JP4911510B2 - Semiconductor memory device - Google Patents
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Description
本発明は、半導体記憶装置に関し、特にCBRリフレッシュ動作回数の削減に関する。 The present invention relates to a semiconductor memory device, and more particularly to reduction of the number of CBR refresh operations.
DRAMの記憶容量は年々増大し、1G容量のDRAMも試作される進展を見せている。一方でDRAMのメモリセルのリーク電流を削減する技術もプロセスの改良努力により目覚しく進歩している。しかしながら、そのリーク電流の削減技術は、製造技術レベルに強く依存するのが実状である。例えば、第1DRAMは200msのホールド時間を有するにすぎないが、第1DRAMと同じ仕様の第2DRAMは800msのホールド時間を有している場合がある。 The storage capacity of DRAMs is increasing year by year, and 1G capacity DRAMs are also being prototyped. On the other hand, the technology for reducing the leakage current of DRAM memory cells has been remarkably advanced by efforts to improve the process. However, in reality, the leakage current reduction technology strongly depends on the manufacturing technology level. For example, the first DRAM may only have a hold time of 200 ms, while a second DRAM having the same specifications as the first DRAM may have a hold time of 800 ms.
ところが、DRAMのホールド時間の仕様はいずれの製品も達成可能である64msとされている。よって、DRAMを搭載する機器では64ms中にDRAMのアドレス空間分のCBR(column address strobe before row address strobe)リフレッシュコマンドが発行される。この場合、第2DRAMは、第1DRAMの4倍もホールド時間を持っているにもかかわらず、CBRリフレッシュ動作に伴う消費電流は第1DRAMと同等となっている。 However, the specification of the DRAM hold time is set to 64 ms, which can be achieved by any product. Therefore, in a device equipped with a DRAM, a CBR (column address strobe before row address strobe) refresh command for the DRAM address space is issued within 64 ms. In this case, although the second DRAM has a hold time four times that of the first DRAM, the current consumption associated with the CBR refresh operation is equal to that of the first DRAM.
上記説明と関連して、ダイナミック型半導体記憶装置が特開平7−93971号公報に記載されている。この従来例のダイナミック型半導体記憶装置は、リフレッシュアドレスを一定の周期で発生させるリフレッシュアドレス発生回路を有する。記憶部は、リフレッシュアドレス内のポーズ時間を最短のビットに合せて、リフレッシュアドレスを2種類以上に分類して記憶する。記憶された情報に基づいて、ポーズ時間が最も短いリフレッシュアドレスより2倍以上長くなる分類に属するリフレッシュアドレスに対して、不要な周期のリフレッシュが省略されている。こうして、各アドレスに対する不必要な短い周期のリフレッシュ動作が省略され、リフレッシュ消費電力が低減されている。 In connection with the above description, a dynamic semiconductor memory device is described in Japanese Patent Laid-Open No. 7-93971. This conventional dynamic semiconductor memory device has a refresh address generating circuit for generating a refresh address at a constant cycle. The storage unit classifies and stores the refresh address into two or more types by matching the pause time in the refresh address with the shortest bit. On the basis of the stored information, unnecessary period refreshes are omitted for refresh addresses belonging to a category whose pause time is at least twice as long as the refresh address having the shortest pause time. In this way, unnecessary short cycle refresh operation for each address is omitted, and refresh power consumption is reduced.
また、半導体記憶装置が特開平11−39862号公報に説明されている。この従来例では、外部信号の変化周期よりも短い周期で行が選択されている。テスト発振回路は、セルフリフレッシュの周期を指定するリフレッシュ発振回路よりも短い周期で発振して内部ロウアドレスストローブ信号を生成する。特殊動作モードが選択されたとき、テスト発振回路は、外部のロウアドレスストローブ信号(/RAS)に従って活性化され、内部ロウアドレスストローブ信号をセレクタを介して行系制御回路へ与える。このように、ロウアドレスストローブ信号/RASの周期よりも短い周期で内部ロウアドレスストローブ信号が生成され、行が選択される。 A semiconductor memory device is described in JP-A-11-39862. In this conventional example, a row is selected at a cycle shorter than the change cycle of the external signal. The test oscillation circuit generates an internal row address strobe signal by oscillating at a shorter cycle than the refresh oscillation circuit for designating the self-refresh cycle. When the special operation mode is selected, the test oscillation circuit is activated according to the external row address strobe signal (/ RAS), and applies the internal row address strobe signal to the row related control circuit via the selector. In this manner, the internal row address strobe signal is generated with a cycle shorter than the cycle of the row address strobe signal / RAS, and a row is selected.
また、半導体記憶装置が特開平11−120772号公報に説明されている。この従来例では、バイアス電圧発生部は、メモリセルのデータのリフレッシュを自動的に行うセルフリフレッシュ機能を有する。バイアス電圧発生部は、リフレッシュ機能の動作期間のみ間欠的に、活性化信号により活性化される。活性化信号は、活性化された後、セルフリフレッシュ動作を2回以上周期的に行う。こうして、セルフリフレッシュモードでバイアス回路が間欠動作しいい、待ち時間の割合が削減され、あわせて低電流化が実現されている。 A semiconductor memory device is described in JP-A-11-120772. In this conventional example, the bias voltage generator has a self-refresh function that automatically refreshes the data in the memory cells. The bias voltage generator is activated by the activation signal only intermittently during the operation period of the refresh function. After being activated, the activation signal periodically performs a self-refresh operation twice or more. In this way, the bias circuit can operate intermittently in the self-refresh mode, the waiting time ratio is reduced, and a reduction in current is also realized.
また、セルフリフレッシュ回路が特開2000−315385号公報に説明されている。この従来例では、セルフリフレッシュ回路は、バイナリカウンタ回路とセレクタ回路とセット/リセット信号発生回路とを備えている。セレクタ回路は、外部アドレス信号と、バイナリカウンタ回路の出力信号とを入力して、リード/ライトサイクル期間に、外部アドレス信号を内部アドレス信号として出力する。また、セレクタ回路は、セルフリフレッシュ期間に、バイナリカウンタ回路の出力信号を内部アドレス信号として出力する。セット/リセット信号発生回路は、外部アドレス信号に基づいて、セット/リセット信号を発生する。バイナリカウンタ回路は、セルフリフレッシュ期間に、セット/リセット信号に基づいて、外部アドレス信号の示すアドレスに連続したアドレスを順次示す出力信号を出力する。 A self-refresh circuit is described in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-315385. In this conventional example, the self-refresh circuit includes a binary counter circuit, a selector circuit, and a set / reset signal generation circuit. The selector circuit receives the external address signal and the output signal of the binary counter circuit, and outputs the external address signal as an internal address signal during the read / write cycle period. The selector circuit outputs the output signal of the binary counter circuit as an internal address signal during the self-refresh period. The set / reset signal generation circuit generates a set / reset signal based on the external address signal. The binary counter circuit outputs an output signal sequentially indicating addresses consecutive to the address indicated by the external address signal based on the set / reset signal during the self-refresh period.
また、セルフ・リフレッシュ制御回路が、特開2001−6356号公報に説明されている。この従来例では、セルフ・リフレッシュ後の全ワード集中リフレッシュを不要とすることができ、余分な消費電流を削減している。タイマー回路は、所定の動作タイミングを指示する。内部バイナリカウンタは、タイマー回路の指示するタイミングで動作し、セルフ・リフレッシュで使用するROWアドレスを決定する。カウンタ比較部は、セルフ・リフレッシュ開始時の内部バイナリカウンタの値とセルフ・リフレッシュ実行中の内部バイナリカウンタの値とを比較する。セルフ・リフレッシュ開始時と実行中の内部バイナリカウンタ値が同じ値になったときに、外部I/O端子に対して集中リフレッシュが不要であることを意味する所定の電位が出力される。 A self-refresh control circuit is described in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-6356. In this conventional example, all word intensive refresh after self-refreshing can be eliminated, and extra current consumption is reduced. The timer circuit instructs a predetermined operation timing. The internal binary counter operates at a timing indicated by the timer circuit and determines a ROW address to be used for self-refresh. The counter comparison unit compares the value of the internal binary counter at the start of self-refreshing with the value of the internal binary counter during execution of self-refreshing. When the internal binary counter value at the start of self-refreshing and the currently executed internal binary counter value become the same value, a predetermined potential is output to the external I / O terminal, meaning that centralized refresh is not required.
