DE102004024841A1 - Halbleiterspeicherbaustein und zugehöriges Treiberverfahren - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Halbleiterspeicherbaustein mit einem ersten Bitzellenfeldblock (310), in dem Bitzellen durch Kreuzungen von ersten Bitleitungen und ersten Wortleitungen definiert sind, wobei die ersten Bitleitungen als Paare von ersten Signalleitungen und zweiten Signalleitungen angeordnet sind, und einem zweiten Bitzellenfeldblock (320), in dem Bitzellen durch Kreuzungen von zweiten Bitleitungen und zweiten Wortleitungen definiert sind, und auf ein zugehöriges Verfahren zum Treiben eines Halbleiterspeicherbausteins. DOLLAR A Erfindungsgemäß sind die zweiten Bitleitungen als Paare von dritten Signalleitungen und den zweiten Signalleitungen angeordnet und eine Blockteilungsschaltung (330) erzeugt Blockteilungssteuersignale (NANDOUT, INVOUT) und gibt sie aus, während eine Schreibbitleitungsteilerschaltung (340) die ersten Signalleitungen und dritten Signalleitungen abhängig von den Blockteilungssteuersignalen voneinander trennt oder miteinander verbindet. DOLLAR A Verwendung z. B. für Halbleiterspeicherbausteine in LCD-Anzeigeeinheiten.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Halbleiterspeicherbaustein nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zum Treiben eines Halbleiterspeicherbausteins.
  • Halbleitergrafikspeicherbausteine, die in Flüssigkristallanzeigebaugruppen (LCD-Baugruppen), wie STN-Dünnfilmtransistor-Flüssigkristallanzeigebaugruppen (super twisted nematic thin film transistor LCD), die eine integrierte LCD-Treiberschaltung (LDI) anwenden, benutzt werden, sind vom Dualporttyp, der über einen Port einen Lese- oder Schreibvorgang durchführen kann und einen Lesevorgang über einen anderen Port durchführen kann. Diese Halbleitergrafikspeicherbausteine werden in einen 6T-Typ, einen 7T-Typ und einen 8T-Typ basierend auf der Anzahl von MOSFETs klassifiziert, die in jeder Bitzelle enthalten sind. Da der 6T-Typ weniger Transistoren als der 7T-Typ oder der 8T-Typ hat, hat er den Vorteil, dass er mit einer kleineren Chipgrößer umgesetzt werden kann. Wegen dem Größenvorteil wird der Halbleiterspeicherbaustein vom 6T-Typ in Farb-LDI-Produkten benutzt, die eine hohe Dichte benötigen.
  • Dieser Halbleiterspeicherbaustein vom 6T-Typ führt einen Schreibvorgang, einen Lesevorgang und einen Scan-, d.h. Abtastvorgang aus. Der Schreibvorgang wird unter Benutzung von Doppelend-Bitleitungen ausgeführt, bei denen zwei Bitleitungen zum Schreiben von Daten getrieben werden. Der Lesevorgang wird unter Benutzung von Doppelend-Bitleitungen ausgeführt, bei denen zwei Bitleitungen gleichzeitig getrieben werden, um gespeicherte Daten in einer Zelle unter Benutzung eines Abtastverstärkers (SA) mit einer Zwischenspeicherstruktur zu lesen. Alternativ kann der Lesevorgang mit Einzelend-Bitleitungen ausgeführt werden, bei denen eine einzelne Bitleitung getrieben wird, um in einer Zelle gespeicherte Daten unter Benutzung eines Abtastverstärkers mit einer Einfachinverterstruktur zu lesen. Der Abtastvorgang umfasst das gleichzeitige Lesen von Daten, die in Bitzellen gespeichert sind, die gemeinsam von einer einzelnen Wortleitung ausgewählt werden. Im Allgemeinen wird dieser Abtastvorgang unter Benutzung von Einzelend-Bitleitungen ausgeführt und die Abtastverstärker haben eine Einfachinverterstruktur. Die japanische Patentanmeldung 1999-21712 beschreibt einen solchen Halbleiterspeicherbaustein vom 6T-Typ.
