-
Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Halbleiterspeichersystem, das
ein optisches Signal als Steuersignal für einen Speicher bereitstellt,
ein Computersystem und ein Speicherelement.
-
Ein
Speichersystem kann ein Halbleiterspeicherelement und eine Speichersteuereinheit
umfassen. Das Halbleiterspeicherelement speichert Daten oder gibt
die gespeicherten Daten in Abhängigkeit von
einem Steuersignal aus, das von der Speichersteuereinheit angelegt
wird. Das Speichersystem kann während
einer Testoperation einen Test für
alle Speicherzellen des Halbleiterspeicherelements durchführen, um
eine Adresse einer normalen Speicherzelle und eine Adresse einer
defekten Speicherzelle zu identifizieren.
-
Es
können
jedoch bei der Kommunikation der Steuersignale von der Speichersteuereinheit
zum Halbleiterspeicherelement Fehler auftreten. Zum Beispiel kann
die Speichersteuereinheit ein ungeeignetes Steuersignal geben oder
Rauschen kann die Steuersignale bei der Übertragung beeinträchtigen. Solche
Fehler können
eine abnormale Funktionsweise des Halbleiterspeicherelements bewirken,
was zu einer schlechten Leistung des Speichersystems führt.
-
Die
der Erfindung zugrunde liegende technische Aufgabe besteht darin,
ein Halbleiterspeichersystem, ein Computersystem und ein Speicherelement
zur Verfügung
zu stellen, die ein Steuersignal korrekt zu einem Speicher übertragen
können.
-
Die
Erfindung löst
diese Aufgabe dadurch, dass ein Halbleiterspeichersystem mit den
Merkmalen des Anspruch 1, ein Computersystem mit den Merkmalen des
Anspruch 11 und ein Speicherelement mit den Merkmalen des Anspruch
13 zur Verfügung
gestellt wird.
-
Vorteilhafte
Ausführungsformen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen angeführt, deren Wortlaut hiermit
durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung genacht wird, um unnötige Textwiederholungen
zu vermeiden.
-
Ein
Halbleiterspeichersystem gemäß einer beispielhaften
Ausführungsform
der Erfindung umfasst eine Speichersteuereinheit und einen Speicher. Die
Speichersteuereinheit umfasst eine Steuersignalumwandlungseinheit,
die ein Steuersignal in ein umgewandeltes Steuersignal mit n sequentiellen
Taktpulsen und in einen Zieltaktpuls umwandelt, der aktiviert wird,
nachdem eine Zeitdauer nach einem Startpunkt der n sequentiellen
Taktpulse abgelaufen ist, und das umgewandelte Steuersignal ausgibt,
und eine Steuereinheitübertragungseinheit,
die das umgewandelte Steuersignal in ein optisches Signal umwandelt
und das optische Signal zu dem Speicher überträgt. Der Speicher umfasst eine
Speicherempfangseinheit, die das optische Signal in ein elektrisches
Signal umwandelt, und eine Steuersignalrückumwandlungseinheit, die die
Zeitdauer aus dem elektrischen Signal detektiert und das elektrische
Signal in ein Steuersignal umwandelt, das mit der Zeitdauer korrespondiert.
-
Das
Steuersignal kann ein Spaltenadresssignal (CAS) zum Adressieren
von Spalten des Speichers oder ein Zeilenadresssignal (RAS) zum
Adressieren von Zeilen des Speichers sein. Die Speichersteuereinheit
kann weiter eine Speichersteuereinheit (MCU) oder ein feldprogrammierbares
Gatearray (FPGA) umfassen, die das Steuersignal erzeugt. Die Speichersteuereinheit
kann das Steuersignal zum Speicher übertragen, um den Speicher
zu testen. Die Speicherempfangseinheit kann einen Spannungspegelübersetzer
umfassen, der einen Spannungspegel des elektrischen Signals in einen
Betriebsspannungspegel des Speichers umwandelt. Die Zeitdauer kann
ein erster Wert sein, wenn das Steuersignal ein CAS-Signal ist,
und ein zweiter, unterschiedlicher Wert, wenn das Steuersignal ein
RAS-Signal ist. Die Steuersignalrückumwandlungseinheit kann eine Steuersignalumwandlungstabelle
umfassen, die zugehörige
Einträge
für das
CAS-Signal und das RAS-Signal sowie ihre zugehörigen Zeitdauern beinhaltet.