また、半導体記憶回路が特開2001−283586号公報に説明されている。この従来れいでは、低消費電流が要求されるセルフリフレッシュを使用した場合であっても、十分なリストアレベルが達成されている。遅延量切換回路ブロックは、セルフリフレッシュ時にワード線の非活性化を規定するRTO信号を遅延させるように、RTO信号の遅延量を切り換える。遅延量切換回路ブロックの経路選択回路により、CBRリフレッシュ時には信号経路Bが選択され、セルフリフレッシュ時には信号経路Aが選択される。セルフリフレッシュ時には、RTO信号は信号経路Aにより所定の時間だけ遅延される。この結果、RASB信号の活性期間が伸ばされ、ワード線の選択期間が延長される。CBRリフレッシュ時には、信号経路Bが選択され、RTO信号は遅延されない。従って、リフレッシュ動作のサイクルの長さに応じてRASB信号の波形が調整され、適切なリストアレベルが達成される。
従って、本発明の目的は、CBRリフレッシュ動作回数を削減することができる半導体記憶装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、CBRリフレッシュ動作電流の削減を達成することができる半導体記憶装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、メモリセルのホールド特性に基づいてCBRリフレッシュ動作回数を1/m(mは2以上の整数)に削減することができる半導体記憶装置を提供することにある。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a semiconductor memory device capable of reducing the number of CBR refresh operations.
Another object of the present invention is to provide a semiconductor memory device capable of achieving a reduction in CBR refresh operation current.
Another object of the present invention is to provide a semiconductor memory device capable of reducing the number of CBR refresh operations to 1 / m (m is an integer of 2 or more) based on the hold characteristic of the memory cell.
以下に、[発明の実施の形態]で使用する番号・符号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号・符号は、[特許請求の範囲]の記載と発明の実施の形態の記載との対応関係を明らかにするために付加されたものであるが、[特許請求の範囲]に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。 The means for solving the problem will be described below using the numbers and symbols used in the [Embodiments of the Invention]. These numbers and symbols are added to clarify the correspondence between the description of [Claims] and the description of the embodiments of the invention, but are described in [Claims]. It should not be used to interpret the technical scope of the invention.
本発明の第1の観点では、半導体記憶装置は、複数のメモリセルを有するメモリセルアレイ(127)と、CBR(column address strobe before row address strobe)リフレッシュコマンドのm(mは2以上の整数)回の受信に応答して1回、前記メモリセルアレイに対してリフレッシュ動作を実行するCBRリフレッシュ部(112,114,116,119,120,109,121,122,411,412,409,423,416,418,422,424,428)とを具備する。 In the first aspect of the present invention, a semiconductor memory device includes a memory cell array (127) having a plurality of memory cells and m (m is an integer of 2 or more) times of a CBR (column address strobe before row address strobe) refresh command. The CBR refresh unit (112, 114, 116, 119, 120, 109, 121, 122, 411, 412, 409, 423, 416, which performs a refresh operation on the memory cell array once in response to reception of 418, 422, 424, 428).
前記CBRリフレッシュ部(112,114,116,119,120,109,121,122)は、リフレッシュ動作を実行するリフレッシュ部(112,119,120,109,121,122)と、リフレッシュ指示部(116)と、CBRリフレッシュ制御部(114)とを具備する。CBRリフレッシュ制御部(114)は、前記CBRリフレッシュコマンドのm(mは2以上の整数)回の受信に対して1回、前記リフレッシュ指示部(116)を前記有効状態に設定する。リフレッシュ指示部(116)は、無効状態時に前記CBRリフレッシュコマンドを無視し、有効状態時に前記CBRリフレッシュコマンドに応答して前記リフレッシュ部(112,119,120,109,121,122)にリフレッシュ指示信号を出力する。リフレッシュ部(112,119,120,109,121,122)は、リフレッシュ指示信号に応答して前記メモリセルアレイに対してリフレッシュ動作を実行する。 The CBR refresh unit (112, 114, 116, 119, 120, 109, 121, 122) includes a refresh unit (112, 119, 120, 109, 121, 122) for executing a refresh operation and a refresh instruction unit (116). ) And a CBR refresh control unit (114). The CBR refresh control unit (114) sets the refresh instruction unit (116) to the valid state once for m (m is an integer of 2 or more) reception of the CBR refresh command. The refresh instruction unit (116) ignores the CBR refresh command when in the invalid state and responds to the CBR refresh command when in the valid state to the refresh unit (112, 119, 120, 109, 121, 122). Is output. The refresh units (112, 119, 120, 109, 121, 122) perform a refresh operation on the memory cell array in response to a refresh instruction signal.
ここで、前記CBRリフレッシュ制御部(114)は、制御データを保持するデータ保持回路(113)と、前記制御データに基づいて、前記CBRリフレッシュコマンドのm回の受信に応答して1回前記リフレッシュ指示部(116)を前記有効状態に設定するスキップ部(115)とを具備する。 Here, the CBR refresh control unit (114) performs the refresh once in response to m times reception of the CBR refresh command based on the data holding circuit (113) that holds control data and the control data. A skip unit (115) for setting the instruction unit (116) to the valid state.
前記スキップ部(115)は、前記制御データが前記データ保持回路(113)に保持されていないとき、常に前記リフレッシュ指示部(116)を前記有効状態に設定する。前記スキップ部(115)は、前記制御データが前記データ保持回路(113)に保持されているとき、前記CBRリフレッシュコマンドをカウントし、前記CBRリフレッシュコマンドをm回カウントしたとき、1回前記リフレッシュ指示部(116)を前記有効状態に設定する。 The skip unit (115) always sets the refresh instruction unit (116) to the valid state when the control data is not held in the data holding circuit (113). The skip unit (115) counts the CBR refresh command when the control data is held in the data holding circuit (113), and counts the refresh instruction once when the CBR refresh command is counted m times. The unit (116) is set to the valid state.
また、本発明の第2の観点では、半導体記憶装置は、複数のメモリセルを有するメモリセルアレイ(426)と、前記メモリセルアレイの前記複数のメモリセルの各々に対してCBR(column address strobe before row address strobe)リフレッシュコマンドのm(mは2以上の整数)回の受信に応答して1回リフレッシュ動作を実行するCBRリフレッシュ部(411,412,409,423,416,418,422,424,428)とを具備する。 According to a second aspect of the present invention, a semiconductor memory device includes a memory cell array (426) having a plurality of memory cells, and a CBR (column address strobe before row) for each of the plurality of memory cells in the memory cell array. address strobe) A CBR refresh unit (411, 412, 409, 423, 416, 418, 422, 424, 428) that performs a refresh operation once in response to receiving m (m is an integer of 2 or more) refresh commands. ).
ここで、前記CBRリフレッシュ部(411,412,409,423,416,418,422,424,428)は、指示信号発生部(416)と、リフレッシュ部(412,418,422,424,428)と、CBRリフレッシュ制御部(114)とを具備しても良い。この場合、CBRリフレッシュ制御部(114)は、前記CBRリフレッシュコマンドのm(mは2以上の整数)回の受信に対して1回、前記各メモリセルに関し前記リフレッシュ部を有効状態に設定する。指示信号発生部(416)は、前記CBRリフレッシュコマンドに応答して、前記各メモリセルに関し前記リフレッシュ指示信号を出力する。リフレッシュ部(412,418,422,424,428)は、前記有効状態時に前記リフレッシュ指示信号に応答して前記メモリセルアレイに対してリフレッシュ動作を実行する。 Here, the CBR refresh unit (411, 412, 409, 423, 416, 418, 422, 424, 428) includes an instruction signal generation unit (416) and a refresh unit (412, 418, 422, 424, 428). And a CBR refresh control unit (114). In this case, the CBR refresh control unit (114) sets the refresh unit to the valid state for each memory cell once for the reception of the CBR refresh command m (m is an integer of 2 or more) times. The instruction signal generator (416) outputs the refresh instruction signal for each memory cell in response to the CBR refresh command. The refresh units (412, 418, 422, 424, 428) perform a refresh operation on the memory cell array in response to the refresh instruction signal in the valid state.
前記CBRリフレッシュ制御部(414)は、制御データを保持するデータ保持回路(413)と、前記制御データに基づいて、前記CBRリフレッシュコマンドのm回の受信に応答して1回前記リフレッシュ部(412,418,422,424,428)を前記有効状態に設定するスキップ部(115)とを具備してもよい。 The CBR refresh control unit (414) includes a data holding circuit (413) that holds control data, and the refresh unit (412) once in response to m times reception of the CBR refresh command based on the control data. , 418, 422, 424, 428) may be included in the valid state.
