JP3189490B2 - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JP3189490B2
JP3189490B2 JP11696893A JP11696893A JP3189490B2 JP 3189490 B2 JP3189490 B2 JP 3189490B2 JP 11696893 A JP11696893 A JP 11696893A JP 11696893 A JP11696893 A JP 11696893A JP 3189490 B2 JP3189490 B2 JP 3189490B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はDRAM(ダイナミック
・ランダム・アクセス・メモリ)等の半導体記憶装置に
係わり、特にシリアルアクセス時の内部構成に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】近年、DRAMなどの半導体記憶装置は
大容量化はなされてきたが、データ転送レートの高速化
はあまり行なわれてなかった。そのため、MPUとの動
作速度の差が大きくなり、システム設計者にとっては使
いにくいものとなってきている。 最近、これを解決す
るためシステムクロックに同期してバーストデータを高
速でシリアル転送する同期型メモリが提案されている。
具体的にはシンクロナスDRAM、ラムバスDRAM、
キャッシュDRAM、シンクロナスSRAMなどであ
る。これらのデータを高速にシリアル転送するメモリで
は通常、データをパラレルに一括してアクセスし、パラ
レル−シリアル変換をチップ内部で行っている。
【0003】以下図面を参照しながら、前記した従来の
半導体記憶装置の一例について説明する。図3は従来の
半導体記憶装置のブロック図であり、図4は図3の一部
の詳細図である。
【0004】この半導体記憶装置は容量16Mビット、
ビット構成x4、4096リフレッシュサイクルのシン
クロナスDRAMであり、データをシリアルアクセスす
る機能を備えている。図3,図4において、1,2はそれ
ぞれロウデコーダA,Bであり、3〜6はワード線であ
る。201はコラムデコーダであり、12〜19はコラ
ム選択線であり供給されるアドレス(AY9〜AY1)
を括弧内に示す。20〜27はローカルデータバス対で
あり、30〜37はリードアンプである。120〜12
3はセレクタAであり、データレジスタA130〜13
3、あるいはデータレジスタB134〜137のどちら
にデータを伝えるかを決めるものである。124〜12
7はセレクタBであり、データレジスタAあるいはデー
タレジスタBのどちらのデータを出力バッファ44に接
続するかを決めるものである。60〜67は120〜1
23のセレクタAを介して、リードアンプ30〜37の
データをデータレジスタA130〜133あるいはデー
タレジスタB134〜137のどちらかに接続するメイ
ンデータバス対である。70はアドレス入力端子、20
5はロウアドレスバッファ、204はロウプリデコー
ダ、206はロウプリデコード信号線、71はコラムア
ドレスバッファ、202はコラムプリデコーダ、80は
コラムプリデコード信号線である。100〜115はメ
モリセルである。16Mビットのメモリアレイは300
〜303のそれぞれ4MビットのメモリブロックA〜D
から構成される。210〜215はセンスアンプ、22
0〜225はコラムスイッチ、230〜241はシェア
ードスイッチ、400はコラムアドレスカウンタであ
る。
【0005】以上のように構成された半導体記憶装置に
ついて、以下その動作について説明する。図4はメモリ
ブロックAのメモリセルからリードアンプまでのデータ
の経路の詳細を示すものであり、その動作はメモリブロ
ックB〜Dについても同様であるので、詳細の動作につ
いてはメモリブロックAについてのみ行うものとする。
【0006】まずアドレス入力端子70より12ビット
のロウアドレスAX11〜AX0が(AX11がMS
B、AX0がLSBである)入力され、ロウアドレスバ
ッファ205でラッチされた後ロウプリデコーダ204
でプリデコードされる。ロウプリデコード信号はロウプ
リデコード信号線206を経由してロウデコーダA1,
B2に供給され、ロウアドレスAX11〜AX0に対応
するワード線3〜6が選択される。ワード線は各メモリ
アレイブロックに4096本ずつ存在し、メモリブロッ
クA〜Dの各ブロックで1本ずつ選択される。メモリブ
ロックA〜Dはそれぞれ17のセンスアンプ列によって
容量256キロビットの16の小ブロックに分割されて
おり、その中のひとつの小ブロックにおいてワード線が
選択される。この小ブロックは図4においてはシェアー
ドスイッチ230〜232と233〜235の間のメモ
リセル群に相当する。ワード線が選択される前にロウプ
リデコード信号により、ワード線が選択される小ブロッ
クの両側に配置されたシェアードスイッチ(メモリブロ
ックAでは236〜238と239〜241)が切り放
され、センスアンプ(メモリブロックAでは210〜2
15)はワード線が選択されるブロックにおけるビット
線対のみと接続される。ワード線(メモリブロックAで
は3)が選択されることにより、メモリセルのスイッチ
ングトランジスタが導通し、そのワード線に接続された
メモリセルのデータがビット線対に読みだされ、微小電
位差が生じる。メモリブロックAではメモリセル100
〜103のデータはそれぞれビット線対260〜263
に読みだされ、シェアードスイッチ230、233、2
31、234を介してそれぞれセンスアンプ210、2
13、211、214に接続される。この微小電位差は
センスアンプ(メモリブロックAでは210〜215)
で増幅される。
【0007】次に10ビットのコラムアドレスAY9〜
AY0(AY9がMSB、AY0がLSBである)がア
ドレス入力端子70から入力され、コラムアドレスバッ
