-
Die
Erfindung betrifft eine Speicherschaltung mit einem Speicherzellenfeld,
das an Wortleitungen und Bitleitungen angeordnete dynamische Speicherzellen
aufweist, die zum Aufrechterhalten der gespeicherten Information
aufgefrischt werden müssen.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Auffrischen von
Speicherzellen einer Speicherschaltung.
-
Ein
Speicherzellenfeld einer DRAM-Speicherschaltung weist Wortleitungen
und Bitleitungen auf. Bei einem Speicherzugriff wird zunächst eine
der Wortleitungen aktiviert und dadurch die an der Wortleitung angeordneten
Speicherzellen jeweils mit einer zugeordneten Bitleitung leitend
verbunden. Dabei fließt
eine Ladung von einer Speicherzellenkapazität der Speicherzelle die Bitleitung.
Dies führt
zu einer Auslenkung der Bitleitungsspannung, die mithilfe eines
Leseverstärkers
detektiert werden kann.
-
Die
Speicherzellenkapazität
eines dynamischen Speicherbausteins ist üblicherweise mit einen Speicherkondensator
gebildet, der in dem Substrat des Speicherbausteins angeordnet ist.
Eine in dem Speicherkondensator gespeicherte Ladung schwächt sich
jedoch im Laufe der Zeit ab, da Ladungen in das umgebende Substrat
abfließen.
Dies kann zu einem Datenverlust in der Speicherzelle führen. Um
die Speicherzelle mit dem korrekten Dateninhalt auslesen zu können, darf
eine Restladung in der Speicherzelle nicht unterschritten werden.
Das Abfließen
der Speicherzellenladung wird kompensiert, indem die Speicherzelle
innerhalb eines definierten Zeitraums aufgefrischt wird, d.h. neu
mit der entsprechenden Ladung aufgeladen wird, so dass permanent
eine ausreichende Restladung der Speicherzelle vorliegt.
-
Ein
Speicherbaustein kann neben anderen Betriebsmodi auch in einem Selbstauffrischmodus betrieben
werden, indem der Speicherbaustein selbst für das Auffrischen der Speicherzellen
sorgt. Dazu müssen
von extern keine Kommandos oder Adressen an den Speicherbaustein
angelegt werden. Das Erhalten der Ladungen in den Speicherkapazitäten wird
durch intern generierte Auffrischkommandos gewährleistet, wobei die zeitlichen
Abstände
zwischen den Auffrischkommandos so definiert sind, dass permanent
eine ausreichende Restladung in den Speicherzellen vorliegt, die
zu einem korrekten Auslesen des Inhalts der Speicherzelle führt. Der
Abstand zwischen den Auffrischvorgängen zum Auffrischen einer
Speicherzelle bestimmt in wesentlichem Maße die Stromaufnahme in dem
Selbstauffrischmodus. Sind die Zeiträume zwischen den Auffrischvorgängen kurz,
sinkt die Gefahr eines Verlusts von Daten in den Speicherzellen,
es steigt jedoch die Stromaufnahme an. Werden die Intervalle zwischen
den Auffrischvorgängen
verlängert,
um die Stromaufnahme zu verringern, besteht die Gefahr der Verringerung
der gespeicherten Ladung unter eine Mindestladung, so dass ein Datenverlust
auftreten kann.
-
Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Speicherschaltung zur
Verfügung
zu stellen, dessen Stromaufnahme im Selbstauffrischmodus reduziert
ist. Es ist weiterhin Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren
zum Auffrischen von Speicherzellen zur Verfügung zu stellen, bei dem die Stromaufnahme
minimiert ist.
-
Diese
Aufgabe wird durch die Speicherschaltung nach Anspruch 1 sowie durch
das Verfahren nach Anspruch 11 gelöst.
-
Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
-
Gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Speicherschaltung
vorgesehen, die ein Speicherzellenfeld mit an Wortleitungen und
Bitleitungen angeordneten dynamischen Speicherzellen, eine Auswahleinheit
zum Bereitstellen einer Auswahlinformation und eine Auffrischschaltung umfasst,
um die Speicherzellen jeweils abhängig von der Auswahlinformation
auszuwählen
und die ausgewählten
Speicherzellen aufzufrischen, so dass eine jeweilige darin gespeicherte
Information erhalten wird, oder nicht aufzufrischen.
-
Die
erfindungsgemäße Speicherschaltung ermöglicht es,
nur diejenigen Speicherzellen aufzufrischen, die durch die Auswahlinformation
bestimmt sind. Somit kann das Auffrischen durch die Auswahlinformation
auf die relevanten Speicherzellen beschränkt werden, z.B. auf die Speicherzellen,
die zuvor tatsächlich
von einer Anwendung beschrieben wurden. Dies kann zu einer erheblichen
Stromeinsparung führen,
da Speicheranwendungen häufig nur
auf Teile des Speicherzellenfeldes zugreifen, so dass nur ein Teil
der Speicherzellen aufgefrischt werden muss. Da das Auffrischen
der Inhalte der Speicherzellen einen bestimmten Strom benötigt, kann durch
das Vermeiden eines Auffrischens von Speicherbereichen entsprechend
Strom eingespart werden.
-
Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum
Auffrischen von dynamischen Speicherzellen in einem Speicherzellenfeld
vorgesehen, wobei die Speicherzellen an Wortleitungen und Bitleitungen
angeordnet sind. Das Verfahren umfasst die Schritte des Bereitstellens
einer Auswahlinformation des Auswählens von Speicherzellen abhängig von
der Auswahlinformation und des Auffrischens der ausgewählten Speicherzellen abhängig von
der Auswahlinformation.
-
Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
-
Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung kann die Auswahleinheit einen Zustandsspeicher aufweisen,
um die Auswahlinformation zu speichern. Insbesondere kann die Auswahleinheit
weiterhin eine Programmierschaltung aufweisen, um den Zustandsspeicher
abhängig
von einem Schreibbefehl auf einer Adresse des Speicherzellenfeldes
so mit einem ersten Zustand zu beschreiben, dass die Auffrischschaltung
bei einem nachfolgenden Auffrischen die Speicherzellen an der Adresse auffrischt,
und um den Zustandsspeicher abhängig von
einem Freigabesignal bezüglich
einer Adresse des Speicherzellenfeldes so mit einem zweiten Zustand
zu beschreiben, dass die Auffrischschaltung bei einem nachfolgenden
Auffrischen das Auffrischen der Speicherzellen an der Adresse unterdrückt. Auf diese
Weise kann ein einmal benutzter Speicherbereich auch während des
Betriebs der Speicherschaltung wieder freigegeben werden, so dass
die darin enthaltene Information verworfen wird, indem kein weiteres
Auffrischen der betreffenden Speicherzellen durchgeführt wird.