前記スキップ部(115)は、前記制御データが前記データ保持回路(113)に保持されていないとき、常に前記リフレッシュ部(412,418,422,424,428)を前記有効状態に設定しても良い。あるいは、前記スキップ部(115)は、前記制御データが前記データ保持回路(113)に保持されているとき、前記CBRリフレッシュコマンドをカウントし、前記CBRリフレッシュコマンドをm回カウントしたとき、1回前記リフレッシュ部(412,418,422,424,428)を前記有効状態に設定してもよい。 The skip unit (115) may always set the refresh units (412, 418, 422, 424, 428) to the valid state when the control data is not held in the data holding circuit (113). good. Alternatively, the skip unit (115) counts the CBR refresh command when the control data is held in the data holding circuit (113), and counts the CBR refresh command once when the CBR refresh command is counted m times. The refresh unit (412, 418, 422, 424, 428) may be set to the valid state.
本発明の第3の観点では、半導体記憶装置は、複数のメモリセルを有するメモリセルアレイ(327)と、前記メモリセルアレイはm(mは2以上の整数)個のアレイ部を備え、m(mは2以上の整数)回のCBRリフレッシュコマンドの受信に応答して1回、前記m個のアレイ部の各々に対してリフレッシュ動作を実行するCBRリフレッシュ部(112,114,316,119,120,309,331,321,322,333,337)とを具備する。 In a third aspect of the present invention, a semiconductor memory device includes a memory cell array (327) having a plurality of memory cells, and the memory cell array includes m (m is an integer of 2 or more) array units, and m (m CBR refresh units (112, 114, 316, 119, 120,...) That perform a refresh operation on each of the m array units once in response to receiving the CBR refresh command. 309, 331, 321, 322, 333, 337).
前記CBRリフレッシュ部(112,114,316,119,120,309,331,321,322,333,337)は、m個のリフレッシュ部(112,119,120,309,331,321,322,333,337)と、リフレッシュ指示部(116)と、CBRリフレッシュ制御部(114)とを具備する。CBRリフレッシュ制御部(114)は、前記CBRリフレッシュコマンドの受信に応答して、前記m個のリフレッシュ部(112,119,120,309,331,321,322,333,337)のうちの1つを前記有効状態に設定する。リフレッシュ指示部(116)は、前記CBRリフレッシュコマンドに応答して、前記m個のリフレッシュ部(112,119,120,309,331,321,322,333,337)のうち有効状態にあるものに前記リフレッシュ指示信号を出力する。前記m個のリフレッシュ部(112,119,120,309,331,321,322,333,337)の各々は、リフレッシュ指示信号に応答して前記m個のアレイ部の対応するものに対してリフレッシュ動作を実行する。 The CBR refresh unit (112, 114, 316, 119, 120, 309, 331, 321, 322, 333, 337) includes m refresh units (112, 119, 120, 309, 331, 321, 322, 333). 337), a refresh instruction section (116), and a CBR refresh control section (114). In response to receiving the CBR refresh command, the CBR refresh control unit (114) is one of the m refresh units (112, 119, 120, 309, 331, 321, 322, 333, 337). Is set to the valid state. In response to the CBR refresh command, the refresh instructing unit (116) sets the m refresh units (112, 119, 120, 309, 331, 321, 322, 333, 337) in the valid state. The refresh instruction signal is output. Each of the m refresh units (112, 119, 120, 309, 331, 321, 322, 333, 337) refreshes the corresponding one of the m array units in response to a refresh instruction signal. Perform the action.
前記CBRリフレッシュ制御部(114)は、制御データを保持するデータ保持回路(113)と、前記制御データに基づいて、前記m個のリフレッシュ部(112,119,120,309,331,321,322,333,337)のうちの1つを前記有効状態に設定するスキップ部(315)とを具備する。 The CBR refresh control unit (114) includes a data holding circuit (113) that holds control data, and the m refresh units (112, 119, 120, 309, 331, 321, 322) based on the control data. , 333, 337) includes a skip unit (315) for setting one of the effective states.
前記スキップ部(315)は、前記制御データが前記データ保持回路(113)に保持されていないとき、前記m個のリフレッシュ部(112,119,120,309,331,321,322,333,337)の全てを常に前記有効状態に設定する。また、前記スキップ部(315)は、前記制御データが前記データ保持回路(113)に保持されているとき、前記CBRリフレッシュコマンドをカウントし、前記m個のリフレッシュ部(112,119,120,309,331,321,322,333,337)を順番に前記有効状態に設定する。 The skip unit (315) includes the m refresh units (112, 119, 120, 309, 331, 321, 322, 333, and 337) when the control data is not held in the data holding circuit (113). ) Are always set to the valid state. The skip unit (315) counts the CBR refresh command when the control data is held in the data holding circuit (113), and the m refresh units (112, 119, 120, 309). , 331, 321, 322, 333, 337) are sequentially set to the valid state.
ここで、前記データ保持回路(113)は、ヒューズを備え、前記制御データを保持するために前記ヒューズが断されてもよい。このとき、前記メモリセルのデータ保持時間に基づいて前記ヒューズは切断されることが望ましい。 Here, the data holding circuit (113) may include a fuse, and the fuse may be cut to hold the control data. At this time, the fuse is preferably cut based on the data retention time of the memory cell.
ここで、前記データ保持回路(113)は、不揮発性メモリを備え、前記制御データが前記不揮発性メモリに書き込まれてもよい。前記メモリセルのデータ保持時間に基づいて前記不揮発性メモリに前記制御データは書き込まれることが望ましい。 Here, the data holding circuit (113) may include a nonvolatile memory, and the control data may be written to the nonvolatile memory. The control data is preferably written in the nonvolatile memory based on the data retention time of the memory cell.
本発明の第4の観点では、半導体記憶装置は、複数のメモリセルの各々のデータ保持時間に基づいて、CBR(column address strobe before row address strobe)リフレッシュコマンドの実行が制御される。 In the fourth aspect of the present invention, in the semiconductor memory device, execution of a CBR (column address strobe before row address strobe) refresh command is controlled based on the data holding time of each of the plurality of memory cells.
上記のように、本発明は、セルフリフレッシュ動作とは区別される、メモリ外部のコマンドによりメモリのリフレッシュ動作を実行させるCBRリフレッシュ動作に関する。外部からのm回のCBRリフレッシュコマンドのうち1回を、特に2回のCBRリフレッシュコマンドのうち1回を有効にしている。 As described above, the present invention relates to a CBR refresh operation in which a memory refresh operation is executed by a command outside the memory, which is distinguished from a self-refresh operation. One out of m CBR refresh commands from the outside is enabled, particularly one out of two CBR refresh commands.
また、この1/2回の動作に設定するか否かは、プログラムすることが可能である。よって、メモリセルのデータホールド時間が悪く、1/2回の動作設定では誤動作する可能性があるとホールド時間試験結果から判断されるDRAM対しては、1/2回の動作設定は行わなくすることが可能である。 Further, it is possible to program whether or not to set the operation to 1/2 times. Therefore, the data setting time of the memory cell is poor, and the operation setting of 1/2 times is not performed for the DRAM which is judged from the result of the holding time test that the operation setting of 1/2 times may cause malfunction. It is possible.
逆にメモリ製造初期の設定をCBRリフレッシュコマンド1回に対し内部CBRリフレッシュ動作1回とする従来技術の設定とすれば、ホールド時間試験結果でホールド時間がある基準値より長いという結果が得られたDRAMに対しては、1/2回の動作設定を施すことが可能である。外部から入力されるCBRリフレッシュコマンドを1回おきに無効化することで、CBRリフレッシュ動作電流を半分にすることが可能である。 Conversely, if the initial setting of the memory is set to the prior art in which one internal CBR refresh operation is performed for one CBR refresh command, the result of the hold time test result is that the hold time is longer than a certain reference value. It is possible to perform the operation setting 1/2 times for the DRAM. The CBR refresh operation current can be halved by invalidating the CBR refresh command input from outside every other time.
本発明は、携帯型の機器に組み込まれるメモリや、大規模なサーバー等の消費電流を削減することが技術課題となっている機器に組み込むメモリにとって有効である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is effective for a memory incorporated in a portable device and a memory incorporated in a device in which reducing current consumption of a large-scale server or the like is a technical problem.
