上記目的を達成するために、この発明の一の局面によるメモリは、複数の不揮発性のメモリセルをそれぞれ有する複数のメモリセルブロックを含むメモリセルアレイと、複数のメモリセルブロックの各々に対するアクセス回数を検出する第1回数検出手段と、第1回数検出手段により検出された複数のメモリセルブロックの各々に対するアクセス回数を比較する比較手段と、比較手段から出力される比較データに基づいて、複数のメモリセルブロックのうちの所定のメモリセルブロックを選択するとともに、選択されたメモリセルブロックに含まれるメモリセルに対して優先的に再書き込みが行われるように制御するリフレッシュ手段とを備えている。
この一の局面によるメモリでは、上記のように、第1回数検出手段により検出された複数のメモリセルブロックの各々に対するアクセス回数を比較する比較手段を設けることによって、比較手段により、複数のメモリセルブロックのうちのアクセス回数が最も多いメモリセルブロックを検出することができる。これにより、2つ以上のメモリセルブロックの各々に対するアクセス回数がリフレッシュ動作の必要な所定回数に達している場合に、リフレッシュ手段により制御される再書き込み(リフレッシュ動作)を行う期間毎に、アクセス回数が最も多いメモリセルブロックがリフレッシュ手段により選択されるように構成すれば、リフレッシュ手段により制御されるリフレッシュ動作を行う期間毎に、アクセス回数が最も多いメモリセルブロックに対して優先的にリフレッシュ動作を行うことができる。したがって、所定のメモリセルブロックに対してアクセス動作が集中的に行われてその所定のメモリセルブロックに対するアクセス回数が最も多くなった場合には、その時点で、その所定のメモリセルブロックに対してリフレッシュ動作を行うことができるので、その所定のメモリセルブロックに含まれるメモリセルにディスターブが累積するのを抑制することができる。その結果、ディスターブによるデータの消失を抑制することができる。
上記一の局面によるメモリにおいて、好ましくは、比較手段は、複数のメモリセルブロックのうちのアクセス回数が最も多いメモリセルブロックを検出し、リフレッシュ手段は、アクセス回数が最も多いメモリセルブロックに含まれるメモリセルに対して優先的に再書き込みが行われるように制御する。このように構成すれば、2つ以上のメモリセルブロックの各々に対するアクセス回数がリフレッシュ動作の必要な所定回数に達している場合に、容易に、リフレッシュ手段により制御されるリフレッシュ動作を行う期間毎に、アクセス回数が最も多いメモリセルブロックに対して優先的にリフレッシュ動作を行うことができる。
上記一の局面によるメモリにおいて、好ましくは、比較手段は、複数のメモリセルブロックの各々に対するアクセス回数が多い順番を検出し、リフレッシュ手段は、比較手段から出力される順番データに基づいて、複数のメモリセルブロックのうちの所定のメモリセルブロックを選択するとともに、選択されたメモリセルブロックに含まれるメモリセルに対して再書き込みが行われるように制御する。このように構成すれば、リフレッシュ動作を行う期間毎に、アクセス回数が最も多いメモリセルブロックをリフレッシュ手段により選択することができることに加えて、アクセス回数が2番目に多いメモリセルブロックをリフレッシュ手段により選択することもできる。これにより、リフレッシュ動作がアクセス動作と並行して行われる場合において、リフレッシュ動作を行う所定の期間にアクセス回数が最も多いメモリセルブロックに対してアクセス動作が行われていれば、その所定の期間にアクセス回数が2番目に多いメモリセルブロックに対してリフレッシュ動作を行うことができる。
上記一の局面によるメモリにおいて、好ましくは、リフレッシュ手段による再書き込みは、アクセス動作と並行して行われる。このように構成すれば、アクセス動作が行われる期間にもリフレッシュ動作が行われるので、アクセス動作が行われない期間にのみリフレッシュ動作を行う場合に比べて、メモリセルアレイ内の全てのメモリセルに対するリフレッシュ動作を早く終わらせることができる。
上記一の局面によるメモリにおいて、好ましくは、リフレッシュ手段により制御される再書き込みが行われるメモリセルブロックは、リフレッシュ手段により制御される再書き込みを行う期間毎に、比較手段から出力される比較データに基づいて、リフレッシュ手段により選択される。このように構成すれば、最新の比較データに基づいてリフレッシュ手段による再書き込みが制御されるので、容易に、リフレッシュ動作の時点でアクセス回数が最も多いメモリセルブロックに対して優先的にリフレッシュ動作を行うことができる。
上記一の局面によるメモリにおいて、好ましくは、リフレッシュ手段は、選択されたメモリセルブロックに含まれる全てのメモリセルに対する再書き込みが終了するまで、選択されたメモリセルブロックに対する再書き込みが連続して行われるように制御する。このように構成すれば、所定のメモリセルブロックに含まれる全てのメモリセルに対してリフレッシュ動作が終了していない段階で、リフレッシュ動作が行われるメモリセルブロックが入れ替わる場合と異なり、所定のメモリセルブロックにおいてリフレッシュ動作がどこまで行われたかを記憶する記憶部を別途設ける必要がない。これにより、メモリの構成を簡素化することができる。また、1番目にアクセス回数がリフレッシュ動作の必要な所定回数に達したメモリセルブロックに対してリフレッシュ動作が行われている期間に、たとえば、4番目にアクセス回数がリフレッシュ動作の必要な所定回数に達したメモリセルブロックに対するアクセス動作が集中的に行われた場合には、1番目にアクセス回数がリフレッシュ動作の必要な所定回数に達したメモリセルブロックに対するリフレッシュ動作が全て終了した時点で、4番目にアクセス回数がリフレッシュ動作の必要な所定回数に達したメモリセルブロックに対してリフレッシュ動作を行うことができる。これにより、1番目にアクセス回数がリフレッシュ動作の必要な所定回数に達したメモリセルブロックに対するリフレッシュ動作が終了するまで、そのメモリセルブロックに対するリフレッシュ動作が連続して行われるように制御したとしても、4番目にアクセス回数がリフレッシュ動作の必要な所定回数に達したメモリセルブロックに含まれるメモリセルにディスターブが累積するのを抑制することができる。
上記一の局面によるメモリにおいて、好ましくは、メモリセルアレイ内の全てのメモリセルに対するアクセス回数を検出する第2回数検出手段をさらに備え、リフレッシュ手段は、第2回数検出手段により全てのメモリセルに対するアクセス回数の合計が所定回数に達したことが検出された場合に、比較手段から出力される比較データに基づいて、複数のメモリセルブロックのうちの所定のメモリセルブロックを選択するとともに、選択されたメモリセルブロックに含まれるメモリセルに対して優先的に再書き込みが行われるように制御する。このように構成すれば、複数のメモリセルブロックの各々に対するアクセス回数を検出して、複数のメモリセルブロックの各々に対する所定のアクセス回数毎にリフレッシュ動作を行う場合と異なり、一定のアクセス回数毎に定期的にリフレッシュ動作を行うことができる。これにより、リフレッシュ動作時に通常のアクセス動作を一時待機させるなどの制御を一定のアクセス回数毎に定期的に行うことができるので、メモリの制御を簡素化することができる。
この場合、好ましくは、所定数のメモリセルがそれぞれ接続された複数のワード線と、複数のワード線の各々に接続された所定数のメモリセル毎のアクセス動作の有無を保持する保持手段とをさらに備え、リフレッシュ手段は、第2回数検出手段により全てのメモリセルに対するアクセス回数の合計が所定回数に達したことが検出された場合に、比較手段から出力される比較データと、保持手段が保持する保持データとに基づいて、複数のメモリセルブロックのうちの所定のメモリセルブロックを選択するとともに、選択されたメモリセルブロックに含まれるメモリセルに対して再書き込みが行われるように制御する。このように構成すれば、所定のメモリセルブロックに対応するワード線を介してのアクセス動作が所定のメモリセルブロックに対応する全てのワード線に対して行われた場合に、所定のメモリセルブロックに対するリフレッシュ動作が行われないように制御することができる。ここで、所定のメモリセルブロックに対応するワード線を介してのアクセス動作が所定のメモリセルブロックに対応する全てのワード線に対して行われた場合には、所定のメモリセルブロックに含まれる全てのメモリセルに対して比較的均一にアクセス動作が行われると考えられるので、ディスターブによる影響が比較的小さいと考えられる。このため、所定のメモリセルブロックに対応するワード線を介してのアクセス動作が所定のメモリセルブロックに対応する全てのワード線に対して行われた場合に、所定のメモリセルブロックに対するリフレッシュ動作が行われないように制御することによって、リフレッシュ動作時にメモリセルが受けるディスターブの回数を減少させることができる。
上記一の局面によるメモリにおいて、好ましくは、リフレッシュ手段は、選択されたメモリセルブロックに対するアクセス回数が所定回数に達している場合に、選択されたメモリセルブロックに含まれるメモリセルに対して優先的に再書き込みが行われるように制御する。このように構成すれば、アクセス回数が比較的少ない段階でリフレッシュ動作が行われるのを抑制することができるので、これによっても、リフレッシュ動作時にメモリセルが受けるディスターブの回数を減少させることができる。