-
Es
kann weiterhin ein Wortleitungsdekoder vorgesehen sein, um abhängig von
einer Adressinformation eine der Wortleitungen zum Aktivieren auszuwählen, wobei
die Auffrischschaltung einen Adressgeber aufweist, der nacheinander
eine Adressinformation zum Adressieren jeder der Wortleitungen bereitstellt.
-
Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung kann die Auffrischschaltung weiterhin Auswahlschalter
aufweisen, die jeweils zwischen dem Wortleitungsdekoder und jeder
der Wortleitungen angeordnet sind, um abhängig von der von der Auswahleinheit
bereitgestellten Auswahlinformation ein Aktivieren der entsprechenden
Wortleitung durch die Auffrischschaltung zuzulassen oder zu verhindern.
-
Es
können
weitere Auswahlschalter vorgesehen sein, die parallel zu den Auswahlschaltern
angeordnet sind, wobei die Auffrischschaltung gestaltet ist, um
die weiteren Auswahlschalter in einem Auffrischmodus zu öffnen und
in einem Normalbetriebsmodus zu schließen.
-
Ferner
ist es möglich,
dass der Zustandsspeicher Zustandsspeicherelemente aufweist, die
jeweils einer der Wortleitun gen zugeordnet sind, wobei jeder der
Auswahlschalter mit einem zugeordneten Zustandsspeicherelement verbunden
ist, so dass der Schaltzustand jedes der Auswahlschalter von einem in
dem Zustandsspeicherelement gespeicherten Datum abhängt.
-
Insbesondere
kann jedes der Zustandsspeicherelemente eine Programmierschaltung
aufweisen, um beim Beschreiben einer Speicherzelle an einer der
Wortleitungen das zugeordnete Zustandsspeicherelement in einen ersten
Zustand zu versetzen, und um das zugeordnete Zustandsspeicherelement
in einen zweiten Zustand zu versetzen, wenn die Speicherschaltung
eingeschaltet wird oder ein Freigabesignal bereitgestellt wird.
Die Auswahlschalter sind bei einem ersten Zustand des jeweils zugeordneten
Zustands des Speicherelementes geschlossen und bei einem zweiten
Zustand des jeweils zugeordneten Zustandsspeicherelementes geöffnet.
-
Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
sind die Zustandsspeicherelemente als dynamische Speicherzellen
entlang einer oder mehrerer Bitleitungen in dem Speicherzellenfeld
vorgesehen, so dass an jeder der Wortleitungen eine Zustandsspeicherzelle
angeordnet und durch Aktivieren der Wortleitung auslesbar ist, wobei
erste Ausleseverstärker
vorgesehen sind, die jeweils mit mindestens einer der Bitleitungen,
die mit den dynamischen Speicherzellen verbunden sind, verbunden
sind und wobei ein zweiter Ausleseverstärker vorgesehen ist, der mit
einer der mehreren Bitleitungen, die mit den Zustandsspeicherzellen
verbunden sind, verbunden ist, wobei die ersten und zweiten Ausleseverstärker zum
Auffrischen aktivierbar sind, wobei die Auffrischschaltung die Ausleseverstärker nacheinander
aktiviert, so dass der Zustand der Zustandsspeicherzelle an der
aktivierten Wortleitung durch den zweiten Ausleseverstärker detektierbar
ist und die ersten Ausleseverstärker
abhängig
von dem Zustand in der Zustandsspeicherzelle zum Verstärken der
Ladung auf der zugeordneten Bitleitung oder den mehreren zugeordneten
Bitleitungen aktivierbar oder deaktivierbar sind.
-
Es
kann eine Programmierschaltung vorgesehen sein, um die Zustandsspeicherzellen
mit einem ersten Zustand eines Auffrischdatums, der angibt, dass
ein Auffrischen erfolgen soll, oder einem zweiten Zustand, der angibt,
dass kein Auffrischen erfolgen soll, zu beschreiben, wobei der erste
Zustand einem Potenzialpegel entspricht, in dessen Richtung sich
die Zustandsspeicherzellen durch Leckströme im nicht adressierten Zustand
entladen.
-
Gemäß einer
weiteren Ausführungsform kann
vorgesehen sein, dass die Zustandsspeicherzelle durch mehrere dynamische
Speicherzellen gebildet ist, um eine größere Ladung zur Speicherung des
ersten oder zweiten Zustands in der Zustandsspeicherzelle bereitzustellen.
-
Vorzugsweise
können
die Wortleitungen mit mehreren lokalen Wortleitungstreibern versehen sein,
um jeweils Abschnitte der entsprechenden Wortleitung zu aktivieren,
wobei die Wortleitungstreiber abhängig von dem Inhalt der der
entsprechenden Wortleitung zugeordneten Zustandsspeicherzelle aktivierbar
sind.
-
Jedem
Abschnitt der jeweiligen Wortleitung kann eine entsprechende Zustandsspeicherzelle
zugeordnet sein, so dass eine Wortleitung abhängig von der Auswahlinformation
abschnittsweise auffrischbar ist.
-
Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung kann die Auffrischschaltung weiterhin eine Auswahlschaltung
aufweisen, um die Adressinformation abhängig von der von der Auswahleinheit
bereitgestellten Auswahlinformation an den Wortleitungsdekoder weiterzuleiten.
Insbesondere können
mehrere Wortleitungsdekoder für
mehrere Speicherzellenfelder vorgesehen sein, wobei die Auswahleinheit
ausgebildet ist, um die Adressinformation abhängig von der von der Auswahleinheit bereitgestellten
Auswahlinformation an jeden der Wortleitungsdekoder weiterzuleiten.
-
Bevorzugte
Ausführungsformen
der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen
ausführlicher
erläutert.
Es zeigen:
-
1 eine
schematische Darstellung einer Speicherschaltung gemäß dem Stand
der Technik;
-
2 eine
schematische Darstellung einer Speicherschaltung gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
-
3 eine
schematische Darstellung einer Speicherschaltung gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
-
4 eine
beispielhafte Schaltung eines Zustandsspeicherelements zum Zulassen
bzw. Verhindern des Auffrischens von an einer Wortleitung befindlichen
Speicherzelle;
-
5 zeigt
einen Ausschnitt aus einer Speicherschaltung gemäß einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung, bei dem die Zustandsspeicherelemente als Teil des
Speicherzellenfeldes ausgebildet sind;
-
6 eine
schematische Darstellung einer Speicherschaltung gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung, wobei die Zustandsspeicherelemente ebenfalls als
Teil des Speicherzellenfeldes vorgesehen sind;
-
7 einen
Ausschnitt aus einer erfindungsgemäßen Speicherschaltung gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung, bei dem die Zustandsspeicherelemente mit zwei dynamischen
Speicherzellen des Speicherzellenfeldes ausgebildet sind;
-
8 zeigt
eine Darstellung einer durch lokale Wortleitungstreiber unterteilte
Wortleitung, die wahlweise aktiviert werden können, gemäß einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung;
-
9 eine
Darstellung einer Ausführungsform
der Erfindung, bei der die lokalen Wortleitungstreiber durch jeweils
ein Zustandsspeicherelement auswählbar
sind.
