JP4198271B2 - Semiconductor memory device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般の半導体記憶装置に関し、特にクロックに同期して動作する半導体記憶装置に関する。
近年、CPUの高速化に伴って、DRAM(dynamic random access memory)等の半導体記憶装置では、より高い信号周波数でデータ信号の入出力を行い、データ転送速度の高速化をはかることが要求されている。
【0002】
この要求に応える半導体記憶装置として、例えば、SDRAM(synchronous dynamic random access memory)、及びFCRAM(fast cycle random access memory )等は、外部からのクロック信号に同期して動作することにより高速な動作を実現している。
【0003】
【従来の技術】
以下、従来の半導体記憶装置として、例えば、SDRAMの動作について説明する。
図1は、SDRAMのメモリセル周辺の回路構成の一例を示す。図1の回路は、容量201とNMOSトランジスタ202から212、223、224とPMOSトランジスタ213、221、222を含む。尚、PMOSトランジスタ221及び222と、NMOSトランジスタ223及び224は、センスアンプ220を構成している。また、メモリセル(記憶セル)である容量201には、1ビットのデータが記憶される。
【0004】
図2は、上記図1に示すメモリセル周辺の回路を有するSDRAMのデータ読出し動作を示すタイミングチャートである。図1及び図2を参照して、データ読み出しのタイミング制御について説明する。
データ読出しの場合、SDRAMに対するコマンドとして、ビット線BL及び/BLを所定の電圧にプリチャージするプリチャージコマンド(PRE)、ローアクセスのための/RASコマンド(R)、及びコラムアクセスのための/CASコマンド(C)が順次入力される。/RASコマンドは、SDRAM内のコア回路から1つのロー系のメモリセルブロック、即ち、特定のワード線を選択する。/CASコマンドは、選択されたワード線の中から特定のコラム、即ちセンスアンプ220を選択する。尚、コア回路は、メモリセル201がロー及びコラム方向に関してアレイ状に配置されたものであり、各コラム毎にセンスアンプ220が設けられている。従って、センスアンプ220には、選択されたワード線に対応するメモリセルのデータが取り込まれる。
【0005】
/RASコマンドが入力されると、ビット線トランスファー信号BLT0がLOWとなり(この時、BLT1はHIGHになっておりNMOSトランジスタ203及び204は導通状態にある。)、ビット線BL及び/BLがセンスアンプ220に接続される。同時にプリチャージ信号PRをLOWに落とし、ビット線BLのリセット状態を解除する。
【0006】
サブワード線選択信号SWを選択し、HIGHにすることで特定のワード線を選択する。これにより、セルゲートであるNMOSトランジスタ202が導通し、容量201のデータがビット線BLに読み出される。
次にセンスアンプ220を駆動するためにセンスアンプ駆動信号SA1及びSA2がアクティブになり、NMOSトランジスタ212及びPMOSトランジスタ213が導通する。この状態で、ビット線BL及び/BL上のデータは、NMOSトランジスタ203及び204を介して、センスアンプ220に読み込まれる。センスアンプ220が駆動することにより、ビット線BL及び/BL上のデータが増幅されて振幅が増大する。このとき、センスアンプ220には、選択されたワード線に対応する全てのメモリセルのデータが取り込まれている。
【0007】
次に/CASコマンドに対応してコラム線選択信号CLがHIGHになり、特定のコラムを選択する。選択されたコラムゲートであるNMOSトランジスタ210及び211が導通し、増幅されたビット線BL及び/BL上のデータがデータバスDBおよび/DBに読み出される。上述のような構成(単一バンク)のSDRAMでは、同一のローアドレス(同一のワード線)のデータを連続的に読みだす場合には、異なるコラムを順次選択することで、即ち、既にデータを格納している各センスアンプに対応するコラム線選択信号を順次HIGHにすることで、異なるコラムアドレスのデータを順次読みだすことが出来る。従って、例えば、バースト長BL=4の場合は、図2に示すように、4ビットの連続したデータが読み出される。
【0008】
その後、プリチャージコマンドが入力されると、適切なタイミングでプリチャージ信号PRがHIGHになり、NMOSトランジスタ207、208、209が導通し、ビット線BL及び/BLが所定の電位VPRにプリチャージされる。これにより、ビット線BL及び/BLがリセットされ、次のコントロール信号(RまたはW)に備えることができる。
【0009】
しかしながら、再度のコマンド入力(R)、(C)、(PRE)により、異なったローアドレス(異なったワード線)のデータを読み出そうとすると(即ちページミスヒットの場合)、新たなワード線が選択する各メモリセルからのデータを、ビット線BL及び/BLに新たに読みだす必要がある。更に、単一バンクの構成では、新たなデータをビット線BL及び/BLに読み出すためには、予めビット線BL及び/BLをプリチャージしておく必要がある。そのため、図2に示すように、異なるローアドレスのデータ読み出しに、大きな時間間隔、即ち、10クロックの空白期間が発生する。
【0010】
そこで、この空白期間を埋めるため、マルチバンク構成のSDRAMにおいてバンクインターリーブ方式が採用されており、例えば、複数のバンクを選択して順にデータを出力するようにコマンドを入力する。即ち、図2の下方に記載のように、バンク0とバンク1に対して順にコマンドを入力する。
これにより、バンク0の読出しデータの10クロックの空白期間に、バンク1の読出しデータが出力され、上記空白期間をある程度改善することができる。
【0011】
その他の従来の半導体記憶装置としては、例えば、FCRAMがある。下記にSDRAMとの相違点、及びFCRAMのデータ読み出しのタイミング制御について説明する。尚、FCRAMのメモリセル周辺の回路構成は、図1に示す回路構成と同様である。
SDRAMとの第1の相違点として、FCRAMは、一度に複数のコラムを選択することにより、各センスアンプ220からパラレルにデータを読み出す。そのため、固定の期間だけ各センスアンプ220を駆動しておけばよく、センスアンプ動作の期間をバースト長BLに関わらず一定にして(例えば、BL=1とBL=4のセンスアンプ動作の期間が同一)、乱れのないロー系のパイプライン動作を実行可能になる。
【0012】
第2に、FCRAMは、内部プリチャージ信号(SDRAMの(PRE)に相当)によって自動的にリセット動作を実行する。これは、センスアンプ動作の期間が同一であることを利用することで、各センスアンプ220からのデータ読み出しの直後に、最適なタイミングでプリチャージを実行する。そのため、センスアンプ220の動作能力の限界に近い高速なサイクルでのデータ読み出しを実現することができる。
【0013】
第3に、FCRAMでは、上記パイプライン動作、及び上記自己プリチャージにより、ランダムアクセスのリードサイクルが短いため、例えば、先に説明したSDRAMと同様にバースト長BL=4のときは、各センスアンプから読み出した4ビットのパラレルデータをシリアルデータに変換し、連続した途切れのないデータ読出しを実現する。
【0014】
図3は、上記図1に示すメモリセル周辺の回路を有するFCRAMのデータ読出し動作を示すタイミングチャートである。図1及び図3を参照して、データ読み出しのタイミング制御について説明する。尚、読出しデータのバースト長は、SDRAMのときと同様に、バースト長BL=4とする。
アクティベーションコマンド(ACT)が入力されると、FCRAMは、内部で、各メモリセル201のデータを各センスアンプ220に取り込むことを指令する信号であるRASZを生成し、更にワード線選択信号MW及びSW、ビット線トランスファー信号BLT、及びセンスアンプ駆動信号SA1及びSA2を適切なタイミングで生成する。これにより、メモリセル201のデータは、ビット線BLに現われ、センスアンプ220に取り込まれ、更にセンスアンプ220内で振幅が増幅される。
【0015】
更にFCRAMでは、信号RASZを受け取ってから所定の時間が経過した後に、内部プリチャージ信号PREを生成する。
また、読み出しコマンド(RD)の入力に対応して、コラムアドレスが選択するコラムのコラム線選択信号CLがHIGHになり、センスアンプ220のデータがデータバスDB及び/DBに読み出される。読み出されたデータは、4ビットのパラレルデータであり、このデータがシリアルデータに変換され、読出しデータDQとして、外部に出力される。
【0016】
図3に示されるように、内部生成されたプリチャージ信号PREは、SDRAMの外部からプリチャージ信号(PRE)が入力された時と同様の動作で、ビット線トランスファー信号BLT及びワード線選択信号MW及びSWをリセットすると共に、ビット線BL及び/BLを所定の電位にプリチャージする。このプリチャージ信号PREによるプリチャージ動作のタイミングは、コラム線選択信号CLによりデータがセンスアンプ220から読み出された直後である。
【0017】
また、FCRAMでは、コマンドをパケット形式で受け取ることで、コマンド間の間隔を短縮するようにしている。即ち、図3では、アクティベーションコマンド(ACT)及び読み出しコマンド(RD)を、2サイクルにまたがる一つのパケットとして入力する。
上記のデータ読出し動作を繰り返し実行した場合、FCRAMでは、ランダムアクセスのリードサイクルが短いため、例えば、バースト長BL=4のときは、図3に示す様に、連続した途切れのないデータ読出しを実現している。即ち、FCRAMでは、SDRAMで使用しているバンクインターリーブ方式が必要ない。
【0018】
このように、FCRAMでは、SDRAMにおいて発生していたデータ読み出しの空白期間が発生せず、より高速なデータ読み出しを実現している。
【0019】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、FCRAMはデータの読出し時、SDRAMで発生する空白期間を持たないので、データをより高速に読出すことができる。
論理的には、同時に読出すパラレルデータのビット数を増せば、バースト長を長くすることができる。しかしながら、より多くのビット線対の電位差を同時に増幅し、その後ビット線対をリセットしなければならないので、読出し動作が遅くなる。
【0020】
読出し動作を速くするには、コアサイズをできるだけ小さくする必要がある。しかしながら、コアサイズを小さくすれば、同時に読出せるパラレルデータのビット数は減ってしまう。つまり、従来の技術では同時に読出せるパラレルデータのビット数とデータ読出しの高速化とはトレードオフの関係にあり、より多くのビット数をより高速に読出すという要求に答えられない。
【0021】
本発明は、内部で自動的にバンクインターリーブ動作を行うことにより、複数のメモリセルブロックを選択的に活性化でき、更にそのメモリブロック内に記憶されているデータの読出し速度の高速化を実現する半導体記憶装置を提供することを目的とする。
【0022】
【課題を解決するための手段】
そこで、上記課題を解決するため、請求項1の発明において、少なくとも一つのメモリセルブロックを有するバンクを複数備えた半導体記憶装置は、バースト長が所定値以下の時に単一のメモリセルブロックを選択して活性化し、所定値より長い値の時にバースト長に応じた複数のバンクでメモリセルブロックの一つを選択的に活性化するブロック活性化回路(後述する実施例のRAS生成ユニット9、内部インターリーブ発生回路6、タイミングコントローラ10、プリデコーダ11に相当)と、外部からのアドレス信号に基づいて特定のバンクを選択するバンク選択信号を生成するアドレスデコーダ(後述する実施例のアドレスバッファ3に相当)と、を有し、データ読み出し動作において、前記ブロック活性化回路は、バースト長が所定値以下の場合には、前記単一のメモリセルブロックを選択し、バースト長が所定値より長い場合には、複数のバンクを交互に連続して選択し、選択したバンクでメモリセルブロックの一つを選択することを特徴とする。
【0023】
請求項1記載の半導体記憶装置は、データ出力のバースト長と、選択されるメモリセルブロックとの関係を規定し、それを実現するための具体的な構成を規定する。
例えば、従来のFCRAMは、一度の読出しコマンド(RD)の入力で複数のコラム線選択信号CLを生成することにより、対応する各センスアンプ220からパラレルにデータを読み出す。しかしながら、この構成では、読み出されるパラレルデータのビット数が、例えば、4ビットの場合、設定可能な最大バースト長は、BL=4となる。即ち、従来のFCRAMは、一度の読出しコマンドの入力で、単一のメモリセルブロックしか選択できない。
【0024】
これに対し、請求項1記載の半導体記憶装置では、一度の読出しコマンドの入力で、複数のメモリセルブロックを選択的に活性化できる。従って、バースト長に応じたメモリセルブロックの選択が可能となる。具体的には、例えば、バースト長がBL=32の場合、本発明の半導体記憶装置は、一度の読出しコマンドの入力で8つのメモリセルブロックを選択的に活性化し、活性化順に32ビットのデータを読み出すことができる。
【0025】
また、請求項2の発明において、請求項1記載の半導体記憶装置は、前記複数のバンクでメモリセルブロックの一つが活性化された場合の、データ読出し処理に要するサイクルタイムが、前記単一のメモリセルブロックが選択された場合と同一とすることを特徴とする。
請求項2記載の半導体記憶装置は、データの読出し速度の高速化を実現するための方法を規定する。
【0026】
例えば、従来のFCRAMは、例えば、バースト長がBL=4の場合、読出しコマンドが入力されると、4ビットのシリアルデータが読み出される。従って、従来のFCRAMでは、このデータ読出し動作を2回実行すると(即ち、読出しコマンドを2回入力すると)、連続した途切れのない8ビットのシリアルデータが読み出される。この場合、データ読出し処理に要するサイクルタイムは、4ビットのシリアルデータを読み出すときの2倍となる。
【0027】
これに対し、請求項1記載の半導体記憶装置では、例えば、バースト長がBL=8の場合、読出しコマンドが1回入力されると、2つのメモリセルブロックが自動的に選択的に活性化されるため、連続した途切れのない8ビットのシリアルデータが一度に読み出される。この場合、例えば、クロックの周波数を2倍にするか、またはDDR(Double Data Rate)にすることにより、データ読出し処理に要するサイクルタイムを、バースト長BL=4にて4ビットのシリアルデータを読み出すときと同一にすることができる。即ち、本発明の半導体記憶装置の転送レートは、従来のFCRAMの転送レートの2倍となる。
【0030】
また、請求項3の発明において、前記バースト長の所定値は、請求項1記載における選択的に活性化されたメモリブロックから読出されるパラレルデータのビット数とすることを特徴とする。請求項3の発明は、バースト長の所定値の一例を規定する。
また、請求項4の発明において、請求項1記載の半導体記憶装置は、パラレルデータをシリアルデータに変換するパラレル/シリアル変換回路(後述する実施例のパラシリ変換回路18a、18bに相当)を有し、該パラレル/シリアル変換回路は、前記複数のメモリセルブロックからそれぞれ出力された複数ビットのパラレルデータを順次取り込み、前記バースト長情報に基づいて、シリアルデータを出力し、バースト長が所定値より長い場合、その時のバースト長に応じてシリアルデータの送信レートを高速化する(後述する実施例のパラシリ変換回路18a、18b、DQコントローラ17に相当)ことを特徴とする。請求項4記載の発明は、データ読出し処理の高速化を実現するための構成の一例を規定する。
【0031】
更に、請求項5に記載の半導体記憶装置は、請求項1に記載の構成に加え更にアドレスカウンタ(後述する実施例のアドレスカウンタ90に相当する)を備え、設定されたバースト長が前記所定値より長い第2の所定値よりも更に長い場合には、外部から与えられた第1のアドレス信号及びそれに基づき前記アドレスカウンタが発生した第2のアドレス信号に対し、複数のメモリセルブロックをバースト長に基づく回数繰り返し活性化することを特徴とする。複数のメモリセルブロックをバースト長に基づく回数繰り返し活性化することで、任意のバースト長のデータを読出すことができる。
【0032】