  • 1 zeigt eine typische Bitzellenstruktur 100 eines Halbleitergrafikspeicherbaustein vom 6T-Typ aus dem Stand der Technik. Die Zellenstruktur 100 benutzt eine erste Bitleitung BL nur zum Schreiben von Daten mit einem Wert „0", der einen logisch niedrigen Pegel repräsentiert, und eine zweite Bitleitung BLB, um Daten mit einem Wert „1" zu schreiben, zu lesen und abzutasten, der einen logisch hohen Pegel repräsentiert. Es ist bekannt, dass jeder der Inverter INV1 und INV2 jeweils zwei MOSFETs umfasst.
  • Durch die Eigenschaften des Halbleitergrafikspeicherbaustein vom 6T-Typ können Einzelend-Bitleitungen nicht für Schreibvorgänge benutzt werden. Deshalb werden Doppelend-Bitleitungen für Schreibvorgänge benutzt. Bei Lesevorgängen können Doppelend-Bitleitungen oder Einfachend-Bitleitungen benutzt werden, normalerweise werden jedoch Einzelend-Bitleitungen benutzt, um die Chipgröße und den Zeitbedarf zu reduzieren, der zum Testen erforderlich ist, ohne die Geschwindigkeit bei einem Lesevorgang signifikant zu verschlechtern. Analog werden die Einzelend-Bitleitungen und Abtastverstärker mit Einzelinverterstruktur bei einem Abtastvorgang benutzt.
  • Für den Abtastvorgang der Zellenstruktur 100 vom 6T-Typ werden der MOSFET M2, der für den Abtastvorgang erforderlich ist, und der MOSFET M1, der für einen Schreibvorgang erforderlich ist, gleichzeitig leitend geschaltet, wenn eine Wortleitung WL aktiviert ist. Daraus resultiert ein unerwünschter Energieverbrauch über die erste Bitleitung BL. Aus dem gleichen Grund resultiert bei einem Lesevorgang ebenfalls ein unerwünschter Energieverbrauch.
  • 2 zeigt eine weitere typische Bitzellenstruktur 200 aus dem Stand der Technik. Die Bitzellenstruktur 200 ist darauf ausgelegt, die Lastkapazität einer Schreibbitleitung bei einem Lese- oder Abtastvorgang zu reduzieren. Ebenso ist die Bitzellenstruktur 200 darauf ausgelegt, den von der Bitzellenstruktur 100 aus 1 bekannten unerwünschten Energieverbrauch zu reduzieren. In der Bitzellenstruktur 200 wird während eines Lese- oder Abtastvorgangs eine Nur-Schreib-Wortleitung WL1 nicht aktiviert, sondern es wird eine Nur-Lese/Abtast-Wortleitung WL2 aktiviert. Dadurch wird der unerwünschte Energieverbrauch während Lese- bzw. Abtastvorgängen reduziert.
  • Zur Realisierung der Bitzellenstruktur 200 wird jedoch eine zusätzliche Wortleitung im Vergleich zur Bitzellenstruktur 100 benötigt, wodurch die Chipgröße ansteigt. Überdies wird bei der Benutzung einer Struktur mit geteilter Wortleitung (DWL), um den Energiebedarf bei einem Schreibvorgang zu reduzieren, ein anderer Wortleitungstreiber als bei der Bitzellenstruktur 100 benötigt, um die Nur-Schreib-Wortleitung WL1 und die Nur-Lese/Abtast-Wortleitung WL2 für die Bitzellenstruktur 200 zu treiben. Im Hinblick auf den Designentwurf sind außerdem Gatebereiche der MOSFETs M1 und M2 der Bitzellenstruktur 100 elektrisch und physikalisch mit der gleichen Wortleitung WL aus Polysilizium verbunden und daher sind die MOSFETs M1 und M2 symmetrisch zueinander. Die Gatebereiche der MOSFETs M1 und M2 der Bitzellenstruktur 200 werden hingegen von verschiedenen Wortleitungen aus Metall getrieben, d.h. eine für die Nur-Schreib-Wortleitung WL1 und eine separate für die Nur-Lese/Abtast-Wortleitung WL2. Daraus resultiert, dass die MOSFETs M1 und M2 der Struktur aus 2 nicht symmetrisch zueinander sind, was die Ausbeute beeinträchtigen kann.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Halbleiterspeicherbaustein der eingangs genannten Art mit einem reduzierten Energieverbrauch zur Verfügung zu stellen sowie ein zugehöriges Verfahren zum Treiben eines Halbleiterspeicherbausteins anzugeben.