なお、上記一の局面によるメモリおいて、リフレッシュ手段による再書き込みは、アクセス動作と並行して行われ、アクセス回数が最も多いメモリセルブロックに対してアクセス動作が行われている場合には、リフレッシュ手段は、複数のメモリセルブロックのうちのアクセス回数が2番目に多いメモリセルブロックに含まれるメモリセルに対して再書き込みが行われるように制御してもよい。このように構成すれば、リフレッシュ動作がアクセス動作と並行して行われる場合において、リフレッシュ動作を行う所定の期間にアクセス回数が最も多いメモリセルブロックに対してアクセス動作が行われていれば、容易に、その所定の期間にアクセス回数が2番目に多いメモリセルブロックに対してリフレッシュ動作を行うことができる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の実施形態の説明では、本発明によるメモリの一例としての強誘電体メモリを例にとって説明する。
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態による強誘電体メモリの全体構成を説明するための模式図である。図2および図3は、図1に示した第1実施形態による強誘電体メモリの詳細な構成を説明するための模式図である。図4は、図1に示した第1実施形態による強誘電体メモリの比較回路の構成を説明するための模式図であり、図5〜図7は、図4に示した第1実施形態の比較回路の詳細な構成を説明するための回路図である。まず、図1〜図7を参照して、第1実施形態による強誘電体メモリの構成について説明する。
第1実施形態による強誘電体メモリは、図1に示すように、メモリセルアレイ1と、ロウデコーダ2と、比較回路3と、記憶部4aを有するリフレッシュ制御回路4と、アクセス検出部5およびステートマシン回路6を含むクロック生成回路7と、ロウアドレスバッファ8と、カラムアドレスバッファ9と、ライトアンプ10と、リードアンプ11と、入力バッファ12と、出力バッファ13と、カラムデコーダ14と、ワード線ソースドライバ15と、電圧生成回路16と、センスアンプ17と、ビット線ソースドライバ18とを備えている。なお、比較回路3は、本発明の「比較手段」の一例であり、リフレッシュ制御回路4は、本発明の「リフレッシュ手段」の一例である。
メモリセルアレイ1には、複数のワード線WLと複数のビット線BLとが交差するように配置されているとともに、その各交差位置に強誘電体キャパシタ19が設けられている。この強誘電体キャパシタ19は、ワード線WLと、ビット線BLと、ワード線WLおよびビット線BLの間に配置された強誘電体膜(図示せず)とによって構成されている。そして、2つの強誘電体キャパシタ19によって、1つのメモリセル20が構成されている。
また、図2に示すように、メモリセルアレイ1は、4つのメモリセルブロック1a〜1dによって構成されている。そして、複数のワード線WLは、各メモリセルブロック1a〜1dに128本ずつ配置されている。
また、図3に示すように、ロウデコーダ2には、各メモリセルブロック1a〜1dに対応する全てのワード線WL(図2参照)が接続されている。また、ロウデコーダ2は、ロウデコーダ回路部21と、各メモリセルブロック1a〜1dに1つずつ設けられた4つのカウンタ回路部22a〜22dとによって構成されている。なお、カウンタ回路部22a〜22dは、本発明の「第1回数検出手段」の一例である。このカウンタ回路部22a〜22dは、4つのメモリセルブロック1a〜1dのうちの対応するメモリセルブロックに対するアクセス回数(読出し動作および書き込み動作の回数)を検出する機能を有する。たとえば、4つのメモリセルブロック1a〜1dのうちのメモリセルブロック1aに含まれるメモリセル20(図1参照)に対してアクセス動作が1回行われた場合には、4つのカウンタ回路部22a〜22dのうちの対応するカウンタ回路部22aのカウント回数が+1だけカウントアップされる。そして、各カウンタ回路部22a〜22dで検出されたカウント回数は、それぞれ、10ビットのカウント信号CNTA〜CNTD(図4参照)に変換されて出力される。
ここで、第1実施形態では、比較回路3は、カウンタ回路部22a〜22dに接続されている。また、比較回路3は、各カウンタ回路部22a〜22dで検出されたカウント回数を比較することにより、4つのメモリセルブロック1a〜1dのうちのアクセス回数が最も多いメモリセルブロックを検出する機能を有する。
具体的には、比較回路3は、図4に示すように、各カウンタ回路部22a〜22d(図3参照)から出力されるカウント信号CNTA〜CNTDが入力されると、比較データとしての出力信号MXA〜MXDが出力されるように構成されている。この出力信号MXA〜MXDは、それぞれ、1ビット信号であり、出力信号MXA〜MXDは、それぞれ、メモリセルブロック1a〜1d(図3参照)に対応する。たとえば、メモリセルブロック1aに対するアクセス回数が最も多い場合には、出力信号MXAが「1」となり、出力信号MXA以外の出力信号MXB〜MXDが「0」となる。すなわち、比較回路3は、4つのメモリセルブロック1a〜1dにおいて、アクセス回数が最も多いメモリセルブロックに対応する出力信号が「1」となり、アクセス回数が最も多いメモリセルブロック以外のメモリセルブロックに対応する出力信号が「0」となるように構成されている。
比較回路3の具体的な回路構成としては、図5に示すように、比較回路3の内部に、2つの10ビット信号を比較する6つの比較器31a〜31fが配置されている。この比較器31a〜31fには、2つの入力端子XおよびYと、1つの出力端子MXYとが設けられている。比較器31aの入力端子XおよびYには、それぞれ、カウント信号CNTAおよびCNTBが入力される。比較器31bの入力端子XおよびYには、それぞれ、カウント信号CNTAおよびCNTCが入力される。比較器31cの入力端子XおよびYには、それぞれ、カウント信号CNTAおよびCNTDが入力される。比較器31dの入力端子XおよびYには、それぞれ、カウント信号CNTBおよびCNTCが入力される。比較器31eの入力端子XおよびYには、それぞれ、カウント信号CNTBおよびCNTDが入力される。比較器31fの入力端子XおよびYには、それぞれ、カウント信号CNTCおよびCNTDが入力される。また、比較器31a〜31fの出力端子MXYからは、それぞれ、1ビットの出力信号MXY1〜MXY6が出力される。
また、比較回路3の内部には、4つのAND回路部32a〜32dが配置されている。AND回路部32aの入力端子には、出力信号MXY1、MXY2およびMXY3が入力される。AND回路部32bの入力端子には、出力信号MXY1、MXY4およびMXY5が入力される。ただし、AND回路部32bに入力される出力信号MXY1は、インバータ33aにより反転される。AND回路部32cの入力端子には、出力信号MXY2、MXY4およびMXY6が入力される。ただし、AND回路部32cに入力される出力信号MXY2およびMXY4は、それぞれ、インバータ33bおよび33cにより反転される。AND回路部32dの入力端子には、出力信号MXY3、MXY5およびMXY6が入力される。ただし、AND回路部32dに入力される出力信号MXY3、MXY5およびMXY6は、それぞれ、インバータ33d、33eおよび33fにより反転される。そして、上記した比較回路3の出力信号MXA〜MXDは、それぞれ、AND回路部32a〜32dから出力される。
また、比較器31aの内部には、図6に示すように、2つの1ビット信号を比較する10個の比較器34a〜34jが配置されている。比較器34a〜34jの入力端子Xには、それぞれ、10ビットのカウント信号CNTAを構成する1ビット信号X0〜X9が入力される。たとえば、カウント回数が1000回の場合には、カウント信号CNTAが「1111101000」となる。このため、比較器34a〜34jの入力端子Xに入力される1ビット信号X0〜X9は、それぞれ、「0」、「0」、「0」、「1」、「0」、「1」、「1」、「1」、「1」および「1」となる。また、比較器34a〜34jの入力端子Yには、それぞれ、10ビットのカウント信号CNTBを構成する1ビット信号Y0〜Y9が入力される。また、比較器34a〜34jの出力端子Mからは、それぞれ、1ビットの出力信号M0〜M9が出力されるとともに、比較器34a〜34jの出力端子Qからは、それぞれ、1ビットの出力信号Q0〜Q9が出力される。
また、比較器31aの内部には、17個のAND回路部35a〜35hおよび36a〜36iが配置されている。AND回路部35a〜35hの一方の入力端子には、それぞれ、出力信号Q1〜Q8が入力される。AND回路部35a〜35gの他方の入力端子には、それぞれ、AND回路部35b〜35hの出力信号が入力されるとともに、AND回路部35hの他方の入力端子には、出力信号Q9が入力される。また、AND回路部36a〜36iの一方の入力端子には、それぞれ、出力信号M0〜M8が入力される。AND回路部36a〜36hの他方の入力端子には、それぞれ、AND回路部35a〜35hの出力信号が入力されるとともに、AND回路部36iの他方の入力端子には、出力信号Q9が入力される。
また、比較器31aの内部には、3つのOR回路部37a〜37cが配置されている。OR回路部37aの入力端子には、AND回路部36a〜36eの出力信号が入力される。OR回路部37bの入力端子には、出力信号M9およびAND回路部36f〜36iの出力信号が入力される。OR回路部37cの入力端子には、OR回路部37aおよび37bの出力信号が入力される。そして、上記した比較器31aの出力信号MXY1は、OR回路部37cから出力される。
なお、図5に示した比較器31b〜31fは、上記した比較器31aと同様の回路構成を有する。
また、比較器34aの内部には、図7に示すように、2つのAND回路部38aおよび38bと、1つのNOR回路部39とが配置されている。AND回路部38aの入力端子には、1ビット信号X0およびY0が入力される。ただし、AND回路部38aに入力される1ビット信号Y0は、インバータ40aにより反転される。AND回路部38bの入力端子には、1ビット信号X0およびY0が入力される。ただし、AND回路部38bに入力される1ビット信号X0は、インバータ40bにより反転される。
