DE102006001857A1 - Verbesserter DDR-II-DRAM Datenweg - Google Patents

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Abstract

Techniken und Schaltungsanordnungen, die Schaltoperationen durchführen, die erforderlich sind, um Daten zwischen Speicherarrays und externen Datenanschlussflächen auszutauschen, sind vorgesehen. In einem Schreibweg können solche Schaltoperationen das Zwischenspeichern und Zusammensetzen einer Anzahl von Bits, die sequentiell über eine einzelne Datenanschlussfläche empfangen werden, das Neuanordnen dieser Bits, basierend auf einem Typ vom Zugriffsmodus (z. B. verschachtelt oder sequentiell), und das Durchführen von Verwürfelungsoperationen auf der Basis von Chiporganisation (z. B. x4, x8 oder x16) einer Bankposition umfassen, auf die zugegriffen wird. Ähnliche Operationen können (in umgekehrter Reihenfolge) in einem Leseweg durchgeführt werden, um Daten zusammenzusetzen, die aus einer Vorrichtung gelesen werden sollen.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich allgemein auf das Zugreifen auf Speichervorrichtungen und insbesondere auf das Zugreifen auf dynamische Doppeldatenraten- (DDR-) Direktzugriffspeicher- (DRAM-) Vorrichtungen, wie z. B. DRAM-Vorrichtungen vom DDR-II-Typ.
  • Die Entwicklung von Submikrometer-CMOS-Technologie hat zu einer steigenden Nachfrage nach Hochgeschwindigkeitshalbleiterspeichervorrichtungen geführt, wie z. B. dynamischen Direktzugriffsspeicher- (DRAM-) Vorrichtungen, pseudostatischen Direktzugriffsspeicher- (PSRAM-) Vorrichtungen und dergleichen. Hierin werden solche Speichervorrichtungen gemeinsam als DRAM-Vorrichtungen bezeichnet.
  • Einige DRAM-Vorrichtungstypen haben eine synchrone Schnittstelle, was allgemein bedeutet, dass Daten in Verbindung mit einem Taktpuls in die Vorrichtungen gespeichert und von denselben gelesen werden. Frühe synchrone DRAM- (SDRAM-) Vorrichtungen übertrugen ein einziges Datenbit pro Taktzyklus (z. B. auf einer ansteigenden Flanke) und werden entsprechend als Einzeldatenraten- (SDR-) SDRAM-Vorrichtungen bezeichnet. Später entwickelte Doppeldatenraten- (DDR-) SDRAM-Vorrichtungen umfassen Eingabe/Ausgabe- (I/O-) Puffer, die ein Datenbit sowohl auf der ansteigenden als auch der abfallenden Flanke des Taktsignals übertragen und dadurch die effektive Datenübertragungsrate verdoppeln. Andere SDRAM-Vorrichtungstypen, die als DDR-II-SDRAM-Vorrichtungen bezeichnet werden, übertragen zwei Datenbits auf jeder Taktflanke, typischerweise durch Betreiben der I/O-Puffer bei zweimal der Frequenz des Taktsignals, wodurch die Datenübertragungsrate erneut verdoppelt wird (auf viermal die SDR-Datenübertragungsrate).
  • Während die Speichergeschwindigkeiten sich erhöhen, ergibt das Betreiben der I/O-Puffer und das Verarbeiten der Daten bei zweimal der Taktfrequenz leider eine Anzahl von Herausforderungen. Beispielsweise unterstützen moderne SDRAM-Vorrichtungen eine Anzahl von unterschiedlichen Datenübertragungsmodi (z. B. verschachtelte oder sequentielle Burstmodi), die es erfordern, dass Daten neu angeordnet werden, bevor dieselben in ein Speicherarray geschrieben werden, oder nachdem dieselben von demselben gelesen werden. Ferner haben diese Vorrichtungen aus verschiedenen Gründen (z. B. Geometrie, Ertrag und Geschwindigkeitsoptimierungen) häufig physikalische Speichertopologien, die „Verwürfelungs"-Techniken verwenden, wo logisch benachbarte Adressen und/oder Daten nicht physikalisch benachbart sind. Dieses Neuanordnen und Verwürfeln von Daten beeinträchtigt, wann und wie Daten zwischen Datenanschlussflächen und einem Speicherarray weitergeleitet werden, und erfordert typischerweise eine komplexe Schaltlogik.
  • Aufgrund dieser Komplexität wird eine herkömmliche Datenwegschaltlogik typischerweise durch Synthese entworfen, die sich allgemein auf den Prozess des Umwandelns eines Entwurfs von einer Entwurfssprache hoher Ebene (z. B. VHDL) in tatsächliche Gatter. Leider hat der Syntheseentwurf Nachteile. Beispielsweise setzt er die gesamte Kombinationslogik zusammen, was zu mehr Gatterverzögerung und größerer Maskenfläche führt, was sowohl die Leistungsfähigkeit als auch die Dichte beeinträchtigt. Ferner verschlechtern Zeitstörimpulse und unnötige Schaltoperationen in diesen Entwürfen häufig die Geschwindigkeitsleistung und erhöhen den Leistungsverbrauch. Diese Zeitprobleme werden problematischer, wenn sich die Taktfrequenzen erhöhen. Außerdem fördert die typischerweise nichtstrukturierte Art der Logik, die durch Synthese entworfen wird, nicht die Wiederverwendung, beispielsweise bei Vorrichtungsfamilienmitgliedern mit unterschiedlichen Organisationen (z. B. x4, x8 und x16) oder innerhalb einer einzelnen Vorrichtung, die unterschiedliche Organisationen unterstützt.
  • Was folglich benötigt wird, ist ein flexibler Datenweglogikentwurf, der in der Lage ist, Schaltoperationen zu unterstützen, die erforderlich sind, um Daten zwischen Speicherarrays und externen Datenanschlussflächen zu übertragen.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Speichervorrichtung, ein Verfahren zum Austauschen von Daten mit einer Speichervorrichtung sowie ein Verfahren zum Austauschen von Daten zwischen Datenanschlussflächen und einem oder mehreren Speicherarrays mit verbesserten Charakteristika zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Speichervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1, 4, 10 und 23 sowie ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 14, 17 und 20 gelöst.
  • Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung liefern allgemein Verfahren und Vorrichtungen für eine effiziente Übertragung von Daten zwischen Datenanschlussflächen und Speicherarrays.