  • Die Erfindung löst diese Aufgabe durch einen Halbleiterspeicherbaustein mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Verfahren zum Treiben eines Halbleiterspeicherbausteins mit den Merkmalen des Patentanspruchs 13.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Vorteilhafte, nachfolgend beschriebene Ausführungsformen der Erfindung sowie das zu deren besserem Verständnis oben erläuterte, her kömmliche Ausführungsbeispiel sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:
  • 1 ein Schaltbild einer herkömmlichen Bitzellenstruktur eines Halbleitergrafikspeicherbausteins vom 6T-Typ,
  • 2 ein Schaltbild einer herkömmlichen Bitzellenstruktur zur Reduzierung der Lastkapazität einer Nur-Schreib-Bitleitung bei einem Lese- oder Abtastvorgang,
  • 3 ein Schaltbild einer erfindungsgemäßen Halbleiterspeicherbausteinstruktur und
  • 4 ein Schaltbild einer anderen erfindungsgemäßen Halbleiterspeicherbausteinstruktur.
  • 3 zeigt im Schaltbild eine Struktur eines erfindungsgemäßen Halbleiterspeicherbausteins 300. Der Halbleiterspeicherbaustein 300 umfasst einen ersten Bitzellenfeldblock 310, einen zweiten Bitzellenfeldblock 320, eine Blockteilungslogik 330, einen Schreibbitleitungsteiler 340, eine Lese-/Schreibtreiber 350 und einen Abtasttreiber 360. Hier wird angenommen, dass eine Bitzellenfeldstruktur 128 Wortleitungen WL0,..., WL127 und 128 Bitleitungen umfasst. Es ist jedoch auch eine andere Anzahl von Wortleitungen und/oder Bitleitungen möglich, ohne die technische Lehre der Erfindung zu verlassen.
  • Der erste Bitzellenfeldblock 310 umfasst Bitzellen, die durch Kreuzungen einer Mehrzahl von ersten Bitleitungen und einer Mehrzahl von ersten Wortleitungen WL0,..., WL63 definiert sind. Die Mehrzahl von ersten Bitleitungen umfasst erste Signalleitungen BL0,..., BL127 und zweite Signalleitungen BLB0,..., BLB127, die als Paare BL0 & BLB0,..., BL127 & BLB127 angeordnet sind. Der erste Bitzellenfeldblock 310 empfängt und speichert Daten während eines Schreibvorgangs. Während eines Lese- oder Abtastvorgangs werden Bitzellendaten aus dem ersten Bitzellenfeldblock 310 gelesen und ausgegeben. Hierbei sind die Bitzellen vom 6T-Typ und korrespondieren z.B. im Wesentlichen mit der Zellstruktur 100 aus 1. Die ersten Signalleitungen BL0,..., BL127 sind Nur-Schreib-Bitleitungen und werden nur zum Schreiben von Daten mit einem logisch niedrigen Wert „0" in die Bitzellen verwendet. Die zweiten Signalleitungen BLB0,..., BLB127 werden während des Schreibvorgangs zum Schreiben von Daten mit einem hohen logischen Wert „1" in die Bitzellen und während des Lesevorgangs und des Abtastvorgangs benutzt.
  • Der zweite Bitzellenfeldblock 320 umfasst Bitzellen, die durch Kreuzungen einer Mehrzahl von zweiten Bitleitungen und einer Mehrzahl von zweiten Wortleitungen WL64,..., WL127 definiert sind. Die Mehrzahl von zweiten Bitleitungen umfasst dritte Signalleitungen BL0',..., BL127' und die zweiten Signalleitungen BLB0,..., BLB127, die als Paare BL0' & BLB0,..., BL127' & BLB127 angeordnet sind. Die dritten Signalleitungen BL0',..., BL127' können selektiv mit den ersten Signalleitungen BL0,..., BL127 durch den Schreibbitleitungstreiber 340 verbunden werden. Der zweite Bitzellenfeldblock 320 empfängt und speichert Daten während eines Schreibvorgangs. Während eines Lese- oder Abtastvorgangs werden Bitzellendaten aus dem zweiten Bitzellenfeldblock 320 gelesen und ausgegeben. Hierbei sind die Bitzellen vom 6T-Typ und korrespondieren im Wesentlichen mit der Zellstruktur 100 aus 1. Die dritten Signalleitungen BL0',..., BL127' sind Nur-Schreib-Bitleitungen und werden nur zum Schreiben von Daten mit einem logisch niedrigen Wert „0" in die Bitzellen verwendet. Die zweiten Signalleitungen BLB0,..., BLB127 werden während des Schreibvorgangs zum Schreiben von Daten mit einem hohen logischen Wert „1" in die Bitzellen und während des Lesevorgangs und des Abtastvorgangs benutzt.