また、NOR回路部39の入力端子には、AND回路部38aおよび38bの出力信号が入力される。そして、上記した比較器34aの出力信号M0は、AND回路部38aから出力されるとともに、出力信号Q0は、NOR回路部39から出力される。
なお、図6に示した比較器34b〜34jは、上記した比較器34aと同様の回路構成を有する。
第1実施形態では、上記のように比較回路3を構成することによって、4つのメモリセルブロック1a〜1d(図3参照)のうちのアクセス回数が最も多いメモリセルブロックを検出することが可能となる。
また、第1実施形態では、図3に示すように、リフレッシュ制御回路4は、ロウデコーダ2および比較回路3に接続されている。この第1実施形態のリフレッシュ制御回路4は、上記した比較回路3から出力される比較データ(出力信号MXA〜MXD)に基づいて、メモリセル20(図1参照)に対するリフレッシュ動作(再書き込み動作)を制御する機能を有する。
たとえば、4つのメモリセルブロック1a〜1dのうちでメモリセルブロック1aに対するアクセス回数が最も多いとすると、リフレッシュ制御回路4により制御されるリフレッシュ動作としては、4つのメモリセルブロック1a〜1dのうちのアクセス回数が最も多いメモリセルブロック1aが選択された後、その選択されたメモリセルブロック1aに対応するカウンタ回路部22aにより検出されたカウント回数が所定回数に達している場合に、選択されたメモリセルブロック1aに含まれるメモリセル20(図1参照)に対して行われる。また、アクセス検出部5は、リフレッシュ制御回路4に接続されている。このアクセス検出部5は、メモリセル20に対するアクセス動作(読出し動作および書き込み動作)を検出する機能を有する。
また、図1に示すように、アクセス検出部5(クロック生成回路7)は、ロウアドレスバッファ8、カラムアドレスバッファ9、ライトアンプ10およびリードアンプ11に接続されている。ライトアンプ10およびリードアンプ11には、それぞれ、入力バッファ12および出力バッファ13が接続されている。また、ロウアドレスバッファ8およびカラムアドレスバッファ9は、それぞれ、ロウデコーダ2およびカラムデコーダ14に接続されている。また、ロウデコーダ2には、ワード線ソースドライバ15が接続されるとともに、ワード線ソースドライバ15には、電圧生成回路16およびクロック生成回路7のステートマシン回路6が接続されている。また、メモリセルアレイ1のビット線BLには、センスアンプ17を介してカラムデコーダ14が接続されている。また、センスアンプ17には、ライトアンプ10、リードアンプ11およびビット線ソースドライバ18が接続されるとともに、ビット線ソースドライバ18には、電圧生成回路16およびステートマシン回路6が接続されている。
図8は、本発明の第1実施形態による強誘電体メモリの動作の一例を説明するための図である。次に、図1〜図8を参照して、第1実施形態による強誘電体メモリの動作について説明する。
第1実施形態による強誘電体メモリでは、まず、電源の立ち上げ時に、図3に示した4つのカウンタ回路部22a〜22dの全てをリセットすることによって、各カウンタ回路部22a〜22dから出力される10ビットのカウント信号CNTA〜CNTD(図4参照)を「0」にする。
この後、アクセス動作がアクセス検出部5により検出されることによって、メモリセル20(図1参照)に対するアクセス動作が開始される。この際、たとえば、メモリセルブロック1aに含まれるメモリセル20に対してアクセス動作が行われた場合には、カウンタ回路部22aのカウント回数が+1だけカウントアップされる。これにより、カウンタ回路部22aから出力されるカウント信号CNTAが「1」となる。この場合、メモリセルブロック1b〜1dの各々に対応するカウンタ回路部22b〜22dから出力されるカウント信号CNTB〜CNTDは、「0」の状態で保持される。
ここで、図1に示すように、メモリセル20に対するアクセス動作が読出しの場合には、強誘電体メモリの外部から入力されたロウアドレスに対応するワード線WLがロウデコーダ2によって選択される。これにより、選択されたワード線(以下、選択ワード線という)に接続されたメモリセル20のデータがビット線BLを介して一括してセンスアンプ17により読み出され、かつ、そのデータがセンスアンプ17により増幅される。そして、センスアンプ17により増幅されたデータは、リードアンプ11および出力バッファ13を介して強誘電体メモリの外部に読み出される。この後、データが読み出されたメモリセル20に対するデータの再書き込みが行われる。
その一方、メモリセル20に対するアクセス動作が書き込み動作の場合には、上記の読出し動作と同様、選択ワード線WLに接続されたメモリセル20のデータがセンスアンプ17により読み出された後、その読み出されたデータが強誘電体メモリの外部から入力されたデータに書き換えられる。この後、その書き換えられたデータがセンスアンプ17を介してメモリセル20に書き込まれる。
なお、上記した読み出し動作後の再書き込み動作と、書き込み動作とにおいて、4つのメモリセルブロック1a〜1d(図2参照)のうちの選択ワード線WLを含むメモリセルブロックでは、選択ワード線WL以外のワード線WL(以下、非選択ワード線WLという)に接続されるメモリセル20に対して所定の電圧(1/2Vccや1/3Vccなど)が印加される。これにより、4つのメモリセルブロック1a〜1dのうちの選択ワード線WLを含むメモリセルブロックにおいて、非選択ワード線WLに接続されるメモリセル20では、強誘電体キャパシタ19の分極量が減少することによりディスターブが生じる。
また、図3に示すように、上記したアクセス動作は、アクセス動作がアクセス検出部5により検出される毎に行われる。したがって、4つのカウンタ回路部22a〜22dのうちの対応するカウンタ回路部では、アクセス動作がアクセス検出部5により検出される毎にカウント回数が累積される。
また、第1実施形態では、比較回路3において、アクセス動作がアクセス検出部5により検出される毎に、各メモリセルブロック1a〜1dに対するアクセス回数の比較動作が行われる。以下に、メモリセルブロック1aに対するアクセス回数が1000回、メモリセルブロック1bに対するアクセス回数が1001回、メモリセルブロック1cに対するアクセス回数が1002回、および、メモリセルブロック1dに対するアクセス回数が1003回である場合に行われる比較動作について説明する。
まず、図3および図4に示すように、メモリセルブロック1aに対するアクセス回数が1000回である場合には、カウンタ回路部22aから出力されるカウント信号CNTAが「1111101000」となる。また、メモリセルブロック1bに対するアクセス回数が1001回である場合には、カウンタ回路部22bから出力されるカウント信号CNTBが「1111101001」となる。また、メモリセルブロック1cに対するアクセス回数が1002回である場合には、カウンタ回路部22cから出力されるカウント信号CNTCが「1111101010」となる。また、メモリセルブロック1dに対するアクセス回数が1003回である場合には、カウンタ回路部22dから出力されるカウント信号CNTDが「1111101011」となる。
そして、図5に示すように、比較回路3に含まれる比較器31aには、入力端子XおよびYの各々にカウント信号CNTAおよびCNTBが入力される。また、比較器31bには、入力端子XおよびYの各々にカウント信号CNTAおよびCNTCが入力される。また、比較器31cには、入力端子XおよびYの各々にカウント信号CNTAおよびCNTDが入力される。また、比較器31dには、入力端子XおよびYの各々にカウント信号CNTBおよびCNTCが入力される。また、比較器31eには、入力端子XおよびYの各々にカウント信号CNTBおよびCNTDが入力される。また、比較器31fには、入力端子XおよびYの各々にカウント信号CNTCおよびCNTDが入力される。
具体的には、カウント信号CNTAおよびCNTBが入力される比較器31aでは、図6に示すように、比較器31aを構成する比較器34a〜34jの入力端子Xに入力される1ビット信号X0〜X9が、それぞれ、「0」、「0」、「0」、「1」、「0」、「1」、「1」、「1」、「1」および「1」となる。また、比較器34a〜34jの入力端子Yに入力される1ビット信号Y0〜Y9が、それぞれ、「1」、「0」、「0」、「1」、「0」、「1」、「1」、「1」、「1」および「1」となる。
この際、比較器34aの内部では、図7に示すように、AND回路部38aに入力される1ビット信号Y0は、インバータ40aにより反転されて「0」となる。これにより、AND回路部38aからは、ビット値が「0」の信号が出力される。その一方、AND回路部38bに入力されるビット信号X0は、インバータ40bにより反転されて「1」となる。これにより、AND回路部38bからは、ビット値が「1」の信号が出力される。したがって、ビット値が「0」の信号およびビット値が「1」の信号がNOR回路部39に入力されるので、NOR回路部39からビット値が「0」の信号が出力される。その結果、図6に示した比較器34aからの出力信号M0およびQ0は、それぞれ、「0」および「0」となる。
なお、比較器34b〜34jにおいても、上記した比較器34aと同様の動作が行われる。すなわち、比較器34b〜34jからの出力信号M1〜M9は、全て「0」となるとともに、比較器34b〜34jからの出力信号Q1〜Q9は、全て「1」となる。