ファ71でラッチされた後、コラムアドレスカウンタ4
00にロードされる。ロードされたアドレスはコラムプ
リデコーダ202に供給され、プリデコードされる。コ
ラムプリデコード信号はコラムプリデコード信号線80
を経由してコラムデコーダ201に供給され、9ビット
のコラムアドレスAY9〜AY1に対応するコラム選択
線、例えば12、14、16、18が選択される。一本
のコラム選択線を選択することにより、2ビットのデー
タを取り出すことができるので、コラムデコーダにはA
Y0は供給されない。各メモリブロックにおいてコラム
選択線は512本のうち1本だけ選択される。コラム選
択線(メモリブロックAでは12)が選択されることに
より、コラムスイッチ(メモリブロックAでは220と
223)が導通し、センスアンプで増幅されたデータが
ローカルデータバス対(メモリブロックAでは20と2
1)に読みだされ、ローカルデータバス対に電位差が生
じる。この電位差をリードアンプ30〜37(メモリブ
ロックAでは30と31)で増幅し、増幅されたデータ
はメインデータバス対60〜67(メモリブロックAで
は60と61)、セレクタA120〜123を経由して
データレジスタA130〜133に入力される。出力端
子48〜51はI/O0〜3に対応しており、この例で
は各I/Oにつき2ビットが並列に読みだされデータレ
ジスタに2ビット分のデータが入力される。
【0008】メモリセルとコラムアドレスとの対応は以
下のようになる。図3においてはコラムアドレスAY9
〜AY0が(0000000000)(以下コラム0番
地と記述する)がメモリセル100、104、108、
112に対応し、(0000000001)(以下コラ
ム1番地と記述する)がメモリセル101、105、1
09、113に対応し、(0000000010)(以
下コラム2番地と記述する)がメモリセル102、10
6、110、114に対応し、(000000001
1)(以下コラム3番地と記述する)が103、10
7、111、115に対応する。つまり、データレジス
タにはコラム(2m,2m+1;mは0叉は自然数)番
地のデータがロードされる。
【0009】データレジスタではこの2ビットのデータ
をパラレル−シリアル変換し、データセレクタB124
〜127、出力バッファ44〜47を介して出力端子4
8〜51に出力する。データを3ビット以上連続してア
クセスする場合は前述したコラム動作を必要なだけ繰り
返す。その場合はデータレジスタAとデータレジスタB
に交互にデータを入力する。メモリブロックAについて
説明すると、最初の2ビットのデータをデータレジスタ
A130、セレクタB124、出力バッファ44を介し
て入出力端子48に出力する間に、次の2ビットのデー
タをセレクタA120を介してデータレジスタB134
に入力する。データレジスタA130のデータ出力が終
わると今度は次の2ビットのデータをデータレジスタB
134、セレクタB124、出力バッファ44を介して
入出力端子48に出力し、それと並行して次の2ビット
のデータをセレクタA120を介してデータレジスタA
130に入力する。以下同様に動作を繰り返す。他の3
つのI/Oについても動作は同様である。
【0010】以上の動作をタイミング図で示したものが
図6である。CLK,CS,RAS,CAS,ADR,
WE,I/Oはチップの外部入力(I/Oは出力もかね
る)であり、コラムアドレスカウンタ以降の項目はチッ
プの内部動作を示すものである。CLKは基本クロック
であり、入力の判定及び出力の確定はクロックの立ち上
がりエッジで行われる。CSはチップセレクトであり、
CLKの立ち上がり時にLOWにすることによって当該
クロックエッジにおけるRAS,CAS,WEの入力を
有効にする。RASはロウアドレスを取り込む制御信号
であり、CLKの立ち上がり時にLOWの時にアドレス
入力端子ADRの入力をロウアドレスとして取り込む。
CASはコラムアドレスを取り込む制御信号であり、C
LKの立ち上がり時にLOWの時にアドレス入力端子A
DRの入力をコラムアドレスとして取り込む。WEは書
き込みを制御する信号であり、CASとWEがLOWの
時書き込みを実行し、CASがLOWでWEがHIGH
の時に読み出しを実行する。シンクロナスDRAMでは
連続してアクセス可能なデータ数(ラップ長と称する)
と、CASから出力データ確定までの遅延クロック数
(レーテンシと称する)が設定できる。図6ではラップ
長4、レーテンシ3、周波数100MHzの設定で、コ
ラム番地が0から4ビット読み出す場合と、コラム番地
2から4ビット読み出す場合について示している。図6
においてコラムアドレスカウンタとはコラムアドレスカ
ウンタの内容(AY9〜AY0)を指し、図には変化す
る下位2ビットのみを示す。コラムデコーダアドレスと
はコラムデコーダに供給されるアドレス(AY9〜AY
1)を指し、図では変化する下位1ビットのみを示す。
コラム選択線の項には図3における数字で選択されるも
のを表す。メインデータバス対、データレジスタA、デ
ータレジスタBには読みだされるデータのコラムの番地
を示す。
【0011】図6について説明すると、まずサイクル1
の立ち上がりでロウアドレスRAaが入力される。次に
サイクル3の立ち上がりでコラムアドレスCA0(AY
9〜AY0=0)が入力され、コラムアドレスカウンタ
(下位2ビット)の内容は00となる。コラムデコーダ
アドレスは0(AY9〜AY1=0)となり、コラム選
択線12、14、16、18が選択される。そしてメイ
ンデータバス対に各I/OにつきCA0,CA1の2ビ
ットのデータが読みだされ、サイクル4の終わりでデー
タレジスタAにロードされる。サイクル5になるとコラ
ムアドレスカウンタのAY1の桁を1増加する。コラム
デコーダアドレスは1(AY9からAY2=0,AY1
=1)となり、対応するコラム選択線13、15、1
7、19が選択され、メインデータバス対にCA2,C
A3のデータがロードされ、サイクル6の終わりでデー