-
In 1 ist
eine schematische Darstellung einer herkömmlichen Speicherschaltung 1 mit
einem Speicherzellenfeld 2 dargestellt. Das Speicherzellenfeld 2 umfasst
dynamische Speicherzellen 3, bei denen jeweils eine Information
in Form einer Ladung in einem Kondensator 4 gespeichert
wird. Die Speicherzellen 3 des Speicherzellenfeldes 2 sind
an Wortleitungen 5 und Bitleitungen 6 angeordnet,
so dass bei einer Aktivierung einer der Wortleitungen 5 ein
entsprechender Auswahltransistor T der an dieser Wortleitung befindlichen
Speicherzellen 3 leitend geschaltet wird, so dass die Ladung
auf die entsprechende Bitleitung 6 fließt. Die Auswahl der betreffenden
Wortleitung 5 erfolgt über
das Anlegen einer Wortleitungsadresse X-ADR an einen Wortleitungsdekoder 7,
die abhängig
von der Wortleitungsadresse X-ADR über einen entsprechenden Wortleitungstreiber 15 eine
der Wortleitungen 5 aktiviert und die anderen im deaktivierten
Zustand belässt.
Jede Bitleitung 6 ist mit einem Ausleseverstärker 8 verbunden,
um die von der adressierten Speicherzelle auf die Bitleitung 6 fließende Ladung
zu verstärken
und auf eine Datenleitung 9 auszugeben. Beim Schreiben wird
ein entsprechendes Signal an die Datenleitung 9 angelegt,
und einer der mit den Bitleitungen 6 verbundenen Ausleseverstärker 8 über einen
entsprechenden Schalter 14 abhängig von einer Bitleitungsadresse
Y-ADR ausgewählt,
so dass das entsprechende Datensignal als Ladung auf die entsprechende
Bitleitung 6 angelegt wird, so dass der Kondensator 4 der
adressierten Speicherzelle 3 entsprechend aufgeladen wird.
-
Bei
dynamischen Speicherzellen ist die Ladung in dem Kondensator 4 gespeichert.
Im nicht adressierten Zustand verliert der Kondensator 4 jedoch
im Laufe der Zeit seine Ladung, so dass nach einiger Zeit die in
der Speicherzelle 3 gespeicherte Information nicht korrekt
ausgelesen werden kann. Aus diesem Grunde werden die Speicherzellen
in bekannter Weise in regelmäßigen Abständen aufgefrischt,
indem die Wortleitungen 5 nacheinander adressiert und aktiviert
werden, so dass die Ladungen der an der Wortleitung befindlichen
Speicherzellen auf die zugehörigen
Bitleitungen 6 fließen
und dort durch einen Verstärkungsvorgang
mithilfe der Ausleseverstärker 8 in
die entsprechenden Speicherzellen 3 zurückgeschrieben wird, so dass
die darin gespeicherte Information aufgefrischt wird und dadurch
gegenüber
einem Informationsverlust geschützt
wird.
-
Üblicherweise
sind die Ausleseverstärker 8 mit
jeweils zwei Bitleitungen verbunden, wobei pro Wortleitung 5 nur
eine Speicherzelle 3 für
jedes der Bitleitungspaare vorgesehen ist. Eine Ladung des Kondensators 4 der
Speicherzelle 3 wird detektiert, indem ein Ladungsvergleich
auf den Bitleitungen 6 des Bitleitungspaares mit Hilfe
eines der Ausleseverstärker 8 vorgenommen
wird, da nach dem Adressieren der entsprechenden Wortleitung 5 an
einer der beiden Bitleitungen 6 des Bitleitungspaares befindlichen
Speicherzellen die Ladung der betreffenden Bitleitung sich gegenüber der
Ladung der anderen Bitleitung des Bitleitungspaares ändert.
-
In
einem Selbstauffrischmodus führt
die Speicherschaltung 1 das Auffrischen der Speicherzellen 3 selbsttätig durch.
Dazu ist ein Auffrischzähler 10 vorgesehen,
der in einem Auffrischadressdekoder 11 eine Auffrischadresse
generiert und diese an den Wortleitungsdekoder 7 anlegt.
Der Auffrischadressdekoder 11 generiert im einfachsten
Fall aufeinander folgende Wortleitungsadressen X-ADR, so dass jede der
Wortleitungen 5 nacheinander für eine bestimmte Zeitdauer,
z.B. 40 ns, aktiviert und anschließend deaktiviert wird, so dass
die Ladung der entsprechenden Speicherzelle 3 auf die Bitleitung
fließen
kann, dort durch die Ausleseverstärker 8 verstärkt werden und
dadurch aufgrund des geschlossenen leitend geschaltenen Auswahltransistors
T die entsprechende Ladung in die Kondensatoren 4 der betreffenden Speicherzellen
zurückgeschrieben
wird. Anschließend
werden die Wortleitungen wieder deaktiviert und die Bitleitungen
auf ein gemeinsames Ausgleichspotenzial gebracht. Anschließend wird
der Auffrischzähler 10 weitergezählt, so
dass eine weitere Auffrischadresse in dem Auffri schadressdekoder 11 generiert
wird. Erreicht der Auffrischadressdekoder die höchstmögliche Wortleitungsadresse
X-ADR, so wird das
nächste
Auffrischen an der Wortleitung mit der niedrigsten X-Adresse durchgeführt. Der Selbstauffrischmodus
wird durch ein externes Selbstauffrischsignal SFR bestimmt, mit
dem ein erster Schalter 12 und ein zweiter Schalter 13 angesteuert
werden. Bei aktivem Selbstauffrischsignal SFR ist der Auffrischzähler 10 mit
dem Auffrischadressdekoder 11 und dieser mit dem Wortleitungsdekoder 7 verbunden.
-
In 2 ist
eine Speicherschaltung gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung dargestellt. Gleiche Bezugszeichen entsprechen in
den nachfolgenden Figuren Elementen gleicher oder ähnlicher
Funktion. In der gezeigten Ausführungsform
ist zwischen dem Wortleitungsdekoder 7 und dem jeweiligen
Wortleitungstreiber 15 eine Schalteinrichtung 16 vorgesehen,
die einen Auswahlschalter 17 und einen Modusschalter 18 aufweist.
Der Auswahlschalter 17 und der Modusschalter 18 sind
jeweils parallel zueinander geschaltet. Der Modusschalter 18 ist
geschlossen, wenn sich die Speicherschaltung 1 nicht in
dem Selbstauffrischmodus befindet, was durch das Selbstauffrischsignal
SFR angegeben wird. D.h., der Wortleitungsdekoder 7 ist über die
Wortleitungstreiber 15 mit den entsprechenden Wortleitungen
verbunden, wenn sich die Speicherschaltung in einem Normalbetriebsmodus
befindet. Die Auswahlschalter 17 sind über jeweilige Zustandsspeicherelemente 19 angesteuert,
die abhängig
von ihrem Zustand den entsprechenden Auswahlschalter 17 entweder
schließen
oder öffnen.