請求項6に記載の半導体記憶装置は、請求項5において、前記第1のアドレス信号と前記第2のアドレス信号は異なるワード線を選択することを特徴とする。異なるワード線を選択することで、外部から第1のアドレス信号を与えることで、同じメモリブロックから複数回データを読出すことができる。
請求項7に記載の半導体記憶装置は、請求項1又は2において、バースト長情報を生成するバースト長情報生成回路(後述する実施例のモードレジスタ4に相当)を備えることを特徴とする。
【0033】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の半導体記憶装置の実施例を図面に基づいて説明する。
図4は、本発明の半導体記憶装置の実施例を示す。尚、実施例として、本発明のFCRAMを具体例とする。
本発明のFCRAMは、クロックバッファ1、コマンドデコーダ2、アドレスバッファ3、モードレジスタ4、クロックカウンタ5、内部インターリーブ発生回路6、バンク0用回路7、バンク1用回路8、DQコントローラ17、バンク0用パラシリ変換回路18a、バンク1用パラシリ変換回路18b、及びデータ出力バッファ19を含む構成とする。また、バンク0用回路7とバンク1用回路8内には、それぞれマトリクス状に配列されたメモリセル14を含む複数のメモリセルブロック(メモリセルブロック12a、12b、12c、12d)、RAS生成ユニット9、タイミングコントローラ10、プリデコーダ11、ローデコーダ13、コラムデコーダ14、センスアンプ15、及びセンスバッファ16を含む。
【0034】
上記のように構成される本発明のFCRAMは、内部で自動的にバンクインターリーブ動作を行うことにより、複数のメモリセルブロックを選択的に活性化し、更にそのメモリブロック内に記憶されているデータの読出し速度の高速化を実現する。尚、本実施例のメモリセル(例えば、図示のメモリセル20)は、例えば、DRAM型のセル構造を有し、更に本実施例のメモリセル周辺の回路構成は、先に説明した図1と同様の構成とする。本実施例では、例えば、マトリクス状にメモリセルを敷きつめたセルマトリクス(コア回路)が、複数のバンク単位(図示のバンク0用回路及びバンク1用回路)に分割されている。バンク毎に分割されたセルマトリクスは、更に複数のメモリセルがロー及びコラム方向に配置された各ブロック(図示の12a、12b、12c、12d)を形成する。各ブロックでは、コラム毎にセンスアンプ15を有する。また、図1に示す本実施例は、説明の便宜上、2バンク構成として図示するが、FCRAM内のバンク構成はこれに限らない。
【0035】
上記、本発明のFCRAMを構成する各部の機能について簡単に説明する。クロックバッファ1は、外部からのクロック信号(CLK)が入力され、FCRAMを構成する各部に同期クロックCLK1を供給する。コマンドデコーダ2は、外部からのコマンド、例えば、読出しコマンド(WE:以後RDと呼ぶ)、書込みコマンド(/WE)、チップセレクト信号(/CS)等が入力され、デコードして後述する各バンク用回路に通知する。尚、/は負論理の信号を表し、その他は正論理の信号を表す。アドレスバッファ3は、外部からのメモリアドレス信号(A0からAn)を入力する。尚、変数nはメモリ容量に応じた整数とする。モードレジスタ4は、内部に使用するバースト長を設定するためのレジスタを具備し、外部からのバースト長に基づいてバースト長情報を生成する。クロックカウンタ5は、前記バースト長情報に応じて、定期的なタイミングでパルス信号を発生する。内部インターリーブ発生回路6は、前記バースト長情報及び前記パルス信号に基づいて、活性化させるバンクを選択する。パラシリ変換回路18a及び18bは、各メモリセルブロックから読み出されるパラレルデータをシリアルデータに変換する。DQコントローラ17は、データ読出し時にパラシリ変換回路18a及び18b及びデータ出力バッファ19を制御する。
【0036】
また、バンク0用回路7において、RAS生成ユニット9は、メモリセルブロック内の各メモリセルのデータをセンスアンプに読み出すことを指令する信号braszを生成する。タイミングコントローラ10は、各ブロックを活性化するための信号と、メモリセルブロックの活性化を開始してから一定時間経過後に自動的に内部をプリチャージするための信号bsprx信号を生成する。プリデコーダ11は、供給されたアドレス信号をラッチすると共にプリデコードし、バンク内に配置された複数のメモリブロックの1つを選択する。ローデコーダ13は、アドレス信号に対応するワード線を選択するためのワード線選択信号を生成する。センスアンプ15は、ワード線選択信号により選択されるワード線に結合された全てのメモリセルのデータを受け取り保持する。コラムデコーダ14は、前記複数のセンスアンプに保持されているデータを複数ビット同時に選択するためのコラム線選択信号を生成する。センスバッファ16は、読み出されたパラレルデータをバッファリングする。尚、バンク1用回路8の構成及び機能は、前記バンク0用回路7と同様のため説明を省略する。
【0037】
上記、図4に示すFCRAMは、例えば、クロック信号(CLK)、アクティベーションコマンド(ACT)、コントロール信号(RD)、及びアドレス信号(A0からAn)が入力されると、データ読出し動作を開始する。まず本発明のFCRAMの基本的なデータ読出し動作(例えば、バースト長BL=4のとき)を図4に従って説明する。
【0038】
クロック信号(CLK)は、内部のグローバルなクロック信号CLK1として、FCRAMの動作を同期制御するために、常にFCRAM内の各構成部に供給されている。アクティベーションコマンド(ACT)、コントロール信号(RD)は、コマンドデコーダ2でデコードされ、デコード結果に応じてRAS生成ユニット9を制御する。アドレス信号(A0からAn)は、アドレスバッファ3を介してプリデコーダ11に供給される。尚、アドレスバッファ3内では、アドレスデコードが実行され、データ読出し動作を実行するバンクのRAS生成ユニット9に対してバンク選択信号bazを通知する。ここでは、バンク0用回路7にバンク選択信号bazが通知されたものとする。
【0039】
RAS生成ユニット9は、アクティベーションコマンド(ACT)が入力されると、内部RAS信号である信号braszを生成する。尚、RAS生成ユニット9は、リフレッシュコマンド入力時に信号braszを連続的に内部生成してリフレッシュ動作を実行するためのものであり、アクティベーションコマンド(ACT)の入力時には信号braszを単発的に生成する。生成された信号braszは、メモリセルのデータをセンスアンプに読み込むことを指令するための信号であり、タイミングコントローラ10に供給される。
【0040】
タイミングコントローラ10では、バンク0用回路7内のいずれかのブロックを活性化するためのブロック活性化信号を生成し、プリデコーダ11に供給する。同時にセンスアンプ15及びセンスバッファ16を活性化するためのセンスバッファ活性化信号sbezを生成し、それぞれに供給する。更にタイミングコントローラ10では、信号braszを受け取ると、一定時間経過後にプリチャージ信号bsprxを生成する。この内部生成されたプリチャージ信号bsprxは、外部からプリチャージ信号が供給された場合と同様に、RAS生成ユニット9をリセットしてプリチャージ動作を行わせる。この内部生成されたプリチャージ信号bsprxによるプリチャージ動作を、以降では自己プリチャージと呼ぶ。
【0041】
プリデコーダ11では、アドレス信号(A0からAn)を受け取ると、バンク0用回路7内に配置された複数のメモリセルブロックの一つ、例えば、ブロック12aを選択する。更にブロック活性化信号を受け取ると、プリデコーダ11は、ローデコーダ13を制御してワード線選択信号swlを適切なタイミングで生成させる。バンク0用回路7内では、この選択されたメモリセルブロック(ブロック12a)においてのみ、ローデコーダ13が動作し、ワード線選択信号swlにより選択されるワード線に結合された、ブロック12a内の全てのメモリセルのデータを読み出してセンスアンプ15に格納する。
【0042】
また、プリデコーダ11は、コラムデコーダ14を制御してコラム線選択信号clzを適切なタイミングで生成させる。コラムデコーダ14は、コラム線選択信号clzを指定される複数(ビット数は固定)のコラム、例えば、4つのコラムに供給し、それらのコラムのセンスアンプ15から4ビットのパラレルデータを読み出して、センスバッファ16に供給する。センスバッファ16は、読み込んだ4ビットのパラレルデータを増幅し、パラシリ変換回路18aに供給する。増幅された4ビットのパラレルデータは、パラシリ変換回路18aにてシリアルデータに変換され、データ出力バッファ19を介して外部に読み出される。
【0043】
このように本発明のFCRAMは、一度に複数のコラムを選択することにより、センスアンプ15から複数ビットのパラレルデータを読み出す。そのため、固定の期間だけセンスアンプ15を駆動しておけばよく、センスアンプ動作の期間をバースト長BLに関わらず一定にして(例えば、BL=1とBL=4のセンスアンプ動作の期間が同一)、乱れのないロー系のパイプライン動作を実行可能にしている。
【0044】
また、本発明のFCRAMは、内部プリチャージ信号bsprxによって自動的にリセット動作を実行する。即ち、センスアンプ動作の期間が同一であることを利用することで、センスアンプ15からのデータ読み出しの直後に、最適なタイミングでプリチャージを実行している。そのため、センスアンプ15の動作能力の限界に近い高速なサイクルでのデータ読み出しを実現することができる。
【0045】
また、本発明のFCRAMは、上記パイプライン動作、及び上記自己プリチャージにより、ランダムアクセスのリードサイクルが短いため、例えば、先に説明したSDRAMと同様にバースト長BL=4のときは、各センスアンプから読み出した4ビットのパラレルデータをシリアルデータに変換し、連続した途切れのないデータ読出しを実現することができる。
【0046】
しかしながら、このような構成だけでは、コラム線選択信号clzにより選択され、センスアンプ15から読み出されるパラレルデータのビット数が、例えば、4ビットの場合、設定可能な最大バースト長はBL=4となる。即ち、一度の読出しコマンドの入力で、単一のメモリセルブロックしか選択できないため、設定可能な最大バースト長がセンスアンプ15から読み出されるパラレルデータのビット数に依存する。
【0047】
そこで、本発明のFCRAMでは、上記、基本的なデータ読出し動作に加えて、内部で自動的にバンクインターリーブ動作を行うことにより、複数のメモリセルブロックを選択的に活性化する構成とする。
図5は、本発明のFCRAMを構成するRAS生成ユニット9及び内部インターリーブ発生回路6において、複数のメモリセルブロック、例えば、図4に示すバンク0用回路7とバンク1用回路8とを、選択的に活性化するためのシーケンスを示す。ここでは、バースト長BL=8のときに、バンク0用回路7とバンク1用回路8とを選択的に活性化する動作を図4及び図5に従って説明する。尚、RAS生成ユニット9は、図4及び図5に示すとおり、各バンク毎にあり、各バンク内に配置された複数のメモリセルブロックの一つを選択している。また、モードレジスタ4からは、バースト長BL=8が設定されていることを示すバースト長情報bl8が出力されている。
【0048】
例えば、読出しコマンド(RD)及びアドレス信号(A0からAn)が入力されると、本発明のFCRAMでは、前記バースト長情報bl8に応じて、内部インターリーブ発生回路6で自動的にバンクインターリーブ動作を行う。即ち、アドレスバッファ3からのバンク選択信号bazを無効とし、バースト長情報bl8に応じて、内部インターリーブ発生回路6内のコマンド発生部23にてロー活性コマンド(図5のロー活性コマンド)を自動的に生成し、更にアドレス発生部24にてデータ読出し動作を実行するバンクを指定するためのバンクアドレス(図5のバンクアドレス)を自動的に生成し、それら生成された信号を、例えば、バンク0用回路7内のRAS生成ユニット9に供給する。同時にクロックカウンタ5では、他のバンクを自動的に活性化させるためのパルス信号clkcountを生成するため、カウントを開始する。
【0049】
バンク0用回路7内のRAS生成ユニット9では、バンク0用RAS信号である信号bras0z(図5の信号bras0z)を生成する。信号bras0zは、メモリセルのデータをセンスアンプ15に読み込むことを指令するための信号であり、タイミングコントローラ10に供給される。
タイミングコントローラ10では、バンク0用回路7内のいずれかのブロックを活性化するためのブロック活性化信号を生成し、プリデコーダ11に供給する。同時にセンスアンプ15を活性化するためのセンスアンプ活性化信号を生成し、その後、センスバッファ16を活性化するためのセンスバッファ活性化信号sbezを生成し、所定のタイミングでそれぞれに供給する。更にタイミングコントローラ10では、信号braszを受け取ると、一定時間経過後にプリチャージ信号bsprxを生成する。この内部生成されたプリチャージ信号bsprxは、外部からプリチャージ信号が供給された場合と同様に、RAS生成ユニット9をリセットしてプリチャージ動作を行わせる。
【0050】
プリデコーダ11では、アドレス信号(A0からAn)を受け取ると、バンク0用回路7内に配置された複数のメモリセルブロックの一つ、例えば、ブロック12aを選択する。更にブロック活性化信号を受け取ると、プリデコーダ11は、ローデコーダ13を制御してワード線選択信号swlを適切なタイミングで生成させる。バンク0用回路7内では、この選択されたメモリセルブロック(ブロック12a)においてのみ、ローデコーダ13が動作し、ワード線選択信号swlにより選択されるワード線に結合された、ブロック12a内の全てのメモリセルのデータを読み出してセンスアンプ15に格納する。
【0051】
また、プリデコーダ11は、コラムデコーダ14を制御してコラム線選択信号clzを適切なタイミングで生成させる。コラムデコーダ14は、コラム線選択信号clzを指定される複数(ビット数は固定)のコラム、例えば、4つのコラムに供給し、それらのコラムのセンスアンプ15から4ビットのパラレルデータgdbを読み出して、バンク0用回路7内のセンスバッファ16に供給する。
【0052】
更に本発明のFCRAMでは、クロックカウンタ5にて自動的に発生されるパルス信号clkcountに併せて、内部インターリーブ発生回路6にて自動的に実行されているバンクインターリーブ動作の続きを行う。
即ち、内部インターリーブ発生回路6内のコマンド発生部23にてロー活性コマンド(図5のロー活性コマンド)を自動的に生成し、更にアドレス発生部24にてデータ読出し動作を実行するバンクを指定するためのバンクアドレス(図5のバンクアドレス)を自動的に生成し、それら生成された信号を、例えば、バンク1用回路8内のRAS生成ユニット9に供給する。
【0053】
バンク1用回路8内のRAS生成ユニット9では、バンク1用RAS信号である信号bras1z(図5の信号bras1z)を生成する。信号bras1zは、メモリセルのデータをセンスアンプ15に読み込むことを指令するための信号であり、タイミングコントローラ10に供給される。
以降、バンク1用回路8内では、バンク0用回路7と同様の動作が行われ、コラム線選択信号clzを指定される4つのコラムに供給し、それらのコラムのセンスアンプ15から4ビットのパラレルデータgdbを読み出して、バンク1用回路8内のセンスバッファ16に供給する。
【0054】
この状態で、本発明のFCRAMは、各バンク内のセンスバッファ16にて読み込んだ4ビットのパラレルデータを増幅し、それぞれパラシリ変換回路18a、18bに供給する。増幅された4ビットのパラレルデータは、パラシリ変換回路18a、18bにてそれぞれシリアルデータに変換され、DQコントローラ17の制御により、活性化順に連続したシリアルデータとして外部に読み出される。
【0055】
このように本発明のFCRAMは、一度の読出しコマンド(RD)の入力で、複数のメモリセルブロックを選択的に活性化できる。従って、バースト長BLに応じたメモリセルブロックの選択が可能となる。尚、本実施例では、バースト長BL=8に応じて、一度の読出しコマンド(RD)の入力で2つのメモリセルブロック(バンク0用回路7内のメモリセルブロック12aと、バンク1用回路8内のメモリセルブロック12aの2つ)を選択的に活性化し、活性化順に連続したシリアルデータを読み出す構成例をあげているが、例えば、バースト長がBL=32の場合は、後述するように、一度の読出しコマンド(RD)の入力で8つのメモリセルブロックを選択的に活性化しても良いし、2つのメモリセルブロックを順に活性化することとしても良い。
【0056】