タレジスタBにデータがロードされる。一方サイクル5
〜6にかけてデータレジスタAからデータが出力され、
サイクル6、7の立ち上がりエッジでCA0,CA1が
それぞれ確定する。次にサイクル7〜8にかけてデータ
レジスタBからデータが出力され、サイクル8、9の立
ち上がりエッジでCA2,CA3がそれぞれ確定する。
サイクル13からはコラムアドレスCA2が入力され、
CA2,CA3,CA0,CA1の順でデータが出力さ
れる様子を示す。シンクロナスDRAMではラップ長4
の時はコラム番地0〜3が一つの組となっており、先頭
番地からサイクリックにデータを出力する仕様となって
いる。そのためサイクル15の始めでAY1の桁が1増
加するが、AY1からAY2への桁上げは禁止されるよ
うな構成となっており、コラムアドレスカウンタの内容
は(AY9〜AY0=0)となる。
【0012】データを途切れずに連続して出力させるた
めにはコラム動作の周期、即ちtCL(コラムアドレス
が入力されてからデータレジスタにデータが伝達される
までの時間)が、[データ出力周期]と[tCL間に読
みだされる有効なデータ数]の積以下でなければならな
い。図6ではtCLは20ns、[データ出力周期]と
[tCL間に読みだされる有効なデータ数]の積は10
ns×2=20nsとなり、前述した条件を満たすので
データを連続して出力させることができる。例えば、日
経マイクロエレクトロニクス1992年5月11日号、
pp143〜147参照。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記のよ
うな構成では、奇数番地のコラムアドレスからアクセス
を開始した場合データを連続してアクセスできないとい
う問題点を有していた。図7を用いて説明する。これは
図3の構成でコラムアドレスCA1からサイクリックに
データを読みだそうとした場合にデータが途切れてしま
うことを示す図である。サイクル3のエッジでCA1
(AY9〜AY1=0、AY0=1)が入力されるが、
コラム選択線のデコードにはAY0は用いられないた
め、コラムデコーダアドレスは0となり、コラムアドレ
スとしてCA0が入力されたときと同様にコラム選択線
12、14、16、18が選択され、メインデータバス
対にはCA0,CA1が読みだされ、サイクル4の終わ
りでデータレジスタAにCA0,CA1のデータがロー
ドされる。サイクル6のエッジでCA1は確定するが図
に示すようにCA2が確定するのはサイクル8の始めで
あるからCA1とCA2の間が途切れてしまうことにな
る。この場合tCLが20nsに対して[データ出力周
期]と[tCL間に読みだされる有効なデータ数]の積
は10ns×1=10nsであるため前述した条件を満
たしていない。
【0014】一般に内部にNビット長(図7では2ビッ
ト長)のレジスタを設けてパラレル−シリアル変換を行
う場合、通常レジスタにロードされるNビットのデータ
のアドレスの組合わせは一通りに固定される。そのため
コラムの入力アドレスを含むNビットのデータの組の最
後のデータの番地(図7ではCA1)を越えてアクセス
する場合、[データのアクセス周期]×[コラムの入力
アドレスからレジスタにロードされたNビットの最後の
データまでの数](図7では10ns×1=10ns)
がtCL(図7では20ns)よりも短い場合にはアク
セスが中断してしまう。前者の最小値はデータのアクセ
ス周期(図7では10ns)となるため、パラレル−シ
リアル変換している関係上必ずデータは中断してしま
う。レジスタのサイズをコラムのアドレス数(この従来
例では512)と等しくすればデータが中断するという
問題は解決できるが、メガビット程度の容量のメモリで
はチップ面積、消費電流が著しく増加し実現は困難であ
る。
【0015】本発明は前記問題点に鑑み、レジスタのサ
イズが小さくても任意のコラムアドレスからデータを連
続してシリアルアクセスすることができる半導体記憶装
置を提供するものである。
【0016】
【課題を解決するための手段】前記問題点を解決するた
めに本発明の半導体記憶装置は、2進コラムアドレス入
力の所定の桁に対して1を加算する加算器と、前記加算
器の出力を初期値として受け取る第1のコラムアドレス
カウンタと、前記2進コラムアドレス入力を初期値とし
て受けとる第2のコラムアドレスカウンタと、前記所定
の桁以下の桁を無視して前記第1のコラムアドレスカウ
ンタの出力をデコードし、第1のコラム選択線を選択す
る第1のコラムデコーダと、前記所定の桁以下の桁を無
視して前記第2のコラムアドレスカウンタの出力をデコ
ードし、第2のコラム選択線を選択する第2のコラムデ
コーダと、前記第1及び第2のコラム選択線によって選
択される複数のメモリセルから並列に読み出されたデー
タが入力されるデータレジスタと、前記データレジスタ
の内容をパラレルシリアル変換して外部に出力する出力
手段とを備え、前記第1及び第2のコラム選択線の1回
の選択に対応する期間中に、前記第1又は第2のコラム
選択線が1度に選択するメモリセルよりも多くのメモリ
セルからのデータを連続してアクセスするものである。
【0017】
【作用】本発明は前記した構成によって、第1のコラム
デコータによって選択されるメモリセルから読み出しを
開始する場合、加算器の加算結果は第1のコラムデコー
ダの選択動作に影響しないが、第2のコラムデコーダに
よって選択されるメモリセルから読出しを開始する場
合、加算器で加算された2進コラムアドレスの桁上がり
によって、第1のコラム選択線を加算された値に対応す
るものとすることができる。いずれの場合でも、任意の
コラムアドレスから始まる連続したアドレスの読出しを
行うとき、少なくとも[tCL間に読み出される有効な
データ数]を[N/2+1]とすることができ、この値
と[データ出力周期]の積容易にtCL以下とし、
意のコラムアドレスからデータを中断させずにシリアル
アクセスすることができる。
【0018】
【実施例】
(実施例1)以下本発明の実施例1の半導体記憶装置に