Beispielsweise gibt eine logische "0" in
dem Zustandsspeicherelement 19 an, dass der Auswahlschalter 17 geöffnet und
eine logische "1" an, dass der zugeordnete
Auswahlschalter 17 geschlossen ist. Bei einer logischen "1" kann der Wortleitungsdekoder 7 nun
im Selbstauffrischmodus die entsprechende Wortleitung 5 aktivieren,
um die daran befindlichen Speicherzellen aufzufrischen. Bei einer
logischen "0" wird während des
Selbstauffrischmodus eine solche Aktivierung der Wortleitung 5 unterbunden,
da so wohl der Modusschalter 18 als auch der Auffrischschalter 17 der
entsprechenden Wortleitung 5 geöffnet sind.
-
Wenn
die Wortleitungen 5 nicht in regelmäßigen Abständen aktiviert werden, um die
daran befindlichen Speicherzellen aufzufrischen, verlieren die Kondensatoren 4 der
Speicherzellen 3 ihre Ladung, so dass eine darin gespeicherte
Information verloren geht. Die Zustandsspeicherelemente 19 sind
Teil eines Zustandsspeichers 20, wobei bei Anlegen der Betriebsspannung
an die Speicherschaltung die Zustandsspeicherelemente 19 zunächst mit
einer logischen "0" geladen sind, die
angibt, dass die Auffrischschalter 17 geöffnet sind,
so dass, wenn sich die Speicherschaltung im Selbstauffrischmodus
befindet, kein Auffrischen der Speicherzellen 3 durch Aktivieren
der Wortleitungen 5 erfolgen kann. Erst durch ein erstmaliges
Beschreiben von Speicherzellen des Speicherzellenfeldes 2 werden
einzelne Wortleitungen, an denen diese Speicherzellen angeordnet
sind, ausgewählt,
indem das der entsprechenden Wortleitung zugeordnete Zustandsspeicherelement 19 eine
logische "1" eingeschrieben wird,
so dass der zugehörige
Auswahlschalter 17 geschlossen ist. Dadurch kann in dem
Selbstauffrischmodus die entsprechende Wortleitung 5 kurzzeitig
zum Auffrischen aktiviert werden.
-
Um
Chipfläche
zu sparen, kann ein Zustandsspeicherelement 19 für mehrere
Wortleitungen vorgesehen sein, d.h. das Zustandsspeicherelement 19 dient
zum Öffnen
und Schließen
mehrerer Auffrischschalter 17 für entsprechend mehrere Wortleitungen 5.
Wurde zuvor zumindest eine der Speicherzellen der entsprechenden
Wortleitungen 5 beschrieben, wird in das den Wortleitungen
zugeordnete Zustandsspeicherelement 19 eine logische "1" gespeichert, so dass in dem Selbstauffrischmodus
die entsprechenden Wortleitungen 5 regelmäßig aufgefrischt
werden. Auch kann ein Zustandsspeicherelement 19 Wortleitungen
verschiedener Speicherzellenfelder 2 (Speicherbänke) auswählen, so
dass diese für
ein Auffrischen vorgemerkt werden, wenn in einem entsprechenden
Speicherbereich eines der Speicherzellenfelder hineingeschrieben
wurde.
-
In 3 ist
eine weitere Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Speicherschaltung 2 dargestellt.
Ausgehend von der herkömmlichen
Speicherschaltung, wie sie in 1 dargestellt
ist, ist bei der Ausführungsform
der 3 ein weiterer Wortleitungsdekoder 20 vorgesehen,
der die von dem Auffrischadressdekoder 11 gelieferte Auffrischadresse dekodiert
und jeweils an einem den Auffrischadressen zugeordneten Dekodrerausgang
mit einem ersten Eingang eines UND-Gatters 22 verbindet,
an dessen zweiten Eingängen
ein jeweiliges Zustandsspeicherelement 21 angeschlossen
ist. Die Zustandsspeicherelemente 21 geben wie bei der
Ausführungsform
der 2 an, welche Wortleitungen 5 mit den
entsprechenden Speicherzellen aktiviert werden sollen und welche
nicht. Die Ausgänge
der UND-Gatter 22 sind miteinander verbunden, so dass die
dort ausgegebenen Ausgangssignale miteinander verodert werden, so
dass eine logische "1" an einem dritten
Schalter 23 anliegt, wenn die durch die Auffrischadresse
angegebene Wortleitung aktiviert werden soll, und dass eine logische "0" ausgegeben wird, wenn die durch die
Auffrischadresse angegebene Wortleitung nicht aktiviert werden soll.
Bei einer logischen "0" bleibt der dritte
Schalter 23 geöffnet,
so dass das Selbstauffrischungssignal nicht an dem Wortleitungsdekoder 7 anliegt
und dieser somit deaktiviert ist. Das Vorsehen der durch den weiteren
Wortleitungsdekoder 20, die Zustandsspeicherelemente 21,
und die UND-Gatter 22 bereitgestellten Auswahlschaltung 24 zum
Bereitstellen eines Auswahlsignals für den dritten Schalter 23 sind
vorteilhaft, wenn mehrere Bänke
von Speicherzellenfeldern 2 in der Speicherschaltung 1 vorgesehen
sind, so dass mithilfe der Auswahlschaltung 24 gleichzeitig
mehrere Wortleitungsdekoder 7 aktivierbar bzw. deaktivierbar
sind, um das Auffrischen von Speicherzellen durch Aktivieren der
betreffenden Wortleitung durchzuführen. Ebenso wie in der Ausführungsform
der 2 ist eine Reduzierung der Zustandsspeicherelemente 21 möglich, wenn
ein Zustandsspeicherelement 21 mehreren Wortleitungen 5 zugeordnet
wird.
-
Mit
Bezug auf 4 werden die Zustandsspeicherelemente 19, 21,
wie sie in den Ausführungsformen
der 2 und 3 sowie in den nachfolgend beschriebenen
Ausführungsformen
verwendet werden können,
dargestellt. 4 zeigt ein Zustandsspeicherelement 19 mit
einem SR-Flip-Flop 30 zum Speichern des Zustandssignals.
Der Setzeingang S ist mit einem Ausgang eines ersten UND-Gatters 31 verbunden.