  • Ein Ausführungsbeispiel liefert eine Speichervorrichtung, die allgemein ein oder mehrere Speicherarrays umfasst, zumindest eine Neuanordnungslogikstufe und eine I/O-Pufferstufe. Die Neuanordnungslogik wird bei einer Kernfrequenz betriebenen und allgemein konfiguriert, um während einer Schreiboperation Datenbits, die an einem ersten Satz von Datenleitungen empfangen werden, auf einen zweiten Satz von Datenleitungen neu anzuordnen, der in die Speicherarrays zu schreiben ist, und um während einer Leseoperation Datenbits, die von den Speicherarrays gelesen werden, über den zweiten Satz von Datenleitungen auf den ersten Satz von Datenleitungen neu anzuordnen. Die Eingabe/Ausgabe- (I/O-) Pufferstufe hat beispielsweise für jede einer Mehrzahl von Datenanschlussflächen eine Anschlussflächenlogik, die konfiguriert ist, um während der Leseoperation N Datenbits parallel von der Neuanordnungslogik auf dem ersten Satz von Datenleitungen zu empfangen, und die N Bits sequentiell auf der Datenanschlussfläche bei einer Datenfrequenz auszugeben, und um während der Schreiboperation N Datenbits sequentiell auf der Datenanschlussfläche bei der Datenfrequenz zu empfangen, und die N Datenbits parallel zu der Neuanordnungslogik auf dem ersten Satz von Datenleitungen auszugeben, wobei N eine Ganzzahl größer als 1 ist und die Datenfrequenz zumindest zweimal die Kernfrequenz ist.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel liefert eine Speichervorrichtung, die allgemein ein oder mehrere Speicherarrays, Neuanordnungslogik, Verwürfelungslogik und Anschlussflächenlogik für jede einer Mehrzahl von Datenanschlussflächen umfasst. Die Neuanordnungslogik wird bei einer Kernfrequenz getrieben und ist allgemein konfiguriert, um Datenbits, die parallel auf einem ersten Satz von Datenleitungen empfangen werden, auf der Basis eines spezifizierten Burstübertragungstyps neu anzuordnen, und die neu angeordneten Bits auf einem zweiten Satz von Datenleitungen zu präsentieren. Die Verwürfelungslogik wird bei der Kernfrequenz getrieben und ist allgemein konfiguriert, um Datenbits, die von der Neuanordnungslogik auf dem zweiten Satz von Datenleitungen empfangen werden, basierend zumindest teilweise auf einer physikalischen Position der Datenbits innerhalb der Speicherarrays, auf einen dritten Satz von Datenleitungen neu anzuordnen, der in die Speicherarrays zu schreiben ist. Die Anschlussflächenlogik ist allgemein konfiguriert, um N Datenbits sequentiell auf einer Datenfrequenz zu empfangen, und die N Datenbits in der empfangenen Reihenfolge parallel zu der Neuanordnungslogik auf dem ersten Satz von Datenleitungen ausgegeben, wobei die Datenfrequenz zumindest zweimal die Kernfrequenz ist.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel liefert eine Speichervorrichtung, die allgemein ein oder mehrere Speicherarrays, eine Mehrzahl von Anschlussflächen und einen pipelineartigen Datenweg zwischen der Mehrzahl von Anschlussflächen und den Speicherarrays umfasst, der eine Anschlussflächenlogik, die bei einer Datenfrequenz betrieben wird, und eine Neuanordnungslogik umfasst, die bei einer Kernfrequenz betrieben wird, wobei die Datenfrequenz zumindest viermal die Kernfrequenz ist.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel liefert ein Verfahren zum Austauschen von Daten mit einer Speichervorrichtung, das Adress- und/oder Datenverwürfeln verwendet, wobei logisch benachbarte Adressen und/oder Daten in einem oder mehreren Speicherarrays nicht physikalisch benachbart sind. Das Verfahren umfasst allgemein das sequentielle Empfangen von N Datenbits bei einer bestimmten Datenfrequenz auf einer Datenanschlussfläche von einer externen Vorrichtung, wobei N eine Ganzzahl größer als 1 ist, wobei die N Datenbits in der empfangenen Reihenfolge parallel auf einem ersten internen Bus präsentiert werden und die N Datenbits zumindest einmal auf zumindest einen internen Bus bei einer Kernfrequenz neu anordnet, vor dem Schreiben der N Datenbits in die Speicherarrays, wobei die Datenfrequenz zumindest zweimal die Kernfrequenz ist.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel liefert ein Verfahren zum Austauschen von Daten mit einer Speichervorrichtung. Das Verfahren umfasst im Allgemeinen das Austauschen von Datenbits bei einer gegebenen Datenfrequenz auf einer Mehrzahl von Datenanschlussflächen, die von einem oder mehreren Speicherarrays gelesen werden oder in dasselbe geschrieben werden sollen, und das Neuanordnen der Datenbits zumindest einmal bei einer Kerntaktfrequenz vor dem Schreiben der Bits in das eine oder die mehreren Speicherarrays oder vor dem Ausgeben der Bits auf der Mehrzahl von Anschlussflächen, wobei die Datenfrequenz zumindest zweimal die Kerntaktfrequenz ist.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel liefert ein Verfahren zum Austauschen von Daten zwischen Datenanschlussflächen und einem oder mehreren Speicherarrays. Das Verfahren umfasst allgemein das Erzeugen eines Datentaktsignals und eines Kerntaktsignals von einem externen Taktsignal, wobei das Datentaktsignal eine Frequenz aufweist, die zumindest zweimal so groß ist wie das Kerntaktsignal, das sequentielle Empfangen von Datenbits, die in die Speicherarrays geschrieben werden sollen, auf den Datenanschlussflächen, in Verbindung mit dem Datentaktsignal, das sequentielle Ausgeben von Datenbits, die von den Speicherarrays gelesen werden, auf den Datenanschlussflächen in Verbindung mit dem Datentaktsignal, und das Neuanordnen von Datenbits in Verbindung mit dem Kerntaktsignal bevor dieselben in die Speicherarrays geschrieben werden oder bevor dieselben auf den Datenanschlussflächen ausgegeben werden.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel liefert eine Speichervorrichtung, die allgemein eine Einrichtung zum Empfangen von N Datenbits pro Zyklus eines externen Taktsignals auf jedem von P Datenanschlussflächen umfasst, und zum Präsentieren der N Bits parallel auf einem ersten Satz von Datenleitungen, eine Einrichtung zum Neuanordnen der N Datenbits, die auf jedem der P Datenanschlussflächen empfangen werden, in Verbindung mit einem Kerntaktsignal mit einer niedrigeren Frequenz als das externe Taktsignal, und zum Präsentieren der neu angeordneten N Bits auf einem zweiten Satz von Datenleitungen, und eine Einrichtung zum Verwürfeln der neu angeordneten Datenbits in Verbindung mit dem Kerntaktsignal basierend zumindest teilweise auf einer physikalischen Position auf einer Zieladresse und zum Präsentieren der verwürfelten Datenbits auf einem dritten Satz von Datenleitungen.
  • Damit die oben erwähnten Merkmale der vorliegenden Erfindung näher verständlich werden, wird eine genauere Beschreibung der Erfindung, die oben kurz zusammengefasst ist, durch Bezugnahme auf Ausführungsbeispiele gegeben, von denen einige in den angehängten Zeichnungen dargestellt sind. Es wird jedoch angemerkt, dass die angehängten Zeichnungen nur typische Ausführungsbeispiele dieser Erfindung darstellen und daher den Schutzumfang derselben nicht beschränken, da die Erfindung auch auf gleichermaßen effektive Ausführungsbeispiele angewendet werden kann.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden Bezug nehmend auf beiliegende Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine dynamische Direktzugriffsspeicher- (DRAM-) Vorrichtung gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung;
  • 2 einen beispielhaften DRAM-Datenweg gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung;
  • 3 beispielhafte Operationen zum Schreiben von Daten in bzw. Lesen von Daten von Speicherarrays;
  • 4A und 4B ein beispielhaftes Blockdiagramm einer Nahe-Anschlussfläche-Anordnungslogik bzw. entsprechender Wahrheitstabelle;
  • 5A und 5B eine beispielhafte Schreibweganordnungsschaltmatrix bzw. entsprechende Wahrheitstabelle;
  • 6A und 6B jeweils eine beispielhafte Leseweganordnungsschaltmatrix bzw. entsprechende Wahrheitstabelle;
  • 7A und 7B beispielhafte Einstellungen für die Schaltmatrizen, die in 5A bzw. 6A dargestellt sind;
  • 8 ein beispielhaftes Blockdiagramm einer intelligenten Arrayschaltlogik gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung;
  • 9 eine beispielhafte Schaltanordnung und Signalleitung für die in 8 gezeigte intelligente Arrayschaltlogik;
  • 10A und 10B eine einzelne Stufe der in 9 gezeigten Schaltanordnung bzw. der entsprechenden Wahrheitstabelle;
  • 11 Schalteinrichtung der in 10A gezeigten einzelnen Stufe für eine x16-Speicherorganisation;
  • 12A und 12B Schalteinstellungen der in 10A gezeigten einzelnen Stufe, für eine x8-Speicherorganisation; und
  • 13A bis 13D Schalteinstellungen der in 10A gezeigten einzelnen Stufe für eine x4-Speicherorganisation.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung liefern allgemein Techniken und Schaltungsanordnungen, die Schaltoperationen unterstützen, die erforderlich sind, um Daten zwischen Speicherarrays/Banken und externen Datenanschlussflächen zu übertragen. In einem Schreibweg können solche Schaltoperationen das Zwischenspeichern und Zusammensetzen einer Anzahl von Bits, die sequentiell über eine einzelne Datenanschlussfläche empfangen werden, Neuanordnen dieser Bits auf der Basis eines bestimmten Typs von Zugriffsmodus (z. B. verschachtelt oder sequentiell, gerade/ungerade), und Durchführen von Verwürfelungsoperationen auf der Basis der Chiporganisation (z. B. x4, x8 oder x16) einer Bankstelle umfassen, auf die zugegriffen wird. Ähnliche Operationen können (in umgekehrter Reihenfolge) in einem Leseweg durchgeführt werden, um Daten vorzubereiten und zusammenzustellen, die aus einer Vorrichtung gelesen werden sollen.
  • Durch Verteilen dieser Schaltoperationen zwischen unterschiedlichen Logikblöcken in dem Datenweg kann nur ein Teil der Operationen (z. B. Zwischenspeichern der Daten) bei der Datentaktfrequenz durchgeführt werden, während die verbleibenden Operationen (z. B. Anordnen und Verwürfeln) bei einer niedrigeren Frequenz (z. B. eine Hälfte der externen Taktfrequenz) durchgeführt werden können. Außerdem können durch Teilen dieser Schaltoperationen die Operationen parallel durchgeführt werden (z. B. in einer pipelineartigen Weise), anstatt die gesamte komplexe Decodierung auf serielle Weise an einem komplexen Block zu platzieren. Als Folge kann dieser verteilte Logikansatz dazu beitragen, den Geschwindigkeitsengpass auf der Datenwegebene zu reduzieren und die (DDR-II-SDRAM-) Vorrichtungsleistungsfähigkeit zu verbessern.