ついて、図面を参照しながら説明する。図1は本発明の
実施例1における半導体記憶装置のブロック図を示すも
のであり、図2は図1の一部の詳細図でありメモリセル
からリードアンプまでのデータの流れを示すものであ
る。この半導体記憶装置は容量16Mビット、ビット構
成x4、4096リフレッシュサイクルのシンクロナス
DRAMである。
【0019】図1において、1,2はそれぞれロウデコ
ーダA,Bであり、3〜6は選択されたワード線であ
る。205はロウアドレスバッファ、204はロウプリ
デコーダ、206はロウプリデコード信号線である。1
0,11はそれぞれコラムデコーダA、Bであり、12
〜19はコラム選択線であり、供給されるアドレス(A
Y9〜AY1)を括弧内に示す。20〜27はローカル
データバス対であり、30〜37はリードアンプであ
る。120〜123はセレクタAであり、データレジス
タA130〜133、あるいはデータレジスタB134
〜137のどちらにデータを伝えるかを決めるものであ
る。124〜127はセレクタBでありデータレジスタ
AあるいはデータレジスタBのどちらのデータを出力バ
ッファに接続するかを決めるものである。44〜47は
出力バッファ、48〜51は出力端子である。60〜6
7は120〜123のセレクタAを介して、リードアン
プ30〜37のデータをデータレジスタA130〜13
3あるいはデータレジスタB134〜137のどちらか
に接続するメインデータバス対である。70はアドレス
入力端子、71はコラムアドレスバッファ、72は加算
器、74,75はそれぞれコラムアドレスカウンタA,B
であり、76,77はそれぞれコラムプリデコーダA,B
であり、78,79はコラムプリデコード信号線であ
る。100〜115はメモリセルである。
【0020】以上のように構成された半導体記憶装置に
ついて、以下その動作について説明する。図2はメモリ
ブロックAのメモリセルからリードアンプまでのデータ
の経路の詳細を示すものであり、その動作はメモリブロ
ックB〜Dについても同様であるので、詳細の動作につ
いてはメモリブロックAについてのみ行うものとする。
【0021】まずアドレス入力端子70より12ビット
のロウアドレスAX11〜AX0が(AX11がMS
B、AX0がLSBである)入力され、ロウアドレスバ
ッファ205でラッチされた後ロウプリデコーダ204
でプリデコードされる。ロウプリデコード信号はロウプ
リデコード信号線206を経由してロウデコーダA1,
ロウデコーダB2に供給され、ロウアドレスAX11〜
AX0に対応するワード線3〜6が選択される。ワード
線は各メモリアレイブロックに4096本ずつ存在し、
メモリブロックA〜Dの各ブロックで1本ずつ選択され
る。メモリブロックA〜Dはそれぞれ17のセンスアン
プ列によって容量256キロビットの16の小ブロック
に分割されており、その中のひとつの小ブロックにおい
てワード線が選択される。この小ブロックは図2におい
てはシェアードスイッチ230〜232と233〜23
5の間のメモリセル群に相当する。ワード線が選択され
る前にロウプリデコード信号により、ワード線が選択さ
れる小ブロックの両側に配置されたシェアードスイッチ
(メモリブロックAでは236〜238と239〜24
1)が切り放され、センスアンプ(メモリブロックAで
は210〜215)はワード線が選択されるブロックに
おけるビット線対のみと接続される。ワード線(メモリ
ブロックAでは3)が選択されることにより、メモリセ
ルのスイッチングトランジスタが導通し、そのワード線
に接続されたメモリセルのデータがビット線対に読みだ
され、微小電位差が生じる。メモリブロックAではメモ
リセル100〜103のデータはそれぞれビット線対2
60〜263に読みだされ、シェアードスイッチ23
0、233、231、234を介してそれぞれセンスア
ンプ210、213、211、214に接続される。こ
の微小電位差はセンスアンプ(メモリブロックAでは2
10〜215)で増幅される。
【0022】次に10ビットのコラムアドレスAY9〜
AY0(AY9がMSB、AY0がLSBである)がア
ドレス入力端子70から入力され、コラムアドレスバッ
ファ71でラッチされた後、コラムアドレスカウンタB
75にロードされる。また加算器72でAY0の桁が1
だけ増加されコラムアドレスカウンタA74にもロード
される。コラムアドレスカウンタA、BのAY9〜AY
1はそれぞれプリデコーダA76、プリデコーダB77
でプリデコードされる。コラムプリデコード信号はコラ
ムプリデコード信号線78,79を経由してコラムデコ
ーダA10、コラムデコーダB11に供給される。
【0023】ここで注意しなければならないのはプリデ
コーダ76,77にはAY0は供給されない点である。
コラムアドレスカウンタA,BにおけるAY9〜AY1
の内容に注目すると、コラムアドレスカウンタA74の
内容はコラムアドレスカウンタB75の内容のAY0の
値を1増加させたものであるから、入力されたコラムア
ドレスが偶数(AY0が0)の場合AY9〜AY1の内
容は等しくなり、入力されたコラムアドレスが奇数(A
Y0が1)の場合AY9〜AY1の内容はコラムアドレ
スカウンタAの値の方が1つ大きくなる。
【0024】メモリセルとコラムアドレスとの対応は以
下のようになる。図1においてはコラム0番地がメモリ
セル100、101、108、109に対応し、コラム
1番地がメモリセル104、105、112、113に
対応し、コラム2番地がメモリセル102、103、1
10、111に対応し、コラム3番地が106、10
7、114、115に対応する。つまり、メモリブロッ
クA300にはI/O0及び1のコラム番地が偶数のセ
ルが配置され、メモリブロックB301にはI/O0及
び1のコラム番地が奇数のセルが配置される。メモリブ
ロックC302にはI/O2及び3のコラム番地が偶数
のセルが、メモリブロックB303にはI/O2及び3