Ein erster Eingang des ersten UND-Gatters 31 ist mit einem
der Ausgänge
für die Wortleitungen
des Wortleitungsdekoders 7 (Ausführungsform der 2)
bzw. des weiteren Wortleitungsdekoders 20 (Ausführungsform
der 3) verbunden, so dass bei Aktivieren der dem Zustandsspeicherelement 19 zugeordneten
Wortleitung eine logische "1" an dem ersten Eingang
des ersten UND-Gatters 31 anliegt. Ein zweiter Eingang
des ersten UND-Gatters 31 empfängt ein internes oder extern
angelegtes Schreibsignal WRITE, das angibt, dass auf die durch die
Wortleitungsadresse adressierte Wortleitung geschrieben werden soll.
Dies führt dazu,
dass an den Setzeingang S des Flip-Flops 30 eine logische "1" angelegt wird, so dass das Flip-Flop 30 eine
logische "1" speichert und diese
an einem Ausgang Q des Flip-Flops 30 ausgibt.
Wie bereits zuvor mit Bezug auf die 2 und 3 beschrieben, bewirkt
eine in dem Zustandsspeicherelement 19, 21 gespeicherte
logische "1", dass die dem Zustandsspeicherelement 19, 21 zugeordnete
Wortleitung 5 bei einem Auffrischen berücksichtigt wird, so dass die Inhalte
der mit der Wortleitung verbundenen Speicherzellen 3 im
Selbstauffrischmodus aufgefrischt werden. Ein Rücksetzeingang R des Flip-Flops 30 ist mit
einem Ausgang eines ODER-Gatters 32 verbunden. An einen
ersten Eingang des ODER-Gatters 32 ist ein Einschaltsignal
POWERUP angelegt, das mit einer logischen "1" angibt,
wenn die Speicherschaltung eingeschaltet wird und nach einer vorgegebenen
Zeitspanne wieder eine logische "0" annimmt. Das Einschaltsignal
bewirkt am Ausgang des ODER-Gatters
eine logische "1", so dass das Flip-Flop 30 zurückge setzt
wird und eine logische "0" am Ausgang Q des
Flip-Flops 30 anliegt. Da die gezeigte Schaltung der Zustandsspeicherelemente
für alle
Zustandsspeicherelemente 19, 21 identisch ist, ist
somit nach dem Einschalten der Speicherschaltung in allen Zustandsspeicherelementen 19, 21 eine logische "0" gespeichert.
-
Ein
zweiter Eingang des ODER-Gatters 32 ist mit einem Ausgang
eines zweiten UND-Gatters 33 verbunden, an dessen ersten
Eingang der zugeordnete Dekoderausgang des Wortleitungsdekoders 7 bzw.
des weiteren Wortleitungsdekoders 20 angelegt ist. An einen
zweiten Eingang des zweiten UND-Gatters 33 ist ein Freigabesignal
UNWRITE angelegt, das angibt, dass die Speicherzellen, die an der
durch die Wortleitungsadresse angegebenen Wortleitung angeordnet
sind, nachfolgend bei einem Auffrischvorgang nicht mehr berücksichtigt
werden müssen, da
die darin gespeicherten Daten verworfen werden können. Das Freigabesignal UNWRITE
ermöglicht es,
einmal benötigte
Speicherbereiche der Speicherschaltung freizugeben, d.h. von dem
nachfolgenden Auffrischen wieder auszunehmen, um für das Auffrischen
der freigegebenen Speicherzellen den Stromverbrauch zu reduzieren.
-
Bei
mehreren Bänken
der Speicherschaltung muss entweder zum Unterscheiden der mehreren Bänke bei
der Aktivierung der entsprechenden Wortleitungen die jeweilige Bankadresse
berücksichtigt werden,
oder es werden durch Anlegen der Wortleitungsadresse X-ADR die entsprechenden
Wortleitungen aller Bänke
parallel aktiviert, so dass bei einem nachfolgenden Schreibbefehl
WRITE oder Freigabesignal UNWRITE der Zustand der Flip-Flops 30 aller
den entsprechenden Wortleitungen zugeordneten Zustandsspeicherelementen 19, 21 eingestellt wird.
-
Werden
wie zuvor beschrieben mehrere Wortleitungen einem Zustandsspeicherelement
zugeordnet, so wird das Zustandsspeicherelement 19, 21 anstatt
durch eine spezifische Wortleitungsadresse X-ADR durch eine beliebige
Wortleitungsadresse X-ADR dem dem Zustandsspeicherelement zugeordneten
Wortleitungsadressbereich in Verbindung mit dem Schreibbefehl WRITE
gesetzt. Zur Realisierung sind dazu weitere ODER-Schaltungen an
den ersten Eingängen
des ersten und zweiten UND-Gatters 31, 33 vorgesehen,
an deren jeweiligen Eingänge
alle entsprechenden Dekoderausgänge
des Wortleitungsadressbereiches des Wortleitungsdekoders 7 bzw.
des weiteren Wortleitungsdekoders 20 angelegt sind.
-
In 5 ist
eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform
der Speicherschaltung gemäß der Erfindung
dargestellt, bei dem die Zustandsspeicherelemente als Teil der dynamischen Speicherzellen
des Speicherzellenfeldes ausgebildet sind. Zur Vereinfachung der
Darstellung sind die Speicherzellen als Kreise an den Schnittstellen
von Wortleitungen 5 und Bitleitungen 6 angeordnet.
Die Ausleseverstärker 8 sind
jeweils mit zwei zueinander benachbarten Bitleitungen eines Bitleitungspaares verbunden,
um den Inhalt einer Speicherzelle durch Detektieren eines Ladungsunterschiedes
auf den Bitleitungen 6 des Bitleitungspaares nach dem Aktivieren
einer der Wortleitungen 5 festzustellen. Bei dieser Ausführungsform
werden die Zustandsspeicherelemente nicht separat, sondern als Teil
des Speicherzellenfeldes 2 ausgebildet. Vorzugsweise werden dazu
Speicherzellen am Rand des Speicherzellenfeldes vorgesehen, die
zwischen prozesstechnisch notwendigen, so genannten Dummy-Speicherzellen
und den regulären
Speicherzellen zum Speichern der Nutzdaten angeordnet sind. Um ein
Zustandsspeicherelement für
jede der Wortleitungen vorzusehen, sind Speicherzellen an einem
gemeinsamen Bitleitungspaar ausreichend. Das betreffende Bitleitungspaar
ist mit einem weiteren Ausleseverstärker 40 verbunden,
der nach dem Aktivieren einer der Wortleitungen 5 mithilfe
des Wortleitungsdekoders zunächst die
entsprechend aktivierte Zustandsspeicherzelle ausliest und bewertet.
Die Ausleseverstärker 8 als auch
der weitere Ausleseverstärker 40 können nach kurzer
Zeit eine Bewertung der auf den Bitleitungen befindlichen Signale
durchführen.