  • Eine beispielhafte Speichervorrichtung mit vereinfachter Anschlussflächenlogik
  • 1 stellt eine beispielhafte Speichervorrichtung 100 (z. B. eine DRAM-Vorrichtung) dar, die eine Datenweglogikentwurf gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet, um auf Daten zuzugreifen, die in einem oder mehreren Speicherarrays (oder Banken) 110 gespeichert sind.
  • Wie es dargestellt ist, kann die Vorrichtung 100 eine Steuerlogik 130 umfassen, um einen Satz von Steuersignalen 132 zu empfangen, um auf (z. B. Lese-, Schreib- oder Auffrischungs-) Daten zuzugreifen, die in den Arrays 110 an Stellen gespeichert sind, die durch einen Satz von Adresssignalen 126 spezifiziert sind. Die Adresssignale 126 können ansprechend auf die Signale 132 zwischengespeichert werden und in Zeilenadresssignale (RA) 122 und Spaltenadresssignale (CA) 124 umgewandelt werden, die verwendet werden, um durch die Adressierlogik 120 auf einzelne Zellen in den Arrays 110 zuzugreifen.
  • Daten, die als Datensignale (DQ0 – DQ15) 152 präsentiert werden, die von den Arrays 110 gelesen werden und in dieselben geschrieben werden, können zwischen externen Datenanschlussflächen von den Arrays 110 über I/O-Pufferlogik 135 übertragen werden. Wie es vorher beschrieben wurde, kann diese Datenübertragung eine Anzahl von Schaltoperationen erfordern, einschließlich Zusammensetzen einer Anzahl von sequentiell empfangen Bits, Neuanordnen dieser Bits auf der Basis eines Zugriffsmodustyps (z. B. verschachtelt oder sequentiell, gerade/ungerade) und Durchführen von Verwürfelungsoperationen auf der Basis von Chiporganisation (z. B. x4, x8 oder x16) und der physikalischen Stelle (z. B. einer bestimmten Bank oder Partition in einer Bank) der Daten, auf die zugegriffen wird. Obwohl herkömmliche Systeme einen einzelnen komplexen Logikblock verwenden können, um alle diese Schaltoperationen durchzuführen, können Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung die Operationen zwischen mehreren Logikblöcken verteilen.
  • Für einige Ausführungsbeispiele können diese Logikblöcke vereinfachte Anschlussflächenlogik (simplified pad logic) 150, Nahe-Anschlussfläche-Anordnungslogik (near pad ordering logic) 160 und intelligente Arrayschaltlogik (intelligent array switching logic) 170 umfassen. Die vereinfachte Anschlussflächenlogik 150 und die Nahe-Anschlussfläche-Anordnungslogik 160 können in der I/O-Pufferlogik 135 integriert sein. Wie es dargestellt ist, kann für einige Ausführungsbeispiele nur die vereinfachte Anschlussflächenlogik 150 bei der Datentaktfrequenz betrieben werden (typischerweise zweimal die externe Taktfrequenz für DDR-II), während die Nahe-Anschlussfläche-Anordnungslogik 160 und die intelligente Arrayschaltlogik 170 bei einer langsameren Speicherkernfrequenz betrieben werden können (typischerweise eine Hälfte der externen Taktfrequenz).
  • Im Allgemeinen ist die vereinfachte Anschlussflächenlogik 150 während einer Schreiboperation nur verantwortlich für das Empfangen von Datenbits, die seriell auf externen Anschlussflächen präsentiert werden, und das Präsentieren dieser Datenbits parallel (in der empfangenen Reihenfolge) an die Nahe-Anschlussfläche-Anordnungslogik 160. Die Nahe-Anschlussfläche-Anordnungslogik 160 ist verantwortlich für das (Neu-) Anordnen dieser Bits basierend auf dem bestimmten Zugriffsmodus, und das Präsentieren der angeordneten Bits an die intelligente Arrayschaltlogik 170. Die intelligente Arrayschaltlogik 170 ist verantwortlich für das Durchführen einer 1:1-Datenverwürfelungsfunktion, das Schreiben von Daten auf einen Satz von Datenleitungen in die Arrays in das Speicherbankarray durch einen anderen Satz von Datenleitungen. Wie es nachfolgend näher beschrieben wird, kann die genaue Art und Weise, wie die Daten verwürfelt werden, bestimmt werden durch eine spezifische Chiporganisation (z. B. x4, x8 und x16) und eine bestimmte Bankpartition, auf die zugegriffen wird. Diese Komponenten arbeiten auf umgekehrte Weise entlang dem Leseweg (z. B. wenn die Daten in einer Leseoperation übertragen werden).
  • Lese- und Schreibdatenwege
  • Die kooperativen Funktionen der vereinfachten Anschlussflächenlogik 150, der Nahe-Anschlussfläche-Anordnungslogik 160 und der intelligenten Arrayschaltlogik 170 können mit Bezugnahme auf 2 beschrieben werden, die eine beispielhaften Lese-/Schreibdatenweg gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung zeigt. Um das Verständnis zu erleichtern werden die Schreib- und Lesewege getrennt beschrieben, beginnend mit dem Schreibweg.
  • Wie es dargestellt ist, kann die vereinfachte Anschlussflächenlogik 150 jede geeignete Anordnung von Komponenten umfassen, wie z. B. Zuerst-Hinein-Zuerst-Hinaus- (FIFO-) Zwischenspeicherpuffer, die konfiguriert sind, um eine Anzahl von Datenbits, die seriell auf einer externen Anschlussfläche präsentiert werden, zu empfangen und zusammenzusetzen. Jede externe Datenanschlussfläche kann ihre eigene entsprechende Stufe 152 haben, die durch den Datentakt getrieben wird. Wie es vorher beschrieben wurde, können in einer DDR-II-DRAM-Vorrichtung Daten auf ansteigenden und abfallenden Flanken des Datentakts übertragen werden, so dass in jedem externen Taktzyklus vier Datenbits zwischengespeichert werden können.
  • Sobald vier Bits durch jede Stufe 151 zwischengespeichert sind (z. B. jeder externe Taktzyklus), können diese Bits parallel zu der Nahe-Anschlussfläche-Anordnungslogik 160 übertragen werden, in der Reihenfolge, in der sie empfangen wurden, für eine mögliche Neuanordnung auf der Basis des Zugriffsmodustyps. Anders ausgedrückt, die vereinfachte Anschlussflächenlogik 150 muss die Datensignale lediglich zwischenspeichern, ohne irgendwelches Anordnen oder Verwürfeln auf der Basis von Adresssignalen durchführen zu müssen, was die Wahrscheinlichkeit von Rauschstörimpulsen reduzieren kann, während die Datensignale bei der (höheren) Datentaktfrequenz übergehen. Dieser Lösungsansatz kann auch die Signalleitung vereinfachen, da Adresssignale, die zum Anordnen notwendig sind, nicht zu der Anschlussflächenlogik geleitet werden müssen.
  • Wie es dargestellt ist, können Daten zwischen der vereinfachten Anschlussflächenlogik 150 und der Nahe-Anschlussfläche-Anordnungslogik 160 über einen Bus von Datenleitungen übertragen werden, die als Rückgrat-Lese/Schreibdaten- (SRWD-; SRWD = spine read/write data) Leitungen 151 bezeichnet werden. Wenn eine Gesamtzahl von 16 externen Datenanschlussflächen DQ<15:0> angenommen wird, gibt es insgesamt 64 SRWD-Leitungen 151 (z. B. führt die Anschlussflächenordnungslogik einen 4:1-Abruf für jede Datenanschlussfläche durch) für eine DDR-II-Vorrichtung (32 für eine DDR-I-Vorrichtung und 128 für DDR-III). Obwohl die vereinfachte Anschlussflächenlogik 150 bei der höheren Datentaktfrequenz arbeitet, weil Daten nur übertragen werden, nachdem vier Bits sequentiell empfangen werden, kann die Anschlussfläche-Anordnungslogik 160 bei der niedrigeren Speicherkerntakt- (CLKCORE-) Frequenz betrieben werden.
  • Wie es dargestellt ist, kann die Nahe-Anschlussfläche-Anordnungslogik 160 für jede entsprechende Datenanschlussfläche eine Anordnung von Schaltern (hierin als Matrix bezeichnet) 162 umfassen, um die vier Datenbits, die sie auf den SRWDL-Leitungen 151 empfängt, gemäß dem Zugriffsmodus der aktuellen Operation (sequentiell oder verschachtelt, und Spaltenadresse 0 und Spaltenadresse 1 für geraden oder ungeraden Modus) neu anzuordnen. Die angeordneten Bits von jeder Matrix 162 werden auf einen anderen Satz von Datenleitungen ausgegeben, darstellend ein Satz von Datenleitungen (XRWDL) 161, die in einer horizontalen oder „X"-Richtung verlaufen. Anders ausgedrückt, jede Matrix 162 kann eine 1:1-Datenverwürfelungsfunktion zwischen den SRWD-Leitungen 151 und den XRWD-Leitungen 161 durchführen.
