JPH0764864A - ダイナミックram - Google Patents

ダイナミックram

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JPH0764864A
JPH0764864A JP5216027A JP21602793A JPH0764864A JP H0764864 A JPH0764864 A JP H0764864A JP 5216027 A JP5216027 A JP 5216027A JP 21602793 A JP21602793 A JP 21602793A JP H0764864 A JPH0764864 A JP H0764864A
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memory
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聡 田野井
Yasuhiro Tanaka
泰廣 田中
Tetsuya Tanabe
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Memory System Of A Hierarchy Structure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 TAGメモリを搭載したDRAMのチップサ
イズを小さくすると共に、高速にアクセス動作をさせ
る。 【構成】 例えば、TAGブロック1401 内のTAG
アドレス保持手段は、Xアドレスの下位ビットを保持す
る。TAGブロック1401 内のブロック制御手段は、
サブアドレスを受けて前記保持アドレスと新規のXアド
レスとから、ヒットまたはミスを判定してTAG判定信
号を出力する。このTAG判定信号に基づき、サブアレ
イ制手段1501 は、アクセス用信号をTAGブロック
1401 、Xデコーダ1101 、及びセンスアンプ列1
201 へ送出する。センスアンプ列1201 はキャッシ
ュとして用いられ、ヒット時にはセンスアンプ列120
1 にラッチされているデータが、データバスに読出され
る。一方、制御単位Bも、TAGブロック1401 の制
御をうけて同時にアクセス動作を実施する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、タグ(TAG)メモリ
を搭載したダイナミックRAM(以下、DRAMとい
う)に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、このような分野の技術としては、
例えば、次のような文献に記載されるものがあった。 文献1;1990 SYMPOSIUM ON VLSI CIRCUITS DIGEST OF
TECHNICAL PAPERS(1990 シンポジウム オン ブイエ
ルエスアイ サーキッツ ダイジェスト オブ テクニ
カル ペイパーズ)、[JUNE 7-9](1990)The IEEE S
olid State-Circuits Council and The Japan Society
of Appiied Physics、(米)、K.Arimoto et al.“A CI
RCUIT DESIGN OF INTELLIGENT CDRAM WITH AUTOMATC W
RITE BACK CAPABILITY”p.79-80 従来、大規模なDRAMを高速にアクセスする手法とし
て、DRAMに加えてTAGメモリ及びキャッシュを合
わせて搭載する提案がなされている。図2は、従来のT
AGメモリ搭載のDRAMを示す構成ブロック図であ
る。図2のDRAMは、複数のワードラインWL,複数
のビットラインBL、及び該ワードラインWLとビット
ラインBLとの交点に適宜設けられたダイナミック型メ
モリセル(以下、MCという)からなる複数のサブアレ
イ101〜10mと、Xアドレスをデコードして各サブア
レイ101〜10m中のワードラインWLを活性化するX
デコーダ111〜11mとを備えている。さらに、このD
RAMは、各サブアレイ101〜10mのビットラインB
Lを介してMCに対してデータを入出力するセンスアン
プ列121〜12mと、Yアドレスをデコードしてセンス
アンプ列121〜12m中のセンスアンプを選択して読み
出し及び書き込みを行なうためのYデコーダ20と、Y
デコーダ20とほぼ平行に配置されたスタティックRA
M(以下、SRAMという)のキャッシュ(CACH
E)30と、TAGメモリ40とを、設けている。
【0003】TAGメモリ40は、Xアドレス及びYア
ドレスを1組のTAGアドレスとして保持し、このTA
Gメモリ40は、1組のTAGアドレスをそれぞれ保持
する複数のTAGブロック41,42…を有している。
各TAGアドレスに対応したデータが、キャッシュ30
内の各ブロック31,32…に保持されている。キャッ
シュ30内の各ブロック31,32…に保持されている
データは、センスアンプ列121〜12m中のTAGブロ
ックに対応したブロックの内の一部分が、Yデコーダ2
0により選択されてロードされる。図2のDRAMで
は、例えば読出し動作のとき、Xアドレス及びYアドレ
スが確定すると、TAGメモリ40内にそのアドレスに
対応したTAGアドレスの存否が確認される。TAGア
ドレスがTAGメモリ40内に存在した場合、即ちヒッ
トした場合、SRAMのキャッシュ30から対応したデ
ータが高速に読み出される。以上のように、DRAMの
回路に加えて、TAGメモリ及びSRAMのキャッシュ
を搭載した大容量のDRAMは、高速なアクセスが可能
であると提案されている。この方式では、センスアンプ
列121〜12mのデータをキャッシュ30にマッピング
する際、Xアドレス及びYアドレスの両方を必要とす
る。また、リフレッシュは、サブアレイ毎に行われるの
で、リフレッシュ時に更新されるセンスアンプ列121
〜12mのデータとTAGメモリ40内のTAGブロッ
ク41,42…のTAGアドレスは、必ずしも対応して
いない。また、従来のTAGメモリにおいて、外部から
のXアドレス及びYアドレスが図示しないバッファ手段
を介したのみで、論理レベルの処理を行わずに直接入力
されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
DRAMにおいては、次のような課題があった。図2の
