JPH1145573A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JPH1145573A
JPH1145573A JP9216023A JP21602397A JPH1145573A JP H1145573 A JPH1145573 A JP H1145573A JP 9216023 A JP9216023 A JP 9216023A JP 21602397 A JP21602397 A JP 21602397A JP H1145573 A JPH1145573 A JP H1145573A
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cas latency
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Abstract

(57)【要約】 【課題】CASレーテンシが2の動作モードにおけるス
ピードグレードが制限されないシンクロナスDRAMの
提供。 【解決手段】クロック信号端子CLKからバッファ12
を介して供給されるクロック信号51をセット信号と
し、インバータINV12の出力が一方の入力端に、内
部から供給されるCASレーテンシが2のとき有効にな
るモード信号MDCLT2を受けるインバータINV1
4の出力が他方の入力端に接続されたNORゲートNR
4の出力から、遅延回路DL1を介して入力されるNO
RゲートNR1の出力をリセット信号とする、2入力N
ORゲートで構成されるRS−F/Fの出力を受けるイ
ンバータINV15から出力される制御信号ICLKO
Eが、CASレーテンシが2のときと、CASレーテン
シが3のときで内部クロックICLKOEが有効になる
時間が同じで、無効になる時間がCASレーテンシが2
のときの方が遅くなるように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、同期型半導体記憶
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】この種の従来の同期型半導体記憶装置の
一例として、文献(NEC技法、Vol.47,No.
3,1994の第76項〜第77項)の記載が参照され
る。上記文献に記載されたシンクロナスDRAM(ダイ
ナミックランダムアクセスメモリ)について図7のタイ
ミングチャートを参照して説明する。図7(a)は、C
ASレーテンシが3の場合の動作説明用タイミングチャ
ートを示した図、図7(b)はCASレーテンシが2の
場合の動作説明用タイミングチャートを示した図、図7
(c)は、これらのタイミングチャートに対応する汎用
DRAMのタイミングチャートを示した図である。図7
を参照すると、外部信号、例えばコマンド信号(COM
MAND)及び外部アドレス信号(ADD)は、クロッ
ク信号(CLOCK)のロウレベルからハイレベルへの
立ち上がりのタイミングに同期してラッチされ、このラ
ッチされた信号をデコードしてそれぞれのコマンドと認
識する。
【0003】ここで、「CASレーテンシ」とは、カラ
ムアドレス指定(READコマンド入力)から指定アド
レスデータの出力までの必要サイクル数のことである。
例えば図7(a)において、最初の出力データはREA
Dコマンドを同期させるクロック信号のクロックサイク
ルC4から2クロック信号遅れたクロックサイクルC6
で内部アドレス信号A1のデータが出力され始め、3ク
ロック信号遅れたクロックサイクルC7の立ち上がりの
タイミングで、メモリシステムは、このデータをラッチ
出力するので、CASレーテンシ=3となる。続くクロ
ックサイクルでC8〜C10により、内部のカウンタす
なわちバーストカウンタで生成される内部アドレスA
2,A3,A4のデータが出力される。
【0004】一方、図7(b)においては、READコ
マンド入力を同期させるクロック信号のクロックサイク
ルC3から2クロック遅れたクロックサイクルC5でA
1のデータが出力されているのでCASレーテンシ=2
となる。
【0005】シンクロナスDRAMでは、クロック信号
のクロックサイクルC1に同期してロウアドレス信号
(ROW)およびアクティブコマンド(ACT)が供給
されるということは、汎用DRAMでは、クロックサイ
クルC1におけるRAS(ローアドレスストローブ)反
転信号(RAS ̄)をハイレベルからロウレベルに変化
させることに相当し、ロウアドレス信号を取り込むワー