  • Die XRWDL-Leitungen 161 sind mit der intelligenten Arrayschaltlogik 170 verbunden, die diese Leitungen auf einen anderen Satz von Datenleitungen verwürfelt, darstellend ein Satz von Datenleitungen (YRWDL) 171, die in der vertikalen oder „Y"-Richtung verlaufen. Abhängig von der aktiven Bank 110 auf die geschrieben wird, und wo dieselbe angeordnet ist, verbindet die obere oder die untere Pufferstufe 112U oder 112L die aktiven YRWD-Leitungen mit Lese/Schreib-Datenleitungen (RWDLs), die mit den Speicherarrays 110 verbunden sind. Wie es dargestellt ist, kann jede Bank in vier Partitionen unterteilt sein, wobei eine bestimmte Partition durch die Spaltenadresse CR11 und die Zeilenadresse RA13 ausgewählt wird. Beispielsweise wählt CR11 = 1 mit Bezugnahme auf Bank 0 (die obere linke Bank 1100 ), eine Partition in der oberen Hälfte aus, CR11 = 0 wählt eine Partition in der unteren Hälfte aus, während RA13 = 1 eine Partition in der linken Seite auswählt und RA13 = 0 eine Partition in der rechten Seite auswählt. Diese Partition ermöglicht es, dass die Arrays effizient verwendet werden, nicht nur für x16-Organisationen, sondern auch für x4- und x8-Organisationen.
  • In jedem Fall führt die intelligente Arrayschaltlogik 170 auch eine 1:1-Datenverwürfelungsfunktion bei der Speicherkernfrequenz durch, wobei Daten von den XRWD-Leitungen 161 durch Arraylese/Schreibdaten- (RWD-) Leitungen über die YRWDs in das Speicherbankarray geschrieben werden. Wie es nachfolgend näher beschrieben ist, wird die Art und Weise, wie die Daten verwürfelt werden, bestimmt durch unterschiedliche Chiporganisation (x4, x8 und x16). Das Datenverwürfeln kann auch bestimmt werden auf der Basis der bestimmten Partition in einer gegebenen Bank, auf die zugegriffen wird (die Partition kann identifiziert werden durch die Zeilenadresse RA13 und die Spaltenadresse CR11), um Bitleitungsverdrehen zwischen Banken zu berücksichtigen, das in den Verdrehungsregionen 114 gezeigt sind.
  • Während einem Lesezugriff breiten sich die Daten in der entgegengesetzten Richtung, durch die intelligente Arrayschaltlogik 170, die Nahe-Anschlussfläche-Verwürfelungslogik 160 und die vereinfachte Anschlussflächenlogik 150 aus. Anders ausgedrückt, Daten können der Reihe nach von den Speicherarrays 110 zu den XRWD-Leitungen 171 über die intelligente Arrayschaltlogik 170 zu den SRWD-Leitungen 151 über die Anschlussflächenverwürfelungslogik 160 und schließlich zu den Datenanschlussflächen über die vereinfachte Anschlussflächenlogik 150 übertragen werden. Wie es dargestellt ist, kann die Nahe-Anschlussfläche-Verwürfelungslogik 160 eine Anordnung von Schaltern (z. B. eine Matrix) 164 für jede entsprechende Datenanschlussfläche umfassen, um die Datenbits neu anzuordnen. Als Folge kann die vereinfachte Anschlussflächenlogik 150 die Datenbits einfach in der Reihenfolge hinaus schieben, in der sie empfangen wurden (bei der Datentaktrate) ohne komplizierte Logikoperationen durchzuführen und ohne lange Steuersignalleitungen, die zu den Anschlussflächen geleitet werden.
  • Operationen, die durch die vereinfachte Anschlussflächenlogik 150, die Nahe-Anschlussfläche-Anordnungslogik 160 und die intelligente Arrayschaltlogik 170 während Schreib- und Lesezugriffen durchgeführt werden, sind in 3 zusammengefasst. Es sollte angemerkt werden, dass die gleichen Operationen parallel durchgeführt werden durch die vereinfachte Anschlussflächenlogik 150 für jede externe Anschlussfläche (z. B. 4, 8 oder 16 Anschlussflächen, basierend auf der Organisation).
  • Indem zuerst auf einen Schreibzugriff Bezug genommen wird, empfängt die vereinfachte Anschlussflächenlogik 150 Datenbits sequentiell an einer externen Anschlussflächen (bei der Datentaktfrequenz). Nach dem Empfangen von vier Datenbits, präsentiert die vereinfachte Anschlussflächenlogik die vier Datenbits parallel der Nahe-Anschlussfläche-Anordnungslogik 160 auf den SRWD-Leitungen 151 in der empfangenen Reihenfolge. Bei Schritt 306 ordnet die Nahe-Anschlussfläche-Anordnungslogik die Datenbits auf den XRWD-Leitungen 161 basierend auf dem Datenstrukturmodus neu an. Bei Schritt 308 führt die intelligente Arrayschaltlogik 170 eine Datenverwürfelungsfunktion durch, basierend auf Chiporganisation und der bestimmten Bankposition, auf die relativ zu der Verdrehungsregion 114 zugegriffen wird, um Daten in das Speicherarray zu schreiben (über die YRWD-Leitungen 171).
  • Mit Bezugnahme auf 3B empfängt die intelligente Arrayschaltlogik 170 während einem Lesezugriff Lesedaten von dem Array (auf den YRWD-Leitungen 171) und führt eine Verwürfelungsfunktion durch, um die Lesedaten bei Schritt 312 auf die XRWD-Leitungen 161 zu übertragen. Bei Schritt 314 ordnet die Nahe-Anschlussfläche-Anordnungslogik 160 Bits neu an auf die SRWD-Leitungen 151. Bei Schritt 316 empfängt die vereinfachte Anschlussflächenlogik 150 die angeordneten Datenbits parallel (auf den SRWD-Leitungen 151) und gibt die Datenbits bei Schritt 318 in der empfangenen Reihenfolge an die Datenanschlussfläche aus.
  • Beispielhafte Schaltungskonfigurationen für die vereinfachte Anschlussflächenlogik 150, Nahe-Anschlussfläche-Anord nungslogik 160 und intelligente Arrayschaltlogik 170, die in der Lage sind, die oben beschriebenen Operationen durchzuführen, werden nun beschreiben. Obwohl dieselben getrennt beschrieben sind, werden Fachleute auf diesem Gebiet erkennen, dass diese Logikblöcke tatsächlich parallel geschaltet sind, und somit einen effizienten pipelineartigen Datenweg mit reduzierter Latenzzeit bilden.
  • Nahe-Anschlussfläche-Anordnungslogik
  • Wie es vorher beschrieben wurde, empfängt jede Stufe 162 der Nahe-Anschlussfläche-Anordnungslogik 160 während einem Schreibzugriff vier Datenbits von der vereinfachten Anschlussflächenlogik 150 und ordnet die vier Bits neu, basierend auf einem spezifizierten Datenzugriffsmodus (d. h. sequentieller oder verschachtelter Burstmodus). Auf ähnliche Weise empfängt jede Stufe 164 während einem Schreibzugriff vier Datenbits von der intelligenten Arrayschaltlogik 170 und ordnet dieselben neu an (in der Reihenfolge, in der dieselben ausgelesen werden sollten). 4A stellt diese Lese- und Schreibstufen 162 bis 164, die einer der einzigen Anschlussflächen entsprechen, in näheren Einzelheiten als in 2 dar.
  • Gemäß dem DDR-II-Betrieb werden Datenbits auf gültige Weise sowohl bei der ansteigenden als auch abfallenden Flanke eines Takts zwischengespeichert. Indexe 0, 1, 2 und 3 können verwendet werden, um die Ereignisse anzuzeigen, wo die Daten bei der ersten Taktanstiegsflanke, bei der ersten Taktabfallsflanke, bei der zweiten Taktanstiegsflanke und der zweiten Taktabfallsflanke zwischengespeichert werden. Wie es in 4C dargestellt ist, könnten diese Datenbits auch (nacheinander) bezeichnet werden als Even1- (gerade1), (E1), Odd1- (ungerade1), (O1), Even2- (E2) und Odd2- (O2) Datenbits. Wie es in 4A dargestellt ist, können diese Even/Odd-Kennungen auch als Postfixnotationen an SRWD- und XRWD-Leitungen verwendet werden, um Datenreihenfolge von und zu der entsprechenden DQ-Anschlussfläche zu reflektieren. Während einer Schreiboperation kann jede SRWD-Datenleitung über die Stufe 162 mit einer der vier XRWD-Leitungen (XRWDe1, XRWDo1, XRWDe2 und XRWDo2) gekoppelt sein, während während einer Lesesequenz alle XRWD-Daten über die Stufe 164 zu einer der vier SRWD-Leitungen (SRWDe1, SRWDo1, SRWDe2 und SRWDo2) gehen können.