DRAMには、TAGメモリ及びSRAMのキャッシュ
30の面積分チップサイズが増加しコストがアップする
という課題があった。そこで、DRAM回路中のセンス
アンプをキャッシュとして制御する方法が別に提案され
ている。しかしながら、多数のブロックからなるTAG
メモリをYデコーダに沿って設けたDRAMにおいて、
センスアンプをキャッシュとして制御しようとすると、
リフレッシュ時にセンスアンプ列のデータが更新される
ため、これに対応するTAGメモリ中のTAGブロック
のアドレスをパージ(Purge)しなくてはならない。一
方、TAGメモリは、Yデコーダと平行に設けられ、各
TAGブロックが、センスアンプ列の一部としか対応し
ていないので、リフレッシュ時にすべてのTAGブロッ
クに保持されているTAGアドレスをパージする必要が
あった。そのため、キャッシュにおけるヒットする確
率、すなわちちヒットレートが大幅に低下していた。こ
のように、従来のTAGメモリ搭載のDRAMの構成で
は、チップサイズの低減とヒットレートの向上を両立さ
せることが困難であった。また、Xアドレス及びYアド
レスが多重化されて転送されるアドレス多重型のインタ
フェイスを採用した場合、Xアドレス及びYアドレスの
両方の入力が終了するまで、TAGメモリにおけるヒッ
トまたはミスの判定ができない。ヒットしない場合のミ
ス時には、ヒットまたはミスの判定後、MCを介してデ
ータの読出しされるので、ミス時におけるアクセス時間
の遅延が、大幅に増加していた。
【0005】一方、従来のTAGメモリ搭載のDRAM
では、TAGメモリ40に対して外部からのアドレスを
バッファ手段を介したのみで直接入力している。アドレ
スの階層デコードが必要な大規模メモリにおいて、無用
の配線の引き回しを避けるためには、TAGメモリ40
を最初のデコード手段の手前に配置しなければならなか
った。その結果、従来の構成のDRAMでは、TAGメ
モリの配置が制約され、Yデコーダに沿ってTAGメモ
リを配置せざるを得なかった。本発明は前記従来技術が
持っていた課題として、チップサイズが増大する、チッ
プサイズを小さくするとヒットレートが低下する、及び
TAGメモリの配置が制約される点について解決をした
DRAMを提供するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】第1の発明は、前記課題
を解決するために、複数のワードライン及びビットライ
ンの交差箇所にそれぞれ接続された複数のメモリセルを
有する複数のサブアレイと、Xアドレスをデコードして
前記ワードラインを選択するXデコーダと、前記メモリ
セルから読み出された前記ビットライン上の読出しデー
タを検知増幅するセンスアンプ列と、前記センスアンプ
列をキャッシュとして制御するサブアレイ制御手段と
を、備えたDRAMにおいて、次のような手段を講じて
いる。即ち、第1の発明では、前記Xアドレスと論理的
に同値なアドレスを入力し、アクセス時において同時に
活性化される前記サブアレイに対して割り当てられるT
AGアドレスを保持する複数のTAGブロックを有する
TAGメモリとを、DRAMに設けている。第2の発明
では、第1の発明のDRAMにおいて、前記サブアレイ
のリフレッシュ終了後に、該サブアレイに対応した前記
TAGブロック及びセンスアンプ列をパージする制御手
段を前記TAGブロックごとに設けている。
【0007】第3の発明では、複数のワードライン及び
ビットラインの交差箇所にそれぞれ接続された複数のメ
モリセルを有する複数のサブアレイと、Xアドレスをデ
コードして前記ワードラインを選択するXデコーダと、
互いに隣接する前記サブアレイ毎に設けられ、それらの
サブアレイのメモリセルから読み出された前記ビットラ
イン上の読出しデータを検知増幅するセンスアンプ列と
を、備えたダイナミックRAMにおいて、次のような手
段を講じている。即ち、第3の発明では、前記Xアドレ
スと論理的に同値なアドレスを入力し、アクセス時にお
いて同時に活性化される前記サブアレイに対して割り当
てられるTAGアドレスを保持する複数のTAGブロッ
クを有するTAGメモリと、前記TAGブロック毎に配
置され前記センスアンプ列をキャッシュとして制御する
複数のサブアレイ制御手段とを、DRAMに設けてい
る。さらに、このダイナミックRAMには、互いに隣接
する前記サブアレイ制御手段対の出力の一部に対して一
方の出力を有効とし、他方を無効とするセンスアンプ調
停手段が設けられている。
【0008】第4の発明は、第3の発明のDRAMにお
いて、前記TAGブロックに対応する前記サブアレイに
隣接するサブアレイの活性化状態を検出して該TAGブ
ロックに保持されているデータをパージする第1のパー
ジ手段と、前記TAGブロックに対応するサブアレイの
リフレッシュ動作を検出してそのリフレッシュ動作の終
了時に該TAGブロックに保持されているデータをパー
ジする第2のパージ手段とを、各TAGブロック毎に設
けている。第5の発明は、複数のワードライン及びビッ
トラインの交差箇所にそれぞれ接続された複数のメモリ
セルを有するサブアレイと、アドレスをデコードして前
記メモリセルを選択するデコード手段とを、備えたDR
AMにおいて、次のような手段を講じている。即ち、ア
ドレスをプリデコードして中間アドレスを出力する第1
のデコード手段と、前記中間アドレスを伝達する第1の
中間アドレスバスと、前記第1の中間アドレスバスに接
続された複数のブロックよりなるTAGメモリとをダイ
ナミックRAMに設けている。そして、その前記TAG
メモリの各ブロックは、前記中間アドレスをロードして
保持すると共に該中間アドレスを前記デコード手段へ供
給するTAGアドレス保持手段と、前記第1の中間アド
レスバス上のアドレスと前記TAGアドレス保持手段の
保持アドレスとを比較するアドレス比較手段と、前記T
AGアドレス保持手段の保持している各ビットをすべて
非活性化するパージ手段とを、有している。第6の発明
は、請求項1、2、3または4記載のDRAMにおい
て、前記XデコーダとTAGメモリを互いに隣接かつ平
行にチップの中央部に配置すると共に、該Xデコーダ及
びTAGメモリの配置領域の両外側に同時にアクセスさ
れる複数のサブアレイを対向して配置している。
【0009】
【作用】第1の発明によれば、以上のようにDRAMを
構成したので、複数のサブアレイはデータを保持し、X
デコーダはXアドレスをデコードしてサブアレイ中のワ