  • Ein Schreibvorgang wird unter Benutzung von Doppelend-Bitleitungen ausgeführt. Insbesondere umfasst der Schreibvorgang folgende Schritte: Laden eines Datenwerts „0" auf die ersten Signalleitungen BL0,..., BL127 und auf die dritten Signalleitungen, die mit den ersten Signalleitungen BL0,..., BL127 verbunden sind, um den Datenwert „0" in die Bitzellen zu schreiben, und Laden eines Datenwerts „1" auf die zweiten Signalleitungen BLB0,..., BLB127 zum Schreiben des Datenwerts „1" in die Bitzellen. Hierbei werden Eingabedaten empfangen und verarbeitet, d.h. Schreibdaten WD entsprechend den zugehörigen Bitleitungen, und das Ausgeben von Schreibdaten WD wird von bekannten Eingabe- und Ausgabeschaltungen IOC durchgeführt, die in einem Lese-/Schreibtreiber 350 angeordnet sind und die mit den Bitleitungen korrespondieren.
  • Ein Lesevorgang wird unter Benutzung von Einzelend-Bitleitungen ausgeführt. Der Lesevorgang umfasst Lesen von Bitzellendaten über die zweiten Signalleitungen BLB0,..., BLB127. Während des Lesevorgangs tastet der Lese-/Schreibtreiber 350 die Bitzellendaten ab, verstärkt sie und gibt die Bitzellendaten unter Benutzung eines integrierten Inverters aus und korrespondiert mit den Bitleitungen. Die Ausgabedaten, d.h. Lesedaten RD, die jeweils mit den Bitleitungen korrespondieren, werden nach außen ausgegeben, z.B. über einen DQ-Anschluss.
  • Ein Abtastvorgang wird unter Benutzung von Einzelend-Bitleitungen ausgeführt. Der Abtastvorgang umfasst das Ausgeben von Bitzellendaten, die von allen Bitzellen einer ausgewählten Wortleitung ausgelesen wurden, an die zweiten Signalleitungen BLB0,..., BLB127. Während des Abtastvorgangs tastet der Abtasttreiber 360 die Bitzellendaten ab, verstärkt sie und gibt die Bitzellendaten unter Benutzung eines integrierten Inverters aus und korrespondiert mit den Bitleitungen. Die Ausgabedaten, d.h. Lesedaten SRD, werden nach außen ausgegeben, z.B. über einen DQ-Anschluss.
  • Bei einem Schreibvorgang, einem Lesevorgang oder einem Abtastvorgang wird eine Wortleitung allgemein durch einen X-Decoder ausgewählt und eine Bitleitung wird durch einen Y-Decoder ausgewählt. Wird eine Wortleitung von einem X-Decoder ausgewählt, dann wird ein Zustand induziert, in dem Daten in korrespondierende Bitzellen geschrieben oder aus diesen gelesen werden können. In diesem Zustand werden die korrespondierenden Bitleitungen vom Y-Decoder ausgewählt und daraus resultiert das Laden von Schreibdaten auf die ausgewählten Bitleitungen oder das Abtasten, Verstärken und Ausgeben von Daten, die aus den ausgewählten Bitzellen gelesen werden.
  • Die Blockteilungslogik 330 erzeugt Blockteilungssteuersignale NANDOUT und INVOUT, die während eines Schreibvorgangs oder eines Bitleitungsvorladevorgangs aktiviert sind und während anderer Vorgänge deaktiviert sind, und gibt diese aus. Hierbei wird unter dem Vorladen der Bitleitungen verstanden, dass die Bitleitungen vor einem Schreibvorgang, einem Lesevorgang oder einem Abtastvorgang mit einer Versorgungsspannung VDD aufgeladen werden, die einen logisch hohen Pegel repräsentiert, oder mit einer Versorgungsspannung VSS aufgeladen werden, die einen niedrigen logischen Pegel repräsentiert. Die Vorladespannung kann entsprechend dem Designprozess auf andere Spannungswerte gesetzt werden, beispielsweise auf VDD/2 anstatt auf VDD.