  • Wie es oben beschrieben ist, werden die Datenbits sequentiell an der Anschlussflächenebene in der empfangenen Reihenfolge oder der Reihenfolge, in der dieselben am Ausgang getrieben werden müssen, gehandhabt. Daher werden diese Indexe benötigt, um die Datenreihenfolge zu identifizieren. Für einige Ausführungsbeispiele können die Stufen 162 und 164 konfiguriert sein, um die Daten gemäß einem Standarddatenstrukturmodus (z. B. definiert durch JEDEC STANDARD JESD79-2A) neu anzuordnen, die sequentiellen oder verschachtelten Bursttypübertragung spezifizieren kann, sowie auch die Anfangsadresse (CR1 und CR0) in dem Burst. Der Bursttyp ist programmierbar (z. B. über ein Modusregister), während die Anfangsadresse durch einen Benutzer spezifiziert wird (z. B. dem die Lese-/Schreiboperation präsentiert wird).
  • 4B stellt eine beispielhafte Tabelle 400 dar, die in der rechtesten Spalte aufschlüsselt, wie die Stufen 162 und 164 Daten neu anordnen sollten, basierend auf unterschiedlichen Burstmodustypen und Anfangsadressen. Außerdem zeigt in Tabelle 400 VERSCHACHTELT = 1, dass die Vorrichtung in einem Datenverschachtelungsmodus ist, wie er durch das JEDEC-Komitee definiert ist. Daher stellen die ersten vier Einträge (VERSCHACHTELT = 0) nichtverschachtelte/Sequentielltyp-Übertragungsmodi dar, mit unterschiedlichen Anfangsadressen, die durch die Spaltenadressen (CA1 und CA0) spezifiziert sind. Wie es dargestellt ist, falls eine Nicht-Null-Anfangsadresse geliefert wird, werden selbst für einen Zugriff vom sequentiellen Typ die Datenleitungen neu angeordnet (z. B. auf der Basis der Anfangs adresse logisch verschoben). Die letzten vier Einträge (VERSCHACHTELT = 1) stellen Übertragungsmodi des verschachtelten Typs mit unterschiedlichen Anfangsadressen dar. Falls eine Nicht-Null-Anfangsadresse vorgesehen ist, werden die Datenleitungen auch neu angeordnet, wie es gezeigt ist.
  • 5A stellt eine beispielhafte Anordnung von Schaltungen 163 dar, die in der Lage sind, die in Tabelle 400 von 4B gezeigte Neuanordnung auszuführen, die in der Schreibstufe 162 verwendet werden kann. Wie es dargestellt ist, kann ein erster Satz der Schaltung 163E (gekennzeichnet SW0-3) verwendet werden, um Daten von den SRWD-Leitungen auf die geraden XRWD-Leitungen (XRWDE1 und XRWDE2) zu schalten, während ein zweiter Satz der Schalter 163O (gekennzeichnet SW4-7) verwendet werden kann, um Daten von SRWD-Leitungen auf die ungeraden SRWD-Leitungen (XRWDO1 und XRWDO2) zu schalten. Die geschaltete Ausgabe für jede XRWD-Leitung kann durch einen Zwischenspeicher 165 beibehalten werden. 5B stellt eine beispielhafte Wahrheitstabelle zum Steuern der Schaltung 163 dar, basierend auf den Spaltenadressen CA<1,0> und einem Verschachtelt-Signal, um die in Tabelle 400 gezeigte Neuanordnung zu implementieren.
  • 6A stellt eine ähnliche Anordnung von Schaltern 167 dar, die in der Lesestufe 164 verwendet werden kann. Wie es dargestellt ist, kann ein erster Satz der Schalter 167E (gekennzeichnet SW0-3) verwendet werden, um Daten von den XRWD-Leitungen auf die geraden SRWD-Leitungen (SRWDE1 und SRWDE2) zu schalten, während ein zweiter Satz der Schalter 1670 (gekennzeichnet SW4-7) verwendet werden kann, um Daten von den SRWD-Leitungen auf die ungeraden SRWD-Leitungen (SRWDO1 und SRWDO2) zu schalten. Die geschaltete Ausgabe für jede SRWD-Leitung kann durch einen Zwischenspeicher 169 beibehalten werden. 6B stellt eine beispielhafte Wahrheitstabelle zum Steuern der Schalter 167 dar, basierend auf den Spaltenadressen CA<1,0> und einem Verschachtelt-Signal, um die in Tabelle 400 gezeigte Neuanordnung zu implementieren. Wie es dargestellt ist, sind die Lese- und Schreibstufen 162 und 164 im Wesentlichen die gleichen Strukturen, die mit unterschiedlichen Signalen wiederverwendet werden, was zu gut ausgeglichenen Lese- und Schreibzeitsteuerungswegen führen kann.
  • 7A und 7B zeigen beispielhafte Einstellungen für die Schalter 163 und 167, die darstellen, wie Daten gemäß der Tabelle 400 neu angeordnet werden. Das dargestellte Beispiel nimmt einen Zugriffsmodus an, der dem vierten Eintrag entspricht, der in Tabelle 400 gezeigt ist, einen sequentiellen Zugriffsmodus mit einer Anfangsadresse, die definiert ist durch CA0 = 1, CA1 = 1, was das Verwürfeln von Indexen 0, 1, 2, 3 (auf SRWD-Leitungen) zu 1, 2, 3, 0 (auf XRWD-Leitungen) erfordert.
  • 7A stellt die Schalteinstellungen der Stufe 162 für einen Schreibzugriff dar. Wenn die Wahrheitstabellen 510 und 520, die in 5B gezeigt sind, untersucht werden, ist zu sehen, dass die beispielhaften Einstellungen (VER-SCHACHTELT = 0, CA1 = 1, CA0 = 1) zum Schließen der Schalter SW3 und SW4 führen. Das Schließen von SW3 verbindet SRWDO2 (Index 3) mit XRWDE1 (Index 0) und SRWDO1 (Index 1) mit XRWDE2 (Index 2). Das Schließen von SW4 verbindet SRWDE1 (Index 0) mit XRWDO1 (Index 1) und SRWDE2 (Index 2) mit XRWDO2 (Index 3), wodurch die Datenleitungen gemäß dem vierten Eintrag in Tabelle 400 ordnungsgemäß geordnet werden.
  • 7B stellt die Schaltereinstellungen der Stufe 164 für einen Lesezugriff dar, mit den gleichen Burstmoduseinstellungen. Beim Untersuchen der in 6B gezeigten Wahrheitstabellen 610 und 620 ist ersichtlich, dass die beispielhaften Einstellungen (VERSCHACHTELT = 0, CA1 = 1, CA0 = 1) zum Schließen der Schalter SW1 und SW6 führen. Das Schließen von SW1 verbindet XRWDO1 (Index 1) mit SRWDE1 (Index 0) und XRWDO2 (Index 3) mit SRWDE2 (Index 2). Das Schließen von SW6 verbindet XRWDE2 (Index 2) mit SRWDO1 (Index 1) und SRWDE1 (Index 0) mit SRWDO2 (Index 3), und ordnet dadurch die Bits in der ordnungsgemäßen Reihenfolge zum Ausschreiben derselben.
  • Das Verwenden getrennter Schreib- und Lesestufen 162 und 164 mit identischen Schaltstrukturen kann dazu beitragen, Schreib- und Lesezeitgebung auszugleichen. Durch Anordnen dieser Schaltstufen in der I/O-Pufferlogik, die Chipmittedatenleitungen (SRWD) mit den Datenanschlussflächen (DQs) verbindet, können dazu beitragen, beim Zeitbudget zu sparen, indem es der vereinfachten Anschlussflächenlogik 150 ermöglicht wird, Datenbits lediglich in und aus der Datentaktfrequenz zu verschieben, ohne Neuanordnungsoperationen durchführen zu müssen.
  • Intelligente Arrayschaltlogik
  • Wie es vorher beschrieben wurde, wird in modernen DRAM-Vorrichtungen Datenverwürfeln häufig aus verschiedenen Gründen verwendet, was zu logisch benachbarten Adressen oder Datenpositionen führt, die nicht physikalisch benachbart sind. Ein solches Verwürfeln kann ein optimales geometrisches Layout von Speicherzellen (z. B. Falten) ermöglichen, bei Bemühungen, Bitleitungs- und Wortleitungslängen auszugleichen. Verwürfeln kann es auch ermöglichen, dass ein Arrayabereich optimiert wird durch gemeinschaftliches Verwenden von Kontakten und Muldenbereichen. Ein Verwürfelungstyp, der als Bitleitungsverdrehen verwendet wird, kann bei einer Bemühung verwendet werden, kapazitive Kopplung zwischen benachbarten Bitleitungspaaren zu reduzieren.