ードラインを選択活性化する。センスアンプ列は、サブ
アレイ中のビットライン上の読出しデータを検知増幅す
る。TAGメモリ内のTAGブロックは、同時に活性化
される複数のサブアレイに対して共通のTAGアドレス
を保持し、このTAGアドレスに基づいて、サブアレイ
制御手段が前記センスアンプ列をキャッシュとして制御
する。例えば、読出し時にヒットした場合、センスアン
プ列上にラッチされていたデータが、読出される。第2
の発明によれば、設けられた制御手段が、第1の発明の
DRAMのTAGブロック及びセンスアンプ列に保持さ
れているアドレス及びデータをパージする。
【0010】第3発明によれば、複数のサブアレイはデ
ータを保持し、XデコーダはXアドレスをデコードして
サブアレイ中のワードラインを選択活性化する。センス
アンプ列は互いに隣接するサブアレイに対して、各サブ
アレイ中のビットライン上の読出しデータを検知増幅す
る。TAGメモリ内のTAGブロックは、同時に活性化
される複数のサブアレイに対して共通のTAGアドレス
を保持し、サブアレイ制御手段は、前記センスアンプ列
をキャッシュとして制御する。センスアンプ調停手段
は、隣接するサブアレイ制御手段の出力の一部に対し
て、その一方を有効、他方を無効とする。第4の発明に
よれば、第1のパージ手段は、第3発明のDRAMにお
ける前記TAGブロックに隣接されたサブアレイの活性
化状態を検出すると共に、該TAGブロックに保持され
ている情報をパージする。また、第2のパージ手段が、
前記TAGブロックに対応するサブアレイのリフレッシ
ュ動作を検出すると共に、該リフレッシュ動作終了時に
そのTAGブロックに保持されている情報をパージす
る。
【0011】第5の発明によれば、第1のデコード手段
がアドレスをプリデコードして中間アドレスを出力す
る。TAGメモリ内のTAGアドレス保持手段が、中間
アドレスバスを介して前記中間アドレスをロードして保
持すると共に、その中間アドレスをDRAMのデコード
手段へ供給する。また、アドレス比較手段は、前記中間
アドレスバス上のアドレスとTAGアドレス保持手段に
保持されているアドレスを比較し、パージ手段が、該T
AGアドレス保持手段に保持されているアドレスを全ビ
ットを非活性化する。以上によってヒットまたはミスの
判定がなされる。一方、複数のサブアレイはデータを保
持し、デコード手段はアドレスをデコードしてサブアレ
イ中のMCを選択する。第6の発明によれば、第1、
2、3または4の発明のDRAMにおいて、チップの中
央部に互いに隣接かつ平行に配置された前記Xデコーダ
とTAGメモリが接続される。また、該XデコーダとT
AGメモリの配置領域の両外側に対向して配置された、
同時にアクセスされる複数のサブアレイは、共通にTA
Gメモリ内のTAGブロックに接続される。従って、前
記課題を解決できるのである。
【0012】
【実施例】第1の実施例 図1は、本発明の第1の実施例を示すDRAMの構成ブ
ロック図である。図1のDRAMは高速アクセスを実施
するために、TAGメモリを設けている。このDRAM
は、複数のワードラインWL,複数のビットラインB
L、及び該ワードラインWLとビットラインBLとの交
点に適宜設けられたダイナミック型メモリセルからなる
複数のサブアレイ1001,1002,…と、Xアドレス
バスXAからのXアドレスの下位ビットをデコードして
各サブアレイ1001 ,1002…内のワードラインW
Lを選択活性化する複数のXデコーダ1101,110
2 ,…と、各サブアレイ1001,1002,…のビット
ラインBLに図示しないスイッチ手段を介して接続され
た複数のセンスアンプ列1201,1202,…と、Yア
ドレスをデコードして、その図示しないスイッチ手段を
オン、オフするYデコーダ130と、複数のTAGメモ
リ140とを、備えている。なお、各センスアンプ列1
201,1202,…は、それぞれサブアレイ1001
1002…に対してキャッシュとして動作するので、以
後、センスアンプキャッシュ1201,1202 ,…と
いう。各センスアンプキャッシュ1201,1202,…
は、サブデータバスSDBを介してでデータバスDBに
接続されている。
【0013】TAGメモリ140は、複数のXデコーダ
1101,1102,…と同様に、XアドレスバスXAか
らXアドレスの下位ビットをそれぞれ入力すると共にサ
ブアレイアドレス線SADからサブアレイアドレスとし
てXアドレスの上位ビットを入力する複数のTAGブロ
ック1401,1402,…を有している。各TAGブロ
ック1401,1402,…は、入力されたXアドレスの
下位ビットを保持すると共に、Xアドレスに応じてTA
G判定信号を出力する。各TAGブロック1401,1
402,…は、センスアンプキャッシュ1201,120
2,…、サブアレイ1001,1002,…、及びXデコ
ーダ1101,1102,…にそれぞれ対応して配置され
ている。なお、サブアレイアドレスは、各TAGブロッ
ク1401,1402 ,…内の、ブロック制御手段14
0cに入力されている。図1のDRAMには、各TAG
ブロック1401,1402,…からの情報に基づいて、
センスアンプキャッシュ1201,1202,…、TAG
ブロック1401,1402,…及びXデコーダ11
1,1102,…に対して、制御信号を出力する複数の
サブアレイ制御手段1501,1502,…が、それぞれ
設けられている。各サブアレイ制御手段1501,15
2,…からの制御信号によって、制御される制御単位
がそれぞれ形成される。例えばサブアレイ制御手段15
1 の制御信号により、図1に一点鎖線で示されるTA
Gブロック1401 に対応した制御単位Aが形成され
る。Yデコーダ130の有した複数のカラム線CLは、
各サブアレイ1001 ,1002 ,…上に配線されてお
り、サブデータバスSDBとビットラインBL間のスイ
ッチ手段を制御している。サブデータバスSDBは、必
要に応じてさらに別スイッチ手段を介してデータバスD
Bに接続される。また、本実施例において、各Xデコー
ダ1101,1102,…は、入力したXアドレスを保持
する保持手段を備えている。
【0014】図3は、図1中のTAGブロックを示す構
成ブロック図である。このTAGブロックは、入力され
たXアドレスの下位ビットをTAGロード信号TLによ
ってロードし、TAGアドレスとして保持するTAGア
ドレス保持手段141と、そのTAGアドレスと新たに
入力されたXアドレスの下位ビットとを比較して“一