のコラム番地が奇数のセルが配置される。
【0025】従って、入力されたコラム番地が0の場合
はコラム選択線12、14、16、18が選択され、入
力されたコラム番地が1の場合はコラム選択線14、1
3、18、17が選択される。入力されたコラム番地が
2の場合はコラム選択線13、15、17、19が選択
される。
【0026】以上の構成により入力されたコラムアドレ
スの番地が0の場合、選ばれるのはコラム(0、1)番
地の2ビットのデータであり、コラムアドレスの番地が
1の場合、選ばれるのはコラム(1、2)番地の2ビッ
トのデータである。一般化すると、入力されたコラムア
ドレスの番地がYの場合、コラム(Y,Y+1)番地の
2ビットのデータを選択することができる。各メモリブ
ロック300〜303においてコラム選択線は512本
のうち1本だけ選択される。コラム選択線(メモリブロ
ックAでは12)が選択されることにより、コラムスイ
ッチ(メモリブロックAでは220と223)が導通
し、センスアンプで増幅されたデータがローカルデータ
バス対(メモリブロックAでは20と21)に読みださ
れ、ローカルデータバス対に電位差が生じる。この電位
差をリードアンプ30〜37(メモリブロックAでは3
0、31)で増幅し、増幅されたデータはメインデータ
バス対60〜67(メモリブロックAでは60、6
2)、セレクタA120〜123を経由してデータレジ
スタA130〜133に入力される。出力端子48〜5
1はI/O0〜3に対応しており、この例では各I/O
につき2ビットが並列に読みだされデータレジスタに2
ビット分のデータが入力される。
【0027】データレジスタではこの2ビットのデータ
をパラレル−シリアル変換し、データセレクタB124
〜127、出力バッファ44〜47を介して出力端子4
8〜51に出力する。データを3ビット以上連続してア
クセスする場合は前述したコラム動作を必要なだけ繰り
返す。その場合はデータレジスタAとデータレジスタB
に交互にデータを入力する。メモリブロックAについて
説明すると、最初の2ビットのデータをデータレジスタ
A130、セレクタB124、出力バッファ44、を介
して入出力端子48に出力する間に、次の2ビットのデ
ータをセレクタA120を介してデータレジスタB13
4に入力する。データレジスタA130のデータ出力が
終わると今度は次の2ビットのデータをデータレジスタ
B134、セレクタB124、出力バッファ44を介し
て入出力端子48に出力し、それと並行して次の2ビッ
トのデータをセレクタA120を介してデータレジスタ
A130に入力する。以下同様に動作を繰り返す。
【0028】以上の動作をタイミング図で示したものが
図8である。CLK,CS,RAS,CAS,ADR,
WE,I/Oはチップの外部入力(I/Oは出力もかね
る)であり、コラムアドレスカウンタ以降の項目はチッ
プの内部動作を示すものである。CLK〜I/Oまでの
機能は図6と同じであるので説明は省略する。ラップ長
とレーテンシについても従来の技術の項における記載と
同様である。図8ではラップ長4、レーテンシ3、周波
数100MHzの設定で、コラム番地が0から4ビット
読み出す場合と、コラム番地2から4ビット読み出す場
合について示している。図8においてコラムアドレスカ
ウンタとはコラムアドレスカウンタの内容(AY9〜A
Y0)を指し、図には変化する下位2ビットのみを示
す。コラムデコーダアドレスとはコラムデコーダに供給
されるアドレス(AY9〜AY1)を指し、図8では変
化する下位1ビットのみを示す。コラム選択線の項には
図1における数字で選択されるものを表す。メインデー
タバス対、データレジスタA、データレジスタBの項に
は読みだされるデータのコラムの番地を示す。
【0029】図8について説明するとまずサイクル1の
立ち上がりでロウアドレスRAaが入力される。次にサ
イクル3の立ち上がりでコラムアドレスCA0(AY9
〜AY0=0)が入力され、コラムアドレスカウンタB
(下位2ビット)の内容は00となり、コラムアドレス
カウンタA(下位2ビット)の内容はAY0の桁が1増
加されて01となる。コラムデコーダアドレスはA,B
共に0(AY9〜AY1=0)となり、コラムデコーダ
Aによりコラム選択線12、16がコラムデコーダBに
よりコラム選択線14、18が選択される。そしてメイ
ンデータバス対に各I/OにつきCA0,CA1の2ビ
ットのデータが読みだされ、サイクル4の終わりでデー
タレジスタAにロードされる。サイクル5になるとコラ
ムアドレスカウンタA,BのAY1の桁を1増加する。
コラムアドレスカウンタA74の内容は11となり、コ
ラムアドレスカウンタB75の内容は10となる。コラ
ムデコーダアドレスはA,Bともに1(AY9〜AY2
=0,AY1=1)となり、コラムデコーダA10によ
りコラム選択線13、17が、コラムデコーダB11に
よりコラム選択線15、19がそれぞれ選択される。メ
インデータバス対にはCA2,CA3のデータがロード
され、サイクル6の終わりでデータレジスタBにデータ
がロードされる。一方サイクル5〜6にかけてデータレ
ジスタAからデータが出力され、サイクル6、7の立ち
上がりエッジでCA0,CA1がそれぞれ確定する。次
にサイクル7〜8にかけてデータレジスタBからデータ
が出力され、サイクル8、9の立ち上がりエッジでCA
2,CA3がそれぞれ確定する。サイクル13からはコ
ラムアドレスCA2が入力され、CA2,CA3,CA
0,CA1の順でデータが出力される様子を示す。前述
したようにシンクロナスDRAMではラップ長4の時は
コラム番地0〜3が一つの組となっており、先頭番地か
らサイクリックにデータを出力する仕様となっているた
めサイクル15の始めでAY1の桁が1増加するが、A
Y1からAY2への桁上げは禁止されるような構成とな
っており、コラムアドレスカウンタの内容はAが01
(AY9〜AY1=0、AY0=1)、Bが00(AY
9〜AY0=0)となる。
【0030】図9はラップ長4、レーテンシ3、周波数