Die Anzahl an sequentiellen Taktpulsen kann für das RAS-Signal und das CAS-Signal
identisch sein. Die Speichersteuereinheit und der Speicher können über einen
Wellenleiter miteinander verbunden sein. Die Steuersignalumwandlungseinheit
und die Steuersignalrückumwandlungseinheit
können FPGAs
sein.
-
Ein
Computersystem gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform
der Erfindung umfasst ein Speichersystem mit einer Steuersignalumwandlungseinheit,
einer Steuereinheitübertragungseinheit,
einer Speicherempfangseinheit und einer Steuersignalrückumwandlungseinheit.
Die Steuersignalumwandlungseinheit ist dazu ausgebildet, ein Steuersignal
in ein umgewandeltes Steuersignal mit n sequentiellen Taktpulsen
und in einen Zieltaktpuls umzuwandeln, der aktiviert wird, nachdem
die n sequentiellen Taktpulse abgelaufen sind, und das umgewandelte
Steuersignal auszugeben. Die Steuereinheitübertragungseinheit ist dazu
ausgebildet, das umgewandelte Steuersignal in ein optisches Signal
umzuwandeln und das optische Signal zu dem Speicher zu übertragen.
Die Speicherempfangseinheit ist dazu ausgebildet, das optische Signal
in ein elektrisches Signal umzuwandeln. Die Steuersignalrückumwandlungseinheit
ist dazu ausgebildet, die Zeitdauer aus dem elektrischen Signal
zu detektieren und das elektrische Signal in ein Steuersignal umzuwandeln,
das mit der Zeitdauer korrespondiert.
-
Das
Computersystem kann weiter eine Zentralverarbeitungseinheit (CPU),
eine Benutzerschnittstelle, eine Energieversorgung und einen Bus
umfassen, wobei das Speichersystem, die CPU, die Benutzerschnittstelle
und die Energieversorgung mit dem Bus verbunden sind.
-
Ein
Speicherelement gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform
der Erfindung umfasst eine Speicherempfangseinheit, die dazu ausgebildet
ist, ein optisches Signal mit einem sinusförmigen Teil in ein elektrisches
Signal umzuwandeln, wobei das optische Signal n Startbits, die als
n sequentielle Takte abgebildet werden, und einen Zieltakt umfasst,
der aktiviert wird, nachdem eine Zeitdauer nach einem Startpunkt
der Startbits abgelaufen ist, und eine Steuersignalrückumwandlungseinheit,
die dazu ausgebildet ist, die Zeitdauer aus dem elektrischen Signal
zu detektieren und das elektrische Signal in ein Steuersignal umzuwandeln,
das mit der Zeitdauer korrespondiert.
-
Vorteilhafte
Ausführungsformen
der Erfindung, die nachfolgend ausführlich beschrieben werden,
sind in den Zeichnungen dargestellt, in denen:
-
1 ein
Blockdiagramm eines Halbleiterspeichersystems gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung darstellt,
-
2A, 2B, 2C und 2D beispielhafte
Schaubilder sind, die jeweils Signalmuster von Signalen darstellen,
die von einer Speichersteuereinheit von 1 erzeugt
werden können,
-
3A, 3B und 3C Simulationsergebnisse
eines Vergleichs zwischen einem von einer Speichersteuereinheit
von 1 übertragenen
Signal und einem vom Speicher von 1 empfangenen
Signal darstellen,
-
4A, 4B und 4C Signalwellenformen
des vom Speicher von 1 empfangenen Signals darstellen,
die jeweils mit den Simulationsergebnissen von 3A, 3B und 3C korrespondieren,
-
5 ein
Schaubild ist, das ein von einer Steuersignalumwandlungseinheit
und einer Steuersignalrückumwandlungseinheit
von 1 umgewandeltes Steuersignal beschreibt,
-
6 ein
Schaubild ist, das Signallinien von einem Taktsignal bzw. einem
Steuersignal von 1 darstellt,
-
7 ein
Schaubild ist, das eine beispielhafte Ausführungsform einer Steuersignalumwandlungstabelle
von 1 zeigt, und
-
8 ein
Blockdiagramm eines Computersystems ist, das das Halbleiterspeichersystem
von 1 gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform der
Erfindung darstellt.