Der Hauptteil des Strom verbrauchs betrifft jedoch das Trennen der
Ladungen auf den Bitleitungen 6 des entsprechenden Bitleitungspaares
auf den vollen Signalpegel. Abhängig
von dem zuvor in der betreffenden ausgelesenen Zustandsspeicherzelle
gespeicherten Wert werden nun die Ausleseverstärker 8 angesteuert.
Ein Spreizen der Ladungen auf den Bitleitungen 6 des Bitleitungspaares
durch den jeweiligen Ausleseverstärker 8 erfolgt nur
dann, wenn in der Zustandsspeicherzelle eine entsprechende Information,
z.B. eine logische "1" gespeichert ist
und nicht eine logische "0" gespeichert ist.
Dadurch wird nach dem Aktivieren der entsprechenden Wortleitung 5 verhindert,
dass ein Stromverbrauch aus dem Spreizen von Ladungen von an der
aktivierten Wortleitung befindlichen Speicherzellen erfolgt, obwohl
die darin gespeicherten Informationen nicht erhalten werden sollen,
da die Speicherzellen an der betreffenden Wortleitung 5 entweder
nach dem Einschalten der Speicherschaltung noch nicht benutzt wurden
oder die darin zuvor gespeicherte Information verworfen werden kann.
-
Da
die Zustandsspeicherzellen an Wortleitungen mit gerader Wortleitungsadresse
an einer ersten Bitleitung des Bitleitungspaares und Zustandsspeicherzellen
an Wortleitungen mit einer ungeraden Wortleitungsadresse an einer
zweiten Bitleitung des Bitleitungspaares angeordnet sind, muss je
nachdem über
welche der Wortleitungen, d.h. gerade oder ungerade, die Zustandsspeicherzelle
ausgelesen wird, entweder das Datum von der ersten oder zweiten
Bitleitung des Bitleitungspaares, an dem die Zustandsspeicherzellen
angeordnet sind, ausgelesen werden. Auf gleiche Weise ist darauf
zu achten, dass je nach Wortleitungsadresse die Zustandsspeicherzellen
abhängig
von dem Schreibbefehl, dem Freigabesignal UNWRITE und der Wortleitungsadresse
in richtiger Weise über
die CSL-Schalter 41 beschrieben werden. Um den Inhalt der
betreffenden adressierten Zustandsspeicherzelle korrekt auszugeben,
sind die Ausgänge
des weiteren Ausleseverstärkers 40 mit
einem Demultiplexer 42 verbunden, um entweder den Signalpegel
der ersten Bitleitung oder der zweiten Bitleitung des Bitleitungspaares, an
dem die Zustandsspeicherzellen angeordnet sind, auszugeben und in
geeigneter Weise den Ausleseverstärkern 8 zur Verfügung zu
stellen, so dass diese ein Auslesen nur dann vornehmen, wenn z.B.
eine logische "1" angelegt ist.
-
Die
Ausleseverstärker 8 werden
zumindest nach dem Aktivieren der entsprechenden Wortleitung leicht
verzögert,
so dass zunächst
die betreffende Zustandsspeicherzelle durch den weiteren Ausleseverstärker 40 bewertet
werden kann, und anschließend
abhängig
von dem Zustandsspeicherwert der Zustandsspeicherzelle die Ausleseverstärker 8 aktiviert
oder deaktiviert werden. Bei Aktivieren der Ausleseverstärker 8 wird
ein Ladungsunterschied auf dem mit ihnen verbundenen Bitleitungspaar
verstärkt und
dadurch die durch die aktivierte Wortleitung adressierte Speicherzelle
erneut geladen, d.h. die Ladung des Kondensators der Speicherzelle
aufgefrischt. Wird eine logische "0" aus
der Zustandsspeicherzelle ausgelesen und ein entsprechendes Steuersignal 55 an
die Ausleseverstärker 8 angelegt,
bewerten die Ausleseverstärker 8 den
Ladungsunterschied auf den entsprechen Bitleitungspaaren nicht bzw.
nicht vollständig
und der Bewertungsstrom wird dadurch eingespart. Die Potenzialdifferenz
von ca. 200 mV durch das Aufschalten der Speicherzellen auf die
Bitleitungen des jeweiligen Bitleitungspaares werden anschließend durch
eine (nicht gezeigte) Ausgleichsschaltung ausgeglichen und dadurch
in die betreffenden Speicherzellen ein Mittenpotenzial geladen.
Wird im Normalbetriebsmodus eine Wortleitung aktiviert, so wird
auch die entsprechende Zustandsspeicherzelle über den weiteren Ausleseverstärker 40 ausgelesen.
Wird dann ein Schreibbefehl WRITE (bei gleicher Bankadresse) empfangen,
so wird ein WRITE-Schalter 42 geschlossen. Abhängig davon,
ob eine gerade oder ungerade Wortleitung aktiviert (angezeigt durch
ein entsprechendes an den Schaltern 45, 46 angelegtes
Signal) ist, findet eine Invertierung des Schreibsignals in dem
Inverter 43 statt und das resultierende Signal wird als
differenzielles Signal über
die CSL-Schalter 41 an den weiteren Ausleseverstärker 40 weitergegeben.
Lediglich ein Freigabekommando UNWRITE, das zum Bereitstellen einer
logischen "0" über einen Freigabeschalter 44 führt, kann
dazu führen,
dass eine logische "0" in der betreffenden
Speicherzelle gespeichert wird. Dazu wird ebenfalls berücksichtigt,
ob sich die Zustandsspeicherzelle der betreffenden Wortleitung an einer
geraden oder ungeraden Wortleitung befinden und mithilfe des Inverters 43 der
korrekte Zustand in die Zustandsspeicherzelle geschrieben.
-
Das
Beschreiben und das Auswerten der Zustandsspeicherzellen lässt sich
auch vornehmen, wenn die Bitleitungen miteinander vertwistet sind.
In diesem Fall ist die Schaltung des weiteren Ausleseverstärkers 40 in
entsprechender Weise anzupassen.
-
Da
nach dem Einschalten der Speicherschaltung die Zustandsspeicherzellen
nicht vordefiniert sind, kann das Auslesen der Zustandsspeicherzellen
anfänglich
zu willkürlichen
Bewertungsergebnissen führen.
Es ist jedoch notwendig, die Zustandsspeicherzellen nach dem Einschalten
der Speicherzellen eindeutig vorzudefinieren, so dass zunächst die
Zustandsspeicherzellen mit einer logischen "0" beschrieben
werden. Dies kann beispielsweise durch einen geeigneten Testmodus
erfolgen, bei dem alle Wortleitungen gleichzeitig aktiviert werden
und wobei alle Zustandsspeicherzellen gleichzeitig mit einem entsprechenden
Freigabekommando UNWRITE vordefiniert werden können. Aus diesem Grunde ist
es sinnvoll, dem Anwender der Speicherschaltung einen zusätzlich entsprechenden
Freigabebefehl zur vollständigen
Freigabe aller Speicherzellen zur Verfügung zu stellen, d.h. zum Einstellen
aller Zustandsspeicherzellen auf einen Zustand, bei dem keine der Wortleitungen
bei einem Selbstauffrischmodus aufgefrischt werden. Zur Unterscheidung
eines Befehls zur vollständigen
Freigabe gegenüber
einem Freigabebefehl für
eine einzelne Wortleitungsadresse kann ein beliebiges Adressbit
der mit dem Freigabebefehl übergebenen
Bitleitungsadresse benutzt werden.