そして、図6に示すように、AND回路部35hには、ビット値が「1」の出力信号Q9およびQ8が入力されるので、AND回路部35hからビット値が「1」の信号が出力される。また、AND回路部35gには、ビット値が「1」の出力信号Q7およびAND回路部35hのビット値が「1」の出力信号が入力されるので、AND回路部35gからビット値が「1」の信号が出力される。また、AND回路部35fには、ビット値が「1」の出力信号Q6およびAND回路部35gのビット値が「1」の出力信号が入力されるので、AND回路部35fからビット値が「1」の信号が出力される。また、AND回路部35eには、ビット値が「1」の出力信号Q5およびAND回路部35fのビット値が「1」の出力信号が入力されるので、AND回路部35eからビット値が「1」の信号が出力される。また、AND回路部35dには、ビット値が「1」の出力信号Q4およびAND回路部35eのビット値が「1」の出力信号が入力されるので、AND回路部35dからビット値が「1」の信号が出力される。また、AND回路部35cには、ビット値が「1」の出力信号Q3およびAND回路部35dのビット値が「1」の出力信号が入力されるので、AND回路部35cからビット値が「1」の信号が出力される。また、AND回路部35bには、ビット値が「1」の出力信号Q2およびAND回路部35cのビット値が「1」の出力信号が入力されるので、AND回路部35bからビット値が「1」の信号が出力される。また、AND回路部35aには、ビット値が「1」の出力信号Q1およびAND回路部35bのビット値が「1」の出力信号が入力されるので、AND回路部35bからビット値が「1」の信号が出力される。
また、AND回路部36aには、ビット値が「0」の出力信号M0およびAND回路部35aのビット値が「1」の出力信号が入力されるので、AND回路部36aからビット値が「0」の信号が出力される。また、AND回路部36bには、ビット値が「0」の出力信号M1およびAND回路部35bのビット値が「1」の出力信号が入力されるので、AND回路部36bからビット値が「0」の信号が出力される。また、AND回路部36cには、ビット値が「0」の出力信号M2およびAND回路部35cのビット値が「1」の出力信号が入力されるので、AND回路部36cからビット値が「0」の信号が出力される。また、AND回路部36dには、ビット値が「0」の出力信号M3およびAND回路部35dのビット値が「1」の出力信号が入力されるので、AND回路部36dからビット値が「0」の信号が出力される。また、AND回路部36eには、ビット値が「0」の出力信号M4およびAND回路部35eのビット値が「1」の出力信号が入力されるので、AND回路部36eからビット値が「0」の信号が出力される。
また、AND回路部36fには、ビット値が「0」の出力信号M5およびAND回路部35fのビット値が「1」の出力信号が入力されるので、AND回路部36fからビット値が「0」の信号が出力される。また、AND回路部36gには、ビット値が「0」の出力信号M6およびAND回路部35gのビット値が「1」の出力信号が入力されるので、AND回路部36gからビット値が「0」の信号が出力される。また、AND回路部36hには、ビット値が「0」の出力信号M7およびAND回路部35hのビット値が「1」の出力信号が入力されるので、AND回路部36hからビット値が「0」の信号が出力される。また、AND回路部36iには、ビット値が「0」の出力信号M8およびビット値が「1」の出力信号Q9が入力されるので、AND回路部36iからビット値が「0」の信号が出力される。
そして、OR回路部37aには、AND回路部36a〜36eのビット値が「0」の出力信号が入力されるので、OR回路部37aからビット値が「0」の信号が出力される。また、OR回路部37bには、AND回路部36f〜36iのビット値が「0」の出力信号と、ビット値が「0」の出力信号M9とが入力されるので、OR回路部37bからビット値が「0」の信号が出力される。したがって、ビット値が「0」の2つの信号がOR回路部37cに入力されるので、OR回路部37cからビット値が「0」の信号が出力される。その結果、図5に示した比較器31aからの出力信号MXY1は、「0」となる。
なお、比較器31b〜31fにおいても、上記した比較器31aと同様の動作が行われる。すなわち、比較器31b〜31fからの出力信号MXY2〜MXY6は、全て「0」となる。
これにより、図5に示すように、AND回路部32aには、ビット値が「0」の出力信号MXY1〜MXY3が入力される。また、AND回路部32bには、ビット値が「1」に反転された出力信号MXY1と、ビット値が「0」の出力信号MXY4およびMXY5とが入力される。また、AND回路部32cには、ビット値が「1」に反転された出力信号MXY2およびMXY4と、ビット値が「0」の出力信号MXY6とが入力される。また、AND回路部32dには、ビット値が「1」に反転された出力信号MXY3、MXY5およびMXY6が入力される。
その結果、メモリセルブロック1aに対応する出力信号MXAが「0」となるとともに、メモリセルブロック1bに対応する出力信号MXBが「0」となる。また、メモリセルブロック1cに対応する出力信号MXCが「0」となるとともに、メモリセルブロック1dに対応する出力信号MXDが「1」となる。これにより、比較回路3において、メモリセルブロック1dに対するアクセス回数が最も多いことが検出される。
また、第1実施形態では、図8に示すように、アクセス動作が無い期間Tnに、リフレッシュ動作を挿入する。以下に、期間Tn−1の時点において、メモリセルブロック1aに対するアクセス回数が1000回、メモリセルブロック1bに対するアクセス回数が1001回、メモリセルブロック1cに対するアクセス回数が1002回、および、メモリセルブロック1dに対するアクセス回数が1003回である場合に行われるリフレッシュ動作について説明する。
この第1実施形態では、リフレッシュ制御回路4は、リフレッシュ動作を行う期間毎に、比較回路3から出力される出力信号MXA〜MXDに基づいて、4つのメモリセルブロック1a〜1dのうちのアクセス回数が最も多いメモリセルブロックを選択する。すなわち、第1実施形態では、リフレッシュ制御回路4は、アクセス動作が無い期間Tnが発生すると、期間Tnの直前のアクセス動作が行われた期間Tn−1における比較データ(出力信号MXA〜MXD)に基づいて、4つのメモリセルブロック1a〜1dのうちのアクセス回数が最も多いメモリセルブロック1dを選択する。この後、リフレッシュ制御回路4は、メモリセルブロック1dに対するアクセス回数が所定回数(たとえば、1000回)に達していれば、メモリセルブロック1dに含まれるメモリセル20に対してリフレッシュ動作が行われるように、ロウデコーダ2にリフレッシュ動作を開始させるための制御信号を出力する。その結果、アクセス動作が無い期間Tnにおいて、メモリセルブロック1dに含まれる128本のワード線のうちの1本のワード線を介してのリフレッシュ動作が行われる。
この後、アクセス動作が繰り返し行われた後、再びアクセス動作が無い期間Tn+3が発生すると、リフレッシュ制御回路4は、期間Tn+3の直前のアクセス動作が行われた期間Tn+2における比較データ(出力信号MXA〜MXD)に基づいて、4つのメモリセルブロック1a〜1dのうちのアクセス回数が最も多い所定のメモリセルブロックを選択する。ここで、期間Tn+1およびTn+2において、メモリセルブロック1cに含まれるメモリセル20に対して繰り返しアクセス動作が行われたとすると、メモリセルブロック1cに対するアクセス回数が最も多くなる。この場合、リフレッシュ制御回路4は、アクセス動作が無い期間Tn+3では、4つのメモリセルブロック1a〜1dのうちのアクセス回数が最も多いメモリセルブロック1cを選択するとともに、その選択されたメモリセルブロック1cに含まれるメモリセル20に対してリフレッシュ動作が行われるように制御する。
このように、上記したアクセス動作およびリフレッシュ動作が繰り返し行われる。また、リフレッシュ制御回路4の記憶部4aには、4つのメモリセルブロック1a〜1d毎に何本目のワード線WLまでリフレッシュ動作が行われたかが記憶される。そして、たとえば、4つのメモリセルブロック1a〜1dのうちのメモリセルブロック1aに対するリフレッシュ動作が全て終了した場合には、対応するカウンタ回路部22aをリセットする。
第1実施形態では、上記のように、各カウンタ回路部22a〜22dで検出されたカウント回数を比較することにより、4つのメモリセルブロック1a〜1dのうちのアクセス回数が最も多いメモリセルブロックを検出する比較回路3を設けることによって、4つのメモリセルブロック1a〜1dのうちの2つ以上のメモリセルブロックの各々に対するアクセス回数がリフレッシュ動作の必要な所定回数に達している場合に、リフレッシュ制御回路4により制御されるリフレッシュ動作を行う期間毎に、4つのメモリセルブロック1a〜1dのうちのアクセス回数が最も多いメモリセルブロックをリフレッシュ制御回路4により選択することができる。これにより、リフレッシュ制御回路4により制御されるリフレッシュ動作を行う期間毎に、4つのメモリセルブロック1a〜1dのうちのアクセス回数が最も多いメモリセルブロックに対して優先的にリフレッシュ動作を行うことができる。したがって、4つのメモリセルブロック1a〜1dのうちの所定のメモリセルブロックに対してアクセス動作が集中的に行われてその所定のメモリセルブロックに対するアクセス回数が最も多くなった場合には、その時点で、その所定のメモリセルブロックに対してリフレッシュ動作を行うことができるので、その所定のメモリセルブロックに含まれるメモリセル20にディスターブが累積するのを抑制することができる。その結果、ディスターブによるデータの消失を抑制することができる。
また、第1実施形態では、上記のように、リフレッシュ動作を行う期間毎に、比較回路3から出力される出力信号MXA〜MXDに基づいて、4つのメモリセルブロック1a〜1dのうちのアクセス回数が最も多いメモリセルブロックを選択することによって、最新の比較データ(出力信号MXA〜MXD)に基づいてリフレッシュ動作が制御されるので、容易に、リフレッシュ動作の時点でアクセス回数が最も多いメモリセルブロックに対して優先的にリフレッシュ動作を行うことができる。