以上述べたように、本発明の半導体記憶装置によれば、消費電流を約半分にすることが可能である。CBRリフレッシュコマンド動作で消費する電流は、主にワード線が活性化され、ビット線にのった微小信号を増幅し、ビット線を所望のレベルに充電または放電し、その後ワード線をリセットする際に消費されている。その為これらの動作回数を半減することは、約半分の消費電流にすることを可能とする。言うまでも無く、消費電流の減少は半導体記憶装置を搭載する機器の特性向上につながり、常に要求される重要な事項である。 As described above, according to the semiconductor memory device of the present invention, the current consumption can be reduced to about half. The current consumed by the CBR refresh command operation is mainly when the word line is activated, a minute signal on the bit line is amplified, the bit line is charged or discharged to a desired level, and then the word line is reset. Is consumed. For this reason, halving the number of operations makes it possible to reduce the current consumption by about half. Needless to say, a reduction in current consumption leads to an improvement in the characteristics of a device equipped with a semiconductor memory device, and is always an important matter that is required.
また、電流消費が半減することは、半導体記憶装置の熱発生を半減することでもあり、半導体記憶装置内部の温度上昇を緩和し、メモリセルのホールド時間を長くすることやさらには、半導体記憶装置内部のみならず、半導体記憶装置が搭載される機器の内部温度の上昇を緩和し、搭載機器の誤動作を防ぐ効果が考えられる。 Further, halving the current consumption also means halving the heat generation of the semiconductor memory device, alleviating the temperature rise inside the semiconductor memory device, increasing the hold time of the memory cell, and further, the semiconductor memory device In addition to the inside, it is possible to reduce the rise in the internal temperature of the device in which the semiconductor memory device is mounted, and to prevent malfunction of the mounted device.
以下に添付図面を参照して、本発明の半導体記録装置について詳細に説明する。 Hereinafter, a semiconductor recording device of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の第1実施の形態による半導体記憶装置の回路構成を示すブロック図である。第1実施の形態による半導体記憶装置は、レシーバ101−104、内部クロック発生回路105、ラッチ回路106−108、RAS(row address strobe)制御回路群109,及びCBR(Column before row)リフレッシュ制御部114を有する。第1実施の形態による半導体記憶装置は、更に、コマンドデコーダ110,セルフリフレッシュ判定回路111,内部Xアドレス発生回路112,Xアドレスカウンタ回路119,リフレッシュ信号発生回路116,セルフタイマ117,アドレスプリデコーダ回路120,ワード線ドライバ群121,センスアンプ群122及びメモリセル127を有する。CBRリフレッシュ制御部114は、プログラム制御回路113とスキップ制御回路115を有する。プログラム制御回路113には、ヒューズ素子が組み込まれている。半導体記憶装置は、複数のメモリセル127を含むメモリセルアレイを備え、それらのメモリセルにリフレッシュ動作が行われる。
FIG. 1 is a block diagram showing a circuit configuration of the semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention. The semiconductor memory device according to the first embodiment includes a receiver 101-104, an internal
レシーバ101は外部クロック信号CLKを受信して内部クロック発生回路105に出力する。内部クロック発生回路105は、信号CLKに応答して、内部クロック信号ICLKを発生し、ラッチ回路106−108,コマンドデコーダ110,セルフリフレッシュ判定回路111に出力する。
The
レシーバ102は、ローアドレスストローブバー信号RASB、カラムアドレスストローブバー信号CASB、ライトイネーブルバー信号WEB、チップセレクトバー信号CSBを受信して、それらの各信号そのもの、あるいはそれらの信号の論理演算結果をラッチ回路106に出力する。ラッチ回路106は、内部クロック信号ICLKに応答してレシーバ102からの出力をラッチし、コマンドデコーダ110に出力する。
The
レシーバ103は、クロックイネーブル信号CKEを受信して、ラッチ回路107に出力する。ラッチ回路107は、内部クロック信号ICLKに応答してレシーバ103からの出力をラッチし、セルフリフレッシュ判定回路111に出力する。レシーバ104は、外部アドレス信号ADDを受信してラッチ回路108に出力する。ラッチ回路108は、内部クロック信号ICLKに応答して、レシーバ103からの出力をラッチし、内部Xアドレス発生回路112に出力する。
The
コマンドデコーダ110は、ラッチ回路106の出力をデコードして、リフレッシュ信号RFとアドレス制御信号EXALを発生する。信号EXALは、CBRリフレッシュコマンドに対しては出力されず、セルフリフレッシュコマンドのとき出力される。リフレッシュ信号RFは、セルフリフレッシュ判定回路111、リフレッシュ信号発生回路116及びスキップ制御回路115に供給される。また、アドレス制御信号EXALは、内部Xアドレス発生回路112とRAS制御回路群109に供給される。
スキップ制御回路115は、リフレッシュ信号RFに応答して、プログラム回路113からのフラグ信号FGに基づいて、リフレッシュスキップ信号RFSKIPを発生する。リフレッシュスキップ信号RFSKIPはリフレッシュ信号発生回路116に出力される。セルフリフレッシュ判定回路111は、クロックイネーブル信号CKEとリフレッシュ信号RFに基づいて、外部からの命令がCBRリフレッシュコマンドかセルフリフレッシュコマンドかを判定する。セルフリフレッシュコマンドと判定されたとき、その判定結果をコマンドデコーダ110に知らせる。また、内部クロックICLKに応答してタイマ起動信号を発生し、セルフタイマ117に出力する。セルフタイマ117は、タイマ起動信号に応答して時間を計測し、タイムアップしたとき、割り込み信号を発生する。割り込み信号は、リフレッシュ信号発生回路116に出力される。
The
リフレッシュ信号発生回路116は、リフレッシュ信号RF、セルフタイマ117からの割り込み信号、及びスキップ制御回路115からのリフレッシュスキップ信号RFSKIPに基づいて、リフレッシュ指示信号YRFとアドレス制御信号ACBRを発生する。リフレッシュ指示信号YRFはRAS制御回路群109に供給され、アドレス制御信号ABCRは内部Xアドレス発生回路112に供給される。
The refresh
Xアドレスカウンタ回路119は、内部Xアドレス発生回路112からの指示に基づいて内部アドレスを更新し、内部Xアドレス発生回路112に出力する。内部Xアドレス発生回路112は、コマンドデコーダ110からの信号EXALまたはリフレッシュ信号発生回路116からのアドレス制御信号ACBR、ラッチ回路108からの外部アドレス信号、及びXアドレスカウンタ回路119からの更新されたアドレスに基づいて、内部アドレス信号INTADDを生成する。内部アドレス信号INTADDはアドレスプリデコーダ回路120に供給される。アドレスプリデコーダ回路120内部アドレス信号INTADDをプリデコードし、ワード線ドライバ群121に供給する。
The X
RAS制御回路群109は、コマンドデコーダ110からの信号EXALまたはリフレッシュ指示信号YRFに応答して駆動信号を発生し、ワード線ドライバ群121とセンスアンプ群122を駆動する。ワード線ドライバ群121は、アドレスプリデコーダ回路120からのアドレスに基づいてワード線128を駆動する。また、ビット線126が駆動され、メモリセルアレイのなかのメモリセル127がアクセスされる。メモリセル127の信号は、センスアンプ群122により増幅され、再びメモリセル127に書き込まれる。こうして、リフレッシュ動作が行われる。CBRリフレッシュ動作では、メモリセルへのリフレッシュ動作を完了したタイミングでワード線ドライバ群121及びセンスアンプ群122の活性化状態は解除される。
The RAS
次に、図2を参照して、図1のCBRリフレッシュ制御部114を説明する。図2(a)は、プログラム制御回路113の回路構成を示し、図2(b)はスキップ制御回路115の回路構成を示している。
Next, the CBR refresh control unit 114 of FIG. 1 will be described with reference to FIG. 2A shows a circuit configuration of the
最初に図2(a)を参照して、プログラム制御回路113は、ヒューズ(FUSE)502、NAND回路G1、トランジスタTr1,及びインバータIN1とIN2とを備えている。呈上状態では、ヒューズ(FUSE)がカットされているか否かにより、フラグ信号FGのレベルが決定される。ヒューズがカットされていない状態ではフラグ信号FGはロウレベルになり、カットされた状態ではフラグ信号FGはハイレベルになる。
First, referring to FIG. 2A, the
図3(a)、(b)、(c)を参照して、ヒューズ502がカットされているときのフラグ信号FGについて説明する。ヒューズ502がカットされているときは、電源オン時に、電圧VDDは徐々に上昇する。このとき、ヒューズ502の接地側端子の電圧は低いので、NAND回路G1の出力はハイレベルとなる。このため、フラグ信号FGは電源電圧の上昇につれて上昇する。電源電圧VDDがある電圧以上になると、信号PONVはハイレベルになる。このため、トランジスタTr1がオンし、ヒューズ502の接地側端子の電圧は更に低くなるので、NAND回路G1の出力はハイレベルとなる。このハイレベルの出力は、インバータIN1とIN2を介してフラグ信号FGとして出力される。
The flag signal FG when the
次に、図3(d)、(e)、(f)を参照して、ヒューズ502がカットされないときのフラグ信号FGについて説明する。電源オン時に、電圧VDDは徐々に上昇する。ヒューズ502がカットされていないので、このとき、NAND回路G1のヒューズ502側の端子電圧は上昇するが、信号PONVはローレベルであるので、NAND回路G1の出力はハイレベルとなる。このため、フラグ信号FGは電源電圧の上昇につれて上昇する。電源電圧VDDがある電圧以上になると、信号PONVはハイレベルになる。このため、NAND回路G1の出力はローレベルとなる。このローレベルの出力は、インバータIN1とIN2を介してフラグ信号FGとして出力される。
Next, the flag signal FG when the
次に、図2(b)は、スキップ制御回路115の回路構成を示している。図2(b)を参照して、スキップ制御回路115は、NAND回路G2,G3、トランスファーゲートT1,T2、ラッチIN5とIN6、In7とIn8、インバータIn3、In4、In9とを備えている。トランスファーゲートT1,T2、ラッチIN5とIN6、In7とIn8、インバータIn4とを備える回路はカウンタとして機能している。
Next, FIG. 2B shows a circuit configuration of the
フラグ信号FGがローレベルのとき、すなわちヒューズがカットされていないとき、NAND回路G3の出力は必ずハイレベルとなり、信号RFSKIPはローレベルとなる。 When the flag signal FG is at a low level, that is, when the fuse is not cut, the output of the NAND circuit G3 is always at a high level, and the signal RFSKIP is at a low level.