-
Dynamische
Speicherzellen haben in der Regel einen bevorzugten Potenzialzustand,
der sich einstellt, wenn längere
Zeit kein Auffrischen der Speicherzellen stattgefunden hat oder
der Leckstrom zu hoch ist. Üblicherweise
ist ein hoher Potenzialpegel als Ladung in den Kondensatoren der
Speicherzelle der instabile Potenzialzustand, so dass sich die Speicherzellen
typischerweise zu einem niedrigen Potenzialzustand, d.h. zu einer
physikalischen "0" entladen. Zuvor
wurde eine gespeicherte physikalische "1" als
Zustandsspeicherwert für
eine bereits beschriebene, d.h. aufzufrischende Wortleitung und eine
physikalische "0" als Zustandsspeicherwert
für eine
nicht aufzufrischende Wortleitung gewählt. Diese zunächst willkürliche Definition
der Zustandsspeicherwerte ist vertretbar, solange sichergestellt
ist, dass die Zustandsspeicherzellen auf mindestens die gleiche
Retentionsspezifikation getestet sind wie die regulären Speicherzellen,
d.h. die gespeicherte Information mindestens solange ohne ein Auffrischen speichern
können
wie die regulären
Speicherzellen. Das Verlieren der Ladung einer Zustandsspeicherzelle
könnte
ansonsten bis zum nächsten
Auffrischvorgang zu einem Wechsel des Zustandsspeicherwertes führen. Ein
solcher Wechsel des Zustandsspeicherwertes findet bei einem Speicherzellenfeld der
oben angegebenen Art typischerweise von einer physikalischen "1" auf eine physikalische "0" statt, was bei der gegenwärtigen Definition
zur Folge hätte, dass
der Zustandsspeicherwert einer benutzten Wortleitung in dem Zustandsspeicherwert
zu einer unbenutzten Wortleitung, d.h. einer Wortleitung, die nicht
aufgefrischt werden soll, übergeht.
Dadurch könnte
ein notwendiges Auffrischen einer der Wortleitungen unterdrückt werden
und die Daten in allen auf dieser Wortleitung tatsächlich zum
Speichern von Daten verwendeten Speicherzellen zerstört werden. Daher
ist ein ausführliches
Testen der Zustandsspeicherzellen notwendig, um eine zuverlässige Speicherwirkung
zu garantieren.
-
Wird
die Zuordnung invertiert, d.h. eine physikalische "0" entspricht einer Wortleitung, die aufgefrischt
werden soll und eine physikalische "1" entspricht
einer Wortleitung, bei der das Auffrischen unterbleiben kann, so
ist eine schlechte Retentionszeit einer Zustandsspeicherzelle für die weitere
Funktion im Autoauffrischmodus unkritisch. Ist die Zustandsspeicherzelle
schwach, d.h. verliert sie ihre gespeicherte Ladung sehr schnell
von einem hohen Ladungspotenzial auf ein niedriges Ladungspotenzial (von
einer physikalischen „1" auf eine physikalische „0"), so erfolgt eine
Bewertung dieser eigentlich unbenutzten Wortleitung zugeordneten
Speicherzellen, was sich in einer geringfügigen aber unnötigen Stromerhöhung im
Selbstauffrischmodus auswirkt. Eine funktionelle Störung im
Falle von schlechten Zustandsspeicherzellen, d.h. Zustandsspeicherzellen mit
einer geringen Datenhaltezeit (Retention) wird also verhindert durch
eine unter Umständen
weniger optimierte Reduktion der Stromaufnahme im Selbstauffrischmodus.
Es ist möglich,
bei einer solchen Zuordnung der Zustandssignale völlig auf
das Testen der Zustandsspeicherzellen durch einen weiteren Testmodus
zu verzichten.
-
Im
Allgemeinen ist in den Zustandsspeicherzellen ein erster Zustand
eines Zustandsspeicherwertes definiert, der angibt, dass ein Auffrischen
erfolgen soll und ein zweiter Zustand des Auffrischdatums definiert,
der angibt, dass kein Auffrischen erfolgen soll, wobei der erste
Zustand einem Potenzialpegel entspricht, in dessen Richtung sich
die Zustandsspeicherzelle durch Leckströme im nicht adressierten Zustand
entladen. Ändert
sich die Ladung in den Zustandsspeicherzellen in Richtung eines
hohen Ladungspotenzials, d.h. in Richtung einer physikalischen "1", so wird entsprechend die physikalische "1" so definiert, dass die entsprechende
Wortleitung bei einem Auffrischen berücksichtigt wird und eine physikalische "0" entspricht einer Wortleitung, die bei
einem Auffrischen unberücksichtigt
bleiben soll.
-
In
der in 6 gezeigten Ausführungsform wird eine alternative
Möglichkeit
dargestellt, die Speicherschaltung auszubilden. Dabei werden die
physikalischen Zustandsspeicherwerte der Zustandsspeicherzellen
nicht fest mit einem Zulassen eines Auffrischens bzw. Blockieren
eines Auffrischens der Speicherzellen an der betreffenden Wortleitung
verbunden. Im gezeigten Ausführungsbeispiel
erlaubt wie zuvor beschrieben eine logische "0" die
Bewertung der übrigen
Bitleitungen durch die Ausleseverstärker 8 und eine logische "1" verhindert das Auswerten bzw. das Spreizen
der Ladungen auf den Bitleitungspaaren, mit denen die Ausleseverstärker 8 verbunden
sind. Eine logische "0" kann aus den entsprechenden
Zustandsspeicherzellen ausgelesen werden, wenn entweder ein niedriges
Ladungspotenzial der Kondensatoren der betreffenden Speicherzellen an
der ersten Bitleitung 6ODD oder
ein hohes Ladungspotenzial in den Kondensatoren der Speicherzellen an
der entsprechenden zweiten Bitleitung 6EVEN des Bitleitungspaares,
an dem die Zustandsspeicherzellen angeordnet sind, gespeichert ist.
Da der weitere Ausleseverstärker 40 die
auf dem Bitleitungspaar bestehende Ladungsdifferenz an die beiden
Ausgangsleitungen 51 und 52 verstärkt ausgibt,
kann ein Zustand einer positiven Potenzialdifferenz zwischen der ersten
und der zweiten Ausgangsleitung 51, 52 oder in
einer negativen Potenzialdifferenz zwischen den beiden Ausgangsleitungen
festgelegt werden. Eine positive Potenzialdifferenz bedeutet für die Zustandsspeicherzellen
an der ersten Bitleitung 6ODD ein
hohes Ladungspotenzial in dem Kondensator und für die Zustandsspeicherzellen
an der zweiten Bitleitung 6EVEN ein
niedriges Ladungspotenzial in dem Kondensator der betreffenden Zustandsspeicherzelle.