-
1 ist
ein Blockdiagramm eines Halbleiterspeichersystems 100 gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform
der Erfindung. Mit Bezug zu 1 umfasst
das Halbleiterspeichersystem 100 eine Speichersteuereinheit 120 und
einen Speicher 140. Die Speichersteuereinheit 120 umfasst
eine Speichersteuereinrichtung 122, eine Steuereinheitübertragungseinheit 124,
eine Steuersignalumwandlungseinheit 126 und eine Steuereinheitempfangseinheit 128.
Die Speichersteuereinheit 120 kann Signale zum Speicher 140 übertragen,
um den Speicher 140 anzusteuern. Die Signale, die von der
Speichersteuereinheit 120 zum Speicher 140 übertragen
werden, können
ein Taktsignal CLK und ein Steuersignal XCON sein. Das Steuersignal
XCON kann mehrere verschiedene Zustände aufweisen, wie einen aktiven Hochpegelzustand,
einen aktiven Tiefpegelzustand, einen Hochpegelzustand und einen
Tiefpegelzustand. Das Taktsignal CLK und das Steuersignal XCON können von
der Speichersteuereinheit 120 zum Speicher 140 übertragen
werden, um den Speicher 140 zu testen.
-
Die
Speichersteuereinrichtung 122 der Speichersteuereinheit 120 kann
die Signale erzeugen. Die Speichersteuereinrichtung 122 kann
eine Speichersteuereinrichtung (MCU) oder ein feldprogrammierbares
Gatearray (FPGA) sein.
-
Die
Steuereinheitübertragungseinheit 124 der
Speichersteuereinheit 120 kann die von der Speichersteuereinrichtung 122 erzeugten
Signale zum Speicher 140 übertragen. Die Steuereinheitübertragungseinheit 124 kann
dazu ausgebildet sein, das Taktsignal CLK und das Steuersignal XCON
in optische Signale umzuwandeln und die optischen Signale zum Speicher 140 zu übertragen.
-
Die
Steuereinheitempfangseinheit 128 der Speichersteuereinheit 120 kann
dazu ausgebildet sein, ein Antwortsignal RESP zu empfangen, das vom
Speicher 140 in Abhängigkeit
vom Steuersignal XCON übertragen
ist, und kann das Antwortsignal RESP, das ein optisches Signal ist,
in ein oder mehrere elektrische Signale umwandeln (z. B. ein Taktsignal
CLK und ein Steuersignal XCON), die geeignet sind, die Speichersteuereinrichtung 122 zu
betreiben. Die Steuereinheitempfangseinheit 128 kann einen
Spannungspegelübersetzer
(VLT) umfassen, der einen Spannungspegel des Taktsignals CLK und
des Steuersignals XCON, die in elektrische Signale umgewandelt sind,
in einen Betriebsspannungspegel der Speichersteuereinheit 120 umwandelt.
-
Auf
diese Weise können
die Speichersteuereinheit 120 und der Speicher 140 über eine
optische Kommunikation Signale zwischen sich übertragen. Ein Bus 160 (z.
B. in einem Wellenleiter verkörpert) kann
zwischen der Speichersteuereinheit 120 und dem Speicher 140 eingeschleift
sein, um den Austausch von optischen Signalen zwischen ihnen zu
ermöglichen.