また、図4に示す本発明のFCRAMでは、モードレジスタ4内に設定されるバースト長BLに応じて、パラシリ変換回路18a、18bのシリアルデータの送信レートを高速化している。
例えば、バースト長BL=8のときは、バースト長BL=4のときの2倍の周波数のクロック信号を、パラシリ変換回路18a及び18bに入力し、8ビットバースト時の送信レートを4ビットバースト時の2倍にする。従って、本発明のFCRAMでは、バースト長BL=8のときのデータ読出し処理に要するサイクルタイムが、バースト長BL=4のときと同一となり、データ読み出し動作の高速化を図ることができる。尚、バースト長BL=8の時にパラシリ変換回路18a及び18bに供給されるクロック信号は、クロック信号CLK(図4参照)を2倍にしても良いし、クロック信号CLKの立ち上がり、及び立ち下がりの両方に同期して動作させるDDR(Double Data Rate)としても良い。
【0057】
以上、複数のメモリセルブロックを選択的に活性化する本発明のFCRAMの動作説明を終了する。
図6は、図4に示すクロックカウンタ5の具体的な回路例を示す。
クロックカウンタ5は、4段構成のディレイド・フリップ・フロップ(DFF31、32、33、34)を使用して、定期的なタイミングでパルス信号を発生させる。即ち、複数のメモリセルブロックを活性化する場合に、先行して活性化するメモリセルブロックの4クロック後に、後続のメモリセルブロックを活性化することにより、活性化順に読出しデータを外部に出力する。尚、4段構成のDFFは、コラム選択信号線により選択されセンスバッファ16に読み出されるパラレルデータのビット数にあわせたものであり、例えば、5ビットのパラレルデータが読み出される構成では、DFFも5段構成となる。
【0058】
このクロックカウンタ5では、例えば、バースト長情報bl8がHIGHのときにクロック信号CLK1が各DFFに供給され、その後入力される読出しコマンド(RD)のHIGHが4クロック遅れて立ち上がり、その立ち上がりタイミングでパルス発生回路35がクロックカウント信号clkcountを生成する。
【0059】
図7は、図4に示す内部インターリーブ回路6及びRAS生成ユニットの具体的な回路例を示す。
内部インターリーブ回路6は、NANDゲート48とインバータ49から構成されるコマンド発生部23と、ディレイ回路41、42、43とインバータ44、45、46とNANDゲート47、48から構成されるアドレス発生部24とを有する。コマンド発生部23は、例えば、バースト長情報bl8がHIGHのときの、クロックカウント信号clkcountの立ち上がりで内部発生ロー活性コマンドをHIGHにし、複数バンクが選択される場合の後続して選択されるバンクを制御する。アドレス発生部24は、内部の各ゲートにてRS・F/F(リセット・セット・フリップ・フロップ)を形成し、バースト長情報bl8がLOW(BL=4)のとき、両方の内部発生バンクアドレスをHIGHにする。更に、バースト長情報bl8がHIGH(BL=8)のとき、バンク0用の内部発生バンクアドレスをセット(LOW)し、他方のバンク1用の内部発生バンクアドレスをリセット(HIGH)し、バンク0用回路7を選択する。その後、バンク0用RAS信号bras0zの立ち上がりで、バンク0用の内部発生バンクアドレスをリセット(HIGH)し、他方のバンク1用の内部発生バンクアドレスをセット(LOW)し、バンク1用回路8を選択する。尚、リセット信号sttzは、通常LOWとし、更に初期状態において、バンク0用RAS信号bras0z及びバンク1用RAS信号bras1zはLOWである。
【0060】
バンク0用回路7内のRAS生成ユニット9は、NANDゲート51、52、53から構成されるバンク0用ロー活性コマンド発生回路21aと、NORゲート71、インバータ72、75、76、NANDゲート73、74から構成されるバンク0用RAS生成ユニット22aと、バンク0用タイミングコントローラ10aとを有する。バンク0用ロー活性コマンド発生回路21aは、インバータ62を介して入力されるバースト長情報bl8がLOW(BL=4)、且つアクティべーションコマンドactpzがHIGHのとき、バンク0選択アドレスba0zのHIGH(アドレスバッファ3からの出力)を有効としてバンク0用ロー活性コマンドLOWを出力する。また、バースト長情報bl8(BL=8)がHIGHのときは、バンク0選択アドレスba0zを無効とし、アクティべーションコマンドactpzの立ち上がりタイミングで、バンク0用ロー活性コマンドを出力する。尚、バンク0用ロー活性コマンドは、内部発生バンクアドレスがバンク0を選択するアドレスであればLOWとなる。バンク0用RAS生成ユニット22aは、バンク0用ロー活性コマンド発生回路21aからのLOWを受けて、バンク0用RAS信号bras0zをLOWからHIGHにする。
【0061】
バンク1用回路8内のRAS生成ユニット9は、NANDゲート54、55、トランジスタ56、57、58、59、60から構成されるバンク1用ロー活性コマンド発生回路21bと、NORゲート81、インバータ82、85、86、NANDゲート83、84から構成されるバンク1用RAS生成ユニット22bと、バンク1用タイミングコントローラ10bとを有する。バンク1用ロー活性コマンド発生回路21bは、インバータ62を介して入力されるバースト長情報bl8がLOW(BL=4)、且つアクティべーションコマンドactpzがHIGHのとき、バンク1選択アドレスba1zのHIGH(アドレスバッファ3からの出力)を有効としてバンク1用ロー活性コマンドLOWを出力する。また、バースト長情報bl8(BL=8)がHIGH、且つカウント信号clkcountがHIGHのときは、バンク1選択アドレスba1zを無効とし、アクティべーションコマンドactpzの立ち上がりタイミングで、バンク1用ロー活性コマンドを出力する。尚、バンク1用ロー活性コマンドは、内部発生バンクアドレスがバンク1を選択するアドレスであればLOWとなる。バンク1用RAS生成ユニット22bは、バンク1用ロー活性コマンド発生回路21bからのLOW、及び内部発生ロー活性コマンドのHIGHを受けて、バンク1用RAS信号bras1zをLOWからHIGHにする。
【0062】
図8は、バースト長BL=4の時の、本発明のFCRAMのデータ読出し動作を示すタイミングチャートである。このタイミングチャートを実際に図6及び図7の回路例に従って詳細に説明する。尚、バースト長BL=4は、予めモードレジスタ4内に設定され、バースト長情報bl8がLOWになっている。
例えば、クロック信号(CLK)が図示のように5nsサイクルで入力されている状態で、アクティベーションコマンド(ACT)、コントロール信号(RD0:バンク0に対する読出しコマンド)、及びアドレス信号(A0からAn)が入力されると、コマンドactpzがHIGHになり、バンク0用RAS生成ユニット22aは、バンク0用ロー活性コマンド発生回路21aからのLOWを受けて、バンク0用RAS信号bras0zをLOWからHIGHにする。尚、この場合、バースト長情報bl8が予めLOWに設定されているため、バンク0選択アドレスba0zのHIGH(アドレスバッファ3からの出力)が有効となる。
【0063】
信号bras0zは、タイミングコントローラ10aに供給され、タイミングコントローラ10aでは、信号bras0zのLOW→HIGHの変化に応答して、バンク0用回路7内のいずれかのブロックを活性化するためのブロック活性化信号を生成し、プリデコーダ11に供給する。更にタイミングコントローラ10aでは、一定時間経過後にプリチャージ信号bspr0xを生成する。この内部生成されたプリチャージ信号bspr0xは、外部からプリチャージ信号が供給された場合と同様に、バンク0用回路7内のRAS生成ユニット9をリセットしてプリチャージ動作を行わせる。
【0064】
プリデコーダ11では、アドレス信号(A0からAn)を受け取ると、バンク0用回路7内に配置された複数のメモリセルブロックの一つを選択し、更にブロック活性化信号を受け取ると、ローデコーダ13を制御してワード線選択信号swl0zを適切なタイミングでLOWからHIGHに変化させる。バンク0用回路7内では、選択されたメモリセルブロックにおいてのみ、ローデコーダ13が動作し、ワード線選択信号swl0zにより選択されるワード線に結合された全てのメモリセルのデータを読み出してセンスアンプ15に格納する。
【0065】
更に、プリデコーダ11は、コラムデコーダ14を制御してコラム線選択信号cl0zを適切なタイミングでLOWからHIGHに変化させる。コラムデコーダ14は、コラム線選択信号cl0zを指定される4つのコラムに供給し、それらのコラムのセンスアンプ15から4ビットのパラレルデータgdb0x/zを読み出して、センスバッファ16に供給する。
【0066】
この状態で、タイミングコントローラ10aは、更にセンスバッファ16を活性化するためのセンスバッファ活性化信号sbe0zをLOWからHIGHに変化させ、センスバッファ16を活性化させる。センスバッファ16では、読み込んだ4ビットのパラレルデータを増幅してパラレルデータcdbx/zを生成し、そのパラレルデータcdbx/zをパラシリ変換回路18aに供給する。
【0067】
4ビットのパラレルデータcdbx/zは、DQコントローラ17からのクロック信号psclk0〜3zに同期して、パラシリ変換回路18aにてシリアルデータに変換され、データ出力バッファ19に供給される。更にそのシリアルデータは、DQコントローラ17からの制御信号outpに同期して、出力データDQとして外部に読み出される。
【0068】
このような読出し動作を行う本発明のFCRAMは、例えば、図示のように、20ns毎に読出しコマンド(R0)が入力され、且つバースト長がBL=4の場合、読出しコマンド(R0)の入力毎に選択されるメモリセルブロックから、連続してシリアルデータを読み出し可能である。
図9は、バースト長BL=8の時の、本発明のFCRAMのデータ読出し動作を示すタイミングチャートである。このタイミングチャートを実際に図6及び図7の回路例に従って詳細に説明する。尚、バースト長BL=8は、予めモードレジスタ4内に設定され、バースト長情報bl8がHIGHになっている。
【0069】
例えば、クロック信号(CLK)が図示のように2.5nsサイクルで入力されている状態で、アクティベーションコマンド(ACT)、コントロール信号(RD0:バンク0に対する読出しコマンド)、及びアドレス信号(A0からAn)が入力されると、コマンドactpzがHIGHになり、バンク0用RAS生成ユニット22aは、バンク0用ロー活性コマンド発生回路21aからのLOWを受けて、バンク0用RAS信号bras0zをLOWからHIGHにする。尚、この場合、バースト長情報bl8が予めHIGHに設定されているため、バンク0選択アドレスba0z(アドレスバッファ3からの出力)を無効とし、代わりに内部インターリーブ6からの内部発生バンクアドレスを有効とする。
【0070】
また、コマンドactpzのHIGHに応答して、クロックカウンタ5内部では、クロックカウント信号のカウントを開始させる。
HIGHに変化した信号bras0zは、タイミングコントローラ10aに供給され、タイミングコントローラ10aでは、信号bras0zのLOW→HIGHの変化に応答して、バンク0用回路7内のいずれかのブロックを活性化するためのブロック活性化信号を生成し、プリデコーダ11に供給する。更にタイミングコントローラ10aでは、一定時間経過後にプリチャージ信号bspr0xを生成する。この内部生成されたプリチャージ信号bspr0xは、外部からプリチャージ信号が供給された場合と同様に、バンク0用回路7内のRAS生成ユニット9をリセットしてプリチャージ動作を行わせる。
【0071】
プリデコーダ11では、アドレス信号(A0からAn)を受け取ると、バンク0用回路7内に配置された複数のメモリセルブロックの一つを選択し、更にブロック活性化信号を受け取ると、ローデコーダ13を制御してワード線選択信号swl0zを適切なタイミングでLOWからHIGHに変化させる。バンク0用回路7内では、選択されたメモリセルブロックにおいてのみ、ローデコーダ13が動作し、ワード線選択信号swl0zにより選択されるワード線に結合された全てのメモリセルのデータを読み出してセンスアンプ15に格納する。
【0072】
更に、プリデコーダ11は、コラムデコーダ14を制御してコラム線選択信号cl0zを適切なタイミングでLOWからHIGHに変化させる。コラムデコーダ14は、コラム線選択信号cl0zを指定される4つのコラムに供給し、それらのコラムのセンスアンプ15から4ビットのパラレルデータgdb0x/zを読み出して、センスバッファ16に供給する。
【0073】
この状態で、タイミングコントローラ10aは、更にセンスバッファ16を活性化するためのセンスバッファ活性化信号sbe0zをLOWからHIGHに変化させ、センスバッファ16を活性化させる。センスバッファ16では、読み込んだ4ビットのパラレルデータを増幅してパラレルデータcdbx/zを生成し、そのパラレルデータcdbx/zをパラシリ変換回路18aに供給する。
【0074】
4ビットのパラレルデータcdbx/zは、DQコントローラ17からのクロック信号psclk0〜3zに同期して、パラシリ変換回路18aにてシリアルデータに変換され、データ出力バッファ19に供給される。更にそのシリアルデータは、DQコントローラ17からの制御信号outpに同期して、出力データDQとして外部に読み出される。
【0075】
この一連のバンク0用回路7からのデータ読み出し動作の実行中には、バンク1用回路8でも、パイプライン的にデータ読み出し動作を実行している。
先にカウントを開始したクロックカウンタ5から出力されるクロックカウント信号clkcountが、コマンドactpzのLOW→HIGHへの変化後の4クロック目の立ち上がりに同期して、HIGHパルスを出力する。
【0076】
このHIGHパルスを受けて、内部インターリーブ信号発生回路6は、内部発生ロー活性コマンドをLOWからHIGHにし、更にバンク1用ロー活性コマンド発生回路21bでは、この内部発生ロー活性コマンドのHIGHを受けて、出力をLOWにする。
バンク1用RAS生成ユニット22bは、バンク1用ロー活性コマンド発生回路21bからのLOWを受けて、バンク1用RAS信号bras1zをLOWからHIGHにする。
【0077】
この信号bras1zは、タイミングコントローラ10bに供給され、タイミングコントローラ10bでは、信号bras1zのLOW→HIGHの変化に応答して、バンク1用回路8内のいずれかのブロックを活性化するためのブロック活性化信号を生成し、プリデコーダ11に供給する。更にタイミングコントローラ10bでは、一定時間経過後にプリチャージ信号bspr1xを生成する。この内部生成されたプリチャージ信号bspr1xは、バンク1用回路8内のRAS生成ユニット9をリセットしてプリチャージ動作を行わせる。
【0078】
プリデコーダ11では、アドレス信号(A0からAn)を受け取ると、バンク1用回路8内に配置された複数のメモリセルブロックの一つを選択し、更にブロック活性化信号を受け取ると、ローデコーダ13を制御してワード線選択信号swl1zを適切なタイミングでLOWからHIGHに変化させる。バンク1用回路8内では、選択されたメモリセルブロックにおいてのみ、ローデコーダ13が動作し、ワード線選択信号swl1zにより選択されるワード線に結合された全てのメモリセルのデータを読み出してセンスアンプ15に格納する。
【0079】
更に、プリデコーダ11は、コラムデコーダ14を制御してコラム線選択信号cl1zを適切なタイミングでLOWからHIGHに変化させる。コラムデコーダ14は、コラム線選択信号cl1zを指定される4つのコラムに供給し、それらのコラムのセンスアンプ15から4ビットのパラレルデータgdb1x/zを読み出して、センスバッファ16に供給する。
【0080】
この状態で、タイミングコントローラ10bは、更にセンスバッファ16を活性化するためのセンスバッファ活性化信号sbe1zをLOWからHIGHに変化させ、センスバッファ16を活性化させる。センスバッファ16では、読み込んだ4ビットのパラレルデータを増幅してパラレルデータcdbx/zを生成し、そのパラレルデータcdbx/zをパラシリ変換回路18aに供給する。
【0081】
4ビットのパラレルデータcdbx/zは、DQコントローラ17からのクロック信号psclk0〜3zに同期して、パラシリ変換回路18aにてシリアルデータに変換され、データ出力バッファ19に供給される。更にそのシリアルデータは、DQコントローラ17からの制御信号outpに同期して、出力データDQとして外部に読み出される。
【0082】