  • Die Blockteilungslogik 330 umfasst eine Schaltung, die eine NAND-Logik repräsentiert, und eine Schaltung, die eine Inverterlogik INV repräsentiert. Die NAND-Logik empfängt ein Vorladesignal PRE, das während eines Vorladevorgangs aktiviert ist, und ein Schreibfreigabesignal WEN, das bei einem Schreibvorgang aktiviert ist, führt eine NAND-Verknüpfung mit dem Vorladesignal PRE und dem Schreibfreigabesig nal WEN aus und gibt dann ein erstes von zwei Blockteilungssteuersignalen aus, nämlich das Signal NANDOUT.
  • Die Inverterlogik INV empfängt das erste Blockteilungssteuersignal NANDOUT, invertiert dessen logischen Zustand und gibt ein zweites der beiden Blockteilungssteuersignale aus, nämlich das Signal INVOUT.
  • Der Schreibbitleitungsteiler 340 unterbricht oder verbindet selektiv die ersten Signalleitungen und die dritten Signalleitungen in Reaktion auf die Blockteilungssteuersignale NANDOUT und INVOUT. Im Detail umfasst der Schreibbitleitungsteiler 340 Transistorpaare jeweils aus einem NMOSFET, z.B. Ni, und einem PMOSFET, z.B. Pi, die zwischen den ersten Signalleitungen BL0,..., BL127 und den dritten Signalleitungen BL0',..., BL127' angeordnet sind. So verbindet z.B. das Transistorpaar N0 & P0 selektiv die erste Signalleitung BL0 mit der dritten Signalleitung BL0'. Hierbei empfangen NMOSFETs N0,..., N127 das erste Blockteilungssteuersignal NANDOUT über ihre Gateanschlüsse. Ebenso empfangen PMOSFETs P0,..., P127 das zweite Blockteilungssteuersignal INVOUT über ihre Gateanschlüsse.
  • Anders ausgedrückt, korrespondierende Instanzen der ersten und dritten Signalleitungen können als korrespondierende Segmente aufgefasst werden. Solche korrespondierenden Segmente repräsentieren selektiv verbindbare, segmentierte Signalteilnehmer.
  • Während des Schreibvorgangs lädt der Schreibbitleitungsteiler 340 die Bitleitungen vor, verbindet aber nicht die ersten Signalleitungen mit den dritten Signalleitungen, sondern hält sie getrennt. Während des Lesevorgangs oder des Abtastvorgangs verbindet der Schreibbitleitungsteiler 340 die ersten Signalleitungen und die dritten Signalleitungen miteinander. Demzufolge ist die Lastkapazität der Nur-Schreib-Bitleitung, die mit einer ersten Leitung und einer mit dieser selektiv verbindbaren dritten Leitung korrespondiert, während eines Lese- oder Abtastvorgangs reduziert, der die Einzelend-Bitleitungen benutzt, wodurch eine Abnahme des Energieverbrauchs für den Lese- oder Abtastvorgang resultiert. Ein solcher Zusammenhang ist in der nachfolgenden Tabelle 1 dargestellt, in der ein aktiver Zustand einen niedrigen Pegel „0" anzeigt und ein nicht aktiver Zustand einen hohen Pegel „1" anzeigt. Tabelle 1
    Figure 00100001
  • 4 zeigt im Schaltbild die Struktur eines weiteren erfindungsgemäßen Halbleiterspeicherbausteins 400. Der Halbleiterspeicherbaustein 400 umfasst wenigstens drei Bitzellenfeldblöcke, beispielsweise einen ersten Bitzellenfeldblock 410, einen zweiten Bitzellenfeldblock 420 und einen dritten Bitzellenfeldblock 430, wenigstens zwei Schreibbitleitungsteiler, beispielsweise einen ersten Schreibbitleitungsteiler 450 und einen zweiten Schreibbitleitungsteiler 460, und eine Blockteilungslogik 440. Zusätzlich können weitere Bitzellenfeldblöcke je nach Benutzung des Halbleiterspeicherbausteins 400 hinzugefügt werden.
  • Die Konfiguration des ersten Bitzellenfeldblocks 410, des zweiten Bitzellenfeldblocks 420 und des dritten Bitzellenfeldblocks 430 kann gleich sein wie die des ersten oder zweiten Bitzellenfeldblocks 310, 320 aus 3. Ebenso kann die Konfiguration der Blockteilungslogik 440 gleich derjenigen der Blockteilungslogik 330 von 3 sein. Die Konfiguration des ersten Schreibbitleitungsteilers 450 und des zweiten Schreibbitleitungsteilers 460 kann gleich sein wie die des Schreibbitleitungsteilers 350 aus 3. Der Halbleiterspeicherbaustein 400 umfasst außerdem einen Lese-/Schreibtreiber 470 und einen Abtasttreiber 480, deren Konfiguration gleich wie die des Lese-/Schreibtreibers 350 und des Abtasttreibers 360 aus 3 sein kann.