致”或いは“不一致”の信号を出力するアドレス比較手
段142と、各TAGブロックを制御するブロック制御
手段140cとを、備えている。各ブロック制御手段1
40cは、TAGアドレスの有効或いは無効の状態を保
持するTAGフラグ143をそれぞれ有し、サブアレイ
選択線からの信号とTAGロード信号TLとがゲート1
44を介してそのTAGフラグ143のセット端子に入
力される。また、サブアレイ選択線からの信号とリフレ
ッシュ信号REFとタイミング信号Φeとが、ゲート1
45を介してTAGフラグ143のリセット端子に入力
される。タイミング信号Φe及びΦsと、TAGフラグ
143の出力と、アドレス比較手段142の出力とがゲ
ート146で判断され、ゲート146からTAG判定信
号の“HIT”、“MISS”、“EMPTY”、また
は“PURGE”が出力される。制御単位における各動
作の始まりにおいて、“一致”かつ“有効”の状態であ
ればTAG判定信号の“HIT”、“不一致”かつ“有
効”の状態であればTAG判定信号の“MISS”、
“一致”,“不一致”にかかわらず“無効”のときTA
G判定信号の“EMPTY”が出力される。また、各動
作の終了時においては、“無効”のときTAG判定信号
の“PURGE”が活性化されて出力される。
【0015】次に、図1の動作の概要を説明する。図4
は、図1の動作を示すタイムチャートであり、図4を参
照しつつ、図1のDRAMの動作を説明する。図4の各
波形は、サブアレイアドレスによって活性化されたサブ
アレイとTAGブロックに関するものである。図1のD
RAMの主要動作状態には、(1)ロードサイクルと、
(2)ヒットサイクルと、(3)ミスサイクルと、(4)
パージサイクルの4サイクルがある。なお、他のサブア
レイのみが活性化されていて、該サブアレイの変化の無
いNopサイクルが存在するが、ここでは省略する。
【0016】(1)ロードサイクルにおける動作 サイクルの始まりにおいては、ワードラインWLがリセ
ット、ビットラインBLがイコライズされ、TAGフラ
グ143は、“無効”を出力している。そのため、サブ
アレイアドレスSAD及びXアドレスバスXAが確定す
ると、TAGアドレスの状態にかかわらずTAG判定信
号の“EMPTY”が活性化されてロードサイクルに入
る。サブアレイ制御手段1501,1502,…は、TA
G判定信号の“EMPTY”を受けて、TAGロード信
号TLを送出すると共に、Xアドレスバス上の情報をX
デコーダ1101,1102,…にロードする。その結
果、TAGアドレスがTAGブロック1401,14
2,…に、XアドレスがXデコーダ1101 ,110
2 ,…にそれぞれ保持される。Xデコーダ1101,1
102,…は、入力されたXアドレスをデコードしてワ
ードラインWLを選択的に活性化し、ビットラインBL
上に読出し電圧が得られる。続いて、サブアレイ制御手
段1501 ,1502 ,…により、センスアンプキャッ
シュ1201,1202,…が活性化される。また、ビッ
トラインBLからのデータが、センスアンプキャッシュ
1201,1202 ,…に増幅されてリストアされる。
即ち、データがセンスアンプキャッシュ1201,12
2,…にロードされる。キャッシュのロード以降は、
公知なDRAMのページ・モード時の動作と同様の動作
となる。活性化されたセンスアンプキャッシュ12
1,1202,…、において、Yアドレスの確定により
カラムラインCLで指定されたセンスアンプに対して、
カラムアクセス動作がなされる。即ち、カラムラインC
Lの制御によってデータバスDBよりデータの読出し及
び書き込みがなされる。
【0017】(2)ヒットサイクルにおける動作 サイクルの初期には、ワードラインWLがセット状態、
TAGフラグ143が“有効”であり、TAGブロック
1401,1402,…はTAGアドレスを、Xデコーダ
1101,1102,…は、前回のアクセス時のXアドレ
スを、センスアンプキャッシュ1201,1202,…
は、前回のアクセス時のデータをそれぞれ保持してい
る。ここで、サブアレイアドレスSAD及びXアドレス
バスXAが確定すると、TAGアドレスとXアドレスバ
スXAの情報が比較され、両者が一致すれば、TAG判
定信号の“HIT”が活性化され、ヒットサイクルに入
る。これ以降は、図4では省略しているが、TAGブロ
ック1401,1402,…及びサブアレイ1001,1
002,…の各状態かそのまま保持され、その状態でカ
ラムアクセス動作が実施される。
【0018】(3)ミスサイクルにおける動作 サイクルの初期の状態は、(2)ヒットサイクルの初期
状態と同様である。ここで、サブアレイアドレスSAD
及びXアドレスバスXAが確定すると、TAGアドレス
とXアドレスバスXAの情報が比較される。この両者が
不一致であるとTAG判定信号の“MISS”が活性化
され、ミスサイクルに入る。サブアレイ制御手段150
1,1502,…は、このTAG判定信号の“MISS”
を受けてXデコーダ1101,1102,…中に保持され
ているXアドレスをパージすると共にワードラインWL
1 をリセットする。次に、TAG判定信号の“MIS
S”により、センスアンプキャッシュ1201,12
2,…は、不活性状態となりセンスアンプキャッシュ
1201,1202,…にラッチされているデータをパー
ジする共に、ビットラインBLをイコライズする。この
後、サブアレイ制御手段1501,1502,…は、TA
Gロード信号TLをTAGブロック1401,1402
…へ送出する。TAGブロック1401 ,1402 ,…
は、そのTAGロード信号TLを受けて新しいXアドレ
スバスの情報をTAGアドレスとしてTAGアドレス保
持手段141に保持する。一方、Xデコーダ1101
1102,…は、新しいXアドレスバスの情報を保持し
する。この結果、TAGブロック1401,1402,…
及びXデコーダ1101 ,1102 ,…の保持情報は、
更新される。次に、Xデコーダ1101,1102,…に
より新たに選択されたワードラインWL2 がセットさ
れ、ビットラインBL上に読み出し電圧が生じる。続い
て、サブアレイ制御手段1501,1502,…によって
センスアンプキャッシュ1201,1202,…が再度活
性化され、ビットラインBLの電圧が増幅されてリスト
アされる。即ち、センスアンプキャッシュ1201,1
202,…におけるデータが更新される。この後、図示
しないカラムアクセス動作が実施される。