このような読出し動作を行う本発明のFCRAMは、例えば、図示のように、読出しコマンド(R0)が入力され、且つバースト長がBL=8の場合、コマンドactpzの立ち上がりで選択されるメモリセルブロックと、クロックカウント信号clkcountの立ち上がりで選択されるメモリセルブロックとを、4クロックの差でパイプライン的に動作させ、それぞれのメモリセルブロックから連続してシリアルデータを読み出し可能である。また、バースト長がBL=8の際には、クロック信号CLKを2.5nsサイクルで入力しているため、読出しデータの転送レートは、バースト長がBL=4のときの2倍になる。
【0083】
図10は、上記のようにバースト長BLをレジスタ設定するモードレジスタ4以外のバースト長BLの設定方法を示す。
図10(a)は、フューズを介して電源と接続された回路(ここではインバータに相当)を具備し、製造工程で使用するバースト長(BL=4またはBL=8)を選択する。即ち、図10(d)に示すように、BL=4の場合は、フューズを接続しておき、BL=8の場合は、フューズを切断する。これにより、バースト長BL=4またはBL=8専用のFCRAMが得られる。尚、設定可能なバースト長はこの2種類に限らず、例えば、種々のバースト長、BL=4、8、16、32毎に、フューズを介して電源と接続された回路(インバータ)を具備し、製造工程で使用するバースト長を選択し、それ以外のバースト長に対応するフューズを全て切断することによりバースト長を固定しても良い。
【0084】
図10(b)は、パッドに接続された回路(インバータ)を具備し、製造工程で使用するバースト長(BL=4またはBL=8)を選択する。即ち、図10(e)に示すように、BL=4の場合は、ワイヤボンディングaにより電源を接続し、BL=8の場合は、ワイヤボンディングbにより接地を接続をする。これにより、バースト長BL=4またはBL=8専用のFCRAMが得られる。尚、設定可能なバースト長はこの2種類に限らず、例えば、種々のバースト長、BL=4、8、16、32毎に、回路(インバータ)を具備し、製造工程で使用するバースト長を選択し、そのバースト長に対応する回路にのみワイヤボンディングにより電源を供給し、バースト長を固定しても良い。
【0085】
図10(c)は、スイッチa及びスイッチbに接続された回路(インバータ)を具備し、製造工程で使用するバースト長(BL=4またはBL=8)を選択する。即ち、図10(f)に示すように、BL=4の場合は、スイッチaをcloseし、BL=8の場合は、スイッチbをcloseする。これにより、バースト長BL=4またはBL=8専用のFCRAMが得られる。尚、設定可能なバースト長はこの2種類に限らず、例えば、種々のバースト長、BL=4、8、16、32毎に、スイッチを介して電源と接続された回路(インバータ)を具備し、製造工程で使用するバースト長を選択し、そのバースト長に対応するスイッチのみをcloseすることによりバースト長を固定しても良い。
【0086】
図11は、図4に示すパラシリ変換回路18a、18bの構成を示すブロック図である。図11に示すパラシリ変換回路は、読み出しバッファ28からの4ビットのパラレルデータを受け、バースト長信号及びコラムアドレスの一部の情報に基づいて入力側のバス線と出力側のバス線との間の接続経路を変えるデータバススイッチ440と、該データバススイッチ440の出力側に順次接続された第1のレジスタ450及び第2のレジスタ460と、該第2のレジスタ460から出力される4ビット構成のパラレルデータを2ビット構成のパラレルデータに変換する4ビット→2ビット変換回路470と、該4ビット→2ビット変換回路470の出力側に設けられ前記2ビット構成のパラレルデータを1ビットシリアルデータに変換するためのデータ出力タイミングスイッチ480及びラッチ&レベルシフタ回路430から構成されている。
【0087】
次に、各構成要素のより詳細な構成及び動作を説明する。
データバススイッチ440は、4本のデータバス線d0、d1、d2、d3にそれぞれ対応して設けられたスイッチsw1n、sw2n、sw3nと、データバスd1とd3を接続するためのsw24と、d0とd3を接続するためのスイッチsw14と、d0とd2を接続するためのスイッチsw13と、d0とd1を接続するためのスイッチsw12で構成されている。これらのスイッチは、バースト長信号BL及びコラムアドレス信号の一部caa0z、caa1zに対応してそのオン/オフが制御される。
【0088】
図12は、バースト長BLがそれぞれ1、2、4の場合の各スイッチの状態を示す表である。まず、バースト長BLが4の場合、データバス線d0−d3の各データはそのままデータバス線d0’−d3’へ伝えられる。すなわちこの場合、コラムアドレス信号caa0z、caa1zの値にかからわず、スイッチsw1n、sw2n、sw3nはオン(close)、スイッチsw24、sw14、sw13、sw12はオフ(open)である。
【0089】
次いで、バースト長BLが2の場合、データバス線d0’及びd1’に伝えられたデータが外部に出力されるように構成されている。したがってこの場合、データバス線d0、d1のデータの組をデータバス線d0’、d1’に伝えるか、データバス線d2、d3のデータの組をデータバス線d0’、d1’に伝える。何れのデータの組を伝えるかは、コラムアドレス信号caa0zの論理値により決定される。すなわち、データバス線d0、d1のデータの組をデータバス線d0’、d1’に伝える場合はコラムアドレス信号caa0zをLレベルにする。すると、スイッチsw1n、sw2n、sw3nはオン(close)、スイッチsw24、sw14、sw13、sw12はオフ(open)になる。一方、データバス線d2、d3のデータの組をデータバス線d0’、d1’に伝える場合はコラムアドレス信号caa0zをHレベルにする。すると、スイッチsw3n、sw24、sw13はオン(close)、スイッチsw1n、sw2n、sw14n、sw12はオフ(open)になる。これによりデータバス線d2のデータはスイッチsw13を介してデータバス線d0’へ伝えられ、d3のデータはスイッチsw24を介してd1へ伝えられる。尚、バースト長BLが2の場合、もう1ビットのコラムアドレス信号caa1zの論理値は、スイッチの選択には使用しない。
【0090】
一方、バースト長BLが1の場合、データバス線d0、d1、d2、d3のデータのうちいずれか1ビットが選択され、選択されたデータビットがデータバス線d0’に伝えられ、このデータが外部に出力される。このデータの選択は、コラムアドレス信号caa0z及びcaa1zの論理値の組み合わせに基づいて行われる。すなわち、データバス線d0のデータを選択する場合は、caa0z及びcaa1zを共にLレベルとする。すると、スイッチsw1n、sw2n、sw3nはオン(close)、スイッチsw24、sw14、sw13、sw12はオフ(open)なる。この場合データバス線d0のデータがデータバス線d0’に伝えられる。またデータバス線d1のデータを選択する場合は、caa0zをHレベル、caa1zをLレベルにする。すると、スイッチsw2n、sw3n、sw12がオン(close)、スイッチsw1n、sw24、sw13はオフ(open)となる。この場合、データバス線d1のデータがスイッチsw12を介してデータバス線d0’へ伝えられる。さらに、データバス線d2、d3のデータをそれぞれ選択する場合も、図12の論理表に基づいて各スイッチがオン/オフする。
【0091】
データバススイッチ440から出力されるパラレルデータd0’−d3’は、第1のレジスタ450に伝えられ、さらに第2のレジスタ460に伝えられる。
第1のレジスタ450は、4つのディレイドフリップフロップDFF401−404で構成され、各DFFのデータ取り込みタイミングは第1の制御信号po0zで制御される。第2のレジスタ460も同様に、4つのディレイドフリップフロップDFF405−408で構成され、各DFFのデータ取り込みタイミング及びラッチタイミングは第2の制御信号po1zで制御される。
【0092】
図13は、第1及び第2のレジスタ450、460の動作タイミングを示している。図中、d[0、2]はデータバス線d0’及びd2’上のデータ、d[1、3]はデータバス線d1’及びd3’上のデータに対応している。
図13中の、時刻t1において、データバス線d0’−d3’にパラレルデータが現れる。次いで、時刻t2において、第1の制御信号po0zがHからLに変化すると、第1のレジスタ450を構成する4つのディレイドフリップフロップ401−404はデータバス線d0’−d3’のデータをそれぞれラッチする。次いで、時刻t3において、第2の制御信号がLからHに変化すると、第2のレジスタ460を構成する4つのディレイドフリップフロップ405−408はそれぞれ対応するディレイドフリップフロップ401−404にラッチされているデータを取り込む。そして、時刻t4になり、第2の制御信号がHからLに変化すると、4つのディレイドフリップフロップ405−408は取り込んだデータをラッチする。その後、第1の制御信号がLからHに変化すると、4つのディレイドフリップフロップ401−404は再びデータバス線d0’−d3’のデータを受け入れる状態となる。以上の動作により、データバス線d0’−d3’のパラレルデータは、第1のレジスタ450及び第2のレジスタ460に順次転送される。
【0093】
第2のレジスタ460にラッチされたデータは、次いで4ビット→2ビット変換回路470に伝達される。ここで、4ビットパラレルデータが2ビットパラレルデータに変換される。この4ビット→2ビット変換回路470は、ディレイドフリップフロップDFF409−411と出力バッファ回路420−423で構成されている。また、この4ビット→2ビット変換回路470には、4つの制御クロック信号psc1k0z−psc1k3zが供給されており、これらの制御クロックが、出力バッファ回路420−423の出力タイミング及びディレイドフリップフロップDFF409−411のデータラッチタイミングを制御している。また、出力バッファ回路420の出力線と422の出力線が共通にノードdd0に接続されている。これはワイヤードOR接続となっている。そして、出力バッファ回路420からデータを出力する時、出力バッファ回路422の出力端はハイインピーダンス状態になっており、逆に、出力バッファ回路422からデータを出力する時、出力バッファ回路420の出力端はハイインピーダンス状態になってる。次いで、4ビット→2ビット変換回路470から2ビットのデータが、ノードdd0、dd1に出力され、それらはデータ出力タイミングスイッチ480に伝えられる。データ出力タイミングスイッチ480は2つのスイッチswdd0、swdd1で構成され、それぞれ出力制御クロック信号outp0z及びoutp1zによりオン/オフが制御される。このデータ出力タイミングスイッチ480は、まず一方のスイッチswdd0を閉じる(on)ことによりノードdd0に現れたデータビットを次段のラッチ&レベルシフタ回路430へ伝え、次いで他方のスイッチswdd1を閉じることによりノードdd1に現れたデータをラッチ&レベルシフタ回路430に伝える。このような動作により、データ出力タイミングスイッチ480はノードdd0、dd1に現れた2ビットのデータを1ビットずつシーケンシャルに次段のラッチ&レベルシフタ回路430へ伝える。ラッチ&レベルシフタ回路430では、入力データをラッチするとともに、入力データのレベルを変換して、図4のデータ出力バッファ19へ伝える。
【0094】
図14は、バースト長BLが4の時の4ビット→2ビット変換回路470からラッチ&レベルシフタ回路430にかけての動作タイミングを示している。以下図14をもちいて、これらの回路の動作についてより詳細に説明する。
まず初期状態として、第2のレジスタ460を構成する4つのDFF405−408に読み出しデータがラッチされている。
【0095】
そして、4ビット→2ビット変換回路470の動作を制御する4つの制御クロック信号psc1k0z−psc1k3zは、図14に示すように、psc1k1z→psc1k2z→psc1k3z→psc1k0zの順番で順次Hのパルスを出力する。まずpsc1k1zがHになると、出力バッファ回路420がそれに応答してノードdd0へDFF405から受け取ったデータを出力する、と同時に、DFF409がDFF406から出力されるデータをラッチする。次いで、psc1k2がHになると、出力バッファ回路421がそれに応答してノードdd1へDFF409から受け取ったデータを出力する、と同時に、DFF410がDFF407から出力されるデータをラッチする。このような動作が繰り返されて、ノードdd0及びdd1には、図14のノードdd0及びdd1における波形からわかるように、4ビット→2ビット変換回路470から交互に新たな読み出しデータが出力される。
【0096】
尚、4ビット→2ビット変換回路470中のDFF409−411は、4ビット→2ビット変換回路470が変換動作中に、次の読み出しデータの組を第2のレジスタ460にラッチできるようにして、データ出力端子DQからデータを隙間なく出力することを可能にするために設けられている。
データ出力タイミングスイッチ480の動作を制御する2つの出力制御クロック信号outp0z及びoutp1zも、図14に示すようなタイミングで、交互にHパルスを出力する。そして、ノードdd0に新たなデータが現れると、所定の時間後にoutp0zがHになりスイッチswdd0がオンすることにより、ノードdd0のデータがラッチ&レベルシフタ回路430に転送される。次いで、ノードdd1に新たなデータが現れると、所定の時間後にoutp1zがHになりスイッチswdd1がオンすることにより、ノードdd1のデータがラッチ&レベルシフタ回路430に転送される。このような動作を繰り返すことにより、ノードdd0及びdd1のデータが交互にシーケンシャルにラッチ&レベルシフタ回路430に送られ、2ビット→1ビット変換を行なうことができる。
【0097】
尚、以上の動作説明は、バースト長BLが4の場合である。図15A及び図15Bの表は、バースト長が1、2、4の場合の、4つの制御クロック信号psc1k0z−psc1k3z及び2つの出力制御クロック信号outp0z、outp1zの動作状況を示している。
バースト長BLが4の場合は、前述したように、4つの制御クロック信号psc1k0z−psc1k3z及び2つの出力制御クロック信号outp0z、outp1zの全てがクロッキング動作を行い、第2のレジスタ460の4つのDFF405−408から出力される4ビットのパラレルデータをシリアルデータに変換する。
【0098】
一方、バースト長BLが2の場合は、4つの制御クロック信号のうち2つの制御クロック信号psc1k1z及びpsc1k2zと2つの出力制御クロック信号outp0z及びoutp1zがクロッキング動作を行なう。バースト長BLが2の場合は、前述したように、ノードd0’及びd1’だけに読み出しデータが送られ、ノードd2’及びd3’には読み出しデータは送られない。したがって、ノードd0’及びd1’に現れる読み出しデータを外部に出力するために必要な上記制御クロック信号及び出力制御クロック信号だけがクロッキング動作を行なう。
【0099】
また、バースト長BLが1の場合は、4つの制御クロック信号のうち1つの制御クロック信号psc1k1zと、2つの出力制御クロック信号のうち一方outp0zだけがクロッキング動作を行なう。バースト長BLが1の場合は、前述したように、ノードd0’だけに読み出しデータが送られ、ノードd1’−d3’には読み出しデータは送られない。したがって、ノードd0’に現れる読み出しデータを外部に出力するために必要な上記制御クロック信号及び出力制御クロック信号だけがクロッキング動作を行なう。
【0100】
上記実施例では、第2のレジスタ460から出力される4ビットデータをまず4ビット→2ビット変換回路470により2ビットデータに変換し、次いで2ビットデータをデータ出力タイミングスイッチ480及びラッチ&レベルシフタ430により1ビットに変換している。すなわち、パラレル/シリアル変換を2段階に分けて行なっている。
【0101】
一方、上記実施例のうち4ビット→2ビット変換回路470中の4つの出力バッファ回路420〜423の出力を共通にワイヤードOR接続とし、データ出力タイミングスイッチ480をスイッチ1個で構成しても良い。この場合、データ出力タイミングスイッチ480を構成するスイッチは1個となり、構成が簡単になる。
【0102】
他方、高速動作のためにクロック信号の周波数が高くなると、その高い周波数に対応して、1個のスイッチswddに対する1つの出力制御クロック信号outp#zを生成するのが困難となる。このような場合は、図11のようにデータ出力タイミングスイッチ480を2つのスイッチで構成し、それらのスイッチを前述の1つの出力制御クロック信号の約半分の周波数を有する2つの出力制御クロック信号outp0z、outp1zで制御するように構成すれば良い。