一方、フラグ信号FGがハイレベルのとき、すなわちヒューズがカットされているとき、信号RFSKIPのレベルは、インバータIN7とIN8からなるラッチの出力に依存する。インバータIN7とIN8からなるラッチの出力がハイレベルにあるとすると、インバータIN4の出力はローレベルにある。この場合、インバータIN5とIN6からなるラッチの出力はローレベルである。フラグ信号FGはハイレベルにあるので、信号RFがハイレベルになると、NAND回路G2の出力はローレベルになる。このため、NAND回路G2とインバータIN3の出力によりトランスファゲートT1がオンとなり、トランスファゲートT2はオフとなる。この結果、インバータIN4のローレベル出力は、インバータIN5とIN6からなるラッチにラッチされる。次に、信号RFがハイレベルからローレベルに変化すると、トランスフーゲートT1はオフになり、トランスファゲートt2がオンとなる。これにより、インバータIN5とIN6からなるラッチの出力は、インバータIN4のローレベル出力のため、ハイレベルになる。トランスファゲートT2がオンしているので、インバータIN7とIN8からなるラッチの出力はローレベルになる。こうして、信号RFが入力されるごとに、信号RFSKIPの出力は、ハイレベルとローレベル間で交互に変化する。 On the other hand, when the flag signal FG is at a high level, that is, when the fuse is cut, the level of the signal RFSKIP depends on the output of the latch composed of the inverters IN7 and IN8. If the output of the latch composed of the inverters IN7 and IN8 is at a high level, the output of the inverter IN4 is at a low level. In this case, the output of the latch composed of the inverters IN5 and IN6 is at a low level. Since the flag signal FG is at a high level, when the signal RF is at a high level, the output of the NAND circuit G2 is at a low level. Therefore, the transfer gate T1 is turned on by the outputs of the NAND circuit G2 and the inverter IN3, and the transfer gate T2 is turned off. As a result, the low level output of the inverter IN4 is latched in the latch composed of the inverters IN5 and IN6. Next, when the signal RF changes from the high level to the low level, the transfer gate T1 is turned off and the transfer gate t2 is turned on. As a result, the output of the latch composed of the inverters IN5 and IN6 becomes high level because of the low level output of the inverter IN4. Since the transfer gate T2 is on, the output of the latch composed of the inverters IN7 and IN8 becomes low level. Thus, every time the signal RF is input, the output of the signal RFSKIP alternately changes between the high level and the low level.
すなわち、図2(b)に示される例では、インバータIN5とIN6からなるラッチとインバータIN7とIN8からなるラッチを含む回路は、トグルスイッチまたはカウンタとして働いて、2回のCBRリフレッシュコマンドのうち1回を有効にしている。しかしながら、ラッチの段数を増やせば、任意のカウンタとして働くことになり、m(mは2以上の整数)回のCBRリフレッシュコマンドのうち1回を有効にすることも可能である。 That is, in the example shown in FIG. 2B, the circuit including the latch composed of the inverters IN5 and IN6 and the latch composed of the inverters IN7 and IN8 functions as a toggle switch or a counter, and one of the two CBR refresh commands. Times are enabled. However, if the number of latch stages is increased, the counter functions as an arbitrary counter, and it is possible to validate one out of m (m is an integer of 2 or more) CBR refresh commands.
次に、本発明の第1実施の形態の半導体記憶装置の動作について説明する。図4は、半導体記憶装置の各部の波形を示す。この例では、ヒューズ502は、カットされていて、図4(a)に示されるように、信号FGはハイレベルのままである。
Next, the operation of the semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 shows waveforms at various parts of the semiconductor memory device. In this example, the
同期型メモリの場合、図4(b)に示されるように、半導体記憶装置には外部からレシーバ101に外部クロック信号CLKが入力される。内部クロック発生回路105は、外部クロック信号CLKから内部クロック信号ICLKを生成する。また、図4(c)に示されるように、ハイレベルのクロックイネーブル信号CKEがレシーバ103に供給されている。ラッチ回路107は、内部クロック信号ICLKに応答して、信号CKEをラッチし、セルフリフレッシュ判定回路111に出力する。また、図4(e)に示されるように、クロック信号CLKに同期して半導体記憶装置の動作指示を与えるコマンド信号CMD(RASB、CASB、WEB)がレシーバ102に与えられる。ラッチ回路106は、内部クロック信号ICLKのロウレベルからハイレベルに遷移するタイミングでコマンド信号CMDをラッチし、コマンドデコーダ110に出力する。このとき、コマンド信号CMDは複数の半導体記憶装置に共通に与えられるので、どの半導体記憶装置単体に発せられたコマンド信号CMDかを区別することが必要である。そこで図4(d)に示されるように、半導体記憶装置毎にチップセレクトバー信号CSBが入力されている。チップセレクトバー信号CSBがロウレベルである場合、半導体記憶装置は上記タイミングでコマンド信号CMDを内部にとりこむ。コマンドデコーダ110は、コマンド信号CMDに基づいてリフレッシュ信号RFと信号EXALを発生する。リフレッシュ信号RFは、CBRリフレッシュ制御部114のスキップ制御回路115、リフレッシュ信号発生回路116、セルフリフレッシュ判定回路111に供給される。
In the case of a synchronous memory, as shown in FIG. 4B, an external clock signal CLK is input to the
ここでリフレッシュコマンドが入力されたとする。ただし、リフレッシュコマンドには、本発明が関係するCBRリフレッシュコマンドとセルフリフレッシュコマンドの2種類がある。コマンド信号CMDはCBRリフレッシュもセルフリフレッシュも同じであるが、クロックイネーブル信号CKEの状態により区別される。すなわち、クロックイネーブル信号CKEがハイレベルにあるときに入力されるリフレッシュコマンドはCBRリフレッシュコマンドと判定され、クロックイネーブル信号CKEがロウレベルであるとき入力されるリフレッシュコマンドは、セルフリフレッシュコマンドと判定される。図4(e)には、CBRリフレッシュコマンドが示されている。 Here, it is assumed that a refresh command is input. However, there are two types of refresh commands: a CBR refresh command and a self-refresh command related to the present invention. The command signal CMD is the same for both CBR refresh and self refresh, but is distinguished by the state of the clock enable signal CKE. That is, a refresh command input when the clock enable signal CKE is at a high level is determined as a CBR refresh command, and a refresh command input when the clock enable signal CKE is at a low level is determined as a self-refresh command. FIG. 4E shows a CBR refresh command.