ド線を選択してメモリセルのデータをセンスアンプで増
幅する。
【0006】クロックサイクルC4に同期して外部アド
レス信号A1及びREADコマンドが供給されるという
ことは、図7(c)に示すように、汎用DRAMでは、
クロックサイクルC4における外部アドレス信号A1が
供給されるとともにCAS(カラムアドレスストロー
ブ)反転信号(CAS ̄)をハイレベルからロウレベル
に変化させることに相当し、A1のデータが読み出され
る。
【0007】またクロックサイクルC13に同期してプ
リチャージコマンド(PRE)が供給されるということ
は、汎用DRAMでは,クロックサイクルC13におけ
るRAS反転信号をロウレベルからハイレベルに変化さ
せることに相当する。
【0008】現在の汎用DRAMの典型的な動作スピー
ドを表すスピードグレードは−60であるが、このグレ
ードにおいて外部アドレス信号が入力されてからメモリ
セルに記憶されたデータが出力バッファから出力される
までの時間、すなわちアドレスアクセス時間は30ns
である。
【0009】これに対して、シンクロナスDRAMの場
合は、READコマンドが供給されてからメモリセルの
データが出力バッファから出力されるまでの内部動作
は、汎用DRAMのアドレスアクセス時間の動作に相当
する。
【0010】したがって、CASレーテンシが3の場
合、3クロックサイクルで30ns分の内部動作を行う
ので、最小クロック周期は10ns、すなわち最高周波
数は100MHzである。
【0011】ここで、例えば、シンクロナスDRAMを
最小クロック周期15ns、すなわち比較的低い周波数
の67MHzで動作させたい場合を検討すると、3クロ
ックでは45nsとなり、シンクロナスDRAM内部の
内部では前述したようにその動作速度の実力は、最小ク
ロック周期は10ns、3クロックで30nsであるか
らこれよりも遅い45nsは対象外である。
【0012】そこで、READコマンドが供給されるタ
イミングのクロック信号の次のクロック信号(1クロッ
ク目)から内部アドレス信号A1のデータが出力され始
め、2クロック目でそのデータをラッチできるような動
作モード、すなわちCASレーテンシが2のモードを設
定することにより、最小クロック周期15ns、2クロ
ックで30nsとなるから最高周波数は67MHzとな
り、システムの効率を上げることができる。
【0013】デバイスの内部動作で見ると、CASレー
テンシが3の100MHz動作とCASレーテンシが2
の67MHz動作とはほぼ同じ内部スピードとなる。
【0014】すなわち、CASレーテンシが3の場合
は、3クロックサイクルで、3×10=30nsである
に対し、一方のCASレーテンシが2の場合は、2クロ
ックサイクルで、2×15ns=30nsである。
【0015】従来の半導体記憶装置の一例をブロック図
で示した図6を参照すると、この構成による記憶装置は
3段パイプライン方式が適用されており、外部アドレス
信号が供給されてからメモリセルのデータが出力バッフ
ァから出力されるまでの信号が流れ、すなわちアドレス
アクセスパスを3カ所のラッチ回路で分割したものであ
る。
【0016】図6を参照すると、この半導体記憶装置
は、外部アドレス信号を入力端子ADDから供給される
入力バッファ1と、クロック信号端子CLKからバッフ
ァ11を介して供給されるクロック信号に同期して外部
アドレス信号出力をラッチして内部アドレスA1,A
2,A3…,を生成するバーストカウンタ2と、バース
トカウンタ2のデータ出力をデコードするカラムデコー
ダ3と、メモリブロック4と、セルデータを増幅するデ
ータアンプ5および6と、クロック信号端子CLKから
バッファ11を介して供給されるクロック信号に同期し
てリードライトバス対16を介して供給されたセルデー
タをラッチする出力データラッチ回路7と、出力の制御
信号ICLKOEから遅延回路DL2を介して出力され
た信号とCASレーテンシが2のときに有効になるモー
ド信号MDCLT2との論理積をとるANDゲートAD
1の出力の制御信号に同期して出力データラッチ回路7
から出力されたデータをラッチする出力データラッチ回
路8と、出力の制御信号ICLKOEと内部から供給さ
れるCASレーテンシが3のとき有効になるモード信号
MDCLT3との論理積をとるANDゲートAD2の出
力の制御信号に同期して出力データラッチ回路8から出
力されたデータをラッチする出力データラッチ回路9
と、出力端子DOUTを介して外部出力する出力バッフ
ァ10と、を備えて構成される。