【0019】(4)パージサイクルにおける動作 パージサイクルは、直前のサイクルがリフレッシュ動作
であった場合に、その動作の終了後に開始される。図4
のパージサイクルには、図4におけるミスサイクルがリ
フレッシュ動作であった場合の例が示されている。図4
のように、ミスサイクルがリフレッシュ動作である場
合、リフレッシュ信号REFが、サイクル期間中活性化
している。そして、サイクル終了時にタイミング信号Φ
eの活性化に伴いTAGフラグ143は、“無効”を出
力する。“無効”の信号を受けて、ゲート145におい
て、TAG判定信号の“PURGE”が活性化される。
サブアレイ制御手段1501,1502,…は、TAG判
定信号の“PURGE”を受けて、次のサイクル内に、
TAGメモリ140及びセンスアンプキャッシュ120
1,1202,…のパージを実施する。ただし、本実施例
の構成において、TAGフラグ143が、既に“無効”
となっているので、TAGメモリ140の保持情報自体
のリセットの必要はない。よって、センスアンプキャッ
シュ1201,1202,…のパージのみ実施される。な
お、パージサイクルの開始時点での回路の状態は、ヒッ
トサイクルの開始時点と同じ状態である。パージサイク
ルが始まると、サブアレイ制御手段1501,1502
…は、Xデコーダ1101,1102,…の保持情報をパ
ージすると共にパージサイクルの前に選択されていたワ
ードラインWL2 をリセットする。つぎに、サブアレイ
制御手段1501,1502,…は、TAG判定信号の
“PURGE”によってセンスアンプキャッシュ120
1,1202,…を非活性とし、ビットラインBLをイコ
ライズする。即ち、センスアンプキャッシュ1201
1202,…にラッチされていたデータがパージされ
る。
【0020】以上のように、本実施例は、TAGメモリ
及びセンスアンプキャッシュが制御され、高速なアクセ
ス動作が実施される。本実施例は、さらに次のようなの
利点を有している。 (a) リフレッシュを含むアクセス時に活性化される
サブアレイ1001 ,1002,…に対応して、TAG
ブロック1401,1402 ,…が設けられている。そ
のため、サブアレイ1001,1002,…中のリフレッ
シュされるサブアレイに対応したTAGブロックのみが
パージされる。即ち、不必要にTAGメモリがパージさ
れない。そのため、センスアンプ列をキャッシュとして
用いても、高いヒットレートを確保しつつ、チップサイ
ズの低減をすることができる。 (b) リフレッシュされたサブアレイに対応したセン
スアンプキャッシュを次のサイクルでパージすることか
ら、それ以降のアクセス時に該サブアレイが選択された
場合に、改めてワードラインWL及びセンスアンプ列を
リセットする必要がない。その結果、ミス時におけるア
クセス時間が短縮される。 (c) 一般にリフレッシュ時のアドレスと外部からの
アクセスのアドレスとの相関は無く、リフレッシュされ
たサブアレイが再び次のアクセスで選定される場合、ほ
とんどがミスアクセスとなる。そのため、(b)のよう
にミス時におけるアクセス時間を短縮することでアクセ
ス時間の平均値を小さくすることができる。 (d) 待機時において、リフレッシュ動作と共にセン
スアンプキャッシュ1201,1202,…が逐次パージ
される。そのため、所定期間のリフレッシュインターバ
ルでは、センスアンプキャッシュ1201,1202,…
が非活性の状態となり、ビットラインBLがイコライズ
の状態となる。よって、従来のDRAMのように、セン
スアンプキャッシュがパージされずビットラインBLが
フルスイングした状態で待機するものに比較して、サブ
スレッショルド電流による待機電流の低減が図れる。 (e) TAGメモリにおけるヒット或いはミスの判定
が、Xアドレスのみで可能であり、アドレス多重型のシ
ステムを構築しても、Yアドレスの確定を待つ必要がな
い。そのため、ミス時に従来のDRAMよりも速やかに
サブアレイのワードラインWLのリセットを開始するこ
とができ、アクセス時間の短縮を実現できる。
【0021】なお、本発明において、第1の実施例限定
されず種々の変形及び展開が可能である。その変形及び
展開例としては、例えば次のようなものがある。 (A) リフレッシュを含むアクセス時に同時に複数の
サブアレイとTAGブロックの組が、活性化されてもよ
い。この場合、活性化されたサブアレイとTAGブロッ
クの組には、同一のXアドレスが入力され、同一の制御
が実施されることになる。例えば、図1中の2点鎖線
は、制御単位Aに対してと同時にアクセスするされる制
御単位Bを示している。制御単位Bは、サブアレイとセ
ンスアンプキャッシュとXデコーダとサブアレイ制手段
を有し、共通のTAGブロック1401 からの各種信号
によって制御される。こうした構成にすることによっ
て、同時に多ビットの入出力を行うDRAMを実現する
ことができる。 (B) レイアウト上可能であれば、1組のTAGブロ
ック及びサブアレイ制御手段で、リフレッシュを含めた
アクセス時に、複数のサブアレイ及びTAGブロックの
組が同時に活性化される構成としてもよい。こうするこ
とによって、寄生容量の大きなワードラインWL及びビ
ットラインBLを分割するので、より高速な動作が可能
となる。 (C) 通常のアクセス時には、複数組のサブアレイ及
びTAGブロックがそれぞれ別サイクルで活性化し、リ
フレッシュ動作時には、同時に活性化するように制御さ
れてもよい。このことにより、リフレッシュ規格にかか
わらずサブアレイの数だけ、TAGアドレスを保持する
ことができる。したがって、充分なエントリー数のTA
Gメモリが確保され、ヒットレートの向上が図れる。 (D) 隣接するサブアレイ同志で、互いにセンスアン
プキャッシュを共有するシェアド・センスアンプ方式を
採用してもよい。シェアド・センスアンプ方式を採用す
る場合、各センスアンプキャッシュに対して、互いに隣
接するサブアレイ制御手段のいずれか一方の出力を有効
とし他方を無効とする調停手段と、各TAGブロック内
のブロック制御手段に配置され、隣接するサブアレイの
活性化を検出して該TAGブロックをパージする手段と
を設ければよい。シェアド・センスアンプ方式を採用す
ることで、さらにチップサイズの小さなDRAMをとす
ることができる。
【0022】第2の実施例 図5は、本発明の第2の実施例のDRAMのデコーダ部
を示す図である。図5には、請求項5に記載のDRAM
の回路の一部の構成図が示されている。図5には、アド