セルフリフレッシュ判定回路111は、クロックイネーブルバー信号CKEをラッチ回路107から受信し、図4(c)に示されるように、信号CKEがハイレベルの時、リフレッシュ信号RFはCBRリフレッシュコマンドであると判定する。このときには、タイマ起動信号はセルフタイマ117に出力されない。リフレッシュ信号RFはセルフリフレッシュコマンドであると判定すると、タイマ起動信号をセルフタイマ117に出力する。セルフタイマ117は、タイマ起動信号に応答して時間を計測し、タイムアップしたとき、割り込み信号を発生する。割り込み信号は、リフレッシュ信号発生回路116に出力される。セルフリフレッシュコマンドの場合は、セルフタイマ117からの出力によりリフレッシュ信号発生回路116は制御される。
The self-refresh determination circuit 111 receives the clock enable bar signal CKE from the
一方、本発明に関係するCBRリフレッシュコマンドの場合は、CBRリフレッシュコマンドが入力される度に出力されるリフレッシュ信号RFによりリフレッシュ信号発生回路116が駆動され、信号YRFおよびACBR信号を制御する。ここで、本発明のCBRリフレッシュ制御部114では、図2を参照して説明したように、リフレッシュ信号RFが入力される毎に反転するリフレッシュスキップ信号RFSKIPを出力する。図4(f)と(g)に示されるように、リフレッシュ信号RFがハイからロウに遷移するごとにリフレッシュスキップ信号RFSKIPのレベルは変化する。こうして、リフレッシュ信号発生回路116は、有効状態と無効状態の間でスイッチされる。無効状態では、リフレッシュ信号発生回路116は、コマンドデコーダ110からのリフレッシュ信号RFを無視し、有効状態にあるときにリフレッシュ信号RFに基づいて動作する。ただし、スキップ制御回路115がこの動作を実行するのは、プログラム回路113の出力でスキップ制御回路115へ入力される信号FGがハイレベルにある場合に限る。また、セルフリフレッシュの場合には、セルフタイマ117からの信号により、信号RFSKIPはマスクされる(ディスエーブルとされる)。
On the other hand, in the case of the CBR refresh command related to the present invention, the refresh
リフレッシュ信号発生回路116は半導体記憶装置内部でリフレッシュを実行させるのに必要な信号YRFと内部Xアドレスを変化させるために必要な信号ACBRをリフレッシュ指示信号として、図4(g)、(h)、(i)に示されるように、前記RFSKIPがロウレベルにある場合に出力する。
The refresh
コマンドにはアクティブコマンドというものがあり、これは半導体記憶装置で読み(リードコマンド)または書き(ライトコマンド)が行われる前に所望のアドレスのメモリセルを活性化させるコマンドである。図1ではアクティブコマンドに対しコマンドデコーダ110から内部Xアドレス発生回路112及びRAS制御回路群109へ信号EXALが出力される。CBRリフレッシュコマンドに対しては信号EXALは出力されない。
There is an active command, which is a command for activating a memory cell at a desired address before a read (read command) or write (write command) is performed in the semiconductor memory device. In FIG. 1, a signal EXAL is output from the
CBRリフレッシュコマンドのときに、リフレッシュ信号発生回路116より発せられた信号ACBRは内部Xアドレス発生回路112に供給される。内部Xアドレス発生回路112は、信号ACBRに応答して、Xアドレス(INTADD)をインクリメントして出力する。インクリメント動作は、Xアドレスカウンタ回路119において処理され、インクリメントされた内部アドレスINTADDは、内部Xアドレス発生回路112からアドレスプリデコーダ回路120へ伝達される。アドレスプリデコード回路120では内部アドレスINTADDをデコードしてワード線ドライバ群121に出力する。
The signal ACBR generated from the refresh
リフレッシュ信号発生回路116から出力される信号YRFに応答して、RAS制御回路群109は、ワード線ドライバ群121およびセンスアンプ群122を活性化する。ただし、ワード線ドライバ群121は前記プリデコードされたアドレスにより選ばれたものだけが活性化する。活性化されたワード線に接続されたメモリセル127の信号がセンスアンプ群122により増幅され、再びメモリセル127に蓄えられることがリフレッシュ動作に相当する。CBRリフレッシュ動作では、メモリセルへのリフレッシュ動作を完了したタイミングでワード線ドライバ群121及びセンスアンプ群122の活性化状態は解除されるが、本発明の説明に直接関係しないので、説明は省略する。
In response to signal YRF output from refresh
本発明の第1実施の形態の半導体記憶装置では、CBRリフレッシュコマンド動作で消費される電流は、主にワード線が活性化され、ビット線にのった微小信号を増幅し、ビット線を所望のレベルに充電または放電し、その後ワード線をリセットする際に消費されている。そのため、これらの動作回数を半減することにより、消費電流を削減することが可能である。言うまでも無く、消費電流の減少は半導体記憶装置を搭載する機器の特性向上につながり、常に要求される重要な事項である。 In the semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention, the current consumed by the CBR refresh command operation mainly activates the word line, amplifies a minute signal on the bit line, and selects the desired bit line. It is consumed when it is charged or discharged to the level of and then resets the word line. Therefore, the current consumption can be reduced by halving the number of operations. Needless to say, a reduction in current consumption leads to an improvement in the characteristics of a device equipped with a semiconductor memory device, and is always an important matter that is required.
また、電流消費が半減するということは、半導体記憶装置の熱発生を半減することでもあり、半導体記憶装置内部の温度上昇を緩和し、メモリセルのホールド時間を長くすることやさらには、半導体記憶装置内部のみならず、半導体記憶装置が搭載される機器の内部温度の上昇を緩和し、搭載機器の誤動作を防ぐ効果が考えられる。 In addition, the fact that the current consumption is halved also means that the heat generation of the semiconductor memory device is halved, the rise in temperature inside the semiconductor memory device is alleviated, the hold time of the memory cell is lengthened, and further the semiconductor memory device The effect of alleviating not only the inside of the device but also the internal temperature of the device in which the semiconductor memory device is mounted can be prevented and the malfunction of the mounted device can be prevented.
次に、本発明の第2実施の形態による半導体記憶装置について説明する。 Next explained is a semiconductor memory device according to the second embodiment of the invention.
本発明の第2実施の形態による半導体記憶装置は、基本的構成において、第1実施の形態の半導体記憶装置と同様である。異なる点は、図1に示されるRAS制御回路群が2つに分けられ、それぞれに対してワード線ドライバ群321と333及びセンスアンプ群322と337が設けられている。コマンドデコーダ110は、図1に示されるリフレッシュ信号RFと信号EXALに加えて、信号EXALAとEXALCを発生し、RAS制御回路群318と319に供給している。CBRリフレッシュ制御部114のスキップ制御回路329は、2つの信号SELAとSELCを交互に出力する。リフレッシュ信号発生回路316は、信号YRFAとYRFCとを発生し、RAS制御回路群318と319に供給している。第2実施形態による半導体記憶装置において、その他の回路構成は第1実施の形態と同じである。
The basic structure of the semiconductor memory device according to the second embodiment of the present invention is the same as that of the semiconductor memory device according to the first embodiment. The difference is that the RAS control circuit group shown in FIG. 1 is divided into two, and word
スキップ制御回路329の回路構成は、図2(b)に示される回路と同様であるが、インバータIN10とNOR回路NORが追加されている。信号FGはインバータIN10により反転され、NOR回路の一入力端子に供給されている。インバータIN7とIN8からなるラッチの出力が他入力端子に供給されている。インバータIN9からは信号SELAが出力され、NOR回路からは信号SELCが出力される。信号FGがロウレベルにある場合、信号SELA及びSELCは共にロウレベル固定である。また信号ACBRは、リフレッシュ信号発生回路316に信号RFが2回入力される毎に、1回出力される。これは、2領域に分けられたそれぞれのアドレス空間すべてがリフレッシュされることを意味している。
The circuit configuration of the
次に、図7(a)から(l)を参照して、第2実施の形態による半導体記憶装置の動作を説明する。図4は、半導体記憶装置の各部の波形を示す。この例では、ヒューズは、カットされていて、図7(a)に示されるように、信号FGはハイレベルのままである。 Next, operations of the semiconductor memory device according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 4 shows waveforms at various parts of the semiconductor memory device. In this example, the fuse is cut, and the signal FG remains at the high level as shown in FIG.