100MHzの設定で、コラムアドレスとして奇数番地
CA1を入力した場合のタイミング図である。まずサイ
クル1の立ち上がりでロウアドレスRAaが入力され
る。次にサイクル3の立ち上がりでコラムアドレスCA
1(AY9〜AY1=0、AY0=1)が入力され、コ
ラムアドレスカウンタB(下位2ビット)の内容は01
となり、コラムアドレスカウンタA(下位2ビット)の
内容はAY0の桁が1増加されて10となる。コラムデ
コーダアドレスはAが1(AY9〜AY2=0、AY1
=1),Bが0(AY9〜AY1=0)となり、コラム
デコーダAによりコラム選択線13、17が、コラムデ
コーダBによりコラム選択線14、18が選択される。
そしてメインデータバス対に各I/OにつきCA1,C
A2の2ビットのデータが読みだされ、サイクル4の終
わりでデータレジスタAにロードされる。サイクル5に
なるとコラムアドレスカウンタA,BのAY1の桁を1
増加する。コラムアドレスカウンタA74の内容は00
となり(ラップ長4であるのでAY1からAY2への桁
上げは禁止されている)、コラムアドレスカウンタB7
5の内容は11となる。コラムデコーダアドレスはAが
0(AY9〜AY1=0),Bが1(AY9〜AY2=
0,AY1=1)となり、コラムデコーダA10により
コラム選択線12、16が、コラムデコーダB11によ
りコラム選択線15、19がそれぞれ選択される。メイ
ンデータバス対にはCA3,CA0のデータがロードさ
れ、サイクル6の終わりでデータレジスタBにデータが
ロードされる。一方サイクル5〜6にかけてデータレジ
スタAからデータが出力され、サイクル6、7の立ち上
がりエッジでCA1,CA2がそれぞれ確定する。次に
サイクル7〜8にかけてデータレジスタBからデータが
出力され、サイクル8、9の立ち上がりエッジでCA
3,CA0がそれぞれ確定する。
【0031】コラムアドレスカウンタの任意の桁からの
繰上げを禁止することにより2のべき乗のデータ長の単
位でサイクリックにアクセスができる。例えば、AY2
からAY3への桁上げを禁止するとデータ長8でサイク
リックなアクセスができ、AY3からAY4への桁上げ
を禁止するとデータ長16でサイクリックなアクセスが
できる。桁上げを禁止しない場合はコラムの最大値のデ
ータ長(本実施例では512)でサイクリックなアクセ
スができる。
【0032】以上のように本実施例によれば、入力され
たコラムアドレスを記憶するコラムアドレスカウンタ
と、前記コラムアドレスを1増加した値を発生させる手
段と、前記1増加した値を記憶するもう一つのコラムア
ドレスカウンタと、それぞれのコラムアドレスカウンタ
の内容を下位1ビットを除いてデコードするデコーダ
と、各I/0についてそれぞれのコラム選択線から1ビ
ットずつを入出力する2ビットのサイズのデータレジス
タと、前記データレジスタの内容をパラレル−シリアル
変換して外部と入出力する手段を設けることにより、t
CL(20ns)が[データ出力周期]と[tCL間に
読みだされる有効なデータ数]の積(10ns×2=2
0ns)以下であるという条件を満たすのでデータを中
断せずにアクセスすることができる。
【0033】(実施例2)以下本発明の第2の実施例に
ついて図面を参照しながら説明する。
【0034】図5は本発明の第2の実施例を示す半導体
記憶装置のブロック図である。図5において1,2はそ
れぞれロウデコーダA,Bであり、3〜6は選択された
ワード線である。205はロウアドレスバッファ、20
4はロウプリデコーダ、206はロウプリデコード信号
線である。12〜19はコラム選択線であり、供給され
るアドレス(AY9〜AY1)を括弧内に示す。20〜
27はローカルデータバス対であり、30〜37はリー
ドアンプである。120〜123はセレクタAであり、
データレジスタA130〜133、あるいはデータレジ
スタB134〜137のどちらにデータを伝えるかを決
めるものである。124〜127はセレクタBでありデ
ータレジスタAあるいはデータレジスタBのどちらのデ
ータを出力バッファに接続するかを決めるものである。
44〜47は出力バッファ、48〜51は出力端子であ
る。70はアドレス入力端子、71はコラムアドレスバ
ッファ、72は加算器、74,75はそれぞれコラムア
ドレスカウンタA,Bであり、76,77はそれぞれコラ
ムプリデコーダA、Bであり、78、79はコラムプリ
デコード信号線である。100〜115はメモリセルで
ある。以上は図1の構成と同様なものである。
【0035】図1と異なるのは10,11のコラムデコ
ーダA、Bをコラム方向に配置した点と、リードアンプ
30〜37とセレクタA120〜123を接続するメイ
ンデータバス対60〜67の配置である。
【0036】以上のように構成された半導体記憶装置に
ついて、以下その動作を説明する。まずアドレス入力端
子70からロウアドレスが入力されワード線が選択され
てメモリセルのデータがセンスアンプで増幅されるころ
までは第1の実施例と動作は同じである。
【0037】次に10ビットのコラムアドレスAY9〜
AY0(AY9がMSB、AY0がLSBである)がア
ドレス入力端子70から入力され、コラムアドレスバッ
ファ71でラッチされた後加算器72でAY0が1だけ
増加され、コラムアドレスカウンタA74にロードされ
る。またコラムアドレスはコラムアドレスカウンタB7
5にもそのままロードされる。コラムアドレスカウンタ
A,BのAY9〜AY1はそれぞれプリデコーダA7
6、プリデコーダB77でプリデコードされる。コラム
プリデコード信号はコラムプリデコード信号線78,7
9を経由してコラムデコーダA10、コラムデコーダB
11に供給される。
【0038】ここで注意しなければならないのはプリデ
コーダ76,77にはAY0は供給されない点である。
コラムアドレスカウンタA,BにおけるAY9からAY
1の内容に注目すると、入力されたコラムアドレスが偶
数(AY0が0)の場合AY9〜AY1の内容は等しく