【0017】また図6を参照すると、上述の構成におい
て、バーストカウンタ2から出力データラッチ回路7ま
でがパイプライン第1段目21、出力データラッチ回路
7から出力データラッチ回路9までがパイプライン第2
段目22、および、出力データラッチ回路9から出力端
子DOUTまでがパイプライン第3段目23を示す。
【0018】CASレーテンシが2の場合、前述したよ
うに、2クロックサイクルで動作を完了するため、CA
Sレーテンシが3のときに有効になるモード信号MDC
LT3をロウレベルにして、ANDゲートAD3の出力
を強制的にロウレベルに固定し、パイプライン第2段目
をラッチ動作させずにデータを反転出力するだけの状態
にする。すなわち、パイプラインの第1段目および第2
段目を結合させることにより、CASレーテンシ2を実
現する。
【0019】図4は、データラッチ回路8および9を制
御する内部クロック信号ICLKOEについて詳しく示
したものである。
【0020】クロック信号端子CLKからバッファ12
を介して供給されるクロック信号41と、このクロック
信号41を受けるインバータINV1と、インバータI
NV1の出力を受けるインバータINV2と、インバー
タINV2の出力を受けるインバータINV3と、イン
バータINV3の出力を受けるインバータINV4と、
インバータINV4の出力を受けるINV5と、クロッ
ク信号41とインバータINV5の出力とを入力とする
NANDゲートND1と、NANDゲートND1の出力
を受けるインバータINV6と、を備え、インバータI
NV6から内部クロック信号ICLKOEが出力され
る。
【0021】インバータINV6の出力である内部クロ
ック信号ICLKOEを受ける遅延回路DL2を介して
供給されるクロック信号53と内部から供給されるCA
Sレーテシンが2つのときに有効になるモード信号MD
CLT2の論理積をとるANDゲートAD1の出力の制
御信号に同期して出力データラッチ回路7から出力され
たデータをラッチする出力データラッチ回路8と、内部
クロック信号ICLKOEと内部から供給されるCAS
レーテンシが3のとき有効になるモード信号MDCLT
3の論理積をとるANDゲートAD2の出力の制御信号
に同期して出力データラッチ回路8から出力されたデー
タをラッチする出力データラッチ回路9と、出力端子D
OUTを介して外部出力する出力バッファ10と、を備
えて構成される。
【0022】図5は、従来の半導体記憶装置の動作を説
明するためのタイミングチャートであり、図5(a)内
部クロック信号ICLKOEの動作を説明するタイミン
グチャート、図5(b)はCASレーテンシが2の時の
動作を説明するタイミングチャート、図5(c)は、C
ASレーテンシが3のときの動作を説明するタイミング
チャートである。
【0023】クロック信号端子CLKからバッファ12
を介して供給される信号41をNANDゲートND1の
一方の端子に、インバータチェーンを通りインバータI
NV5から出力される信号42をNANDゲートのもう
一方の端子に入力するNANDゲートの出力はインバー
タINV6によって反転され出力され、内部クロック信
号ICLKOEが生成される。
【0024】CASレーテンシが2のときは、CASレ
ーテンシが2のときに有効になる内部信号MDCLT2
がハイレベルになるので、ANDゲートAD1は、内部
クロック信号ICLKOEはDATAの出力に合わせる
ために使われている遅延回路DL2を介した信号をその
まま出力する。この内部クロック信号に同期して、出力
ラッチ回路は、出力データラッチ回路7から供給された
データをラッチし出力データラッチ回路8に入力する。
【0025】CASレーテシンが3のときに有効である
モード信号MDCLT3はロウレベルであるので、出力
データラッチ回路8はデータをそのまま出力し、出力バ
ッファおよびデータ出力端子DOUTを介して外部にデ
ータを出力し始める。
【0026】一方、CASレーテンシが3のときは、C
ASレーテンシが2のときに有効になる内部信号MDC
LT2がロウレベルになるので、出力データラッチ回路
8はそのままデータを出力し出力データラッチ回路9に
入力する。CASレーテンシが3のときに有効になる内
部信号MDCLT3はハイレベルであるので、内部クロ
ック信号ICLKOEはそのまま出力され、出力ラッチ
回路8から供給されたデータをラッチし出力バッファお
よびデータ出力端子DOUTを介して外部にデータを出
力し始める。
【0027】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の半導体