また、第1実施形態では、上記のように、リフレッシュ動作を行う期間において、4つのメモリセルブロック1a〜1dのうちのリフレッシュ制御回路4により選択された所定のメモリセルブロックに対するアクセス回数が所定回数に達した場合に、選択された所定のメモリセルブロックに含まれるメモリセル20に対して優先的にリフレッシュ動作が行われるように制御することによって、アクセス回数が比較的少ない段階でリフレッシュ動作が行われるのを抑制することができるので、リフレッシュ動作時にメモリセル20が受けるディスターブの回数を減少させることができる。
図9は、第1実施形態の変形例による強誘電体メモリの動作を説明するための図である。図9を参照して、この第1実施形態の変形例による強誘電体メモリの動作では、上記第1実施形態と異なり、1サイクルの期間内に、アクセス動作とリフレッシュ動作との両方を行う。以下に、メモリセルブロック1dに対するアクセス回数が最も多い場合について説明する。
具体的には、まず、図9の期間Tn内において、メモリセルブロック1aに含まれるメモリセル20に対してアクセス動作を行う。この後、期間Tnにおける比較回路3の比較データ(出力信号MXA〜MXD)に基づいて、アクセス回数が最も多いメモリセルブロック1dがリフレッシュ制御回路4により選択される。これにより、メモリセルブロック1dに含まれるメモリセル20に対してリフレッシュ動作が行われる。また、図9の期間Tn+1内において、メモリセルブロック1dに含まれるメモリセル20に対してアクセス動作を行う。この後、期間Tn+1における比較回路3の比較データ(出力信号MXA〜MXD)に基づいて、アクセス回数が最も多いメモリセルブロック1dがリフレッシュ制御回路4により選択される。これにより、メモリセルブロック1dに含まれるメモリセル20に対してリフレッシュ動作が行われる。すなわち、図9の期間Tn+1では、1サイクルの期間内に、同一のメモリセルブロック1dに含まれるメモリセル20に対して、アクセス動作とリフレッシュ動作との両方が行われる。
上記のように強誘電体メモリを動作させた場合においても、上記第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
(第2実施形態)
図10は、本発明の第2実施形態による強誘電体メモリの詳細な構成を説明するための模式図である。図11は、図10に示した第2実施形態による強誘電体メモリの比較回路の構成を説明するための模式図であり、図12は、図11に示した第2実施形態の比較回路の詳細な構成を説明するための回路図である。図10〜図12を参照して、この第2実施形態では、上記第1実施形態と異なり、4つのメモリセルブロック1a〜1dの各々に対するアクセス回数が多い順番を検出する場合について説明する。
この第2実施形態では、図10に示すように、図2に示した第1実施形態の構成において、比較回路3に代えて、4つのメモリセルブロック1a〜1dの各々に対するアクセス回数が多い順番を検出することが可能な比較回路50が設けられている。なお、第2実施形態の比較回路50以外の構成は、上記第1実施形態と同様である。
第2実施形態の比較回路50は、図11に示すように、各カウンタ回路部22a〜22d(図10参照)から出力されるカウント信号CNTA〜CNTDが入力されると、順番データとしての出力信号MXA〜MXDが出力されるように構成されている。この出力信号MXA〜MXDは、2ビット信号であり、出力信号MXA〜MXDは、それぞれ、メモリセルブロック1a〜1d(図10参照)に対応する。たとえば、4つのメモリセルブロック1a〜1dの各々に対するアクセス回数が、メモリセルブロック1a、1b、1cおよび1dの順番で多い場合には、出力信号MXA、MXB、MXCおよびMXDが、それぞれ、「11」、「10」、「01」および「00」となる。すなわち、比較回路50は、4つのメモリセルブロック1a〜1dにおいて、アクセス回数が多い方から順に、対応する出力信号が「11」、「10」、「01」および「00」となるように構成されている。
比較回路50の具体的な回路構成としては、図12に示すように、比較回路50の内部に、2つの10ビット信号を比較する6つの比較器31a〜31fが配置されている。この比較器31a〜31fは、それぞれ、図5に示した第1実施形態の比較回路3の内部に配置された比較器31a〜31fと同様の回路構成を有する。すなわち、比較器31a〜31fからは、それぞれ、1ビットの出力信号MXY1〜MXY6が出力される。
また、比較回路50の内部には、出力信号MXA〜MXDの各々に対応する回路部51〜54が配置されている。回路部51は、4つのAND回路部51a〜51dと、2つのOR回路部51eおよび51fとによって構成されている。AND回路部51aには、出力信号MXY1、MXY2およびMXY3が入力される。AND回路部51bには、出力信号MXY4およびMXY5が入力される。AND回路部51cには、出力信号MXY3およびMXY4が入力される。ただし、AND回路部51cに入力される出力信号MXY4は、インバータ55dにより反転される。AND回路部51dには、出力信号MXY4およびMXY6が入力される。ただし、AND回路部51dに入力される出力信号MXY4は、インバータ55dにより反転される。
また、OR回路部51eには、AND回路部51aおよび51bの出力信号が入力される。OR回路部51fには、AND回路部51a、51cおよび51dの出力信号が入力される。そして、上記した2ビットの出力信号MXAを構成する1ビット信号MXA1は、OR回路部51eから出力されるとともに、2ビットの出力信号MXAを構成する1ビット信号MXA0は、OR回路部51fから出力される。
また、回路部52は、12個のAND回路部52a〜52lと、4つのOR回路部52m〜52pと、3つのEx−OR(Exclusive−OR)回路部52q〜52sとによって構成されている。AND回路部52aには、出力信号MXY3、MXY4およびMXY5が入力される。AND回路部52bには、出力信号MXY3およびMXY5が入力される。ただし、AND回路部52bに入力される出力信号MXY3およびMXY5は、それぞれ、インバータ55cおよび55eにより反転される。AND回路部52cには、出力信号MXY2、MXY3およびMXY4が入力される。ただし、AND回路部52cに入力される出力信号MXY2およびMXY4は、それぞれ、インバータ55bおよび55dにより反転される。Ex−OR回路部52qには、出力信号MXY4およびMXY5が入力される。
また、OR回路部52mには、AND回路部52aおよび52bの出力信号が入力される。AND回路部52kには、出力信号MXY2およびOR回路部52mの出力信号が入力される。AND回路部52hには、出力信号MXY2、MXY3およびEx−OR回路部52qの出力信号が入力される。ただし、AND回路部52hに入力される出力信号MXY2およびMXY3は、それぞれ、インバータ55bおよび55Cにより反転される。OR回路部52oには、AND回路部52c、52hおよび52kの出力信号が入力される。そして、上記した2ビットの出力信号MXBを構成する1ビット信号MXB1は、OR回路部52oから出力される。
また、AND回路部52dには、出力信号MXY2、MXY3、MXY4およびMXY6が入力される。ただし、AND回路部52dに入力される出力信号MXY4は、インバータ55dにより反転される。Ex−OR回路部52rには、出力信号MXY2およびMXY3が入力される。AND回路部52eには、出力信号MXY1、MXY2およびMXY3が入力される。ただし、AND回路部52eに入力される出力信号MXY1は、インバータ55aにより反転される。AND回路部52fには、出力信号MXY3およびMXY4が入力される。Ex−OR回路部52sには、出力信号MXY4およびMXY6が入力される。AND回路部52gには、出力信号MXY1、MXY2、MXY3およびMXY6が入力される。ただし、AND回路部52gに入力される出力信号MXY2、MXY3およびMXY6は、それぞれ、インバータ55b、55cおよび55fにより反転される。
また、AND回路部52iには、出力信号MXY1およびEx−OR回路部52rの出力信号が入力される。AND回路部52jには、出力信号MXY3およびEx−OR回路部52sの出力信号が入力される。ただし、AND回路部52jに入力される出力信号MXY3およびEx−OR回路部52sの出力信号は、それぞれ、インバータ55cおよび55gにより反転される。OR回路部52nには、AND回路部52fおよび52jの出力信号が入力される。AND回路部52lには、出力信号MXY1、MXY2およびOR回路部52nの出力信号が入力される。ただし、AND回路部52lに入力される出力信号MXY1およびMXY2は、それぞれ、インバータ55aおよび55bにより反転される。また、OR回路部52pには、AND回路部52d、52e、52g、52iおよび52lの出力信号が入力される。そして、上記した2ビットの出力信号MXBを構成する1ビット信号MAX0は、OR回路部52pから出力される。
また、回路部53は、9つのAND回路部53a〜53iと、2つのOR回路部53jおよび53kと、3つのEx−OR回路部53l〜53nとによって構成されている。AND回路部53aには、出力信号MXY1、MXY2およびMXY3が入力される。ただし、AND回路部53aに入力される出力信号MXY2およびMXY3は、それぞれ、インバータ55bおよび55cにより反転される。AND回路部53bには、出力信号MXY1、MXY2およびMXY3が入力される。ただし、AND回路部53bに入力される出力信号MXY1およびMXY3は、それぞれ、インバータ55aおよび55cにより反転される。AND回路部53cには、出力信号MXY1、MXY2およびMXY3が入力される。ただし、AND回路部53cに入力される出力信号MXY1およびMXY2は、それぞれ、インバータ55aおよび55bにより反転される。AND回路部53dには、出力信号MXY1、MXY2、MXY3、MXY4およびMXY5が入力される。ただし、AND回路部53dに入力される出力信号MXY1、MXY2、MXY3、MXY4およびMXY5は、それぞれ、インバータ55a、55b、55c、55dおよび55eにより反転される。また、Ex−OR回路部53lには、出力信号MXY4およびMXY5が入力される。