【0103】
図16Aは、図11中のディレイドフリップフロップDDFの一構成例である。また図16Bは、図16Aの動作を示すタイミングチャートである。
このディレイドフリップフロップDFFは、PMOS501、NMOS502からなるトランスファーゲート509と、インバータ507及び508と、PMOS503、504、及びNMOS505、506からなるクロックドインバータ510で構成されている。
【0104】
図11中の制御信号po0z、po1z、psc1k0z−psc1k3zに対応するクロック信号clkzがHの時、トランスファゲート509がオンすることにより、入力データinがDFFに取り込まれ、一方この時クロックドインバータ510はオフ状態である。次いでクロック信号clkzがLになると、トランスファゲート509はオフ状態となり、入力データinはDFFから切り離される。これと同時に、クロックドインバータ510は活性化状態となり、インバータ508とクロックドインバータ510でラッチ回路を構成し、クロック信号clkzがLになった時点でDFFが取り込んでいたデータをラッチする。
【0105】
図17Aは、図11中の出力バッファ420−423の一構成例である。また図17Bは、図17Aの動作を示すタイミングチャートである。
この出力バッファ回路は、インバータ511及び512、NAND回路515、NOR回路516、PMOS517及びNMOS518からなるバッファ回路519、インバータ513及び514からなるラッチ回路520を含む。
【0106】
図11中の制御信号psc1k0z−psc1k3zに対応するクロック信号clkzがHになると、NAND回路515及びNOR回路516はインバータとして機能するので、入力データと同相の出力データが出力ノードoutに現われ、この出力データがラッチ回路520に保持される。一方、クロック信号clkzがLになると、PMOS517及びNMOS518は共にオフ状態となり、出力ノードはハイインピーダンス状態になる。
【0107】
図18は、図11中のラッチ&レベルシフタ回路403の一構成例を示している。但しPMOS547及びNMOS548からなる部分525は、データ出力バッファ19に対応するものである。
このラッチ&レベルシフタ回路403は、PMOS531、532、NMOS533、534、インバータ543、544からなるラッチ付きのレベルシフト回路521と、これと同様の構成を有するレベルシフト回路522と、PMOS535、NMOS536からなるインバータ523と、PMOS541、NMOS542からなるインバータ524を含む。尚、図中Vccq及びVssqは、内部回路の電源線Vii、Vssとは独立の電源線であり、Vccqには、例えばViiとは異なる電位が供給されている。
【0108】
PMOS533及び539のゲートには、データ出力タイミングスイッチ480の出力線dd0’及びdd1’(図11参照)がそれぞれ共通に接続されている。例えば、出力線dd0’からデータが供給されている時、出力線dd0’のデータがHであれば、データ出力端子DQにHのデータ出力され、出力線dd0’のデータがLであれば、データ出力端子DQにLのデータ出力される。
【0109】
他の変形例として、レベルシフト回路522及びインバータ524を省略し、その代りに、インバータ523の出力をPMOS547とNMOS548のゲートに共通に接続するように構成しても良い。但し、データ出力端子DQをハイインピーダンス状態に制御する必要がある場合には、図18のような構成の方が適している。
【0110】
またNMOS539のゲートを出力線dd0’及びdd1’に接続することにかえて、図11中のデータ出力タイミングスイッチ480に更に、出力制御クロック信号outp0z及びoutp1zにそれぞれ制御されるもう1組のスイッチswdd00及びswdd11を設けて、NMOS539のゲートをスイッチswdd00を介してノードdd0及びスイッチswdd11を介してノードdd1に接続するように構成しても良い。
【0111】
次に、図19及び図20を参照して本発明の別の実施例によるFCRAMを説明する。
図4を参照して説明した実施例はバースト長が4又は8であった。これに対し、図19及び図20に示す実施例は、バースト長が16及びそれ以上のメモリである。図19において、前述した図に示されるものと同一のものには同一の参照番号を付けてある。
【0112】
図4に示すFCRAMにおいて、バンク0用回路7とバンク1用回路8は、1つの読出しコマンドにより自動的に活性化され、8ビットバーストデータを出力できる。これに対し、図19に示すFCRAMでは、バンク0用回路7とバンク1用回路8は交互に繰り返し選択され、16ビットバーストデータを出力できる。すなわち、バンク0用回路7とバンク1用回路8を次の順番で活性化する。▲1▼バンク0用回路7→▲2▼バンク1用回路8→▲3▼バンク0用回路7→▲4▼バンク1用回路。この順番において、バンク0用回路7には▲1▼と▲3▼において異なったアドレスを供給し、同様にバンク1用回路8には▲2▼と▲4▼において異なったアドレスを供給する。このために、図19に示すように、アドレスカウンタ90をバンク0用回路7に設ける。同様に、アドレスカウンタ90と同じアドレスカウンタ(図示なし)をバンク1用回路8に設ける。アドレスカウンタ90は、アドレスバッファ3からアドレス信号を受け取り、図5に示す内部インターリーブ発生回路6が内部的に生成するバンク0用RAS信号bras0zに応答してローアドレスの所定1ビットをカウントアップする。
【0113】
図20に示すように、アドレスA0が読出しコマンドRD0(A)とともに取り込まれ、バンク0とバンク1は、内部インターリーブ発生回路6で生成されるRAS信号bras0zとbras1zにより、アドレスA0に対して連続して活性化される。バンク0に対するRAS信号bras0zが生成されて所定時間が経過した時に、アドレスカウンタ90はアドレスA0を1だけインクレメントする。これによりアドレスA1が生成され、プリデコーダ11に出力される。アドレスA0とA1は異なるワードラインを選択する。RAS信号bras0zは一旦非活性となり、図4に示すタイミングコントローラ10により、アドレスA1の読出し動作が行われる前に、プリチャージが実施される。
【0114】
上述したバンク0に関する動作と同じ動作が、バンク1で行われる。即ち、バンク1に対するRAS信号bras1zが生成されて所定時間が経過した時に、バンク1用回路8のアドレスカウンタ90はアドレスA0を1だけインクレメントする。これによりアドレスA1が生成され、バンク1用回路8のプリデコーダ11に出力される。RAS信号bras1zは一旦非活性となり、バンク1用回路8のタイミングコントローラ10により、アドレスA1の読出し動作が行われる前に、プリチャージが実施される。
【0115】
従って、図20に示すように、アドレスA0により4ビットシリアルデータが2つ連続してバンク0とバンク1からそれぞれ読出され、アドレスA1により4ビットシリアルデータが2つ連続してバンク0とバンク1からそれぞれ読出される。このようにして、1つの読出しコマンドRD0(A)に応答して、データ出力端子DQから16ビットバーストデータを読出すことができる。
【0116】
上記動作は、読出しコマンドを受信する都度、繰り返し行われる。
バースト長が32の場合、各バンクに設けられたアドレスカウンタ90は1つの読出しコマンドに応答してカウントアップ動作を3回行う。これにより、読出しコマンドを受信する都度、32ビットバーストデータをデータ出力端子DQから読出すことができる。
【0117】
上記説明したFCRAMにおいて、基本となるバースト長は4又は8である。バースト長が4の時は単純に1つのバンクからパラレルデータを読出す。バースト長が8の時は、バンクインターリーブ動作が行われる。8を越えるバースト長の場合には、バンクインターリーブ動作とアドレスカウントアップ動作が行われる。
【0118】
以上本発明は実施例に基づいて説明されたが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の範囲内で変形・変更が可能なものである。
【0119】
【発明の効果】
従来のFCRAMは、一度の読出しコマンドの入力で、単一のメモリセルブロックしか選択できない。そのため、この構成では、各センスアンプから読み出されるパラレルデータのビット数に制限があるため、設定可能な最大バースト長は、このビット数に依存することになる。
【0120】
これに対し、本発明の半導体記憶装置によれば、一度の読出しコマンドの入力で、複数のメモリセルブロックを選択的に活性化できる。従って、バースト長に応じたメモリセルブロックの選択が可能となる。具体的には、例えば、バースト長がBL=32の場合、本発明の半導体記憶装置では、一度の読出しコマンドの入力で8つのメモリセルブロックを選択的に活性化し、活性化順に32ビットのデータを読み出すことができる。
【0121】
更に、従来のFCRAMは、例えば、バースト長がBL=4の場合、読出しコマンドが入力されると、4ビットのシリアルデータが読み出される。従って、従来のFCRAMでは、このデータ読出し動作を2回実行すると(即ち、読出しコマンドを2回入力すると)、連続した途切れのない8ビットのシリアルデータが読み出されるが、データ読出し処理に要するサイクルタイムは、4ビットのシリアルデータを読み出すときの2倍となる。
【0122】
これに対し、本発明の半導体記憶装によれば、バースト長がBL=8の場合、読出しコマンドが1回入力されると、2つのメモリセルブロックが自動的に選択的に活性化されるため、連続した途切れのない8ビットのシリアルデータが一度に読み出される。この時、例えば、クロックの周波数を2倍にするか、またはDDR(Double Data Rate)にすることにより、データ読出し処理に要するサイクルタイムを、バースト長BL=4にて4ビットのシリアルデータを読み出すときと同一にすることができる。即ち、本発明の半導体記憶装置の転送レートを、従来のFCRAMの転送レートの2倍にすることができる。
【0123】
このように、本発明によれば、内部で自動的にバンクインターリーブ動作を行うことにより、複数のメモリセルブロックを選択的に活性化でき、更にそのメモリブロック内に記憶されているデータの読出し速度の高速化を実現可能な半導体記憶装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】SDRAMのメモリセル周辺の回路構成の一例である。
【図2】従来のSDRAMのデータ読出し動作を示すタイミングチャートである。
【図3】従来のFCRAMのデータ読出し動作を示すタイミングチャートである。
【図4】本発明の半導体記憶装置の実施例を示す図である。
【図5】RAS生成ユニット及び内部インターリーブ発生回路のシーケンス図である。
【図6】クロックカウンタの回路例である。
【図7】RAS生成ユニット及び内部インターリーブ回路の回路例である。
【図8】本発明の半導体記憶装置のデータ読出し動作を示すタイミングチャート(バースト長BL=4のとき)である。
【図9】本発明の半導体記憶装置のデータ読出し動作を示すタイミングチャート(バースト長BL=8のとき)である。
【図10】バースト長BLの設定方法である。
【図11】パラシリ変換回路の一構成例である。
【図12】バースト長がそれぞれ1、2、4の場合の図11に示す各スイッチの状態を示す図である。
【図13】図11に示す第1及び第2のレジスタの動作タイミングを示すタイミング図である。
【図14】バースト長が4の時の4ビット→2ビット変換回路からラッチ&レベルシフタ回路にかけての動作タイミングを示すタイミング図である。
【図15】バースト長が1、2、4の場合の4つの制御クロック信号及び2つの出力制御クロック信号の動作状況を示す図である。
【図16】図11に示すディレイドフリップフロップDFFの構成例及びその動作を示す図である。
【図17】図11に示す出力バッファの構成例及びその動作を示す図である。
【図18】図11に示すラッチ&レベルシフタ回路の構成例を示す回路図である。
【図19】本発明の別の実施例による半導体記憶装置を示す。
【図20】図19に示す半導体記憶装置の動作を示すタイミング図である。
【符号の説明】
1 クロックバッファ
2 コマンドデコーダ
3 アドレスバッファ
4 モードレジスタ
5 クロックカウンタ
6 内部インターリーブ発生回路
7 バンク0用回路
8 バンク1用回路
9 RAS生成ユニット
10 タイミングコントローラ
11 プリデコーダ
12a,12b,12c,12d ブロック
13 ローデコーダ
14 メモリセル
15 センスアンプ
16 センスバッファ
17 DQコントローラ
18a,18b パラシリ変換回路
19 データ出力バッファ
21 バンク別ロー活性コマンド発生回路
22 バンクRAS生成ユニット
23 コマンド発生部
24 アドレス発生部
31,32,33,34 DFF
35 パルス発生回路
90 アドレスカウンタ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a general semiconductor memory device, and more particularly to a semiconductor memory device that operates in synchronization with a clock.
In recent years, with the increase in CPU speed, semiconductor memory devices such as DRAM (dynamic random access memory) have been required to input / output data signals at a higher signal frequency to increase the data transfer speed. Yes.
[0002]
For example, SDRAM (synchronous dynamic random access memory) and FCRAM (fast cycle random access memory) as semiconductor memory devices that meet this demand realize high-speed operation by operating in synchronization with an external clock signal. is doing.
[0003]
[Prior art]
Hereinafter, as an example of a conventional semiconductor memory device, an operation of an SDRAM will be described.
FIG. 1 shows an example of a circuit configuration around a memory cell of an SDRAM. The circuit of FIG. 1 includes a capacitor 201, NMOS transistors 202 to 212, 223, 224 and
[0004]
FIG. 2 is a timing chart showing a data read operation of the SDRAM having the circuit around the memory cell shown in FIG. The data read timing control will be described with reference to FIGS.