  • Die intelligente Arrayschaltlogik 170 kann verschiedene Verwürfelungstypen berücksichtigen, durch intelligentes Koppeln von XRWD-Leitungen mit YRWD-Leitungen, um die notwendige Verwürfelung durchzuführen. Wie es in 8 dargestellt ist, kann die Schaltlogik 170 bei der Kerntaktfrequenz arbeiten und die Verwürfelungsoperationen können durch Bank-, Zeilen- und Spaltenadressen gesteuert werden.
  • Die Verwürfelungsoperationen können auch gesteuert werden durch die Vorrichtungsorganisation (z. B. x4, x8 oder x16), die es ermöglichen kann, dass die gleiche Schaltlogik 170 bei mehreren Vorrichtungen wiederverwendet wird.
  • Ferner kann die Schaltlogik 170 ein Array von einzelnen Matrizen umfassen, um den Entwurf und Ausgleich von Zeitsteuerungswegen zu vereinfachen. Wie es in 9 dargestellt ist, kann die Schaltlogik 170 beispielsweise ein Array von 16 Matrizen 1720-15 umfassen. Jede Matrix 172 kann eine Anordnung von Schaltern 174 aufweisen, die konfiguriert ist, um vier Datenbits von dem Array (über YRWD-Leitungen) zu einer, zwei oder vier XRWD-Leitungen zu übertragen (abhängig von der Vorrichtungsorganisation). Beispielsweise werden in einer x4-Organisation nur Anschlussflächen DQ<3:0> verwendet, so dass jede Matrix 172 Daten nur zu einer XRWD-Leitung schaltet. Gleichartig dazu werden in einer x8-Organisation nur Anschlussflächen DQ<7:0> verwendet, daher schaltet jede Matrix 172 Daten nur zu zwei XRWD-Leitungen. In einer x16-Organisation werden alle Datenanschlussflächen DQ<15:0> verwendet, daher schaltet jede Matrix 172 Daten zu vier XRWD-Leitungen.
  • 10A stellt eine einzelne Matrix 172 dar, als ein Beispiel mit einer Anordnung von Schaltern 174, die konfiguriert sind, um Daten zwischen „Even1" XRWD-Leitungen, die den Datenanschlussflächen 0, 4, 8 und 12 entsprechen, und YRWD-Datenleitungen für die Bitpositionen 0, 4, 8 und 12 zu verwürfeln. Dies ist nur ein Beispiel einer einzelnen Matrix und die Schaltlogik 170 umfasst andere Matrizen, aber ähnliche Operationen durchzuführen, um Daten zwischen anderen XRWD-Leitungen (Odd1, Even2 und Odd2) und YRWD-Datenleitungen für die Anschlussflächen 0, 4, 8 und 12 sowie anderen Sätzen von Anschlussflächen (z. B. 1-5-9-13, 2-6-10-14, 3-7-11-15) zu verwürfeln.
  • In jedem Fall zeigt 10B eine Wahrheitstabelle zum Einstellen der Schalter 174 auf der Basis der Vorrichtungs organisation, Bankadressen BA<1,0>, Zeilenadresse RA13 und Spaltenadresse CR11. Wie es vorher beschrieben wurde, können RA13 und CR11 eine bestimmte Partition in einer aktiven Bank auswählen. Der Betrieb der Schalter 174 auf der Basis von Signalwerten, die in der Wahrheitstabelle gezeigt sind, kann am Besten beschrieben werden mit Bezugnahme auf spezifische Beispiele. Das Decodieren der Matrix ist auch wichtig, um die Daten während einer Leseoperation an der gleichen Position wiederzugewinnen.
  • 11 stellt beispielsweise die Einstellung der Matrix 172 für eine x16-Organisation dar. Wie es vorher beschrieben wurde, werden nur in diesem Fall alle Datenleitungen (einschließlich DQ8 und DQ12) verwendet. Beim Untersuchen der Wahrheitstabelle in 10B ist ersichtlich, dass x16 der einfachste Fall ist (in der Tat ohne Verwürfelung), wenn alle diagonalen Schalter SW1, SW2, SW4 und SW8 eingeschaltet sind. Wie es in 11 gezeigt ist, verbindet SW1 YRWDO<12> mit XRWDE1<12>, SW2 verbindet YRWDO<8>mit XRWDE1<8>, SW4 verbindet YRWDO<4> mit XRWDE1<4> und SW8 verbindet YRWDO<0> mit XRWDE1<0>.
  • Wie es in 12A und 12B dargestellt ist, sind für eine x8-Organisation zwei Fälle verfügbar, wobei RA13 entweder auf eine äußere oder eine innere Hälfte (in horizontale Richtung) jedes Speicherbankarrays zugreift. Mit Bezugnahme auf die Wahrheitstabelle, falls RA13 = 1 ist, sind der Schalter SW3 und der Schalter SW7 eingeschaltet (um auf die äußeren Bankpartitionen zuzugreifen). Wie es in 12A gezeigt ist, verbindet SW3 YRWDO<12> mit XRWDE1<4>, während SW7 YRWDO<4> mit XRWDE1<0> verbindet. Andererseits, falls RA13 = 0 ist, sind der Schalter SW0 und SW8 eingeschaltet (um auf die inneren Bankpartitionen zuzugreifen). Wie es in 12B gezeigt ist, verbindet SW0 YRWDO<8> mit XRWDE1<4> während SW8 YRWDO<0> mit XRWDE1<0> verbindet.
  • Wie es in 13A13D dargestellt ist, gibt es vier Fälle für x4-Organisation. Nicht nur äußere oder innere Halbpar titionen der Speicherbankarrays, die durch RA13 gesteuert werden, sondern auch obere oder untere halbe Partitionen können ebenfalls durch CA11 gewählt werden. Falls CA11 logisch „1" ist, wird auf eine obere halbe Partition zugegriffen, während, falls CA11 logisch „0" ist, auf eine untere halbe Partition zugegriffen wird. Zusammenfassend ist jedes Bankarray in vier Partitionen unterteilt: obere äußere, obere innere und untere äußere und untere innere. Ferner wird es aufgrund des Verdrehens der RWDL-Leitung zwischen benachbarten Banken (siehe Verdrehungsregion 114 in 2) wichtig, wo die Daten auf den RWDL-Leitungen zu platzieren sind, um den Zielspeicher (korrekte physikalische Position) in dem Speicherarray zu erreichen.
  • Aufgrund des Verdrehens fließen 32 Bits von RWD-Leitungen durch die untere Hälfte des linken Speicherbankarrays und die obere Hälfte des rechten Speicherbankarrays, während die anderen 32 Bits des RWDL durch die unter Hälfte des rechten Speicherbankarrays und die obere Hälfte des linken Speicherbankarrays fließen. Um die bestimmten Partitionen, auf die zugegriffen wird, (entweder obere oder untere Hälfte des Arrayabschnitts, in welcher Bank) ordnungsgemäß zu identifizieren, können CA11 und das Bankadressbit 0 (BA0) einer logischen XOR-Verknüpfung unterzogen werden (z. B. unter Verwendung des + Symbols, um XOR darzustellen, CA11 + BA0 = „1", falls sowohl CA11 als auch BA0 logisch „0" oder logisch „1" sind, während CA11 + BA0 = „1" ist, falls CA11 und BA0 entgegengesetzte Logikwerte sind). Als Folge wird in jedem der Fälle von x4-Organisation auf eine viertel Region in jeder benachbarten Bank zugegriffen.
  • 13A stellt den ersten Fall dar, mit RA13 = 1 und CA11 + BA0 = 1, wodurch die obere äußere (linke) Partition des linken Speicherbankarrays (BA0 = 0 und CA11 = 1) und die untere äußere (rechte) Partition des rechten Speicherbankarrays (BA0 = 1 und CA11 = 0) ausgewählt werden kann. Mit Bezugnahme auf die Wahrheitstabelle in 10B wird für diesen Fall der Schalter SW5 eingeschaltet, der YRW-DO<12> mit XRWDE1<0> verbindet.
  • 13B stellt den zweiten Fall dar, mit RA 13 = 0 und CA11 + BA0 = 1, wodurch die obere innere (rechte) Partition des linken Speicherbankarrays (BA0 = 0 und CA11 = 1) und die untere innere (linke) Partition des rechten Speicherbankarrays (BA0 = 1 und CA11 = 0) ausgewählt werden. Mit Bezugnahme auf die Wahrheitstabelle in 10B ist für diesen Fall der Schalter SW6 eingeschaltet, der YRWDO<8> mit XRWDE1<0> verbindet.