また、AND回路部53gには、出力信号MXY1およびEx−OR回路部53lの出力信号が入力される。また、OR回路部53jには、AND回路部53a、53b、53c、53dおよび53gの出力信号が入力される。そして、上記した2ビットの出力信号MXCを構成する1ビット信号MXC1は、OR回路部53jから出力される。
また、Ex−OR回路部53mには、出力信号MXY1およびMXY4が入力される。AND回路部53eには、出力信号MXY3、MXY4、MXY5およびMXY6が入力される。ただし、AND回路部53eに入力される出力信号MXY4、MXY5およびMXY6は、それぞれ、インバータ55d、55eおよび55fにより反転される。またEx−OR回路部53nには、出力信号MXY3およびMXY6が入力される。また、AND回路部53fには、MXY1、MXY2、MXY3およびMXY4が入力される。ただし、AND回路部53fに入力される出力信号MXY1、MXY2およびMXY4は、それぞれ、インバータ55a、55bおよび55dにより反転される。
また、AND回路部53hには、出力信号MXY3、MXY5およびEx−OR回路部53mの出力信号が入力される。ただし、AND回路部53hに入力される出力信号MXY3およびMXY5は、それぞれ、インバータ55cおよび55eにより反転される。AND回路部53iには、出力信号MXY4、MXY5およびEx−OR回路部53nの出力信号が入力される。ただし、AND回路部53iに入力されるEx−OR回路部53nの出力信号は、インバータ55hにより反転される。また、OR回路部53kには、AND回路部53e、53f、53hおよび53iの出力信号が入力される。そして、上記した2ビットの出力信号MXCを構成する1ビット信号MXC0は、OR回路部53kから出力される。
また、回路部54は、4つのAND回路部54a〜54dと、2つのOR回路部54eおよび54fとによって構成されている。AND回路部54aには、出力信号MXY2およびMXY3が入力される。ただし、AND回路部54aに入力される出力信号MXY2およびMXY3は、それぞれ、インバータ55bおよび55cにより反転される。AND回路部54bには、出力信号MXY4およびMXY5が入力される。ただし、AND回路部54bに入力される出力信号MXY4およびMXY5は、それぞれ、インバータ55dおよび55eにより反転される。また、AND回路部54cには、出力信号MXY1およびMXY3が入力される。ただし、AND回路部54cに入力される出力信号MXY1およびMXY3は、それぞれ、インバータ55aおよび55cにより反転される。AND回路部54dには、出力信号MXY4およびMXY6が入力される。ただし、AND回路部54dに入力される出力信号MXY6は、インバータ55fにより反転される。
また、OR回路部54eには、AND回路部54aおよび54bの出力信号が入力される。OR回路部54fには、AND回路部54cおよび54dの出力信号が入力される。そして、上記した2ビットの出力信号MXDを構成する1ビット信号MXD1は、OR回路部54eから出力されるとともに、2ビットの出力信号MXDを構成する1ビット信号MXD0は、OR回路部54fから出力される。
第2実施形態では、上記のように比較回路50を構成することによって、4つのメモリセルブロック1a〜1dの各々に対するアクセス回数が多い順番を検出することが可能となる。
そして、第2実施形態では、図10に示すように、リフレッシュ制御回路4は、比較回路50から出力される順番データ(出力信号MXA〜MXD)に基づいて、リフレッシュ動作を制御する。
図13は、本発明の第2実施形態による強誘電体メモリの動作の一例を説明するための図である。次に、図10〜図13を参照して、第2実施形態による強誘電体メモリの動作について説明する。なお、第2実施形態では、アクセス動作とリフレッシュ動作とが並行して行われる。
この第2実施形態では、上記第1実施形態と同様、比較回路50において、アクセス動作がアクセス検出部5により検出される毎に、各メモリセルブロック1a〜1dに対するアクセス回数の比較動作が行われる。以下に、上記第1実施形態と同様、メモリセルブロック1aに対するアクセス回数が1000回、メモリセルブロック1bに対するアクセス回数が1001回、メモリセルブロック1cに対するアクセス回数が1002回、および、メモリセルブロック1dに対するアクセス回数が1003回である場合に行われる比較動作について説明する。
まず、図12に示すように、各メモリセルブロック1a〜1d(図10参照)に対するアクセス回数が上記した回数である場合には、上記第1実施形態と同様、比較器31a〜31fからの出力信号MXY1〜MXY6は、全て「0」となる。この場合には、回路部51から出力される出力信号MXA1およびMXA0が「0」となる。また、回路部52から出力される出力信号MXB1が「0」となるとともに、出力信号MXB0が「1」となる。また、回路部53から出力される出力信号MXC1が「1」となるとともに、出力信号MXC0が「0」となる。また、回路部54から出力される出力信号MXD1およびMXD0が「1」となる。このように、4つのメモリセルブロック1a〜1dの各々に対するアクセス回数が、メモリセルブロック1d、1c、1bおよび1aの順番で多い場合には、比較回路50から出力される出力信号MXA、MXB、MXCおよびMXD(図11参照)が、それぞれ、「00」、「01」、「10」および「11」となる。
具体的には、回路部51では、AND回路部51aに、ビット値が「0」の3つの出力信号MXY1、MXY2およびMXY3が入力される。これにより、AND回路部51aからは、ビット値が「0」の信号が出力される。また、AND回路部51bには、ビット値が「0」の2つの出力信号MXY4およびMXY5が入力される。これにより、AND回路部51bからは、ビット値が「0」の信号が出力される。したがって、OR回路部51eに入力される2つの信号が「0」となるので、OR回路部51eから出力される出力信号MXA1が「0」となる。
また、回路部51において、AND回路部51cには、ビット値が「0」の出力信号MXY3と、インバータ55dにより反転されたビット値が「1」の出力信号MXY4とが入力される。これにより、AND回路部51cからは、ビット値が「0」の信号が出力される。また、AND回路部51dには、インバータ55dにより反転されたビット値が「1」の信号と、ビット値が「0」の出力信号MXY6とが入力される。これにより、AND回路部51dからは、ビット値が「0」の信号が出力される。したがって、OR回路部51fに入力される2つの信号が「0」となるので、OR回路部51fから出力される出力信号MXA0が「0」となる。
その結果、メモリセルブロック1aに対応する出力信号MXAの2桁目が「0」となり、出力信号MXAの1桁目が「0」となる。すなわち、比較回路50から出力される出力信号MXAが「00」となる。
なお、回路部52〜54においても、上記した回路部51と同様の動作が行われる。すなわち、回路部52では、OR回路部52oから出力される出力信号MXB1が「0」となり、OR回路部52pから出力される出力信号MXB0が「1」となる。また、回路部53では、OR回路部53jから出力される出力信号MXC1が「1」となり、OR回路部53kから出力される出力信号MXC0が「0」となる。また、回路部54では、OR回路部54eから出力される出力信号MXD1が「1」となり、OR回路部54fから出力される出力信号MXD0が「1」となる。
このように、第2実施形態では、比較回路50において、出力信号MXA、MXB、MXCおよびMXDが、それぞれ、「00」、「01」、「10」および「11」となることによって、メモリセルブロック1d、1c、1bおよび1aの順番でアクセス回数が多いことが検出される。
なお、たとえば、4つのメモリセルブロック1a〜1dの各々に対するアクセス回数が、メモリセルブロック1a、1b、1cおよび1dの順番で多い場合には、比較器31a〜31fからの出力信号MXY1〜MXY6が全て「1」となる。この場合には、回路部51から出力される出力信号MXA1およびMXA0が「1」となる。また、回路部52から出力される出力信号MXB1が「1」となるとともに、出力信号MXB0が「0」となる。また、回路部53から出力される出力信号MXC1が「0」となるとともに、出力信号MXC0が「1」となる。また、回路部54から出力される出力信号MXD1およびMXD0が「0」となる。したがって、4つのメモリセルブロック1a〜1dの各々に対するアクセス回数が、メモリセルブロック1a、1b、1cおよび1dの順番で多い場合には、比較回路50から出力される出力信号MXA、MXB、MXCおよびMXDが、それぞれ、「11」、「10」、「01」および「00」となる。
また、第2実施形態では、図13に示すように、アクセス動作と並行して、リフレッシュ動作を行う。以下に、期間Tn−1の時点において、メモリセルブロック1aに対するアクセス回数が1000回、メモリセルブロック1bに対するアクセス回数が1001回、メモリセルブロック1cに対するアクセス回数が1002回、および、メモリセルブロック1dに対するアクセス回数が1003回である場合に、期間Tn以降に行われるリフレッシュ動作について説明する。