同期型メモリの場合、図7(b)に示されるように、半導体記憶装置には外部からレシーバ101に外部クロック信号CLKが入力される。内部クロック発生回路105は、外部クロック信号CLKから内部クロック信号ICLKを生成する。また、図7(c)に示されるように、ハイレベルのクロックイネーブル信号CKEがレシーバ103に供給されている。ラッチ回路107は、内部クロック信号ICLKに応答して、信号CKEをラッチし、セルフリフレッシュ判定回路111に出力する。また、図7(e)に示されるように、クロック信号CLKに同期して半導体記憶装置の動作指示を与えるコマンド信号CMD(RASB、CASB、WEB)がレシーバ102に与えられる。ラッチ回路106は、内部クロック信号ICLKのロウレベルからハイレベルに遷移するタイミングでコマンド信号CMDをラッチし、コマンドデコーダ110に出力する。このとき、コマンド信号CMDは複数の半導体記憶装置に共通に与えられるので、どの半導体記憶装置単体に発せられたコマンド信号CMDかを区別することが必要である。そこで図7(d)に示されるように、半導体記憶装置毎にチップセレクトバー信号CSBが入力されている。チップセレクトバー信号CSBがロウレベルである場合、半導体記憶装置は上記タイミングでコマンド信号CMDを内部にとりこむ。
In the case of a synchronous memory, as shown in FIG. 7B, an external clock signal CLK is input to the
コマンドデコーダ110は、コマンド信号CMDに基づいてリフレッシュ信号RFと信号EXALを発生する。リフレッシュ信号RFは、CBRリフレッシュ制御部114のスキップ制御回路115、リフレッシュ信号発生回路116、セルフリフレッシュ判定回路111に供給される。
The
ここでリフレッシュコマンドが入力されたとする。ただし、リフレッシュコマンドには、本発明が関係するCBRリフレッシュコマンドとセルフリフレッシュコマンドの2種類がある。コマンド信号CMDはCBRリフレッシュもセルフリフレッシュも同じであるが、クロックイネーブル信号CKEの状態により区別される。すなわち、クロックイネーブル信号CKEがハイレベルにあるときに入力されるリフレッシュコマンドはCBRリフレッシュコマンドと判定され、クロックイネーブル信号CKEがロウレベルであるとき入力されるリフレッシュコマンドは、セルフリフレッシュコマンドと判定される。図7(e)には、CBRリフレッシュコマンドが示されている。 Here, it is assumed that a refresh command is input. However, there are two types of refresh commands: a CBR refresh command and a self-refresh command related to the present invention. The command signal CMD is the same for both CBR refresh and self refresh, but is distinguished by the state of the clock enable signal CKE. That is, a refresh command input when the clock enable signal CKE is at a high level is determined as a CBR refresh command, and a refresh command input when the clock enable signal CKE is at a low level is determined as a self-refresh command. FIG. 7E shows a CBR refresh command.
セルフリフレッシュ判定回路111は、クロックイネーブルバー信号CKEをラッチ回路107から受信し、図7(c)に示されるように、信号CKEがハイレベルの時、リフレッシュ信号RFはCBRリフレッシュコマンドであると判定する。このときには、タイマ起動信号はセルフタイマ117に出力されない。リフレッシュ信号RFはセルフリフレッシュコマンドであると判定すると、タイマ起動信号をセルフタイマ117に出力する。セルフタイマ117は、タイマ起動信号に応答して時間を計測し、タイムアップしたとき、割り込み信号を発生する。割り込み信号は、リフレッシュ信号発生回路116に出力される。セルフリフレッシュコマンドの場合は、セルフタイマ117からの出力によりリフレッシュ信号発生回路116は制御される。
The self-refresh determination circuit 111 receives the clock enable bar signal CKE from the
一方、本発明に関係するCBRリフレッシュコマンドの場合は、CBRリフレッシュコマンドが入力される度に出力されるリフレッシュ信号RFによりリフレッシュ信号発生回路316が駆動され、信号YRFAとYRFCおよびアドレス制御信号ACBRを出力する。ここで、本発明のCBRリフレッシュ制御部114では、図7(h)、(i)に示されるように、リフレッシュ信号RFが入力される毎に、リフレッシュスキップ信号として、交互に信号SELAとSELCを出力する。また、図7(k)に示されるように、2回リフレッシュ信号RFが入力される毎に、1回信号ACBRが出力される。こうして、リフレッシュ信号発生回路116の出力YRFAとYRFCの各々は、有効状態と無効状態の間でスイッチされる。無効状態では、リフレッシュ信号発生回路116は、コマンドデコーダ110からのリフレッシュ信号RFを無視し、有効状態にあるときにリフレッシュ信号RFに基づいて動作する。ただし、スキップ制御回路115がこの動作を実行するのは、プログラム回路113の出力でスキップ制御回路115へ入力される信号FGがハイレベルにある場合に限る。また、セルフリフレッシュの場合には、セルフタイマ117からの信号により、信号RFSKIPはマスクされる(ディスエーブルとされる)。
On the other hand, in the case of the CBR refresh command related to the present invention, the refresh
リフレッシュ信号発生回路116は半導体記憶装置内部でリフレッシュを実行させるのに必要な信号YRFAとYRFCと内部Xアドレスを変化させるために必要な信号ACBRをリフレッシュ指示信号として、図7(i)、(j)、(k)に示されるように、前記RFSKIPがロウレベルにある場合に出力する。
The refresh
コマンドにはアクティブコマンドというものがあり、これは半導体記憶装置で読み(リードコマンド)または書き(ライトコマンド)が行われる前に所望のアドレスのメモリセルを活性化させるコマンドである。図5に示される半導体記憶装置では、アクティブコマンドに対しコマンドデコーダ110から内部Xアドレス発生回路112及びRAS制御回路群109へ信号EXALが出力される。CBRリフレッシュコマンドに対しては信号EXALは出力されない。
There is an active command, which is a command for activating a memory cell at a desired address before a read (read command) or write (write command) is performed in the semiconductor memory device. In the semiconductor memory device shown in FIG. 5, the signal EXAL is output from the
CBRリフレッシュコマンドのときに、リフレッシュ信号発生回路116より発せられた信号ACBRは内部Xアドレス発生回路112に供給される。内部Xアドレス発生回路112は、信号ACBRに応答して、Xアドレス(INTADD)をインクリメントして出力する。インクリメント動作は、Xアドレスカウンタ回路119において処理され、インクリメントされた内部アドレスINTADDは、内部Xアドレス発生回路112からアドレスプリデコーダ回路120へ伝達される。アドレスプリデコード回路120では内部アドレスINTADDをデコードしてワード線ドライバ群121に出力する。
The signal ACBR generated from the refresh
リフレッシュ信号発生回路116から出力される信号YRFAとYRFCに応答して、RAS制御回路群318と319は、ワード線ドライバ群321と333及びセンスアンプ群322と337を活性化する。ただし、ワード線ドライバ群321と333は前記プリデコードされたアドレスにより選ばれたものだけが活性化する。活性化されたワード線に接続されたメモリセル327と335の信号がセンスアンプ群322と337により増幅され、再びメモリセル327と335に蓄えられることがリフレッシュ動作に相当する。CBRリフレッシュ動作では、メモリセル327と335へのリフレッシュ動作を完了したタイミングでワード線ドライバ群321と333及びセンスアンプ群322と337の活性化状態は解除されるが、本発明の説明に直接関係しないので、説明は省略する。
In response to the signals YRFA and YRFC output from the refresh
本発明の第2実施の形態の半導体記憶装置では、外部からのCBRリフレッシュコマンドに対し、必ず内部のリフレッシュ動作が遂行されるのであるが、スキップ制御回路315からの出力でリフレッシュされるメモリセルの個数が図1の場合の半分の量になっている。先にのべたように、メモリセルのリフレッシュ動作に対し、CBRリフレッシュ動作の消費電流の大半が使われるのであるから、図1の場合と同様、CBRリフレッシュ時の消費電流を約半減させる効果を有する。
In the semiconductor memory device of the second embodiment of the present invention, an internal refresh operation is always performed in response to an external CBR refresh command, but the memory cell refreshed by the output from the
CBRリフレッシュコマンド動作で消費される電流は、主にワード線が活性化され、ビット線にのった微小信号を増幅し、ビット線を所望のレベルに充電または放電し、その後ワード線をリセットする際に消費されている。そのため、これらの動作回数を半減することにより、消費電流を削減することが可能である。言うまでも無く、消費電流の減少は半導体記憶装置を搭載する機器の特性向上につながり、常に要求される重要な事項である。 The current consumed by the CBR refresh command operation mainly activates the word line, amplifies a minute signal on the bit line, charges or discharges the bit line to a desired level, and then resets the word line. When it is consumed. Therefore, the current consumption can be reduced by halving the number of operations. Needless to say, a reduction in current consumption leads to an improvement in the characteristics of a device equipped with a semiconductor memory device, and is always an important matter that is required.
また、電流消費が半減するということは、半導体記憶装置の熱発生を半減することでもあり、半導体記憶装置内部の温度上昇を緩和し、メモリセルのホールド時間を長くすることやさらには、半導体記憶装置内部のみならず、半導体記憶装置が搭載される機器の内部温度の上昇を緩和し、搭載機器の誤動作を防ぐ効果が考えられる。 In addition, the fact that the current consumption is halved also means that the heat generation of the semiconductor memory device is halved, the rise in temperature inside the semiconductor memory device is alleviated, the hold time of the memory cell is lengthened, and further the semiconductor memory device The effect of alleviating not only the inside of the device but also the internal temperature of the device in which the semiconductor memory device is mounted can be prevented and the malfunction of the mounted device can be prevented.