  • Die Blockteilungslogik 440 lädt die Bitleitungen vor oder erzeugt die Blockteilungssteuersignale NANDOUT und INVOUT, die während eines Schreibvorgangs aktiviert sind und während anderer Vorgänge deaktiviert sind, und gibt diese aus. Der erste Schreibbitleitungsteiler 450 unterbricht oder verbindet selektiv die Nur-Schreib-Bitleitungen des ersten Bitzellenfeldblocks 410 und die Nur-Schreib-Bitleitungen des zweiten Bitzellenfeldblocks 420 in Reaktion auf die Blockteilungssteuersignale NANDOUT und INVOUT. Ebenso trennt oder verbindet der zweite Schreib-Bitleitungsteiler 460 in Reaktion auf die Blockteilungssteuersignale NANDOUT und INVOUT selektiv die Nur-Schreib-Bitleitungen des zweiten Bitzellenfeldblocks 420 und die Nur-Schreib-Bitleitungen des dritten Bitzellenfeldblocks 430.
  • Die Nur-Schreib-Bitleitungen des ersten Bitzellenfeldblocks 410 korrespondieren mit den ersten Signalleitungen BL0,..., BL127 aus 3 und die Nur-Schreib-Bitleitungen des zweiten Bitzellenfeldblocks 420 korrespondieren mit den dritten Signalleitungen BL0',..., BL127' aus 3, die selektiv durch den Schreibbitleitungstreiber 340 miteinander verbunden werden.
  • Der dritte Bitzellenfeldblock 430 umfasst Bitzellen, die durch Kreuzungen einer Mehrzahl von dritten Bitleitungen und einer Mehrzahl von dritten Wortleitungen WL0,..., WL63 definiert sind. Die Mehrzahl von dritten Bitleitungen umfasst vierte Signalleitungen BL0",..., BL127" und zweite Signalleitungen BLB0,..., BLB127, die als Paare BL0" & BLB0, ..., BL127" & BLB127 angeordnet sind. Die vierten Signalleitungen BL0",..., BL127" können selektiv mit den dritten Signalleitungen BL0', ..., BL127' durch den zweiten Schreibbitleitungstreiber 460 verbunden werden. Der dritte Bitzellenfeldblock 430 empfängt und speichert Daten während eines Schreibvorgangs unter Benutzung von Doppelend-Bitleitungen in den Bitzellen. Während eines Lese- oder Abtastvorgangs werden Bitzellendaten durch den dritten Bitzellenfeldblock 430 unter Benutzung von Einzelend-Bitleitungen gelesen und ausgegeben.
  • Der Lese-/Schreibtreiber 470 empfängt und verarbeitet Eingabedaten während eines Schreibvorgangs und gibt die Schreibdaten aus. Während eines Lesevorgangs tastet der Lese-/Schreibtreiber 470 die Bitzellendaten ab, verstärkt sie und gibt sie aus. Der Abtasttreiber 480 tastet während eines Abtastvorgangs die Bitzellendaten ab, verstärkt sie und gibt sie aus.
  • Wie bereits ausgeführt, umfasst der erfindungsgemäße Halbleiterspeicherbaustein eine Blockteilungslogik 330 bzw. 440, welche Blockteilungssteuersignale NANDOUT und INVOUT erzeugt und ausgibt, die während des Schreibvorgangs und während des Bitleitungsvorladevorgangs aktiviert und während anderer Vorgänge deaktiviert sind. Ein solcher Baustein umfasst des weiteren einen Schreibbitleitungsteiler 340, 450 bzw. 460, der die Nur-Schreib-Bitleitungen von mehreren Bitzellenfeldblöcken in Reaktion auf die Blockteilungssteuersignale NANDOUT und INVOUT voneinander trennt oder miteinander verbindet. Deshalb kann während Lese- oder Abtastvorgängen, die Einzelend-Bitleitungen benutzen, die Lastkapazität der Nur-Schreib-Bitleitungen reduziert werden. In der Praxis kann der Energieverbrauch eines solchen Bausteins um bis zu 20% reduziert werden, verglichen mit einem entsprechenden herkömmlichen Halbleiterspeicherbaustein.