まず、期間Tnにおいて、メモリセルブロック1aに含まれるメモリセル20に対してアクセス動作を行う。この際、リフレッシュ制御回路4は、期間Tnの直前のアクセス動作が行われた期間Tn−1における順番データ(出力信号MXA〜MXD)に基づいて、メモリセルブロック1a以外のメモリセルブロック1b〜1dのうちで、アクセス回数が最も多いメモリセルブロック1dを選択する。この後、リフレッシュ制御回路4は、メモリセルブロック1dに対するアクセス回数が所定回数(たとえば、1000回)に達していれば、メモリセルブロック1dに含まれるメモリセル(図示せず)に対してリフレッシュ動作が行われるように、ロウデコーダ2に対してリフレッシュ動作を開始させるための制御信号を出力する。その結果、期間Tnにおいて、メモリセルブロック1dに含まれる128本のワード線のうちの1本のワード線を介してのリフレッシュ動作が行われる。
この後の期間Tn+1では、メモリセルブロック1dに含まれるメモリセル20に対してアクセス動作を行う。この際、リフレッシュ制御回路4は、期間Tn+1の直前のアクセス動作が行われた期間Tnにおける順番データ(出力信号MXA〜MXD)に基づいて、メモリセルブロック1d以外のメモリセルブロック1a〜1cのうちで、最もアクセス回数が多いメモリセルブロック1cを選択する。すなわち、期間Tn+1では、4つのメモリセルブロックのうちのアクセス回数が2番目に多いメモリセルブロック1cを選択する。そして、リフレッシュ制御回路4は、メモリセルブロック1cに含まれるメモリセル20に対してリフレッシュ動作が行われるように制御する。
なお、第2実施形態による強誘電体メモリの上記以外の動作は、上記第1実施形態の強誘電体メモリの動作と同様である。
第2実施形態では、上記のように、各カウンタ回路部22a〜22dで検出されたカウント回数を比較することにより、4つのメモリセルブロック1a〜1dの各々に対するカウント回数が多い順番を検出する比較回路50を設けることによって、4つのメモリセルブロック1a〜1dのうちの2つ以上のメモリセルブロックの各々に対するアクセス回数がリフレッシュ動作の必要な所定回数に達している場合に、リフレッシュ制御回路4により制御されるリフレッシュ動作を行う期間毎に、4つのメモリセルブロック1a〜1dのうちのアクセス回数が最も多いメモリセルブロックをリフレッシュ制御回路4により選択することができる。これにより、リフレッシュ制御回路4により制御されるリフレッシュ動作を行う期間毎に、4つのメモリセルブロック1a〜1dのうちのアクセス回数が最も多いメモリセルブロックに対して優先的にリフレッシュ動作を行うことができる。したがって、4つのメモリセルブロック1a〜1dのうちの所定のメモリセルブロックに対してアクセス動作が集中的に行われてその所定のメモリセルブロックに対するアクセス回数が多くなった場合には、その時点で、その所定のメモリセルブロックに対してリフレッシュ動作を行うことができるので、その所定のメモリセルブロックに含まれるメモリセル20にディスターブが累積するのを抑制することができる。その結果、ディスターブによるデータの消失を抑制することができる。
また、第2実施形態では、上記のように、アクセス動作とリフレッシュ動作とを並行して行うことによって、アクセス動作が行われる期間にもリフレッシュ動作が行われるので、アクセス動作が行われない期間にのみリフレッシュ動作を行う場合に比べて、メモリセルアレイ1内の全てのメモリセル(図示せず)に対するリフレッシュ動作を早く終わらせることができる。
また、第2実施形態では、上記のように、比較回路50を、4つのメモリセルブロック1a〜1dの各々に対するカウント回数が多い順番を検出することが可能なように構成することによって、リフレッシュ制御回路4により制御されるリフレッシュ動作を行う期間において、4つのメモリセルブロック1a〜1dのうちのアクセス回数が最も多いメモリセルブロックをリフレッシュ制御回路4により選択することができることに加えて、4つのメモリセルブロック1a〜1dのうちのアクセス回数が2番目に多いメモリセルブロックをリフレッシュ制御回路4により選択することもできる。これにより、リフレッシュ動作がアクセス動作と並行して行われる場合において、リフレッシュ動作を行う所定の期間にアクセス回数が最も多いメモリセルブロックに対してアクセス動作が行われていれば、その所定の期間にアクセス回数が2番目に多いメモリセルブロックに対してリフレッシュ動作を行うことができる。
なお、第2実施形態のその他の効果は、上記第1実施形態と同様である。
(第3実施形態)
図14は、本発明の第3実施形態による強誘電体メモリの詳細な構成を説明するための模式図である。図14を参照して、この第3実施形態では、上記第1および第2実施形態と異なり、メモリセルアレイ1内の全てのメモリセルに対するアクセス回数を検出する場合の例を説明する。
この第3実施形態では、図14に示すように、図3に示した第1実施形態の構成において、メモリセルアレイ1内の全てのメモリセル(図示せず)に対するアクセス回数を検出するためのカウンタ61がさらに設けられている。なお、カウンタ61は、本発明の「第2回数検出手段」の一例である。このカウンタ61は、アクセス検出部5により全てのメモリセルに対するアクセス動作が検出される毎に、カウント回数が+1だけカウントアップされるように構成されている。
そして、第3実施形態では、リフレッシュ制御回路4は、カウンタ61によりメモリセルアレイ1内の全てのメモリセルに対するアクセス回数が所定回数に達したことが検出された場合に、比較回路3から出力される比較データに基づいて、リフレッシュ動作を制御する。
なお、第3実施形態のその他の構成は、上記第1実施形態と同様である。
次に、図14を参照して、第3実施形態の強誘電体メモリの動作について説明する。
まず、電源の立ち上げ時に、図14に示したカウンタ61をリセットするとともに、4つのカウンタ回路部22a〜22dの全てをリセットする。この後、アクセス動作がアクセス検出部5により検出されることによって、メモリセル(図示せず)に対するアクセス動作が行われる。また、カウンタ61では、アクセス動作がアクセス検出部5により検出される毎に、カウント回数が+1だけカウントアップされる。さらに、4つのカウンタ回路部22a〜22dのうちのアクセス動作が行われたメモリセルブロックに対応するカウンタ回路部においても、アクセス動作がアクセス検出部5により検出される毎に、カウント回数が+1だけカウントアップされる。
また、第3実施形態では、上記第1実施形態と同様、比較回路3において、アクセス動作がアクセス検出部5により検出される毎に、各メモリセルブロック1a〜1dに対するアクセス回数の比較動作が行われる。
次に、第3実施形態では、リフレッシュ制御回路4は、カウンタ61により検出されたメモリセルアレイ1内の全てのメモリセルに対するアクセス回数が所定回数に達した場合に、4つのメモリセルブロック1a〜1dのうちのアクセス回数が最も多いメモリセルブロックを選択する。この後、リフレッシュ制御回路4は、選択されたメモリセルブロックに対するアクセス回数が所定回数(たとえば、1000回)に達していれば、選択されたメモリセルブロックに含まれるメモリセルに対してリフレッシュ動作が行われるように、ロウデコーダ2に対してリフレッシュ動作を開始させるための制御信号を出力する。
なお、第3実施形態による強誘電体メモリの上記以外の動作は、上記第1実施形態の強誘電体メモリと同様である。
第3実施形態では、上記のように構成することによって、上記第1実施形態と同様、リフレッシュ動作を行う期間毎に、4つのメモリセルブロック1a〜1dのうちのアクセス回数が最も多いメモリセルブロックをリフレッシュ制御回路4により選択することができる。したがって、4つのメモリセルブロック1a〜1dのうちの所定のメモリセルブロックに対してアクセス動作が集中的に行われてその所定のメモリセルブロックに対するアクセス回数が最も多くなった場合には、その時点で、その所定のメモリセルブロックに対してリフレッシュ動作を行うことができるので、その所定のメモリセルブロックに含まれるメモリセル(図示せず)にディスターブが累積するのを抑制することができる。その結果、上記第1実施形態と同様、ディスターブによるデータの消失を抑制することができる。
また、第3実施形態では、上記のように、メモリセルアレイ1内の全てのメモリセル(図示せず)に対するアクセス回数を検出するカウンタ61を設け、かつ、カウンタ61によりメモリセルアレイ1内の全てのメモリセルに対するアクセス回数の合計が所定回数に達したことが検出された場合に、比較回路3から出力される比較データに基づいて、4つのメモリセルブロック1a〜1dのうちのアクセス回数が最も多いメモリセルブロックを選択するとともに、その選択されたアクセス回数が最も多いメモリセルブロックに含まれるメモリセルに対してリフレッシュ動作が行われるように制御することによって、4つのメモリセルブロック1a〜1dの各々に対するアクセス回数を検出して、4つのメモリセルブロック1a〜1dの各々に対する所定のアクセス回数毎にリフレッシュ動作を行う場合と異なり、一定のアクセス回数毎に定期的にリフレッシュ動作を行うことができる。これにより、リフレッシュ動作時に通常のアクセス動作を一時待機させるなどの制御を一定のアクセス回数毎に定期的に行うことができるので、強誘電体メモリの制御を簡素化することができる。
なお、第3実施形態のその他の効果は、上記第1実施形態と同様である。
(第4実施形態)
図15は、本発明の第4実施形態による強誘電体メモリの詳細な構成を説明するための模式図であり、図16は、図15に示した第4実施形態による強誘電体メモリのメモリセルブロックおよびロウデコーダの詳細な構成を説明するための模式図である。図15および図16を参照して、この第4実施形態では、上記第3実施形態の構成において、複数のワード線WLの各々に接続される所定数のメモリセル20毎のアクセス動作の有無を保持する場合の例を説明する。