In the case of data reading, as commands for the SDRAM, a precharge command (PRE) for precharging the bit lines BL and / BL to a predetermined voltage, a / RAS command (R) for row access, and / for column access. CAS commands (C) are sequentially input. The / RAS command selects one row-related memory cell block, that is, a specific word line from the core circuit in the SDRAM. The / CAS command selects a specific column, that is, the sense amplifier 220 from the selected word line. In the core circuit, memory cells 201 are arranged in an array in the row and column directions, and a sense amplifier 220 is provided for each column. Therefore, the sense amplifier 220 captures data of the memory cell corresponding to the selected word line.
[0005]
When the / RAS command is input, the bit line transfer signal BLT0 becomes LOW (at this time, BLT1 is HIGH and the NMOS transistors 203 and 204 are in a conductive state), and the bit lines BL and / BL are sense amplifiers. 220. At the same time, the precharge signal PR is dropped to LOW to release the reset state of the bit line BL.
[0006]
A specific word line is selected by selecting the sub word line selection signal SW and setting it to HIGH. As a result, the NMOS transistor 202 which is a cell gate becomes conductive, and the data of the capacitor 201 is read out to the bit line BL.
Next, in order to drive the sense amplifier 220, the sense amplifier drive signals SA1 and SA2 are activated, and the NMOS transistor 212 and the PMOS transistor 213 are turned on. In this state, the data on the bit lines BL and / BL are read into the sense amplifier 220 via the NMOS transistors 203 and 204. When the sense amplifier 220 is driven, the data on the bit lines BL and / BL are amplified and the amplitude is increased. At this time, the data of all the memory cells corresponding to the selected word line are taken into the sense amplifier 220.
[0007]
Next, in response to the / CAS command, the column line selection signal CL becomes HIGH, and a specific column is selected. The selected NMOS transistors 210 and 211, which are column gates, are turned on, and the amplified data on the bit lines BL and / BL are read to the data buses DB and / DB. In the SDRAM having the above configuration (single bank), when data of the same row address (same word line) is read continuously, different columns are sequentially selected, that is, the data has already been stored. By sequentially setting the column line selection signal corresponding to each stored sense amplifier to HIGH, data of different column addresses can be read sequentially. Therefore, for example, when the burst length BL = 4, as shown in FIG. 2, 4-bit continuous data is read.
[0008]
After that, when a precharge command is input, the precharge signal PR becomes HIGH at an appropriate timing, the NMOS transistors 207, 208, and 209 are turned on, and the bit lines BL and / BL are precharged to a predetermined potential VPR. The As a result, the bit lines BL and / BL can be reset to prepare for the next control signal (R or W).
[0009]
However, if another command input (R), (C), (PRE) is used to read data of different row addresses (different word lines) (that is, in the case of page miss hit), a new word line is created. Therefore, it is necessary to newly read data from each memory cell selected by the bit lines BL and / BL. Further, in the single bank configuration, in order to read new data to the bit lines BL and / BL, it is necessary to precharge the bit lines BL and / BL in advance. For this reason, as shown in FIG. 2, a large time interval, that is, a blank period of 10 clocks, is generated for reading data at different row addresses.
[0010]
Therefore, in order to fill this blank period, a bank interleaving method is employed in an SDRAM having a multi-bank configuration. For example, a command is input so that a plurality of banks are selected and data is sequentially output. That is, as described in the lower part of FIG.
Thereby, the read data of
[0011]
Other conventional semiconductor memory devices include, for example, FCRAM. Hereinafter, differences from the SDRAM and timing control for reading data from the FCRAM will be described. The circuit configuration around the FCRAM memory cell is the same as the circuit configuration shown in FIG.
As a first difference from the SDRAM, the FCRAM reads data from each sense amplifier 220 in parallel by selecting a plurality of columns at a time. Therefore, it is only necessary to drive each sense amplifier 220 for a fixed period, and the period of the sense amplifier operation is made constant regardless of the burst length BL (for example, the period of the sense amplifier operation of BL = 1 and BL = 4 is The same), and it is possible to execute a raw pipeline operation without any disturbance.
[0012]
Second, the FCRAM automatically performs a reset operation in response to an internal precharge signal (corresponding to (PRE) of SDRAM). This utilizes the fact that the period of the sense amplifier operation is the same, so that precharge is executed at an optimal timing immediately after the data is read from each sense amplifier 220. Therefore, it is possible to realize data reading in a high-speed cycle close to the limit of the operation capability of the sense amplifier 220.
[0013]
Third, in FCRAM, the read cycle of random access is short due to the pipeline operation and the self-precharge. For example, when the burst length BL = 4 as in the SDRAM described above, each sense amplifier The 4-bit parallel data read from the data is converted into serial data, and continuous continuous data reading is realized.
[0014]
FIG. 3 is a timing chart showing the data read operation of the FCRAM having the peripheral circuit of the memory cell shown in FIG. Data read timing control will be described with reference to FIGS. Note that the burst length of read data is assumed to be burst length BL = 4 as in the case of SDRAM.
When an activation command (ACT) is input, the FCRAM internally generates RASZ which is a signal for instructing the sense amplifier 220 to take in the data of each memory cell 201, and further, the word line selection signal MW and SW, bit line transfer signal BLT, and sense amplifier drive signals SA1 and SA2 are generated at appropriate timing. As a result, the data of the memory cell 201 appears on the bit line BL, is taken into the sense amplifier 220, and the amplitude is further amplified within the sense amplifier 220.
[0015]
Further, the FCRAM generates the internal precharge signal PRE after a predetermined time has elapsed since the signal RASZ was received.
Further, in response to the input of the read command (RD), the column line selection signal CL of the column selected by the column address becomes HIGH, and the data of the sense amplifier 220 is read to the data buses DB and / DB. The read data is 4-bit parallel data. This data is converted into serial data and output to the outside as read data DQ.
[0016]
As shown in FIG. 3, the internally generated precharge signal PRE is the same operation as when the precharge signal (PRE) is input from the outside of the SDRAM, and the bit line transfer signal BLT and the word line selection signal MW. And SW are reset, and the bit lines BL and / BL are precharged to a predetermined potential. The timing of the precharge operation by the precharge signal PRE is immediately after data is read from the sense amplifier 220 by the column line selection signal CL.
[0017]
In FCRAM, commands are received in a packet format to shorten the interval between commands. That is, in FIG. 3, an activation command (ACT) and a read command (RD) are input as one packet extending over two cycles.