Dies gilt umgekehrt für
eine negative Potenzialdifferenz an den Ausgangsleitungen 51, 52.
Dadurch lässt
sich die Schreibschaltung zum Beschreiben der Zustandsspeicherzellen
etwas vereinfachen.
-
In 7 ist
ein Ausschnitt aus einer Speicherschaltung gemäß einer weiteren Ausführungsform
der 6 dargestellt, bei dem lediglich die Zustandsspeicherzellen
und entsprechende weitere Ausleseverstärker 40 gezeigt sind.
Bei dieser Ausführungsform
wird der Zustandsspeicherwert, der angibt, ob die betreffende Wortleitung
aufgefrischt werden soll oder nicht, in zwei Speicherzellen gespeichert.
Ein solches Doppelzellenkonzept sieht vor, an beiden Bitleitungen
eines Bitleitungspaares und an einer Wortleitung eine Speicherzelle
vorzusehen, die zueinander entgegengesetzt geladen werden, so dass
je nach zu speichernder Information eine positive oder eine negative
Ladungsdifferenz beim Aktivieren der Wortleitung auf die Bitleitung
des Bitleitungspaares fließen.
Ein solches Doppelzellenkonzept ist bereits für reguläre Speicherzellen bekannt und
ermöglicht
eine erhöhte
Auswertesicherheit der Zustandsspeicherzellen, indem zwei Speicherzellen
für das
Speichern des Zustandsspeicherwertes zur Verfügung stehen. Um die Anordnung
der Speicherzellen im Speicherzellenfeld dazu nicht zu verändern, werden
zwei weitere Ausleseverstärker 40 vorgesehen,
die an zwei benachbarten Bitleitungspaaren angeordnet sind, wobei
die beiden ersten Bitleitungen 6odd der
Bitleitungspaare mit einem ersten der weiteren Ausleseverstärker 40 und
die beiden zweiten Bitleitungen 6even der
beiden Bitleitungspaare mit einem zweiten weiteren Ausleseverstärker 40 verbunden sind,
wobei zwei Bitleitungen zum Anschluss an die entsprechenden Ausleseverstärker über Kreuz
geführt
sein können.
-
In 8 ist
ein Ausschnitt aus einer erfindungsgemäßen Speicherschaltung mit einem
lokalen Wortleitungstreiber 60 dargestellt, der Wortleitungsabschnitte
einer Wortleitung 6 separat treibt. Die lokalen Wortleitungstreiber 60 sind üblicherweise
vorgesehen, um das Aktivieren der Wortleitung, d.h. zu deren Umladen,
zu beschleunigen, so dass die Ladungen schneller aus den betreffenden
Speicherzellen ausgelesen werden können. Es kann nun vorgesehen
sein, dass die lokalen Wortleitungstreiber 60 mit einem
Steueranschluss 61 versehen sind, um ein Steuersignal WS
zu empfangen, das angibt, ob der lokale Wortleitungstreiber 60 aktiviert
werden soll oder nicht, abhängig
von dem in der zugeordneten Zustandsspeicherzelle gespeicherten
Zustandsspeicherwert. So kann bereits die Funktion der lokalen Wortleitungstreiber
unterdrückt
werden, wenn der weitere Ausleseverstärker 40 in dem der
Wortleitung zugeordneten Speicherzelle detektiert hat, dass kein Auffrischen
erfolgen soll. Auf diese Weise kann das Aufschalten der Speicherkondensatoren
auf die betreffenden Bitleitungen unterbunden werden, so dass durch
die abgeschalteten lokalen Wortleitungstreiber der Stromverbrauch
weiter gesenkt werden kann.
-
Es
kann weiterhin vorgesehen sein, dass bei mehreren lokalen Wortleitungstreibern,
die eine Wortleitung in mehrere Wortleitungsabschnitte unterteilt,
für jeden
der Wortleitungsabschnitte eigene Zustandsspeicherzellen vorgesehen
sein können,
so dass sich für
jeden Wortleitungsabschnitt festlegen lässt, ob ein Auffrischen stattfinden
soll oder unterbunden werden soll. Dazu werden Zustandsspeicherzellen
an mehreren Bitleitungspaaren vorgesehen, wobei die Anzahl der Bitleitungspaare
mit Zustandsspeicherzellen der Anzahl mindestens der separat voneinander
auffrischbaren Wortleitungsabschnitte entspricht. Selbstverständlich ist
es auch denkbar, für
mehrere Wortleitungsabschnitte eine gemeinsame Zustandsspeicherzelle
vorzusehen.
-
Die
vorstehenden Ausführungsformen
wurden anhand von Ausführungsbeispielen
mit intern generierten Auffrischsignalen beschrieben. Es ist jedoch
auch möglich,
das Konzept der vorliegenden Erfindung auf Speicherschaltungen anzuwenden,
bei dem Auffrischsignale extern an die Speicherschaltung angelegt
werden. Die in den Ausführungsformen
beschriebenen Konzepte zur Realisierung eines reduzierten Stromverbrauchs
in der Speicherschaltung können
auch miteinander kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen
der Erfindung zu erhalten.
-
- 1
- Speicherschaltung
- 2
- Speicherzellenfeld
- 3
- Speicherzelle
- 4
- Kondensator
- 5
- Wortleitung
- 6
- Bitleitung
- 7
- Wortleitungsdekoder
- 8
- Ausleseverstärker
- 9
- Datenleitung
- 10
- Auffrischzähler
- 11
- Auffrischadressdekoder
- 12
- Erster
Auffrischschalter
- 13
- Zweiter
Auffrischschalter
- 14
- Schalter
- 15
- Wortleitungstreiber
- 16
- Schalteinrichtung
- 17
- Auswahlschalter
- 18
- Modusschalter
- 19
- Zustandsspeicherelemente
- 20
- Zustandsspeicher
- 21
- Zustandsspeicherelemente
- 22
- UND-Gatter
- 23
- Dritter
Schalter
- 24
- Auswahlschaltung
- 30
- SR-Flip-Flop
- 31
- erstes
UND-Gatter
- 32
- ODER-Gatter
- 33
- Zweites
UND-Gatter
- 34
- weiterer
Ausleseverstärker
- 41
- CSL-Schalter
- 42
- Demultiplexer
- 43
- Inverter
- 44
- Freigabeschalter
- 51,
52
- Ausgangsleitungen
- 60
- lokaler
Wortleitungstreiber
- 61
- Steueranschluss
- T
- Auswahltransistor