レスADDをプリデコードして中間アドレスを中間アド
レスバスa0 ,a1,…,amを介して出力する第1のデ
コード手段200と、その中間アドレスをロードして保
持するTAGメモリを構成するTAGブロック210
と、アドレスをデコードしてメモリセルを選択する第2
のデコード手段220が示されている。中間アドレスバ
スa0,a1,…,am は、複数のTAGブロック210
の各入力端子Ia0 ,Ia1,…,Iamにそれぞれ接続
され、TAGブロックの各出力端子Oa0 ,Oa1
…,Oamが、デコード手段220に接続されている。
【0023】各TAGブロック210は、中間アドレス
バスa0 ,a1 ,…,am のバス幅分のアドレス入力端
子Ia0 ,Ia1 ,…,Iam を有し、このアドレス入
力端子Ia0 ,Ia1 ,…,Iam に接続されてTAG
アドレスを保持する複数のTAGアドレス保持回路21
1 ,2112 ,…,211m と、それらTAGアドレ
ス保持回路2111 ,2112 ,…,211m の保持ア
ドレスをパージする複数のパージ回路2121 ,212
2 ,…,212m と、複数のアドレス比較回路21
1 ,2132 ,…,213m とを備えている。各TA
Gアドレス保持回路2111 ,2112 ,…,211m
は、保持情報を出力する出力端子Qと、保持情報を反転
して出力する出力端子QBをそれぞれ有し、各TAGア
ドレス保持回路2111 ,2112 ,…,211m の出
力端子Qが、保持アドレス出力端子Oa0 ,Oa1
…,Oam に接続されている。また、各アドレス比較回
路2131 ,2132 ,…,213m の入力端子対は、
アドレス入力端子Ia0 ,Ia1 ,…,Iam と、TA
Gアドレス保持回路2111,2112 ,…,211m
の出力端子QBにそれぞれ接続されている。即ち、i番
目のアドレス比較回路213i の入力端子対には、入力
端子Iai とTAGアドレス保持回路211i の出力端
子QBとが、接続されている。また、アドレス比較回路
2131 ,2132 ,…,213m の出力は、共通に接
続されプリチャージ回路PRと共にHIT/MISS線
に接続されている。なお、各TAGブロック210に
は、該ブロックを制御する制御回路も含まれるが、説明
を省略する。
【0024】次に、図5の構成を備えたDRAMの動作
を説明する。1つのTAGブロック210において、各
アドレス保持回路2111 ,2112 ,…,211
m は、1組のTAGアドレスを保持するTAGアドレス
保持手段211として作用する。同様に、各アドレス比
較回路2131 ,2132 ,…,213m は、1つのT
AGブロックのアドレス比較手段213として動作し、
各パージ回路2121 ,2122 ,…,212m が、1
つのパージ手段212として動作する。DRAMの各動
作サイクルの初期には、プリチャージ回路PRによって
HIT/MISS線が、“H”レベルにチャージされて
いる。アドレスADDが確定すると、デコード手段20
0はアドレスADDをプリデコードし、プリデコードさ
れた中間アドレスが、中間アドレスバスa0 ,a1
…,am に出力される。次いで、活性化されるサブアレ
イと対応するTAGブロックにおいて、アドレス比較手
段213により、TAGアドレスとその中間アドレスが
比較される。本実施例では、TAGアドレスと中間アド
レスの両者が一致しているとき、HIT/MISSのレ
ベルは、“H”すなわち“HIT”、不一致のとき
“L”すなわち“MISS”となる。一方、アドレスA
DDのビットコードが、前回のアクセス時の物に対して
変化すれば中間アドレスのビットコードも変化するの
で、アドレス比較手段213の出力は“MISS”とな
る。アドレスADDのビットコードが、前回のアクセス
時と同じであれば、アドレス比較手段213の出力は
“HIT”となる。
【0025】“HIT”のときには、第1の実施例と同
様に、DRAMの各回路は、そのままの状態で保持され
てカラムアクセス動作が実施される。“MISS”の時
には、適当なタイミングで、図5中のロード信号TLが
活性化され、中間アドレスバスa0 ,a1 ,…,am
のビットコードがTAGアドレス保持手段211にロー
ドされる。また、リフレッシュ動作時においては、その
サイクル終了時にパージ信号PURGEが活性化され、
パージ手段212がTAGアドレスをリセットする。こ
のことにより、TAGブロック210の保持アドレス出
力端子Oa0 ,Oa1 ,…,Oam の全てが、非活性化
される。一方、全てが非活性状態のビットコードにプリ
デコードされるアドレスADDは、存在しないので、こ
のTAGブロック210とそれに対応するサブアレイが
再び活性化される時に、アドレス比較手段213の出力
は必ず“MISS”となる。以上のように、プリデコー
ド済の中間アドレスを入力するように、デコーダ及びT
AGメモリを構成した場合でも、TAGのヒットとミス
の判定が可能である。そのため、サブアレイ制御回路を
適宜設けてセンスアンプをキャッシュとして制御するこ
とが可能である。
【0026】以上のように構成された本実施例のDRA
Mは、次のような利点を有している。 (f) TAGメモリは、プリデコード済の中間アドレ
スを入力するので、配置上の制約が少なく、TAGメモ
リは、例えばXデコーダに隣接して配置しても配線の引
回しによる増加がなく、チップ面積を小さくすることが
できる。 (g) 回路面積については、TAGメモリそのもので
比較すると従来のものより増加する。しかしながら、ア
ドレス保持手段211の出力を第2のデコード手段22
0に入力する構成なので、例えば第1の実施例のように
Xデコーダに保持手段を設ける必要はない。その結果、
TAGアドレスに応じてワードラインWLをセットした
ままアドレスを保持する必要のある方式において、従来
のTAGメモリを用いる場合と比較して全体の回路面積
をより小さくできる。 (h) 一般に入力容量の大きな第2のデコード手段2
20に対して、TAGアドレス保持手段211がバッフ
ァとして働くので、中間アドレスバスa0 ,a1 ,…,
m の負担が軽減される。そのため、高速なDRAMを
形成できる。
【0027】第3の実施例 図6は、本発明の第3の実施例のDRAMのレイアウト
を示す図である。図6には、同一チップ300上に搭載
されたDRAMが示されており、チップの左側には、複
数のワードライン及びビットラインの交差箇所にそれぞ