次に、本発明の第3実施の形態の半導体記憶装置について説明する。第3実施の形態による半導体記憶装置は、レシーバ401、402,403,404、内部クロック発生回路405,ラッチ回路406,407,408,コマンドデコーダ410、セルフリフレッシュ判定回路411,内部Xアドレス発生回路412,RAS制御回路群409,リフレッシュ信号発生回路416,セルフタイマ417,Xアドレスカウンタ回路418,アドレスプリデコーダ回路422,414CBRリフレッシュ制御部、ワード線ドライバ424,センスアンプ428を備える。半導体記憶装置は、複数のメモリセル426を有するメモリセルアレイを備えており、リフレッシュ動作はそれらのメモリセルに対して実行される。
Next, a semiconductor memory device according to a third embodiment of the present invention will be described. The semiconductor memory device according to the third embodiment includes a
第3実施の形態では、第1実施の形態における参照番号が変更されているが、第3実施の形態による半導体記憶装置は、基本的に第1実施の形態による半導体記憶装置と同様である。第1実施の形態と同じ名称の回路又はユニットは、第1実施の形態と同様の動作を行うので、詳細な説明は省略する。 In the third embodiment, the reference numbers in the first embodiment are changed, but the semiconductor memory device according to the third embodiment is basically the same as the semiconductor memory device according to the first embodiment. Since the circuit or unit having the same name as that of the first embodiment performs the same operation as that of the first embodiment, detailed description thereof is omitted.
異なる点は、第3実施の形態では、CBRリフレッシュ制御部414がRAS制御回路群409とワード線ドライバ群424及びセンスアンプ群428の間に設けられている点である。また、CBRリフレッシュ制御部414は、複数のプログラム制御回路413とそれらに対応する複数のスキップ制御回路415を有している。RAS制御回路群409は、信号EXALまたは信号YRFに基づいて選択信号を発生し、CBRリフレッシュ制御部414の複数のスキップ制御回路415に出力する。複数のスキップ制御回路415の各々は、RAS制御回路群409からの選択信号を、第1実施の形態におけるリフレッシュ信号RFと同様に受信し、リフレッシュスキップ信号をワード線ドライバ群424とセンスアンプ群428の対応するものに出力する。こうして、第1実施の形態と同様に、メモリセル426がアクセスされる。
The difference is that the CBR refresh control unit 414 is provided between the RAS
以上説明した本発明の半導体記憶装置において、スキップ制御回路で信号RFの2回の入力に対し1回信号RFSKIPが出力されている。しかしながら、m(mは2以上の整数)回の信号RFの入に対し信号RFSKIPが1回出力されるように装置を変更することは当業者には容易であろう。例えば、スキップ制御回路内のラッチ回路構成をカウンタ回路に変更すればよいことは明らかであろう。こうして、第2実施の形態でメモリセルアレイの領域を任意の数に分割することは同様に容易にできる。 In the semiconductor memory device of the present invention described above, the signal RFSKIP is output once for the input of the signal RF twice by the skip control circuit. However, it would be easy for those skilled in the art to change the apparatus so that the signal RFSKIP is output once for m times (m is an integer of 2 or more) times of input of the signal RF. For example, it will be apparent that the latch circuit configuration in the skip control circuit may be changed to a counter circuit. In this way, the area of the memory cell array can be easily divided into an arbitrary number in the second embodiment.
さらに、図2(a)に示したプログラム制御回路を他の形態で置き換えることができることは容易である。例えば、ヒューズ502が、レーザーで切断するタイプから電気的に溶断するタイプ、または容量素子を電気的に破壊するタイプにより形成されてもよい。あるいは、ヒューズ502が不揮発性のメモリ素子によって形成されてもよい。この場合には、製造時ばかりでなく、半導体記憶装置の使用時に上位装置により書き換え可能となる。
Furthermore, it is easy to replace the program control circuit shown in FIG. For example, the
101,102,103,104,401,402,403,404:レシーバ
105,405:内部クロック発生回路
106,107,108,406,407,408:ラッチ回路
109,309,331,409:RAS制御回路群
110,410:コマンドデコーダ
111,411:セルフリフレッシュ判定回路
112,412:内部Xアドレス発生回路
113,413:プログラム制御回路
114,414:CBRリフレッシュ制御部
115,315,415:スキップ制御回路
116,316,416:リフレッシュ信号発生回路
117,417:セルフタイマ
119,418:内部Xアドレスカウンタ回路
120,422:アドレスプリデコーダ
121,321,333,424:ワード線ドライバ群
122,322,337,428:センスアンプ群
IN1〜IN10:インバータ
G1〜G3:ナンド回路
Tr1:トランジスタ
T1,T2:トランスファゲート
NR:NOR回路
101, 102, 103, 104, 401, 402, 403, 404:
Claims (6)
前記m個のアレイ部にそれぞれ対応して設けられ、m個のリフレッシュ指示信号をそれぞれ受けて前記m個のアレイ部に対してそれぞれリフレッシュ動作を実行するm個のリフレッシュ部と、
制御データ保持回路とを備え、
前記制御データ保持回路に制御データが保持されている時に、前記m個のリフレッシュ部は、それぞれ時分割で前記m個リフレッシュ指示信号を受けて前記m個のアレイ部に対してのリフレッシュ動作を時分割で行い、前記制御データが保持されていない時に、前記m個のリフレッシュ部は、それぞれ同時に前記m個のリフレッシュ指示信号を受けて前記m個のアレイ部に対してのリフレッシュ動作を同時に行う
半導体記憶装置。 a memory cell array having m array units (m is an integer of 2 or more);
M refresh units provided corresponding to the m array units, respectively receiving m refresh instruction signals and performing refresh operations on the m array units,
A control data holding circuit,
When the control data is held in the control data holding circuit, each of the m refresh units receives the m refresh instruction signal in a time division manner and performs a refresh operation on the m array units. When the division is performed and the control data is not held, the m refresh units simultaneously receive the m refresh instruction signals and simultaneously perform refresh operations on the m array units. Storage device.
CBRリフレッシュコマンドを受けるリフレッシュ指示部と、
前記制御データ保持回路と接続され、前記CBRリフレッシュ指示部を制御するCBRリフレッシュ制御部とを備え、
前記CBRリフレッシュ制御部は、前記制御データ保持回路に前記制御データが保持されている時に、前記リフレッシュ指示部を前記CBRリフレッシュコマンドを受ける度に前記m個のリフレッシュ部に順番に前記リフレッシュ指示信号を出力するように制御し、前記制御データが保持されていない時に、前記リフレッシュ指示部を前記CBRリフレッシュコマンドを受ける毎に前記m個のリフレッシュ部の全てに前記リフレッシュ指示信号を出力するように制御する
半導体記憶装置。 The semiconductor memory device according to claim 1 ,
A refresh instruction unit for receiving a CBR refresh command;
A CBR refresh control unit connected to the control data holding circuit and controlling the CBR refresh instruction unit;
When the control data is held in the control data holding circuit, the CBR refresh control unit sends the refresh instruction signal to the m refresh units in turn every time the refresh instruction unit receives the CBR refresh command. When the control data is not held, the refresh instruction unit is controlled to output the refresh instruction signal to all of the m refresh units every time the CBR refresh command is received. Semiconductor memory device.
前記制御データ保持回路は、ヒューズを備え、前記制御データを保持するために前記ヒューズは切断される
半導体記憶装置。 The semiconductor memory device according to claim 1 or 2 ,
The control data holding circuit includes a fuse, and the fuse is cut in order to hold the control data.
前記メモリセルのデータ保持時間に基づいて前記ヒューズは切断される
半導体記憶装置。 The semiconductor memory device according to claim 3 .
The fuse is cut based on a data retention time of the memory cell.
前記制御データ保持回路は、不揮発性メモリを備え、前記制御データは前記不揮発性メモリに書き込まれる
半導体記憶装置。 The semiconductor memory device according to claim 1 or 2 ,
The control data holding circuit includes a nonvolatile memory, and the control data is written in the nonvolatile memory.
前記メモリセルのデータ保持時間に基づいて前記不揮発性メモリに前記制御データは書き込まれる
半導体記憶装置。 The semiconductor memory device according to claim 5 .
The control data is written into the nonvolatile memory based on the data retention time of the memory cell.
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