記憶装置は、CASレーテンシが3のときもCASレー
テンシが2のときも、内部クロック信号ICLKOEの
イネーブル時間が同じであるため、CASレーテンシが
2のときは内部クロック信号ICLKOEに遅延回路D
L2をつけてデータとの調節を行っている。
【0028】このため、CASレーテンシシが2のとき
のクロック信号CLKからのアクセス時間(tAC2)
を速くしようとすると、内部クロック信号ICLKOE
を速くしなければならず、速くしすぎるとデータが通り
抜けられなくなる。
【0029】したがって本発明は、上記問題点に鑑みて
なされたものであって、その目的は、例えばCASレー
テンシが2のときのアクセスタイム(tAC2)をクロ
ックサイクル時間(tAC2)を悪化させることなく、
高速化できる同期型半導体記憶装置を提供することにあ
る。
【0030】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の半導体記憶装置は、メモリデータを読み出
しあらかじめ定められた所定の周期を有する第1のクロ
ック信号に同期してラッチする出力データラッチ回路を
有し、内部から供給されるモード信号が非活性状態のと
きは、第1のクロック信号に同期して外部アドレス信号
をラッチするとともに内部アドレス信号を生成するバー
ストカウンタのラッチタイミングからN(Nは3以上の
整数)クロック後の前記第1のクロック信号から生成さ
れる制御信号に同期して前記内部アドレス信号が指定す
るデータを読み出すとともに、前記出力データラッチ回
路から出力する第1の動作モードと、前記第1のクロッ
ク信号に代えてこの信号よりも周期の長い第2のクロッ
ク信号が供給され、かつ前記モード信号が活性状態のと
きは前記バーストカウンタのラッチタイミングからN−
1クロック後の前記第2のクロック信号から生成される
制御信号に同期して前記内部アドレス信号が指定するデ
ータを読み出すとともに、前記出力データラッチ回路か
ら出力する第2の動作モードとを有することを特徴とす
る。
【0031】また、前記第2の動作モードの制御信号
は、前記モード信号が活性状態の時に遅延回路により所
定の時間遅延され、有効期間が長くなることを特徴とす
る。
【0032】さらに、前記遅延回路の遅延時間は、前記
第2の動作モードにおいて制御信号が無効になる時間が
データよりも早くならないようにあらかじめ設定される
ことを特徴とする。
【0033】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について以下
に説明する。本発明の半導体記憶装置は、その好ましい
実施の形態において、クロック信号端子からバッファを
介して供給されるクロック信号をセット信号とし、内部
から供給されるCASレーテンシが2のとき有効になる
モード信号(図1のMDCLT2)の受けるインバータ
(図1のINV14)の出力が他方の入力端に接続され
たNORゲート(図1のNR4)の出力から、遅延回路
(図1のDL1)を介して入力されるNORゲート(図
1のNR1)の出力をリセット信号とする、2入力NO
Rゲートで構成されるRS−F/Fの出力を受けるイン
バータ(図1のINV15)から出力される制御信号
(ICLKOE)が、CASレーテンシが2のときと、
CASレーテンシが3のときで内部クロック信号ICL
KOEが有効になる時間は同じで、無効になる時間がC
ASレーテンシが2のときの方が遅くなるように構成
し、出力データラッチ回路のイネーブル時間を長くして
データが通り抜けられなくなることを防ぐようにしたも
のである。
【0034】
【実施例】本発明の実施例について図面を参照しして以
下に説明する。
【0035】図1は、本発明の半導体記憶装置の一実施
例の構成を示すブロック図である。本実施例と、従来技
術との相違点は、CASレーテンシが2のときの出力デ
ータラッチ回路の制御信号の供給タイミングはそのまま
にして、イネーブル期間を長くして、データの通り抜け
を妨げないように工夫し、アクセス時間(tAC2)の
高速化と同時に、クロックサイクル時間(tAC2)は
悪化しない様にしたものである。
【0036】図1を参照すると、この半導体記憶装置
は、クロック信号端子CLKからバッッファ12を介し
て供給されるクロック信号51をセット信号とし、クロ
ック信号51を受けるインバータINV11と、インバ
ータINV11の出力を受けるインバータINV12
と、インバータINV12の出力を受けるインバータI