れ接続された複数のメモリセルを有するサブアレイ31
1 ,3102 ,…,310m 及び3201 ,32
2 ,…,320m と、各サブアレイに対応したワード
ラインドライバ3111 ,3112 ,…,311m 及び
3211 ,3212 ,…,321m と、各サブアレイに
対応してキャッシュとしても動作するセンスアンプキャ
ッシュ3121 ,3122 ,…,312m 及び32
1 ,3222 ,…,322m と、Xアドレスをデコー
ドするXデコーダ群330と、TAGメモリ340と、
複数のサブアレイ制御手段を含む制御回路350と、Y
アドレスをデコードする2個のYデコーダ361,36
2とが搭載されている。チップ300の右側は、左側と
対称に同一の回路が搭載されている。制御回路350中
には、1のサブアレイ制御手段351と同一の回路が複
数配置され、TAGメモリ340中には、TAGブロッ
ク341が複数個配置されている。また、Xデコーダ群
330中には、1つのXデコーダ331と同一のものが
複数配置されている。
【0028】図6のDRAMにおいては、チップ300
の短辺方向のほぼ中間位置に、Xアドレスをプリデコー
ドした中間アドレスバスXADDが長辺方向に配線さ
れ、TAGメモリ340が、その中間アドレスバスXA
DDに沿って配置されている。このTAGメモリ340
に隣接し、かつ平行にXデコーダ群330が配置されて
いる。TAGメモリ340において、1組のTAGアド
レスを保持するTAGブロック341が、チップの長辺
方向に配列され、TAGブロック341においては、ア
ドレスの各ビットに対応する回路が、やはり長辺方向に
配列されている。また、中間アドレスバスXADDに沿
ってTAGメモリの配置位置とは、反対側に制御回路3
50が配置されている。TAGメモリ340及びXデコ
ーダ群330の配置領域の両外側に、複数のサブアレイ
が配列され、サブアレイ3101,3102 ,…,31
m が図6の上側、サブアレイ3201 ,3202
…,320m が図6の下側にそれぞれ配列されている。
これらの各サブアレイとXデコーダ群330間には、各
サブアレイに対応したワードラインドライバ3111
3112 ,…,311m 及び3211 ,3212 ,…,
321m が各サブアレイに対応して配置され、各サブア
レイ毎に対応して、センスアンプキャッシュ3121
3122 ,…,312m 及び3221 ,3222 ,…,
322m がそれぞれ配置されている。図6中に斜線で示
された部分は、アクセス時に同時に活性化されるサブア
レイの一例である。即ち、本実施例では、TAGメモリ
340及びXデコーダ群330の配置領域の両外側に、
同時にアクセスされるサブアレイの組が配置されてい
る。例えば、サブアレイ3101 と3201 が同時にア
クセスする。
【0029】次に、チップ300内の配線例について説
明する。中間アドレスバスXADDとTAGメモリ34
0中の各TAGブロック341との間と、各TAGブロ
ック341とXデコーダ群330の各回路ブロック33
1との間の配線とが、第1の伝導体で形成れている。中
間アドレスバスXADDと、TAGメモリ340及びX
デコーダ群330内のチップの長辺方向の配線が第2の
伝導体で形成され、Xデコーダ群330の各回路ブロッ
ク331と各ワードラインドライバ3111 ,31
2 ,…,311m 及び3211 ,3212 ,…,32
m 間を接続する配線が、第3の伝導体で形成されてい
る。
【0030】以上のように構成された本実施例では、次
のような利点を有している。 (i) TAGメモリ340中のTAGブロック341
と該各TAGブロック341に対応する各Xデコーダ3
31が隣接している。そのため、両者を接続する配線に
無用な引回しが無く、配線長が最小となる。また、各T
AGブロック341に対応する各サブアレイ制御手段3
51との配線についても、同様に、無用な引回しが無
く、配線長が最小となる。したがって、配線によるチッ
プサイズのの増加が防止できる。 (j) 上記(i)のため、サブアレイ制御手段が、T
AGメモリの判定結果をまって動作の始まるミス動作に
おいて、DRAMのアクセス時間の遅れを低減する。 (k) 同時に活性化されるサブアレイの組の制御を、
TAGメモリ340及びXデコーダ群330の外側に対
抗して配置したので、該サブアレイの組の制御を1組の
TAGブロック341及びXデコーダ331で共通に実
施することができる。そのため、TAGメモリ340及
びXデコーダ群330の面積を小さくできる。 (l) 各ワードラインドライバ3111 ,3112
…,311m 及び3211 ,3212 ,…,321m
各サブアレイ3101 ,3102 ,…,310m 及び3
201 ,3202 ,…,320m に、それぞれ対応させ
て設けている。そのため、ワードラインWLの大きな寄
生容量を充放電する際に、パワーライン上のノイズを分
散して小さくすることができる。また、各ワードライン
ドライバにおいて、ゲート手段を設けることで、例えば
上側のサブアレイと下側のサブアレイとでX冗長セルと
の置き換えの制御を分けて行うことができ、歩留まりの
向上に寄与する。さらに、ミスアクセス時に、ミスした
サブアレイをリセットする動作と新しいXアドレスをデ
コードする動作とを、一部或いは全部をオーバラップし
たタイミングで実施できる。
【0031】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、第1の発明
によれば、同時に活性化されるサブアレイに対して1組
のTAGアドレスを保持するTAGブロックを少なくと
も1個設け、該TAGブロックを複数配列してTAGメ
モリを構成したので、リフレッシュ時にパージされるT
AGブロックの数を最小にできる。そのため、チップサ
イズを小さく維持した状態でヒットレート高いDRAM
を実現できる。また、TAGメモリの動作において、Y
アドレスの確定を待たずにヒットまたはミスの判断をす
るので、例えば、アドレス多重型のインタフェイスを採
用したDRAMで、アクセス時間の遅れを少なくする。
第2の発明によれば、キャッシュとして用いられるセン
スアンプを、リフレッシュ後にパージする構成にしてい
るので、待機時における待機電流を小さくできる。第3
及び第4の発明によれば、隣接するサブアレイ同志で、
互いにセンスアンプキャッシュを共有する構成にしてい
るので、さらにチップサイズの小さなDRAMとするこ