Zum Beispiel kann der Wellenleiter ein optisches Verbindungselement,
eine optische Faser, ein Polymerwellenleiter usw. sein. Der Bus 160 kann als
Teil einer optischen gedruckten Leiterplatte (PCB) ausgeführt sein,
die Licht ohne Streuung übertragen kann.
-
Die 2A–2D stellen
beispielhafte Signalmuster des Taktsignals CLK und des Steuersignals
XCON im aktiven Hochpegelzustand, dem aktiven Tiefpegelzustand,
dem Hochpegelzustand und dem Tiefpegelzustand von 2 dar.
-
Mit
Bezug zu 2A weist das Taktsignal CLK
eine Sinusform auf. Mit Bezug zu den 2B–D weist
das Steuersignal XCON, das sich im aktiven Hochpegelzustand, dem
aktiven Tiefpegelzustand, dem Hochpegelzustand und dem Tiefpegelzustand befindet,
keine Sinusform auf.
-
Das
Steuersignal XCON muss jedoch eine Sinusform aufweisen, damit es
von der Speichersteuereinheit 120 zum Speicher 140 unter
Verwendung eines optischen Verbindungselements, wie dem Bus 160 von 1, übertragen
werden kann. Zum Beispiel werden bei einer optischen Kommunikation
Informationen unter Verwendung von Licht, das in einen Strahl mit
einer Sinusform umgewandelt ist, übermittelt.
-
Wenn
das Steuersignal XCON unter Anwendung optischer Kommunikation nicht
in Sinusform übertragen
wird, kann ein Signalverzerrungsphänomen aufgrund von Rauschen
usw. auftreten. Da das Steuersignal XCON außerdem im Vergleich zum Taktsignal
CLK eine lange Zeitdauer aufweist, kann ein solches Signalverzerrungsphänomen ein
ernstes Problem werden.
-
Im
Steuersignal XCON, das von der Speichersteuereinheit 120 zum
Speicher 140 übertragen wird,
enthaltenes Rauschen nimmt zu, wenn die Pulsrate abnimmt, wie es
in den 3A–C dargestellt ist, die ein
Simulationsergebnis darstellen, das durch Vergleich eines Signals
Tx_SIG, das von der Speichersteuereinheit 120 übertragen
ist, mit einem Signal Rx_SIG, das vom Speicher 140 empfangen ist,
erhalten ist. Das Rauschen ist als dicke Linie in 3C angegeben.
-
Wie
in 4A, 4B und 4C dargestellt
ist, die eine Signalwellenform des vom Speicher 140 empfangenen
Steuersignals XCON zeigen, die mit den Simulationsergebnissen der 3A–C korrespondieren,
kann, wenn das Rauschen so erzeugt ist, dass es eine höhere Amplitude
aufweist als ein Referenzwert (siehe die unterbrochenen Kreise in 4B und 4C),
das Rauschen irrtümlich
als Daten oder ein Signal erkannt werden.
-
Nochmals
mit Bezug zu 1 ist die Steuersignalumwandlungseinheit 126 der
Speichersteuereinheit 120 dazu ausgebildet, das Steuersignal XCON
in ein Signal in Form des Taktsignals CLK (nachfolgend als ”taktsignaiförmiges Signal” bezeichnet)
umzuwandeln, was verhindern kann, dass das Signalverzerrungsphänomen aufgrund
einer optischen Umwandlung des Steuersignals XCON auftritt. Zum
Beispiel kann die Steuersignalumwandlungseinheit 126 als
FPGA verkörpert
sein.
-
Die
Steuersignalumwandlungseinheit 126 kann das Steuersignal
XCON derart umwandeln, dass es ein oder mehrere Startbits und einen
Zieltakt umfasst. Die Startbits können n (z. B. 0 oder mehr) sequentiellen
Taktpulsen zugeordnet sein. Der Zieltakt wird aktiviert, nachdem
eine erste Zeit nach einem Startpunkt der Startbits abgelaufen ist.
Die erste Zeit kann mit der Zeitdauer der n sequentiellen Taktpulse
oder der Zeitdauer der n sequentiellen Taktpulse plus einer zusätzlichen
Zeitdauer korresondieren.