NV13と、インバータINV13の出力と、内部から
供給されるCASレーテンシが2のとき有効になるモー
ド信号MDCLT2を受けるインバータINV14と、
インバータINV12の出力が一の入力端に、インバー
タINV14の出力が他の入力端に接続されたNORゲ
ートNR4と、インバータINV13の出力を一の入力
端に入力し、NORゲートNR4の出力の遅延回路DL
1で遅延された信号を他の入力端に入力するNORゲー
トNR1と、NORゲートNR1の出力54をリセット
入力とする、2入力NORゲートNR2、NR3で構成
されるRS−フリップフロップ(F/F)と、RS−フ
リップフロップ(F/F)の出力を受けるインバータI
NV15と、インバータINV15から出力される制御
信号ICLKOEに同期して出力データラッチ回路7か
ら出力されたデータをラッチする出力データラッチ回路
9と、出力端子DOUTを介して外部出力される出力バ
ッファ10と、を備えて構成されている。
【0037】次に、本発明の一実施例の動作について説
明する。
【0038】図2は、本発明の半導体記憶装置の第一の
実施例において、CASレーテンシが2のときの動作を
示すタイミングチャートである。CASレーテンシが2
の場合、モード信号MDCLT2はハイレベルとなるの
で、NORゲートNR4はインバータINV12の出力
信号を反転して出力する。遅延回路DL1を介して得ら
れた内部信号53とインバータINV13の出力信号5
2はNORゲートNR1を介して、内部信号54が得ら
れる。
【0039】クロック信号端子CLKからバッファ12
を介して供給されるクロック信号51がハイレベル、内
部信号54がロウレベルとなるとRS−F/Fがセット
され、内部信号55はロウレベルとなる。
【0040】内部信号51がロウレベル、内部信号54
がハイレベルとなるとRS−F/Fがリセットされ、内
部信号55はハイレベルとなる。
【0041】内部信号55は、インバータINV15を
介して反転され、内部クロック信号ICLKOEとして
出力される。この内部クロック信号に同期して、出力ラ
ッチ回路は供給されたデータをラッチし、出力バッファ
およびデータ出力端子を介して外部にデータを出力し始
める。
【0042】図3は、本発明の半導体記憶装置の一実施
例において、CASレーテンシが3のときの動作を示す
タイミングチャートである。CASレーテンシが3の場
合、モード信号MDCLT2はロウレベルとなるので、
NORゲートNR4ロウレベルを出力する。遅延回路D
L1を介して得られた内部信号53とインバータINV
13の出力信号52はNORゲートNR1を介して、内
部信号54が得られる。クロック信号端子CLKからバ
ッファ12を介して供給されるクロック信号51がハイ
レベル、内部信号54がロウレベルとなるとRS−F/
Fがセットされ、内部信号55はロウレベルとなる。
【0043】内部信号51がロウレベル、内部信号54
がハイレベルとなるとRS−F/Fがリセットされ、内
部信号55はハイレベルとなる。内部信号55はインバ
ータINV15を介して反転され、内部クロック信号I
CLKOEとして出力される。この内部クロック信号I
CLKOEに同期して、出力ラッチ回路は供給されたデ
ータをラッチし出力バッファおよびデータ出力端子を介
して外部にデータを出力し始める。
【0044】上述の実施例では、CASレーテンシが2
および3の場合を例にとって説明したが、CASレーテ
ンシがN(Nは2以上の整数)の場合にも適用できる。
【0045】また、3段パイプライン方式を用いたシン
クロナスDRAMを例にとって説明したが、本発明は、
データ出力のタイミングを問題にしているので、例えば
2ビットプリフェッチ方式のシンクロナスDRAMなど
にも適用できる。
【0046】さらに、シンクロナスDRAMのみなら
ず、クロックに同期して動作する半導体記憶装置、例え
ばシンクロナスSRAMなどにも適用できる。
【0047】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体記
憶装置によれば、アクセス時間(tAC2)をクッロク
サイクル時間(tCK2)を悪化させることなく高速化
できるという効果を奏する。
【0048】その理由は、本発明においては、CASレ
ーテンシが2の場合の出力ラッチ回路制御信号であるI
CLKOEがロウレベルからハイレベルになるのを早く
し、ハイレベルからロウレベルになるのを遅くして、出
力ラッチ回路信号ICLKOEのイネーブル時間を長く
