作によって複数通りの上記ビット線の連続的な選択信号を形成するものである、ことを特徴とする半導体記憶装置。 - 複数のビット線と、複数のワード線と、
上記複数のビット線と複数のワード線に対応して設けられた複数のメモリセルと、
上記複数のワード線の中から特定のワード線を指定するロウ系アドレス選択回路と、
上記複数のビット線の中から特定のビット線を指定するカラム系アドレス信号を受けて、それをデコードして上記ビット線の選択信号を形成するカラム系アドレスデコーダと、
上記カラム系アドレスデコーダで形成された選択信号を受けて、上記複数のビット線の中から特定のビット線を選択するカラム選択回路と、を備え、
上記カラム系アドレスデコーダは、
上位アドレスに対応した第1のプリデコーダと、
下位アドレスに対応した第2のプリデコーダと、
上記第2のプリデコーダの出力信号を初期値とするシフトレジスタと、
動作モードに応じて上記第2のプリデコーダの出力信号又は上記シフトレジスタの出力信号を選択する出力回路と、
上記第1のプリデコーダの出力信号と上記出力回路を通した出力信号とにより上記選択信号を形成するものであり、
上記シフトレジスタは、互いに独立した偶数アドレス用の複数の偶数ビットが循環する第1シフトレジスタと奇数アドレス用の複数の奇数ビットが循環する第2シフトレジスタからなり、それらのアップとダウンのシフト動作の組み合わせによって上記初期値を基にシーケンシャル動作とインターリーブ動作とからなる2通りの上記ビット線の連続的な選択信号を形成するものであり、
上記第2のプリデコーダは、上記偶数アドレス用と奇数アドレス用の第1と第2シフトレジスタのそれぞれに対応した初期値を形成することを特徴とする半導体記憶装置。 - 請求項2において、
前記第1と第2のシフトレジスタは、共にアップとダウンのいずれか一方のシフトに制御され、且つ、いずれか一方に制御されたシフトにしたがって前記第1と第2のシフトレジスタが交互に制御される、ことを特徴とする半導体記憶装置。 - 請求項2または3において、
半導体記憶装置は、シンクロナス・ダイナミック型RAMであり、
上記シーケンシャル動作とインターリーブ動作の指定は、アドレスバスの特定のビットの信号の論理0と論理1とより指定されるものであることを特徴とする半導体記憶装置。 - 請求項4において、
バースト長は、上記アドレスバスの他のビットにより指定され、2、4、8の3通りを含むものであることを特徴とする半導体記憶装置。 - 請求項4において、
上記第1と第2のプリデコーダは、ライト用の第1と第2のプリデコーダとリード用の第1と第2のプリデコードとにより構成され、
半導体記憶装置の外部から入力される信号から前記カラム系アドレス信号を生成するアドレスバッファを通して入力されたアドレス信号をクロック信号によるシフト動作によって遅延させるライトアドレスレジスタを更に設け、
かかるライトアドレスレジスタにより遅延されたアドレス信号を上記ライト用の第1と第2のプリデコーダの入力に供給して、ロウ系選択動作に対応させてカラム選択動作を行なうようにしてなる、ことを特徴とする半導体記憶装置。 - 複数のビット線と、冗長ビット線と、複数のワード線と、上記複数のビット線及び冗長ビット線と複数のワード線に対応して設けられた複数のメモリセルと、
上記複数のワード線の中から特定のワード線を指定するロウ系アドレス選択回路と、
上記複数のビット線の中から特定のビット線を指定するカラム系アドレス信号を受けて、それをデコードして上記ビット線の選択信号を形成するカラム系アドレスデコーダと、
上記カラム系アドレスデコーダで形成された選択信号を受けて、上記複数のビット線の中から特定のビット線を選択するカラム選択回路及び上記ビット線に代えて冗長ビット線を選択する冗長回路と、を備え、
上記カラム系アドレスデコーダは、
上位アドレスに対応した第1のプリデコーダと、
下位アドレスに対応した第2のプリデコーダと、
上記第2のプリデコーダの出力信号を初期値とするシフトレジスタと、
動作モードに応じて上記第2のプリデコーダの出力信号又は上記シフトレジスタの出力信号を選択する出力回路を含み、
上記第1のプリデコーダの出力信号と上記出力回路を通した出力信号とにより上記選択信号を形成するものであり、
上記冗長回路は、
不良アドレスを記憶する記憶回路と、
上記記憶回路に記憶された不良アドレスのうち上記の上位アドレスに対応したアドレス信号と入力されたアドレス信号とを比較する比較回路と、
上記記憶回路に記憶された不良アドレスのうち上記の下位アドレスをデコードする冗長プリデコーダと、
上記比較回路の比較一致出力と、上記冗長プリデコーダと上記第2のプリデコーダのそれぞれの出力信号との一致を検出する一致検出回路と、を含み、
上記一致検出回路の検出信号により、上記カラム系アドレスデコーダで形成された選択信号に代えて上記冗長回路により上記冗長ビット線の中から特定のビット線を選択することを特徴とする半導体記憶装置。 - 請求項7において、
上記シフトレジスタは、互いに独立した偶数アドレス用の複数の偶数ビットが循環する第1シフトレジスタと奇数アドレス用の複数の奇数ビットが循環する第2シフトレジスタからなり、それらのアップとダウンのシフト動作の組み合わせによって上記初期値を基にシーケンシャル動作とインターリーブ動作とからなる2通りの上記ビット線の連続的な選択信号を形成するものであり、
上記第2のプリデコーダは、上記偶数アドレス用と奇数アドレス用の第1と第2シフトレジスタのそれぞれに対応した初期値を形成する、ことを特徴とする半導体記憶装置。 - 請求項8において、
前記第1と第2のシフトレジスタは、共にアップとダウンのいずれか一方のシフトに制御され、且つ、いずれか一方に制御されたシフトにしたがって前記第1と第2のシフトレジスタが交互に制御される、ことを特徴とする半導体記憶装置。 - 請求項8において、
半導体記憶装置は、シンクロナス・ダイナミック型RAMであり、上記シーケンシャル動作とインターリーブ動作の指定は、アドレスバスの特定のビットの信号の論理0と論理1とより指定されるものであることを特徴とする半導体記憶装置。 - 請求項10において、
バースト長は、上記アドレスバスの他のビットにより指定され、2、4、8の3通りを含むものであることを特徴とする半導体記憶装置。 - 請求項10において、
上記第1と第2のプリデコーダは、ライト用の第1と第2のプリデコーダとリード用の第1と第2のプリデコーダとにより構成され、
半導体記憶装置の外部から入力される信号から前記カラム系アドレス信号を生成するアドレスバッファを通して入力されたアドレス信号をクロック信号によるシフト動作によって遅延させるライトアドレスレジスタと、
上記一致検出信号をクロック信号によるシフト動作によって遅延させるヒットレジスタと、を更に設け、
かかるライトアドレスレジスタにより遅延されたアドレス信号を上記ライト用の第1と第2のプリデコーダの入力に供給して、ロウ系選択回路に対応させてカラム選択動作を行い、
上記ヒットレジスタにより遅延させられた一致信号により上記カラム系アドレスデコーダで形成された選択信号に代えて上記冗長回路により上記冗長ビット線の中から特定のビット線を選択する、ことを特徴とする半導体記憶装置。
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