When the above data read operation is repeatedly executed, the random access read cycle is short in FCRAM. For example, when burst length BL = 4, continuous continuous data read is realized as shown in FIG. is doing. That is, FCRAM does not require the bank interleaving method used in SDRAM.
[0018]
As described above, in the FCRAM, the data reading blank period that occurs in the SDRAM does not occur, and higher-speed data reading is realized.
[0019]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, since the FCRAM does not have a blank period generated in the SDRAM when reading data, the data can be read at a higher speed.
Logically, the burst length can be increased by increasing the number of bits of parallel data read simultaneously. However, since the potential difference between a larger number of bit line pairs must be amplified at the same time and then the bit line pairs must be reset, the read operation becomes slow.
[0020]
To speed up the read operation, it is necessary to make the core size as small as possible. However, if the core size is reduced, the number of bits of parallel data that can be read simultaneously decreases. In other words, the conventional technique has a trade-off relationship between the number of bits of parallel data that can be read simultaneously and the speed of data reading, and cannot meet the demand for reading more bits at a higher speed.
[0021]
According to the present invention, a plurality of memory cell blocks can be selectively activated by automatically performing a bank interleaving operation internally, and further, the reading speed of data stored in the memory block can be increased. An object is to provide a semiconductor memory device.
[0022]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, in order to solve the above problem, in the invention of
[0023]
According to another aspect of the semiconductor memory device of the present invention, the relationship between the burst length of the data output and the selected memory cell block is defined, and a specific configuration for realizing the relationship is defined.
For example, the conventional FCRAM reads data from each corresponding sense amplifier 220 in parallel by generating a plurality of column line selection signals CL by inputting a single read command (RD). However, in this configuration, when the number of bits of parallel data to be read is 4 bits, for example, the maximum burst length that can be set is BL = 4. That is, the conventional FCRAM can select only a single memory cell block by inputting a read command once.
[0024]
On the other hand, in the semiconductor memory device according to the first aspect, a plurality of memory cell blocks can be selectively activated by inputting a single read command. Therefore, the memory cell block can be selected according to the burst length. Specifically, for example, when the burst length is BL = 32, the semiconductor memory device of the present invention selectively activates eight memory cell blocks by inputting a read command once, and generates 32-bit data in the order of activation. Can be read out.
[0025]
Further, in the invention of
According to another aspect of the present invention, there is provided a semiconductor memory device that defines a method for increasing the data reading speed.
[0026]
For example, in the conventional FCRAM, for example, when the burst length is BL = 4, when a read command is input, 4-bit serial data is read. Therefore, in the conventional FCRAM, when this data read operation is executed twice (that is, when a read command is input twice), continuous 8-bit serial data is read. In this case, the cycle time required for the data reading process is twice as long as when reading 4-bit serial data.
[0027]
On the other hand, in the semiconductor memory device according to
[0030]
[0031]
Further claims 5 The semiconductor memory device described in (2) further includes an address counter (corresponding to an
[0032]
Claim 6 The semiconductor memory device according to
Claim 7 The semiconductor memory device according to
[0033]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of a semiconductor memory device according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 4 shows an embodiment of the semiconductor memory device of the present invention. As an example, the FCRAM of the present invention is taken as a specific example.
The FCRAM of the present invention includes a
[0034]
The FCRAM of the present invention configured as described above automatically activates a plurality of memory cell blocks by automatically performing a bank interleaving operation internally, and further stores data stored in the memory block. Realizes faster reading speed. The memory cell of this embodiment (for example, the illustrated memory cell 20) has, for example, a DRAM type cell structure, and the circuit configuration around the memory cell of this embodiment is the same as that of FIG. The same configuration is used. In this embodiment, for example, a cell matrix (core circuit) in which memory cells are arranged in a matrix is divided into a plurality of bank units (a
[0035]
The function of each part constituting the FCRAM of the present invention will be briefly described. The
[0036]
In the
[0037]
The FCRAM shown in FIG. 4 starts a data read operation when, for example, a clock signal (CLK), an activation command (ACT), a control signal (RD), and an address signal (A0 to An) are input. . First, a basic data reading operation (for example, when the burst length BL = 4) of the FCRAM of the present invention will be described with reference to FIG.
[0038]
The clock signal (CLK) is always supplied to each component in the FCRAM as an internal global clock signal CLK1 in order to synchronously control the operation of the FCRAM. The activation command (ACT) and the control signal (RD) are decoded by the
[0039]
When an activation command (ACT) is input, the RAS generation unit 9 generates a signal brazz that is an internal RAS signal. The RAS generation unit 9 is for continuously generating a signal brazz when a refresh command is input and executing a refresh operation. When the activation command (ACT) is input, the RAS generation unit 9 generates the signal brazz once. . The generated signal brasz is a signal for instructing the sense amplifier to read data in the memory cell, and is supplied to the
[0040]
The
[0041]
When the
[0042]
In addition, the
[0043]
As described above, the FCRAM of the present invention reads a plurality of bits of parallel data from the sense amplifier 15 by selecting a plurality of columns at a time. Therefore, it is only necessary to drive the sense amplifier 15 for a fixed period, and the period of the sense amplifier operation is made constant regardless of the burst length BL (for example, the period of the sense amplifier operation of BL = 1 and BL = 4 is the same). ), Enabling the execution of low-order pipeline operations without disturbance.
[0044]
Further, the FCRAM of the present invention automatically performs a reset operation by the internal precharge signal bsprx. In other words, by utilizing the fact that the period of the sense amplifier operation is the same, the precharge is executed at the optimum timing immediately after the data reading from the sense amplifier 15. Therefore, it is possible to realize data reading in a high-speed cycle close to the limit of the operation capability of the sense amplifier 15.
[0045]
Further, the FCRAM of the present invention has a short random access read cycle due to the pipeline operation and the self-precharge. For example, when the burst length BL = 4 as in the SDRAM described above, By converting 4-bit parallel data read from the amplifier into serial data, continuous continuous data reading can be realized.
[0046]
However, with such a configuration alone, when the number of bits of parallel data selected by the column line selection signal clz and read from the sense amplifier 15 is, for example, 4 bits, the maximum burst length that can be set is BL = 4. . In other words, since only a single memory cell block can be selected by inputting a single read command, the maximum burst length that can be set depends on the number of bits of parallel data read from the sense amplifier 15.
[0047]
Therefore, the FCRAM of the present invention is configured to selectively activate a plurality of memory cell blocks by automatically performing a bank interleaving operation internally in addition to the above basic data reading operation.
FIG. 5 shows a selection of a plurality of memory cell blocks, for example, the
[0048]
For example, when a read command (RD) and an address signal (A0 to An) are input, in the FCRAM of the present invention, the internal interleave generation circuit 6 automatically performs a bank interleave operation in accordance with the burst length information bl8. . That is, the bank selection signal baz from the
[0049]
The RAS generation unit 9 in the
The
[0050]
When the
[0051]
In addition, the
[0052]
Further, in the FCRAM according to the present invention, the bank interleaving operation automatically executed by the internal interleave generation circuit 6 is continued together with the pulse signal clkcount automatically generated by the
That is, the
[0053]
The RAS generation unit 9 in the
Thereafter, in the
[0054]
In this state, the FCRAM of the present invention amplifies the 4-bit parallel data read by the
[0055]
As described above, the FCRAM of the present invention can selectively activate a plurality of memory cell blocks by inputting a single read command (RD). Accordingly, the memory cell block can be selected according to the burst length BL. In this embodiment, two memory cell blocks (the memory cell block 12a in the
[0056]
In the FCRAM of the present invention shown in FIG. 4, the serial data transmission rate of the parallel-
For example, when the burst length BL = 8, a clock signal having a frequency twice that of the burst length BL = 4 is input to the parallel-
[0057]
The description of the operation of the FCRAM according to the present invention for selectively activating a plurality of memory cell blocks has been completed.
FIG. 6 shows a specific circuit example of the
The
[0058]
In the
[0059]
FIG. 7 shows a specific circuit example of the internal interleave circuit 6 and the RAS generation unit shown in FIG.
The internal interleave circuit 6 includes a
[0060]
The RAS generation unit 9 in the
[0061]
The RAS generation unit 9 in the
[0062]
FIG. 8 is a timing chart showing the data read operation of the FCRAM of the present invention when the burst length BL = 4. The timing chart will be described in detail according to the circuit examples of FIGS. The burst length BL = 4 is preset in the
For example, the activation command (ACT), the control signal (RD0: read command for the bank 0), and the address signal (A0 to An) are input in a state where the clock signal (CLK) is input at a cycle of 5 ns as shown in the figure. When the command is input, the command actpz becomes HIGH, and the
[0063]
The signal bras0z is supplied to the timing controller 10a. In the timing controller 10a, a block activation signal for activating any block in the
[0064]
When the
[0065]
Further, the
[0066]
In this state, the timing controller 10a further changes the sense buffer activation signal sbe0z for activating the
[0067]
The 4-bit parallel data cdbx / z is converted to serial data by the parallel-
[0068]
In the FCRAM of the present invention that performs such a read operation, for example, as shown in the figure, when a read command (R0) is input every 20 ns and the burst length is BL = 4, each read command (R0) is input. The serial data can be read continuously from the memory cell block selected in (1).
FIG. 9 is a timing chart showing the data read operation of the FCRAM of the present invention when the burst length BL = 8. The timing chart will be described in detail according to the circuit examples of FIGS. The burst length BL = 8 is set in the
[0069]
For example, in the state where the clock signal (CLK) is input at a cycle of 2.5 ns as shown in the figure, the activation command (ACT), the control signal (RD0: read command for the bank 0), and the address signal (A0 to An ) Is input, the command actpz becomes HIGH, the
[0070]
In response to HIGH of the command actpz, the
The signal bras0z changed to HIGH is supplied to the timing controller 10a, and the timing controller 10a activates any block in the
[0071]
When the
[0072]
Further, the
[0073]
In this state, the timing controller 10a further changes the sense buffer activation signal sbe0z for activating the
[0074]
The 4-bit parallel data cdbx / z is converted to serial data by the parallel-
[0075]
During the execution of the data read operation from the series of
The clock count signal clkcount output from the
[0076]
In response to the HIGH pulse, the internal interleave signal generation circuit 6 changes the internally generated low activation command from LOW to HIGH, and the
The
[0077]
This signal bras1z is supplied to the timing controller 10b, and the timing controller 10b activates any block in the
[0078]
When the
[0079]
Further, the
[0080]
In this state, the timing controller 10b further changes the sense buffer activation signal sbe1z for activating the
[0081]
The 4-bit parallel data cdbx / z is converted to serial data by the parallel-
[0082]
The FCRAM of the present invention that performs such a read operation is, for example, a memory cell block that is selected at the rising edge of the command actpz when a read command (R0) is input and the burst length is BL = 8 as shown in the figure. And the memory cell block selected at the rising edge of the clock count signal clkcount are operated in a pipeline manner with a difference of 4 clocks, and serial data can be continuously read from each memory cell block. Further, when the burst length is BL = 8, the clock signal CLK is input at a cycle of 2.5 ns, so that the read data transfer rate is double that when the burst length is BL = 4.
[0083]
FIG. 10 shows a method for setting the burst length BL other than the
FIG. 10A includes a circuit (corresponding to an inverter here) connected to a power source via a fuse, and selects a burst length (BL = 4 or BL = 8) used in the manufacturing process. That is, as shown in FIG. 10D, the fuse is connected when BL = 4, and the fuse is cut when BL = 8. Thereby, an FCRAM dedicated to the burst length BL = 4 or BL = 8 is obtained. Note that the burst lengths that can be set are not limited to these two types. For example, each burst length includes a circuit (inverter) connected to a power source via a fuse for each of BL = 4, 8, 16, and 32. The burst length may be fixed by selecting the burst length used in the manufacturing process and cutting all the fuses corresponding to other burst lengths.
[0084]
FIG. 10B includes a circuit (inverter) connected to the pad, and selects a burst length (BL = 4 or BL = 8) used in the manufacturing process. That is, as shown in FIG. 10E, when BL = 4, the power source is connected by wire bonding a, and when BL = 8, the ground is connected by wire bonding b. Thereby, an FCRAM dedicated to the burst length BL = 4 or BL = 8 is obtained. Note that the burst lengths that can be set are not limited to these two types. For example, various burst lengths are provided for each of BL = 4, 8, 16, and 32, and a burst length used in the manufacturing process is provided. Alternatively, the burst length may be fixed by supplying power by wire bonding only to a circuit corresponding to the burst length.
[0085]
FIG. 10C includes a circuit (inverter) connected to the switch a and the switch b, and selects a burst length (BL = 4 or BL = 8) used in the manufacturing process. That is, as shown in FIG. 10F, when BL = 4, the switch a is closed, and when BL = 8, the switch b is closed. Thereby, an FCRAM dedicated to the burst length BL = 4 or BL = 8 is obtained. Note that the burst lengths that can be set are not limited to these two types. For example, each burst length includes a circuit (inverter) connected to a power source via a switch for each of BL = 4, 8, 16, and 32. The burst length may be fixed by selecting the burst length used in the manufacturing process and closing only the switch corresponding to the burst length.
[0086]
FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of the parallel-
[0087]
Next, a more detailed configuration and operation of each component will be described.
The data bus switch 440 includes switches sw1n, sw2n, sw3n provided corresponding to the four data bus lines d0, d1, d2, and d3, sw24 for connecting the data buses d1 and d3, d0, It comprises a switch sw14 for connecting d3, a switch sw13 for connecting d0 and d2, and a switch sw12 for connecting d0 and d1. These switches are controlled to be turned on / off corresponding to the burst length signal BL and part of the column address signal caa0z and caa1z.