  • Ebenfalls kann mit ansteigender Anzahl von Bitzellenfeldblöcken eine größere Energieeinsparung erreicht werden. Ebenso nimmt die Chipgröße wegen des vergleichsweise einfacheren Layouts nicht so stark zu und/oder die Betriebsgeschwindigkeit nimmt nicht so stark ab wie bei einem herkömmlichen Halbleiterspeicherbaustein.
  • Wie oben ausgeführt, kann der erfindungsgemäße Halbleiterspeicherbaustein die Lastkapazität der Nur-Schreib-Bitleitungen bei Lese- und Abtastvorgängen durch Nutzung der Einzelend-Bitleitungen reduzieren, wodurch der Energieverbrauch bei Lese- und Abtastvorgängen reduziert werden kann, sowie eine relativ geringe Chipgröße und eine relativ hohe Produktionsausbeute zur Verfügung stellen.

Claims (17)

  1. Halbleiterspeicherbaustein mit – einem ersten Bitzellenfeldblock (310, 410), in dem Bitzellen durch Kreuzungen von ersten Bitleitungen und ersten Wortleitungen definiert sind, wobei die ersten Bitleitungen als Paare von ersten Signalleitungen und zweiten Signalleitungen angeordnet sind, und – einem zweiten Bitzellenfeldblock (320, 420), in dem Bitzellen durch Kreuzungen von zweiten Bitleitungen und zweiten Wortleitungen definiert sind, dadurch gekennzeichnet, dass – die zweiten Bitleitungen als Paare von dritten Signalleitungen und den zweiten Signalleitungen angeordnet sind, – eine Blockteilungsschaltung (330, 440) vorgesehen ist, um Blockteilungssteuersignale (NANDOUT, INVOUT) zu erzeugen und auszugeben, und – eine Schreibbitleitungsteilerschaltung (340, 450, 460) vorgesehen ist, um die ersten Signalleitungen und dritten Signalleitungen abhängig von den Blockteilungssteuersignalen (NANDOUT, INVOUT) voneinander zu trennen oder miteinander zu verbinden.
  2. Halbleiterspeicherbaustein nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch – einen Lese-/Schreibtreiber (350, 470), der während eines Schreibvorgangs dazu betrieben wird, Eingabedaten zu empfangen und zu verarbeiten und als Resultat Schreibdaten auszugeben, und der während eines Lesevorgangs dazu betrieben wird, Bitzellendaten abzutasten, zu verstärken und auszugeben, und – einen Abtasttreiber (360, 480), der während eines Abtastvorgangs betrieben wird, um Bitzellendaten abzutasten, zu verstärken und auszugeben.
  3. Halbleiterspeicherbaustein nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bitzellenfeldblock (310 410) dazu betrieben wird, Schreibdaten während eines Schreibvorgangs zu empfangen und zu speichern und während eines Lesevorgangs oder eines Abtastvorgangs Bitzellendaten zu lesen und auszugeben, und/oder der zweite Bitzellenfeldblock (320, 420) dazu betrieben wird, Schreibdaten während eines Schreibvorgangs zu empfangen und zu speichern und während eines Lesevorgangs oder eines Abtastvorgangs Bitzellendaten zu lesen und auszugeben.
  4. Halbleiterspeicherbaustein nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch – einen dritten Bitzellenfeldblock (430), in dem Bitzellen durch Kreuzungen von dritten Bitleitungen und dritten Wortleitungen definiert sind, wobei die dritten Bitleitungen als Paare von vierten Signalleitungen und den zweiten Signalleitungen angeordnet sind, und – eine zweite Schreibbitleitungsteilerschaltung (460), um die dritten Signalleitungen und vierten Signalleitungen abhängig von den Blockteilungssteuersignalen voneinander zu trennen oder miteinander zu verbinden.
  5. Halbleiterspeicherbaustein nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Bitzellenfeldblock (430) dazu betrieben wird, Schreibdaten während eines Schreibvorgangs zu empfangen und zu speichern und während eines Lesevorgangs oder eines Abtastvorgangs Bitzellendaten zu lesen und auszugeben.