この第4実施形態では、図15および図16に示すように、図14に示した第3実施形態の構成において、複数のワード線WLの各々に対してラッチ回路部62が1つずつ設けられている。なお、ラッチ回路部62は、本発明の「保持手段」の一例である。このラッチ回路部62は、複数のワード線WLの各々に接続される所定数のメモリセル20毎のアクセス動作の有無を保持する機能を有する。具体的には、ラッチ回路部62は、対応するワード線WLを介してのアクセス動作が有った場合に、Hレベルのデータを保持する一方、対応するワード線WLを介してのアクセス動作が無い場合に、Lレベルのデータを保持するように構成されている。
そして、第4実施形態では、リフレッシュ制御回路4は、カウンタ61によりメモリセルアレイ1内の全てのメモリセル20に対するアクセス回数が所定回数に達したことが検出された場合に、比較回路3から出力される比較データと、ラッチ回路部62が保持する保持データとに基づいて、リフレッシュ動作を制御する。
なお、第4実施形態のその他の構成は、上記第3実施形態と同様である。
次に、図15および図16を参照して、第4実施形態の強誘電体メモリの動作について説明する。
この第4実施形態では、所定のメモリセル20に対してアクセス動作が行われると、その所定のメモリセル20が接続されたワード線WLに対応するラッチ回路部62の保持データがHレベルに変化する。
そして、たとえば、カウンタ回路部22aによりメモリセルブロック1aに対するアクセス回数が所定回数(たとえば、1000回)に達したことが検出されたときに、メモリセルブロック1aに対応する複数のラッチ回路部62の保持データが全てHレベルである場合には、メモリセルブロック1aに対応する全てのラッチ回路部62の保持データがLレベルに変化して固定される。その一方、メモリセルブロック1aに対応する複数のラッチ回路部62の保持データがHレベルおよびLレベルの両方を含む場合には、メモリセルブロック1aに対応する全てのラッチ回路部62の保持データがHレベルに変化して固定される。
次に、第4実施形態では、リフレッシュ制御回路4は、カウンタ61により検出されたメモリセルアレイ1内の全てのメモリセル20に対するアクセス回数が所定回数に達した場合に、4つのメモリセルブロック1a〜1dのうちのアクセス回数が最も多いメモリセルブロックを選択する。この後、リフレッシュ制御回路4は、選択されたメモリセルブロックに対するアクセス回数が所定回数(たとえば、1000回)に達していれば、選択されたメモリセルブロックに含まれるメモリセル20に対してリフレッシュ動作が行われるように、ロウデコーダ2に対してリフレッシュ動作を開始させるための制御信号を出力する。
この際、リフレッシュ制御回路4は、選択されたメモリセルブロックに対応するラッチ回路部62の保持データに基づいて、リフレッシュ動作を行うワード線WLを選択するためのロウアドレスをロウデコーダ回路部2aへ出力する。すなわち、リフレッシュ制御回路4は、選択されたメモリセルブロックに対応する全てのラッチ回路部62の保持データがHレベルである場合には、選択されたメモリセルブロックに含まれる全てのワード線WLのロウアドレスをロウデコーダ回路部2aへ出力する。その一方、リフレッシュ制御回路4は、選択されたメモリセルブロックに対応する全てのラッチ回路部62の保持データがLレベルである場合には、選択されたメモリセルブロックに含まれる全てのワード線WLのロウアドレスをロウデコーダ回路部2aへ出力しない。これにより、選択されたメモリセルブロックに含まれるワード線WLを介してのアクセス動作が選択されたメモリセルブロックに含まれる全てのワード線WLに対して有った場合と、選択されたメモリセルブロックに含まれるワード線WLを介してのアクセス動作が全く無かった場合とには、選択されたメモリセルブロックに含まれるメモリセル20に対するリフレッシュ動作が行われない。
その一方、選択されたメモリセルブロックにおいて、アクセス動作が有ったワード線WLとアクセス動作が無かったワード線WLとが混在する場合には、選択されたメモリセルブロックに含まれるメモリセル20に対してリフレッシュ動作が行われる。
なお、選択されたメモリセルブロックに含まれるワード線WLを介してのアクセス動作が選択されたメモリセルブロックに含まれる全てのワード線WLに対して有った場合に、選択されたメモリセルブロックに含まれるメモリセル20に対してリフレッシュ動作を行わないのは、以下の理由による。すなわち、選択されたメモリセルブロックに含まれる全てのワード線WLに対してアクセス動作が有った場合には、選択されたメモリセルブロックに含まれるメモリセル20に対して比較的均一にアクセス動作が行われていると考えられるので、ディスターブによる影響が比較的小さいと考えられるためである。
なお、第4実施形態による強誘電体メモリの上記以外の動作は、上記第1実施形態の強誘電体メモリの動作と同様である。
第4実施形態では、上記のように構成することによって、上記第1実施形態と同様、リフレッシュ動作を行う期間毎に、4つのメモリセルブロック1a〜1dのうちのアクセス回数が最も多いメモリセルブロックをリフレッシュ制御回路4により選択することができる。したがって、4つのメモリセルブロック1a〜1dのうちの所定のメモリセルブロックに対してアクセス動作が集中的に行われてその所定のメモリセルブロックに対するアクセス回数が最も多くなった場合には、その時点で、その所定のメモリセルブロックに対してリフレッシュ動作を行うことができるので、その所定のメモリセルブロックに含まれるメモリセル20にディスターブが累積するのを抑制することができる。その結果、ディスターブによるデータの消失を抑制することができる。
また、第4実施形態では、上記のように、複数のワード線WLの各々に接続される所定数のメモリセル20毎のアクセス動作の有無を保持するラッチ回路部62を設けることによって、4つのメモリセルブロック1a〜1dのうちの所定のメモリセルブロックに対応するワード線WLを介してのアクセス動作が所定のメモリセルブロックに対応する全てのワード線WLに対して行われた場合に、所定のメモリセルブロックに対するアクセス動作が行われないように制御することができる。これにより、リフレッシュ動作時にメモリセル20が受けるディスターブの回数を減少させることができる。
なお、第4実施形態のその他の効果は、上記第3実施形態と同様である。
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
たとえば、上記第1〜第4実施形態では、本発明によるメモリの一例として強誘電体メモリを例にとって説明したが、本発明はこれに限らず、強誘電体メモリ以外の不揮発性メモリについても本発明を適用することができる。
また、上記第1〜第4実施形態では、1つのメモリセルブロックに対して128本のワード線を設けたが、本発明はこれに限らず、1つのメモリセルブロックに対して128本以外の所定の数のワード線を設けてもよい。
また、上記第1実施形態では、リフレッシュ動作を行う期間毎に、比較回路から出力される出力信号に基づいて、リフレッシュ動作を行うメモリセルブロックを選択したが、本発明はこれに限らず、所定のメモリセルブロックが選択された場合に、その所定のメモリセルブロックに含まれる全てのメモリセルに対するリフレッシュ動作が終了するまで、所定のメモリセルブロックに対するリフレッシュ動作が連続して行われるように制御してもよい。このように構成すれば、所定のメモリセルブロックに含まれる全てのメモリセルに対してリフレッシュ動作が終了していない段階で、リフレッシュ動作が行われるメモリセルブロックが入れ替わる場合のように、所定のメモリセルブロックにおいてリフレッシュ動作がどこまで行われたかを記憶する記憶部を別途設ける必要がない。これにより、強誘電体メモリの構成を簡素化することができる。また、1番目にアクセス回数がリフレッシュ動作の必要な所定回数に達したメモリセルブロックに対してリフレッシュ動作が行われている期間に、たとえば、4番目にアクセス回数がリフレッシュ動作の必要な所定回数に達したメモリセルブロックに対するアクセス動作が集中的に行われた場合には、1番目にアクセス回数がリフレッシュ動作の必要な所定回数に達したメモリセルブロックに対するリフレッシュ動作が全て終了した時点で、4番目にアクセス回数がリフレッシュ動作の必要な所定回数に達したメモリセルブロックに対してリフレッシュ動作を行うことができる。これにより、1番目にアクセス回数がリフレッシュ動作の必要な所定回数に達したメモリセルブロックに対するリフレッシュ動作が終了するまで、そのメモリセルブロックに対するリフレッシュ動作が連続して行われるように制御したとしても、4番目にアクセス回数がリフレッシュ動作の必要な所定回数に達したメモリセルブロックに含まれるメモリセルにディスターブが累積するのを抑制することができる。
また、第1実施形態では、リフレッシュ動作を行う所定の期間に、比較回路から出力される出力信号に基づいて、4つのメモリセルブロックのうちのアクセス回数が最も多いメモリセルブロックを選択するとともに、その選択されたメモリセルブロックに対してリフレッシュ動作を行ったが、本発明はこれに限らず、上記した所定の期間に選択されたメモリセルブロックに対するリフレッシュ動作を、所定の期間以降の別の期間に行ってもよい。
また、第2実施形態では、アクセス動作と並行してリフレッシュ動作を行うようにしたが、本発明はこれに限らず、アクセス動作が行われる期間以外の期間にリフレッシュ動作を行ってもよい。
また、第2実施形態では、アクセス動作と並行してリフレッシュ動作を行う場合において、アクセス動作が行われるメモリセルブロック以外の3つのメモリセルブロックのうちで、アクセス回数が最も多いメモリセルブロックに対してリフレッシュ動作が行われるように制御したが、本発明はこれに限らず、アクセス動作が行われるメモリセルブロック以外の3つのメモリセルブロックのうちで、アクセス回数が2番目に多いメモリセルブロックに対してリフレッシュ動作が行われるように制御してもよいし、アクセス回数が3番目に多いメモリセルブロックに対してリフレッシュ動作が行われるように制御してもよい。