[0088]
FIG. 12 is a table showing the state of each switch when the burst length BL is 1, 2, and 4, respectively. First, when the burst length BL is 4, each data on the data bus lines d0-d3 is directly transmitted to the data bus lines d0′-d3 ′. That is, in this case, the switches sw1n, sw2n, and sw3n are on and the switches sw24, sw14, sw13, and sw12 are off regardless of the values of the column address signals caa0z and caa1z.
[0089]
Next, when the burst length BL is 2, the data transmitted to the data bus lines d0 ′ and d1 ′ is output to the outside. Therefore, in this case, the data set of the data bus lines d0 and d1 is transmitted to the data bus lines d0 ′ and d1 ′, or the data set of the data bus lines d2 and d3 is transmitted to the data bus lines d0 ′ and d1 ′. Which data set is transmitted is determined by the logical value of the column address signal caa0z. That is, when the data set of the data bus lines d0 and d1 is transmitted to the data bus lines d0 ′ and d1 ′, the column address signal caa0z is set to the L level. Then, the switches sw1n, sw2n, and sw3n are turned on, and the switches sw24, sw14, sw13, and sw12 are turned off. On the other hand, when the data set of the data bus lines d2 and d3 is transmitted to the data bus lines d0 ′ and d1 ′, the column address signal caa0z is set to the H level. Then, the switches sw3n, sw24, and sw13 are turned on, and the switches sw1n, sw2n, sw14n, and sw12 are turned off. As a result, data on the data bus line d2 is transmitted to the data bus line d0 ′ via the switch sw13, and data on d3 is transmitted to d1 via the switch sw24. When the burst length BL is 2, the logical value of the column address signal caa1z of another bit is not used for switch selection.
[0090]
On the other hand, when the burst length BL is 1, one of the data on the data bus lines d0, d1, d2, and d3 is selected, and the selected data bit is transmitted to the data bus line d0 ′, and this data is Output to the outside. This data selection is performed based on a combination of logical values of the column address signals caa0z and caa1z. That is, when selecting data on the data bus line d0, both caa0z and caa1z are set to L level. Then, the switches sw1n, sw2n, and sw3n are turned on, and the switches sw24, sw14, sw13, and sw12 are turned off. In this case, the data on the data bus line d0 is transmitted to the data bus line d0 ′. When selecting data on the data bus line d1, caa0z is set to H level and caa1z is set to L level. Then, the switches sw2n, sw3n, and sw12 are turned on, and the switches sw1n, sw24, and sw13 are turned off. In this case, the data on the data bus line d1 is transmitted to the data bus line d0 ′ via the switch sw12. Further, when selecting data on the data bus lines d2 and d3, the switches are turned on / off based on the logic table of FIG.
[0091]
The parallel data d0′-d3 ′ output from the data bus switch 440 is transmitted to the
The
[0092]
FIG. 13 shows the operation timing of the first and
At time t1 in FIG. 13, parallel data appears on the data bus lines d0′-d3 ′. Next, when the first control signal po0z changes from H to L at time t2, the four delayed flip-flops 401-404 constituting the
[0093]
The data latched in the
[0094]
FIG. 14 shows the operation timing from the 4-bit → 2-
First, as an initial state, read data is latched in the four DFFs 405 to 408 constituting the
[0095]
Then, the four control clock signals psc1k0z-psc1k3z for controlling the operation of the 4-bit → 2-
[0096]
The DFF 409-411 in the 4-bit → 2-
The two output control clock signals outp0z and outp1z that control the operation of the data
[0097]
The above description of the operation is for the case where the burst length BL is 4. The tables of FIGS. 15A and 15B show the operation states of the four control clock signals psc1k0z-psc1k3z and the two output control clock signals outp0z and outp1z when the burst length is 1, 2, and 4.
When the burst length BL is 4, as described above, the four control clock signals psc1k0z-psc1k3z and the two output control clock signals outp0z and outp1z all perform a clocking operation, and the four DFFs 405 of the
[0098]
On the other hand, when the burst length BL is 2, two control clock signals psc1k1z and psc1k2z and two output control clock signals outp0z and outp1z among the four control clock signals perform a clocking operation. When the burst length BL is 2, as described above, read data is sent only to the nodes d0 ′ and d1 ′, and no read data is sent to the nodes d2 ′ and d3 ′. Therefore, only the control clock signal and the output control clock signal necessary for outputting the read data appearing at the nodes d0 'and d1' to the outside perform the clocking operation.
[0099]
When the burst length BL is 1, only one control clock signal psc1k1z of the four control clock signals and only one outp0z of the two output control clock signals perform the clocking operation. When the burst length BL is 1, as described above, read data is sent only to the node d0 ′, and no read data is sent to the nodes d1 ′ to d3 ′. Therefore, only the control clock signal and the output control clock signal necessary for outputting the read data appearing at the node d0 ′ to the outside perform the clocking operation.
[0100]
In the above embodiment, the 4-bit data output from the
[0101]
On the other hand, in the above embodiment, the outputs of the four
[0102]
On the other hand, when the frequency of the clock signal is increased for high-speed operation, it becomes difficult to generate one output control clock signal outp # z for one switch swdd corresponding to the higher frequency. In such a case, the data
[0103]
FIG. 16A is a configuration example of the delayed flip-flop DDF in FIG. FIG. 16B is a timing chart showing the operation of FIG. 16A.
The delayed flip-flop DFF includes a
[0104]
When the clock signal clkz corresponding to the control signals po0z, po1z, psc1k0z-psc1k3z in FIG. 11 is H, the input data in is taken into the DFF by turning on the
[0105]
FIG. 17A is a configuration example of the output buffers 420-423 in FIG. FIG. 17B is a timing chart showing the operation of FIG. 17A.
The output buffer circuit includes
[0106]
When the clock signal clkz corresponding to the control signals psc1k0z-psc1k3z in FIG. 11 becomes H, since the
[0107]
FIG. 18 shows a configuration example of the latch &
The latch &
[0108]
The output lines dd0 ′ and dd1 ′ (see FIG. 11) of the data
[0109]
As another modification, the
[0110]
Further, in place of connecting the gate of the
[0111]
Next, an FCRAM according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The embodiment described with reference to FIG. 4 has a burst length of 4 or 8. In contrast, the embodiment shown in FIGS. 19 and 20 is a memory having a burst length of 16 or more. In FIG. 19, the same reference numerals are given to the same components as those shown in the above-mentioned drawings.
[0112]
In the FCRAM shown in FIG. 4, the
[0113]
As shown in FIG. 20, the address A0 is taken together with the read command RD0 (A), and the
[0114]
The same operation as that related to
[0115]
Therefore, as shown in FIG. 20, two 4-bit serial data are successively read from
[0116]
The above operation is repeated every time a read command is received.
When the burst length is 32, the
[0117]
In the FCRAM described above, the basic burst length is 4 or 8. When the burst length is 4, parallel data is simply read from one bank. When the burst length is 8, a bank interleave operation is performed. When the burst length exceeds 8, a bank interleave operation and an address count up operation are performed.
[0118]
The present invention has been described based on the embodiments. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and can be modified and changed within the scope of the claims.
[0119]
【The invention's effect】
The conventional FCRAM can select only a single memory cell block by inputting a read command once. Therefore, in this configuration, the number of bits of parallel data read from each sense amplifier is limited, and the maximum burst length that can be set depends on the number of bits.
[0120]
On the other hand, according to the semiconductor memory device of the present invention, a plurality of memory cell blocks can be selectively activated by inputting a read command once. Therefore, the memory cell block can be selected according to the burst length. Specifically, for example, when the burst length is BL = 32, in the semiconductor memory device of the present invention, eight memory cell blocks are selectively activated by inputting a single read command, and 32-bit data is sequentially activated. Can be read out.
[0121]
Further, in the conventional FCRAM, for example, when the burst length is BL = 4, when a read command is input, 4-bit serial data is read. Therefore, in the conventional FCRAM, when this data read operation is executed twice (that is, when the read command is input twice), continuous 8-bit serial data is read, but the cycle time required for the data read processing is reduced. Is twice that when reading 4-bit serial data.
[0122]
In contrast, according to the semiconductor memory device of the present invention, when the burst length is BL = 8, when a read command is input once, two memory cell blocks are automatically selectively activated. Continuous 8-bit serial data is read at a time. At this time, for example, by doubling the clock frequency or by using DDR (Double Data Rate), the cycle time required for the data reading process is read out with 4-bit serial data at the burst length BL = 4. It can be the same as when. That is, the transfer rate of the semiconductor memory device of the present invention can be doubled that of the conventional FCRAM.
[0123]
As described above, according to the present invention, a plurality of memory cell blocks can be selectively activated by automatically performing the bank interleaving operation internally, and the reading speed of data stored in the memory block can be selectively increased. It is possible to provide a semiconductor memory device capable of realizing higher speed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an example of a circuit configuration around a memory cell of an SDRAM.
FIG. 2 is a timing chart showing a data read operation of a conventional SDRAM.
FIG. 3 is a timing chart showing a data read operation of a conventional FCRAM.
FIG. 4 is a diagram showing an embodiment of a semiconductor memory device of the present invention.
FIG. 5 is a sequence diagram of a RAS generation unit and an internal interleave generation circuit.
FIG. 6 is a circuit example of a clock counter.
FIG. 7 is a circuit example of a RAS generation unit and an internal interleave circuit.
FIG. 8 is a timing chart (when burst length BL = 4) showing a data read operation of the semiconductor memory device of the present invention.
FIG. 9 is a timing chart (when burst length BL = 8) showing a data read operation of the semiconductor memory device of the present invention.
FIG. 10 shows a method for setting a burst length BL.
FIG. 11 is a configuration example of a parallel-serial conversion circuit.
12 is a diagram showing the state of each switch shown in FIG. 11 when the burst length is 1, 2, and 4, respectively.
13 is a timing chart showing operation timings of the first and second registers shown in FIG. 11. FIG.
FIG. 14 is a timing chart showing operation timing from a 4-bit → 2-bit conversion circuit to a latch & level shifter circuit when the burst length is 4.
FIG. 15 is a diagram illustrating operation states of four control clock signals and two output control clock signals when the burst length is 1, 2, and 4;
16 is a diagram showing a configuration example of the delayed flip-flop DFF shown in FIG. 11 and its operation.
17 is a diagram showing a configuration example of the output buffer shown in FIG. 11 and its operation.
18 is a circuit diagram showing a configuration example of a latch & level shifter circuit shown in FIG. 11. FIG.
FIG. 19 shows a semiconductor memory device according to another embodiment of the present invention.
20 is a timing chart showing an operation of the semiconductor memory device shown in FIG. 19. FIG.
[Explanation of symbols]
1 clock buffer
2 Command decoder
3 Address buffer
4 Mode register
5 Clock counter
6 Internal interleave generation circuit
9 RAS generation unit
10 Timing controller
11 Predecoder
12a, 12b, 12c, 12d block
13 Row decoder
14 memory cells
15 sense amplifier
16 sense buffers
17 DQ controller
18a, 18b Parasiri conversion circuit
19 Data output buffer
21 Bank-specific row activation command generator
22 Bank RAS generation unit
23 Command generator
24 Address generator
31, 32, 33, 34 DFF
35 Pulse generation circuit
90 address counter
Claims (7)
バースト長が所定値以下の時に単一のメモリセルブロックを選択して活性化し、所定値より長い値の時にバースト長に応じた複数のバンクでメモリセルブロックの一つを活性化するブロック活性化回路と、
外部からのアドレス信号に基づいて特定のバンクを選択するアドレスデコーダと、
を有し、
データ読み出し動作において、前記ブロック活性化回路は、
バースト長が所定値以下の場合には、単一のメモリセルブロックを選択し、
バースト長が所定値より長い場合には、複数のバンクを交互に連続して選択し、選択したバンクでメモリセルブロックの一つを選択することを特徴とする半導体記憶装置。In a semiconductor memory device including a plurality of banks having at least one memory cell block,
Block activation that selects and activates a single memory cell block when the burst length is less than or equal to a predetermined value, and activates one of the memory cell blocks in a plurality of banks according to the burst length when the burst length is longer than a predetermined value Circuit,
An address decoder that selects a specific bank based on an external address signal;
Have
In the data read operation, the block activation circuit
If the burst length is less than or equal to a predetermined value, select a single memory cell block,
A semiconductor memory device, wherein when a burst length is longer than a predetermined value, a plurality of banks are alternately and continuously selected, and one of the memory cell blocks is selected in the selected bank .
該パラレル/シリアル変換回路は、前記複数のメモリセルブロックからそれぞれ出力された複数ビットのパラレルデータを順次取り込み、前記バースト長情報に基づいて、シリアルデータを出力し、バースト長が所定値より長い場合、前記パラレル/シリアル変換回路は、その時のバースト長に応じてシリアルデータの送信レートを高速化することを特徴とする請求項1記載の半導体記憶装置。A parallel / serial conversion circuit for converting parallel data into serial data;
The parallel / serial conversion circuit sequentially fetches a plurality of bits of parallel data output from the plurality of memory cell blocks, outputs serial data based on the burst length information, and the burst length is longer than a predetermined value. 2. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein said parallel / serial conversion circuit increases a serial data transmission rate in accordance with a burst length at that time.
設定されたバースト長が前記所定値より長い第2の所定値よりも更に長い場合には、外部から与えられた第1のアドレス信号及びそれに基づき前記アドレスカウンタが発生した第2のアドレス信号に対し、複数のメモリセルブロックをバースト長に基づく回数繰り返し活性化することを特徴とする請求項1記載の半導体記憶装置。The semiconductor memory device further includes an address counter,
When the set burst length is longer than the second predetermined value which is longer than the predetermined value, the first address signal supplied from the outside and the second address signal generated by the address counter based on the first address signal are generated. 2. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein a plurality of memory cell blocks are repeatedly activated based on a burst length.
Priority Applications (1)
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JP10-185097 | 1998-06-30 | ||
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Publications (2)
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