  • 13C stellt den dritten Fall dar, mit RA13 = 1 und CA11 + BA0 = 0, wodurch die untere äußere (linke) Partition des linken Speicherbankarrays (BA0 = 0 und CA11 = 0) und die obere äußere (rechte) Partition des rechten Speicherbankarrays (BA0 = 1 und CA11 = 1) ausgewählt wird. Mit Bezugnahme auf die Wahrheitstabelle in 10B ist für diesen Fall der Schalter SW7 eingeschaltet, der YRWDO<4> mit XRWDE1<0> verbindet.
  • 13D stellt den vierten Fall dar, mit RA13 = 0 und CA11 + BA0 = 0, wodurch die untere innere (rechte) Partition des linken Speicherbankarrays (BA0 = 0 und CA11 = 0) und die obere innere (linke) Partition des rechten Speicherbankarrays (BA0 = 1 und CA11 = 1) ausgewählt wird. Mit Bezugnahme auf die Wahrheitstabelle in 10B ist für diesen Fall der Schalter SW8 eingeschaltet, der YRWDO<0> mit XRWDE1<0> verbindet.
  • Dieses überlappende Schaltschema ermöglicht eine minimale Anzahl von Schaltern, die ein/ausgeschaltet werden, auf der Basis einer minimalen Anzahl von Zuständen, die dazu beitragen können, Leistungsverbrauch zu minimieren und kapazitive Last auf den XRWD-Leitungen zu reduzieren. Ferner, weil SW8 möglicherweise für alle Organisationen einschalten könnte, gäbe es keine zusätzliche Verzögerungsstrafe für x4-Komponenten, die typischerweise mit den x16- und x8- Komponenten die gleiche Maske gemeinschaftlich verwenden. Ein weiter vorteilhafter Aspekt des dargestellten Schema ist, dass eine der vier RWD-Leitungen des x4-Schaltschemas zwischen irgendwelchen zwei aktive RWD-Leitungen des x8-Schaltschemas platziert ist, was einen Leitung-zu-Leitung-Schaltkopplungseffekt reduzieren kann, wodurch die Schaltleistungsfähigkeit weiter verbessert wird.
  • Obwohl oben Ausführungsbeispiele mit spezifischer Bezugnahme auf DDR-II-DRAM-Vorrichtungen beschrieben wurden, werden Fachleute auf diesem Gebiet erkennen, dass die gleichen Techniken und Komponenten allgemein in jeder Speichervorrichtung vorteilhaft verwendet werden können, die Daten bei einer höheren Taktgeschwindigkeit taktet als erforderlich ist, um diese Daten zu verarbeiten. Folglich können Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung auch in (DDR-I) DRAM-Vorrichtungen verwendet werden, die zwei Datenbits pro Taktzyklus übertragen, sowie jede spätere Generation von DDR-Vorrichtungen (z. B. DDR-III-Vorrichtungen, die vier Datenbits pro Taktzyklus übertragen).
  • Obwohl ein Ausführungsbeispiel einer DRAM-Vorrichtung, die eine getrennte vereinfachte Anschlussflächenlogik, eine Nahe-Anschlussfläche-Anordnungslogik und intelligente Arrayschaltlogik verwendet, beschrieben wurde, werden Fachleute auf diesem Gebiet auch erkennen, dass andere Ausführungsbeispiele verschiedene andere Anordnungen verteilter Logik umfassen können, um eine ähnliche Funktionalität zu erreichen. Als ein Beispiel kann ein Ausführungsbeispiel eine getrennte vereinfachte Anschlussflächenlogik (die bei der Datentaktfrequenz arbeitet) und eine einzelne Logikeinheit (die bei der niedrigeren Speicherkerntaktfrequenz arbeitet) umfassen, die sowohl die Neuanordnungs- als auch Verwürfelungsfunktionen handhabt, die durch die getrennte Nahe-Anschlussfläche-Anordnungslogik und intelligente Arrayschaltlogik durchgeführt werden. Noch ein weiteres Ausführungsbeispiel kann die Neuanordnung mit der Anschlussflächenlogik integrieren (die beide bei der Daten taktfrequenz arbeiten) und eine intelligente Schaltarraylogik verwenden (die bei der niedrigeren Speicherkerntaktfrequenz arbeitet), um die hierin beschriebenen Verwürfelungsfunktionen durchzuführen.
  • Schlussfolgerung
  • Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung können verwendet werden, um die Datenweggeschwindigkeitsbelastung von DRAM-Vorrichtungen mit hohen Datentaktfrequenzen zu reduzieren. Durch Trennen von Hochgeschwindigkeitsanschlussflächenlogik von Schaltlogik, die verschiedene andere Logikfunktionen durchführen kann (z. B. Neuanordnungs- und Verwürfelungslogik), kann es der Schaltlogik, die diese Funktionen durchführt, erlaubt werden, bei einer niedrigeren Taktfrequenz zu arbeiten (z. B. die Hälfte der externen Taktfrequenz oder ein Viertel der Datenfrequenz), was zugeordnete Zeitsteuerungsanforderungen entspannen kann und die Latenzzeit verbessern kann, aufgrund von Einsparungen bei der Übergangszeit der Daten von Speicherarrays zu den DQ-Anschlussflächen und umgekehrt. Durch Verwenden optimierter Schaltanordnungen können auch ausgeglichene Verzögerungszeiten über Lese- und Schreibwege sowie auch über unterschiedliche Vorrichtungsorganisationen erreicht werden.
  • Obwohl sich das Vorhergehende auf Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung bezieht, können andere und weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung entwickelt werden, ohne von dem grundlegenden. Schutzbereich derselben abzuweichen, und der Schutzbereich derselben ist durch die folgenden Ansprüche bestimmt.

Claims (25)

  1. Speichervorrichtung (100), die folgende Merkmale umfasst: ein oder mehrere Speicherarrays (110); zumindest eine Neuanordnungslogikstufe, die bei einer Kernfrequenz getrieben wird, die konfiguriert ist, um während einer Schreiboperation Datenbits, die auf einem ersten Satz von Datenleitungen empfangen werden, auf einen zweiten Satz von Datenleitungen neu anzuordnen, um dieselben in die Speicherarrays (110) zu schreiben, und um während einer Leseoperation Datenbits, die von den Speicherarrays (110) gelesen werden, über den zweiten Satz von Datenleitungen auf den ersten Satz von Datenleitungen neu anzuordnen; und eine Eingabe/Ausgabe- (I/O-) Pufferstufe, die für jede einer Mehrzahl von Datenanschlussflächen eine Anschlussflächenlogik (150) aufweist, die konfiguriert ist, um während der Leseoperation N Datenbits parallel von der Neuanordnungslogik auf dem ersten Satz von Datenleitungen zu empfangen und die N Bits sequentiell auf der Datenanschlussfläche bei einer Datenfrequenz auszugeben, und um während der Schreiboperation N Datenbits sequentiell auf der Datenanschlussfläche bei der Datenfrequenz zu empfangen und die N Datenbits parallel auf dem ersten Satz von Datenleitungen zu der Neuanordnungslogik auszugeben, wobei N eine Ganzzahl größer als 1 ist und die Datenfrequenz zumindest zweimal die Kernfrequenz ist.
  2. Speichervorrichtung (100) gemäß Anspruch 1, die ferner eine Logikschaltungsanordnung umfasst, die konfiguriert ist, um aus einem externen Taktsignal ein Datentaktsignal, um die Anschlussflächenlogik (150) bei der Datenfrequenz zu treiben, und ein Kerntaktsignal zu erzeugen, um die Neuanordnungslogik bei der Kernfrequenz zu treiben.
  3. Speichervorrichtung (100) gemäß Anspruch 2, bei der die Anschlussflächenlogik (150) für jede Anschlussfläche konfiguriert ist, um auf jeder Flanke des externen Takts zumindest ein Datenbit zu übertragen.
  4. Speichervorrichtung (100), die folgende Merkmale umfasst: ein oder mehrere Speicherarrays (110); eine Neuanordnungslogik, die bei einer Kernfrequenz getrieben wird, die konfiguriert ist, um Datenbits, die parallel auf einem ersten Datensatz von Datenleitungen empfangen werden, basierend auf einem spezifizierten Burstübertragungstyp neu anzuordnen, und die neu angeordneten Bits auf einem zweiten Satz von Datenleitungen zu präsentieren; eine Verwürfelungslogik, die bei der Kernfrequenz getrieben wird, die konfiguriert ist, um Datenbits, die von der Neuanordnungslogik auf dem zweiten Satz von Datenleitungen empfangen werden, basierend zumindest teilweise auf einer physikalischen Position der Datenbits in den Speicherarrays (110) auf einen dritten Satz von Datenleitungen neu anzuordnen, um dieselben in die Speicherarrays (110) zu schreiben; und für jede einer Mehrzahl von Datenanschlussflächen eine Anschlussflächenlogik (150), die konfiguriert ist, um N Datenbits sequentiell bei einer Datenfrequenz zu empfangen und die N Datenbits in der empfangenen Reihenfolge parallel zu der Neuanordnungslogik auf dem ersten Satz von Datenleitungen auszugeben, wobei die Datenfrequenz zumindest zweimal die Kernfrequenz ist.