したことによる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の半導体記憶装置を示すブロ
ック図である。
【図2】本発明の一実施例においてCASレーテンシが
2のときの動作を説明する動作タイミングチャートであ
る。
【図3】本発明の一実施例においてCASレーテンシが
3のときの動作を説明する動作タイミングチャートであ
る。
【図4】従来技術の半導体記憶装置を示すブロック図で
ある。
【図5】図4に示す従来技術の動作を説明する動作タイ
ミングチャートである。(a)は内部クロック信号IC
LKOEの動作を説明するタイミングチャートである。
(b)はCASレーテンシが2の時の動作を説明するタ
イミングチャートである。(c)はCASレーテンシが
3のときの動作を説明するタイミングチャートである。
【図6】一般的なシンクロナスDRAMを示すブロック
図である。
【図7】(a)はシンクロナスDRAMのCASレーテ
ンシが3の場合の動作説明用タイミングチャートであ
る。(b)はシンクロナスDRAMのCASレーテンシ
が2の場合の動作説明用タイミングチャートである。
(c)は前記(a)および(b)に対応する汎用DRA
Mの動作説明用タイミングチャートである。
【符号の説明】
1,11,12 入力バッファ 2 バーストカウンタ 3 カラムデコーダ 4 メモリブロック 5,6 データアンプ 7,8,9 出力データラッチ 10 出力バッファ 16 リードライトバス対 21 パイプライン1段目 22 パイプライン2段目 23 パイプライン3段目 41〜45 内部信号 51〜55 内部信号 INV1〜6,11〜15 インバータ NR1〜4 NORゲート ND1 NANDゲート AD1〜3 ANDゲート DL1〜2 遅延回路

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】メモリデータを読み出し予め定められた所
    定の周期を有する第1のクロック信号に同期してラッチ
    する出力データラッチ回路を有し、 内部から供給されるモード信号が非活性状態のときは、
    前記第1のクロック信号に同期して外部アドレス信号を
    ラッチするとともに内部アドレス信号を生成するバース
    トカウンタのラッチタイミングからN(Nは3以上の整
    数)クロック後の前記第1のクロック信号から生成され
    る制御信号に同期して前記内部アドレス信号が指定する
    データを読み出すとともに、前記出力データラッチ回路
    から出力する第1の動作モードと、前記第1のクロック
    信号に代えて、この信号よりも周期の長い第2のクロッ
    ク信号が供給され、かつ前記モード信号が活性状態のと
    きは前記バーストカウンタのラッチタイミングからN−
    1クロック後の前記第2のクロック信号から生成される
    制御信号に同期して前記内部アドレス信号が指定するデ
    ータを読み出すとともに、前記出力データラッチ回路か
    ら出力する第2の動作モードとを有する半導体記憶装置
    において、 前記第1動作モードの制御信号と前記第2動作モードの
    制御信号が有効になる時間が同じであり、前記モード信
    号が活性状態のときは、前記モード信号が非活性状態の
    ときよりも、前記制御信号が無効になる時間が遅い、こ
    とを特徴とする半導体記憶装置。
  2. 【請求項2】前記第2の動作モードの制御信号は、前記
    モード信号が活性状態の時に、遅延回路により所定の時
    間遅延され、有効期間が長くなる、ことを特徴とする請
    求項1記載の半導体記憶装置。
  3. 【請求項3】前記遅延回路の遅延時間は、前記第2のモ
    ードにおいて制御信号が無効になる時間がデータよりも
    早くならないように予め設定されている、ことを特徴と
    する請求項1記載の半導体記憶装置。
  4. 【請求項4】CASレーテンシが2のときの内部クロッ
    ク信号がCASレーテンシが3のときと有効になる時間
    を同じとし、CASレーテンシが2の時の方が前記内部
    クロック信号が無効となる時間が遅くなるように設定す
    る手段を備え、前記内部クロック信号で出力データラッ
    チ回路が読み出しデータをラッチすることを特徴とする
    半導体記憶装置。
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