とができる。
【0032】第5の発明によれば、TAGメモリを搭載
したDRAMにおいて、TAGメモリがプリデコード済
の中間アドレスを入力するので、配置上の制約が少なく
なる。また、TAGメモリは、例えばXデコーダに隣接
して配置しても配線の引回しによる増加がなく、チップ
サイズを小さくすることができる。さらに、デコード手
段に対してTAGメモリがバッファとして働くので、高
速な動作が可能となる。第6の発明によれば、Xデコー
ダとTAGメモリを互いに隣接かつ平行にチップの中央
部に配置すると共に、該Xデコーダ及びTAGメモリの
配置領域の両外側に同時にアクセスされる複数のサブア
レイを対向して配置しているので、チップサイズを小さ
くできる。また、各種配線を短くすることができるの
で、高速に動作するDRAMを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示すDRAMの構成ブ
ロック図である。
【図2】従来のTAGメモリ搭載のDRAMを示す構成
ブロック図である。
【図3】図1中のTAGブロックを示す構成ブロック図
である。
【図4】図1の動作を示すタイムチャートである。
【図5】本発明の第2の実施例のDRAMのデコーダ部
を示す構成ブロック図である。
【図6】本発明の第3の実施例のDRAMのレイアウト
を示す図である。
【符号の説明】
1001 ,1002 ,… サブアレイ 1101 ,1102 ,… Xデコーダ 1201 ,1202 ,… センスアンプ列 140 TAGメモリ 1401 ,1402 ,…、210 TAGブロック 140c ブロック制御手
段 141 TAGアドレス
保持手段 142 アドレス比較手
段 1501 ,1502 ,… サブアレイ制御
手段 200 第1のデコード
手段 WL ワードライン BL ビットライン

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のワードライン及びビットラインの
    交差箇所にそれぞれ接続された複数のメモリセルを有す
    る複数のサブアレイと、 Xアドレスをデコードして前記ワードラインを選択する
    Xデコーダと、 前記メモリセルから読み出された前記ビットライン上の
    読出しデータを検知増幅するセンスアンプ列と、 前記センスアンプ列をキャッシュとして制御するサブア
    レイ制御手段とを、 備えたダイナミックRAMにおいて、 前記Xアドレスと論理的に同値なアドレスを入力し、ア
    クセス時において同時に活性化される前記サブアレイに
    対して割り当てられるタグアドレスを保持する複数のタ
    グブロックを有するタグメモリを設けたことを特徴とす
    るダイナミックRAM。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のダイナミックRAMにお
    いて、前記サブアレイのリフレッシュ終了後に、該サブ
    アレイに対応した前記タグブロック及びセンスアンプ列
    をパージする制御手段を前記タグブロック毎に設けたこ
    とを特徴とするダイナミックRAM。
  3. 【請求項3】 複数のワードライン及びビットラインの
    交差箇所にそれぞれ接続された複数のメモリセルを有す
    る複数のサブアレイと、Xアドレスをデコードして前記
    ワードラインを選択するXデコーダと、互いに隣接する
    前記サブアレイ毎に設けられ、それらのサブアレイのメ
    モリセルから読み出された前記ビットライン上の読出し
    データを検知増幅するセンスアンプ列とを、備えたダイ
    ナミックRAMにおいて、 前記Xアドレスと論理的に同値なアドレスを入力し、ア
    クセス時において同時に活性化される前記サブアレイに
    対して割り当てられるタグアドレスを保持する複数のタ
    グブロックを有するタグメモリと、 前記タグブロック毎に配置され前記センスアンプ列をキ
    ャッシュとして制御する複数のサブアレイ制御手段と、 互いに隣接する前記サブアレイ制御手段対の出力の一部
    に対して一方の出力を有効とし、他方を無効とするセン
    スアンプ調停手段とを、 設けたことを特徴とするダイナミックRAM。
  4. 【請求項4】 請求項3記載のダイナミックRAMにお
    いて、前記タグブロックに対応する前記サブアレイに隣
    接するサブアレイの活性化状態を検出して該タグブロッ
    クに保持されているデータをパージする第1のパージ手
    段と、前記タグブロックに対応するサブアレイのリフレ
    ッシュ動作を検出してそのリフレッシュ動作の終了時に
    該タグブロックに保持されているデータをパージする第
    2のパージ手段とを、各タグブロック毎に設けたことを
    特徴とするダイナミックRAM。
  5. 【請求項5】 複数のワードライン及びビットラインの
    交差箇所にそれぞれ接続された複数のメモリセルを有す
    るサブアレイと、アドレスをデコードして前記メモリセ
    ルを選択するデコード手段とを、備えたダイナミックR
    AMにおいて、 アドレスをプリデコードして中間アドレスを出力する第
    1のデコード手段と、 前記中間アドレスを伝達する第1の中間アドレスバス
    と、 前記第1の中間アドレスバスに接続された複数のブロッ
    クよりなるタグメモリとを設け、 前記タグメモリの各ブロックは、前記中間アドレスをロ
    ードして保持すると共に該中間アドレスを前記デコード
    手段へ供給するタグアドレス保持手段と、 前記第1の中間アドレスバス上のアドレスと前記タグア
    ドレス保持手段の保持アドレスとを比較するアドレス比
    較手段と、 前記タグアドレス保持手段の保持している各ビットをす
    べて非活性化するパージ手段とを、 有することを特徴とするダイナミックRAM。
  6. 【請求項6】 請求項1、2、3または4記載のダイナ
    ミックRAMにおいて、 前記Xデコーダとタグメモリを互いに隣接かつ平行にチ
    ップの中央部に配置すると共に、該Xデコーダ及びタグ
    メモリの配置領域の両外側に同時にアクセスされる複数
    のサブアレイを対向して配置したことを特徴とするダイ
    ナミックRAM。
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