  5. Speichervorrichtung (100) gemäß Anspruch 4, wobei die Speichervorrichtung (100) eine synchrone dynamische Doppeldatenraten- (DDR-) Direktzugriffsspeicher(SDRAM-) Vorrichtung ist.
  6. Speichervorrichtung (100) gemäß Anspruch 4, wobei die Speichervorrichtung (100) eine DDR-II-SDRAM-Vorrichtung ist, wobei die Anschlussflächenlogik (150) zwei Datenbits für jede Flanke eines externen Taktsignals austauscht.
  7. Speichervorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6, bei der die Neuanordnungslogik und Anschlussflächenlogik (150) in einer Eingabe/Ausgabe- (I/O-) Pufferstufe integriert sind.
  8. Speichervorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 7, bei der die Verwürfelungslogik konfiguriert ist, um Datenbits, die auf dem zweiten Satz von Datenleitungen empfangen werden, neu anzuordnen, basierend zumindest teilweise auf einem Speicherorganisationstyp der Speichervorrichtung (100).
  9. Speichervorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 7, bei der die Verwürfelungslogik konfiguriert ist, um Datenbits, die auf dem zweiten Satz von Datenleitungen empfangen werden, neu anzuordnen, basierend zumindest teilweise auf der Anzahl von Bits, auf die parallel bei jeder Operation von der Speichervorrichtung (100) zugegriffen wird.
  10. Speichervorrichtung (100), die folgende Merkmale umfasst: ein oder mehrere Speicherarrays (110); eine Mehrzahl von Anschlussflächen; und einen pipelineartigen Datenweg zwischen der Mehrzahl von Anschlussflächen und den Speicherarrays (110), der eine Anschlussflächenlogik (150), die bei einer Datenfrequenz betrieben wird, und eine Neuanordnungslogik umfasst, die bei einer Kernfrequenz betrieben wird, wobei die Datenfrequenz zumindest viermal die Kernfrequenz ist.
  11. Speichervorrichtung (100) gemäß Anspruch 10, die ferner eine Logikschaltungsanordnung umfasst, die konfiguriert ist, um aus einem externen Taktsignal ein Datentaktsignal zu erzeugen, um die Anschlussflächenlogik (150) bei der Datenfrequenz zu treiben, und ein Kerntaktsignal, um die Neuanordnungslogik bei der Kernfrequenz zu treiben.
  12. Speichervorrichtung (100) gemäß Anspruch 11, bei der die Anschlussflächenlogik (150) für jede Anschlussfläche konfiguriert ist, um auf jeder Flanke des externen Takts zumindest zwei Datenbits zu übertragen.
  13. Speichervorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12, bei der die Anschlussflächenlogik (150) und zumindest ein Teil der Neuanordnungslogik in einer Eingabe/Ausgabe- (I/O-) Pufferstufe integriert sind.
  14. Verfahren zum Austauschen von Daten mit einer Speichervorrichtung (100), die Adress- und/oder Datenverwürfeln verwendet, wobei logisch benachbarte Adressen und/oder Daten in einem oder mehreren Speicherarrays (110) nicht physikalisch benachbart sind, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Empfangen (302), bei einer bestimmten Datenfrequenz, N Datenbits auf einer Datenanschlussfläche sequentiell von einer externen Vorrichtung, wobei N eine Ganzzahl größer als 1 ist; Präsentieren (304) der N Datenbits in der empfangenen Reihenfolge parallel auf einem ersten internen Bus; und Neuanordnen (306) der N Datenbits zumindest einmal auf zumindest einen zweiten internen Bus bei einer Kernfrequenz vor dem Schreiben der N Datenbits in die Speicherarrays (110), wobei die Datenfrequenz zumindest zweimal die Kernfrequenz ist.
  15. Verfahren gemäß Anspruch 14, das ferner das Erzeugen eines Datentaktsignals aus einem Taktsignal, das von der externen Vorrichtung empfangen wird, umfasst, das verwendet wird, um das Empfangen zu synchronisieren.
  16. Verfahren gemäß Anspruch 14, das ferner das Erzeugen eines Kerntaktsignals aus dem Taktsignal, das von der externen Vorrichtung empfangen wird, umfasst, das verwendet wird, um das Neuanordnen zu synchronisieren.
  17. Verfahren zum Austauschen von Daten mit einer Speichervorrichtung (100), das folgende Schritte umfasst: Austauschen von Datenbits bei einer bestimmten Datenfrequenz auf einer Mehrzahl von Datenanschlussflächen, die von einem oder mehreren Speicherarrays (110) gelesen werden oder in dieselben geschrieben werden; und Neuanordnen der Datenbits vor dem Schreiben der Bits in ein oder mehrere Speicherarrays (110), oder vor dem Ausgeben der Bits auf der Mehrzahl von Anschlussflächen, zumindest einmal bei einer Kerntaktfrequenz, wobei die Datenfrequenz zumindest zweimal die Kerntaktfrequenz ist.
  18. Verfahren gemäß Anspruch 17, bei dem das zumindest einmalige Neuanordnen der Bits folgende Schritte umfasst: Neuanordnen der Bits basierend auf einem Burstübertragungstyp und einer Burstanfangsadresse; und Verwürfeln der Bits basierend zumindest teilweise auf der physikalischen Position der Zielspeicherzellen.
  19. Verfahren gemäß Anspruch 17 oder 18, bei dem das Neuanordnen zumindest teilweise auf einem Burstübertragungstyp basiert.
  20. Verfahren zum Austauschen von Daten zwischen Datenanschlussflächen und einem oder mehreren Speicherarrays (110), das folgende Schritte umfasst: Erzeugen eines Datentaktsignals und eines Kerntaktsignals aus einem externen Taktsignal, wobei das Datentaktsignal eine Frequenz aufweist, die zumindest zweimal so groß ist wie das Kerntaktsignal; sequentielles Empfangen von Datenbits, die in die Speicherarrays (110) geschrieben werden sollen, auf den Datenanschlussflächen in Verbindung mit dem Datentaktsignal; sequentielles Ausgeben von Datenbits, die von den Speicherarrays (110) gelesen werden, auf den Anschlussflächen in Verbindung mit dem Datentaktsignal; und Neuanordnen von Datenbits, bevor dieselben in die Speicherarrays (110) geschrieben werden, oder bevor dieselben auf die Datenanschlussflächen ausgegeben werden, in Verbindung mit dem Kerntaktsignal.
  21. Verfahren gemäß Anspruch 20, bei dem das Neuanordnen zumindest teilweise basierend auf einem Burstübertra gungstyp und einer Burstanfangsadresse durchgeführt wird.
  22. Verfahren gemäß Anspruch 20, bei dem das Neuanordnen zumindest teilweise basierend auf Zielspeicherpositionen in dem einen oder den mehreren Arrays durchgeführt wird.
  23. Speichervorrichtung (100), die folgende Merkmale umfasst: eine Einrichtung zum Empfangen von N Datenbits pro Zyklus eines externen Taktsignals auf jeder von P Datenanschlussflächen, und Präsentieren der N Bits parallel auf einem ersten Satz von Datenleitungen; eine Einrichtung zum Neuanordnen der N Datenbits, die auf jeder der P Datenanschlussflächen empfangen werden, in Verbindung mit einem Kerntaktsignal, das eine niedrigere Frequenz aufweist als das externe Taktsignal, und Präsentieren der neu angeordneten N Bits auf einem zweiten Satz von Datenleitungen; und eine Einrichtung zum Verwürfeln der neu angeordneten Datenbits in Verbindung mit dem Kerntaktsignal, basierend zumindest teilweise auf einer physikalischen Position einer Zieladresse, und Präsentieren der verwürfelten Datenbits auf einem dritten Satz von Datenleitungen.
  24. Speichervorrichtung (100) gemäß Anspruch 23, bei der die Empfangseinrichtung Zuerst-Hinein-Zuerst-Hinaus(FIFO-) Puffer umfasst, die in der Lage sind, zumindest zwei Datenbits pro externem Taktzyklus zwischenzuspeichern.
  25. Speichervorrichtung (100) gemäß Anspruch 23 oder 24, bei der die Neuanordnungseinrichtung und die Verwürfe lungseinrichtung in einer pipelineartigen Weise betrieben werden.
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