なり、入力されたコラムアドレスが奇数(AY0が1)
の場合AY9〜AY1の内容はコラムアドレスカウンタ
Aの値が1つ大きくなる。
【0039】メモリセルとコラムアドレスとの対応は以
下のようになる。図5においてはコラムアドレス0番地
がメモリセル100、101、104、105に対応
し、コラムアドレス1番地がメモリセル108、10
9、112、113に対応し、コラムアドレス2番地が
メモリセル102、103、106、107に対応し、
コラムアドレス3番地がメモリセル110、111、1
14、115に対応する。つまり、メモリブロックA3
00にはI/O0及び2の偶数番地のコラムアドレスの
セルが配置され、メモリブロックB301にはI/O1
及び3の偶数番地のコラムアドレスのセルが配置され
る。メモリブロックC302にはI/O0及び2の奇数
番地のセルが配置され、メモリブロックB303にはI
/O1及び3の奇数番地のセルが配置される。
【0040】従って、入力されたコラムアドレスの番地
が0の場合はコラム選択線12、14、16、18が選
択され、入力されたコラムアドレスの番地が1の場合は
コラム選択線16、18、13、15が選択される。入
力されたコラムアドレスの番地が2の場合はコラム選択
線13、15、17、19が選択される。
【0041】以上の構成により第1の実施例と同様に入
力されたコラムアドレスの番地が0の場合、選ばれるの
は(0、1)番地の2ビットのデータであり、コラムア
ドレスの番地が1の場合、選ばれるのは(1、2)番地
の2ビットのデータである。一般化すると、入力された
コラムアドレスの番地がYの場合、(Y,Y+1)番地
の2ビットのデータを選択することができる。各メモリ
ブロック300〜303においてコラム選択線は512
本のうち1本だけ選択される。コラム選択線が選択され
ることにより、コラムスイッチが導通し、センスアンプ
で増幅されたデータがローカルデータバス対に読みださ
れ、ローカルデータバス対に電位差が生じる。この電位
差をリードアンプ30〜37で増幅し、増幅されたデー
タはメインデータバス対60〜67、セレクタA120
〜123を経由してデータレジスタA130〜133に
入力される。出力端子48〜51はI/O0〜3に対応
しており、この例では各I/Oにつき2ビットが並列に
読みだされデータレジスタに2ビット分のデータが入力
される。
【0042】データレジスタではこの2ビットのデータ
をパラレル−シリアル変換し、データセレクタB124
〜127、出力バッファ44〜47を介して出力端子4
8〜51に出力する。データを3ビット以上連続してア
クセスする場合は前述したコラム動作を必要なだけ繰り
返す。その場合はデータレジスタAとデータレジスタB
に交互にデータを入力する。メモリブロックAについて
説明すると、最初の2ビットのデータをデータレジスタ
A130、セレクタB124、出力バッファ44、を介
して入出力端子48に出力する間に、次の2ビットのデ
ータをセレクタA120を介してデータレジスタB13
4に入力する。データレジスタA130のデータ出力が
終わると今度は次の2ビットのデータをデータレジスタ
B134、セレクタB124、出力バッファ44を介し
て入出力端子48に出力し、それと並行して次の2ビッ
トのデータをセレクタA120を介してデータレジスタ
A130に入力する。
【0043】図10はラップ長4、レーテンシ3、周波
数100MHzの設定で、コラムアドレスとして奇数番
地CA1を入力した場合のタイミング図である。まずサ
イクル1の立ち上がりでロウアドレスRAaが入力され
る。次にサイクル3の立ち上がりでコラムアドレスCA
1(AY9〜AY1=0、AY0=1)が入力され、コ
ラムアドレスカウンタB(下位2ビット)の内容は01
となり、コラムアドレスカウンタA(下位2ビット)の
内容はAY0の桁が1増加されて10となる。コラムデ
コーダアドレスはAが1(AY9〜AY2=0、AY1
=1),Bが0(AY9〜AY1=0)となり、コラム
デコーダAによりコラム選択線13、15が、コラムデ
コーダBによりコラム選択線16、18が選択される。
そしてメインデータバス対に各I/OにつきCA1,C
A2の2ビットのデータが読みだされ、サイクル4の終
わりでデータレジスタAにロードされる。サイクル5に
なるとコラムアドレスカウンタA,BのAY1の桁を1
増加する。コラムアドレスカウンタA74の内容は00
となり(ラップ長4であるのでAY1からAY2への桁
上げは禁止されている)、コラムアドレスカウンタB7
5の内容は11となる。コラムデコーダアドレスはAが
0(AY9〜AY1=0),Bが1(AY9〜AY2=
0,AY1=1)となり、コラムデコーダA10により
コラム選択線12、14が、コラムデコーダB11によ
りコラム選択線17、19がそれぞれ選択される。メイ
ンデータバス対にはCA3,CA0のデータがロードさ
れ、サイクル6の終わりでデータレジスタBにデータが
ロードされる。一方サイクル5〜6にかけてデータレジ
スタAからデータが出力され、サイクル6、7の立ち上
がりエッジでCA1,CA2がそれぞれ確定する。次に
サイクル7〜8にかけてデータレジスタBからデータが
出力され、サイクル8、9の立ち上がりエッジでCA
3,CA0がそれぞれ確定する。
【0044】コラムアドレスカウンタの任意の桁からの
繰上げを禁止することにより2のべき乗のデータ長の単
位でサイクリックにアクセスができる。例えば、AY2
からAY3への桁上げを禁止するとデータ長8でサイク
リックなアクセスができ、AY3からAY4への桁上げ
を禁止するとデータ長16でサイクリックなアクセスが
できる。桁上げを禁止しない場合はコラムの最大値のデ
ータ長(本実施例では512)でサイクリックなアクセ
スができる。
【0045】以上のように本実施例によれば、入力され
たコラムアドレスを記憶するコラムアドレスカウンタ
と、前記コラムアドレスのAY0を1増加した値を発生