  6. Halbleiterspeicherbaustein nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Blockteilungsschaltung (330, 440) die Blockteilungssteuersignale basierend auf einem Vorladesignal, das während eines Vorladevorgangs aktiviert ist, und einem Schreibfreigabesignal zu erzeugen, die während eines Schreibvorgangs aktiviert ist.
  7. Halbleiterspeicherbaustein nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Blockteilungsschaltung (330, 440) folgende Komponenten umfasst: – eine NAND-Schaltung (NAND), um eine NAND-Verknüpfung mit dem Vorladesignal und dem Schreibfreigabesignal durchzuführen und als Ergebnis ein erstes Blockteilungssteuersignal auszugeben, und – eine logische Inverterschaltung (INV), die das erste Blockteilungssteuersignalempfängt, invertiert und als Ergebnis ein zweites Blockteilungssteuersignal ausgibt.
  8. Halbleiterspeicherbaustein nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schreibbitleitungsteilerschaltung (340, 450, 460) folgende Komponenten umfasst: – eine Mehrzahl von NMOSFETs, die das erste Blockteilungssteuersignal an ihren Gateanschlüssen empfangen und basierend auf dem ersten Blockteilungssteuersignal die ersten Signalleitungen mit den dritten Signalleitungen verbinden oder von diesen trennen, und – eine Mehrzahl von PMOSFETs, die das zweite Blockteilungssteuersignal an ihren Gateanschlüssen empfangen und basierend auf dem zweiten Blockteilungssteuersignal die ersten Signalleitungen mit den dritten Signalleitungen verbinden oder von diesen trennen.
  9. Halbleiterspeicherbaustein nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schreibvorgang mit Doppelend-Bitleitungen ausgeführt wird.
  10. Halbleiterspeicherbaustein nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lesevorgang mit Einfachend-Bitleitungen ausgeführt wird.
  11. Halbleiterspeicherbaustein nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abtastvorgang mit Einfachend-Bitleitungen ausgeführt wird.
  12. Halbleiterspeicherbaustein nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Bitzellen vom 6T-Typ sind.
  13. Verfahren zum Treiben eines Halbleiterspeicherbaustein, bei dem – ein erster Bitzellenfeldblock (310, 410) und ein zweiter Bitzellenfeldblock (320, 420) bereitgestellt werden, – Bitzellen im ersten Bitzellenfeldblock (310, 410) durch Kreuzungen von ersten Bitleitungen und ersten Wortleitungen definiert werden, wobei die ersten Bitleitungen als Paare von ersten Signalleitungen und zweiten Signalleitungen angeordnet sind, und – Bitzellen im zweiten Bitzellenflächenblock (320, 420) durch Kreuzungen von zweiten Bitleitungen und zweiten Wortleitungen definiert werden, gekennzeichnet durch die Schritte: – Anordnen der zweiten Bitleitungen als Paare von dritten Signalleitungen und den zweiten Signalleitungen, – Erzeugen von Blockteilungssteuersignalen und – selektives Trennen oder Verbinden der ersten Signalleitungen und dritten Signalleitungen abhängig von den Blockteilungssteuersignalen.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass während eines Schreibmodus Eingabedaten empfangen und verarbeitet und als Resultat Schreibdaten ausgegeben werden, während eines Lesemodus Bitzellendaten abgetastet, verstärkt und ausgegeben werden und während eines Abtastmodus Bitzellendaten abgetastet, verstärkt und ausgegeben werden.
  15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein dritter Bitzellenfeldblock (430) bereitgestellt wird, Bitzellen im dritten Bitzellenfeldblock (430) durch Kreuzungen von dritten Bitleitungen und dritten Wortleitungen definiert werden, wobei die dritten Bitleitungen als Paare von vierten Signalleitungen und den zweiten Signalleitungen angeordnet sind, und die dritten Signalleitungen mit den vierten Signalleitungen abhängig von den Blockteilungssteuersignalen selektiv verbunden oder von diesen getrennt werden.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Blockteilungssteuersignale basierend auf einem Vorladesignal, das während eines Vorladevorgangs aktiviert wird, und auf einem Schreibfreigabesignal erzeugt werden, das während eines Schreibvorgangs aktiviert wird.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine NAND-Verknüpfung des Vorladesignals mit dem Schreibfreigabesignal durchgeführt wird und als Ergebnis ein erstes Blockteilungssteuersignal ausgegeben wird und das erste Blockteilungssteuersignal invertiert und als Ergebnis ein zweites Blockteilungssteuersignal ausgegeben wird.
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