させる手段と、前記1増加した値を記憶するもう一つの
コラムアドレスカウンタと、それぞれのコラムアドレス
カウンタの内容を下位1ビットを除いてデコードするデ
コーダと、それぞれのコラム選択線から1ビットずつを
入出力する2ビットのサイズのデータレジスタと、前記
データレジスタの内容をパラレル−シリアル変換して外
部と入出力する手段を設けることにより、tCL(20
ns)が[データ出力周期]と[tCL間に読みだされ
る有効なデータ数]の積(10ns×2=20ns)以
下であるという条件を満たすのでデータを中断せずにア
クセスすることができる。また、コラムデコーダA、B
をコラム方向に配置することにより、コラムデコーダ領
域のレイアウト面積を低減することができる。
【0046】なお、第1及び第2の実施例においてデー
タレジスタA130〜133、データレジスタB134
〜137のサイズを2としたが、これを4あるいは8と
してもよい。またビット構成は×4としたが本発明は当
然×8、×16等のビット構成のものにも適用可能であ
る。
【0047】
【発明の効果】以上のように本発明は、2進コラムアド
レス入力の所定の桁に対して1を加算する加算器と、そ
の出力を初期値として受け取る第1のコラムアドレスカ
ウンタと、2進コラムアドレス入力をそのまま受け取る
第2のコラムアドレスカウンタと、所定の桁以下の桁を
無視して第1、第2のコラムアドレスカウンタの出力を
デコードする第1、第2のコラムデコーダと、第1、第
2のコラムデコーダによって選択されるNビット分のデ
ータをロードするデータレジスタを設けることにより、
1I/Oあたり2あるいは4程度のサイズのデータレジ
スタで任意のコラムアドレスから高速にシリアルアクセ
スを行うことが可能となり、メガビット級の高速シリア
ルアクセスが可能な半導体記憶装置をチップ面積、消費
電流の増加を抑えて実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例における半導体記憶装置
のブロック図
【図2】同実施例における半導体記憶装置のブロック図
【図3】従来の半導体記憶装置のブロック図
【図4】従来の半導体記憶装置のブロック図
【図5】本発明の第2の実施例における半導体記憶装置
のブロック図
【図6】従来の半導体記憶装置の動作を示すタイミング
【図7】従来の半導体記憶装置の動作を示すタイミング
【図8】本発明の第1の実施例における半導体記憶装置
の動作を示すタイミング図
【図9】同実施例における半導体記憶装置の動作を示す
タイミング図
【図10】本発明の第2の実施例における半導体記憶装
置の動作を示すタイミング図
【符号の説明】
1 ロウデコーダA 2 ロウデコーダB 10 コラムデコーダA 11 コラムデコーダB 12〜19 コラム選択線 20〜27 ローカルデータバス対 60〜67 メインデータバス対 70 アドレス入力端子 72 加算器
フロントページの続き (72)発明者 菊川 博仁 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平6−76563(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G11C 11/40 - 11/41

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のビット線と、前記複数のビット線
    と交差する複数のワード線と、前記複数のビット線と複
    数のワード線の交点に設けられた複数のメモリセルを有
    する半導体記憶装置において、2進コラムアドレス入力
    の所定の桁に対して1を加算する加算器と、前記加算器
    の出力を初期値として受け取る第1のコラムアドレスカ
    ウンタと、前記2進コラムアドレス入力を初期値として
    受け取る第2のコラムアドレスカウンタと、前記所定の
    桁以下の桁を無視して前記第1のコラムアドレスカウン
    タの出力をデコードし、第1のコラム選択線を選択する
    第1のコラムデコーダと、前記所定の桁以下の桁を無視
    して前記第2のコラムアドレスカウンタの出力をデコー
    ドし、第2のコラム選択線を選択する第2のコラムデコ
    ーダと、前記第1及び第2のコラム選択線によって選択
    される複数のメモリセルから並列に読み出されたデータ
    が入力されるデータレジスタと、前記データレジスタの
    内容をパラレルシリアル変換して外部に出力する出力手
    段とを備え、前記第1及び第2のコラム選択線の1回の
    選択に対応する期間中に、前記第1又は第2のコラム選
    択線が1度に選択するメモリセルよりも多くのメモリセ
    ルからのデータを連続してアクセスすることを特徴とす
    る半導体記憶装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の半導体記憶装置におい
    て、前記第1のコラム選択線によって選択されるメモリ
    セルと前記第2のコラム選択線によって選択されるメモ
    リセルとが、ロウ方向に分割された異なるメモリセルア
    レイにそれぞれ含まれることを特徴とする半導体記憶装
    置。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の半導体記憶装置におい
    て、前記第1のコラム選択線によって選択されるメモリ
    セルと前記第2のコラム選択線によって選択されるメモ
    リセルとが、コラム方向に分割された異なるメモリセル
    アレイにそれぞれ含まれることを特徴とする半導体記憶
    装置。
  4. 【請求項4】 請求項1記載の半導体記憶装置におい
    て、前記所定の桁が最下位ビットの桁であることを特徴
    とする半導体記憶装置。
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