-
Zum
Beispiel kann das Steuersignal XCON in einer Weise umgewandelt werden,
wie es in 5 gezeigt ist. Mit Bezug zu
den 1 und 5 kann die Steuersignalumwandlungseinheit 126 ein
Zeilenadresssignal (RAS), das eine Art des Steuersignals XCON ist,
das zum Adressieren von Zeilen der Speichereinheit 142 verwendet
ist, in Startbits und einen Zieltakt CLK_RAS umwandeln, das aktiviert
wird, nachdem eine erste Zeit t1 nach einem Startpunkt der Startbits
abgelaufen ist.
-
Die
Steuersignalumwandlungseinheit 126 kann die erste Zeit
t1 gemäß umzuwandelnder
Steuersignale variieren, und kann dadurch die erste Zeit t1 festlegen.
Zum Beispiel kann die erste Zeit t1 bezüglich des RAS-Signals 1 betragen
und die erste Zeit t1 bezüglich
eines Spaltenadresssignals (CAS) (z. B. eine andere Art von Steuersignal
XCON, das zum Adressieren von Spalten in der Speichereinheit 142 verwendet
ist) kann 2 betragen. Die Anzahl an Taktpulsen n der Startbits für jedes
der verschiedenen Steuersignale kann auf den gleichen Wert gesetzt
sein.
-
Das
Steuersignal XCON, das in das in 5 dargestellte
taktsignalförmige
Signal umgewandelt ist, wird von der Steuereinheitübertragungseinheit 124 in
ein optisches Signal umgewandelt und dann zum Speicher 140 übertragen.
Mit Bezug zu 1 verwenden, zur leichteren
Darstellung, das Taktsignal CLK und das Steuersignal XCON die gleiche
Signalleitung. Wie in 6 dargestellt können das
Taktsignal CLK und das Steuersignal XCON jedoch jeweils über getrennte
Signalleitungen übertragen
und empfangen werden.
-
Das
Halbleiterspeichersystem 100 gemäß der Ausführungsform von 1 kann
das Steuersignal XCON in das taktsignalförmige Signal mit einer Sinuswellenform
umwandeln, das zur optischen Kommunikation geeignet ist, kann das
taktsignalförmige
Signal zum Speicher 140 übertragen und kann auf diese
Weise das in den 3A–C und 4A–C dargestellte
Signalverzerrungsphänomen
vermeiden.
-
Nochmals
mit Bezug zu 1 umfasst der Speicher 140 zum
Empfangen des Taktsignals CLK und des Steuersignals XCON von der
Speichersteuereinheit 120 eine Speicherempfangseinheit 144, eine
Steuersignalrückumwandlungseinheit 146,
eine Speichereinheit 142 und eine Speicherübertragungseinheit 148.
-
Die
Speicherempfangseinheit 144 empfängt das Taktsignal CLK und
das Steuersignal XCON. Die Speicherempfangseinheit 144 kann
das Taktsignal CLK und das Steuersignal XCON, die in Form optischer
Signale empfangen werden, in elektrische Signale umwandeln, die
vom Speicher 140 erkannt werden können. Die Speicherempfangseinheit 144 kann einen
VLT umfassen, der Spannungspegel des Taktsignals CLK und des Steuersignals
XCON, die in elektrische Signale umgewandelt sind, in einen Betriebsspannungspegel
des Speichers 140 umwandelt.
-
Die
Speicherempfangseinheit 144 führt eine optisch-elektrische
Umwandlung am Taktsignal CLK aus und überträgt das Taktsignal CLK dann
an die Speichereinheit 142. Die Speicherempfangseinheit 144 führt eine
optisch-elektrische Umwandlung am Steuersignal XCON aus und überträgt das Steuersignal
XCON dann an die Speichereinheit 142. Die Steuersignalrückumwandlungseinheit 146 kann
das Steuersignal XCON in ein Steuersignal umwandeln, das mit der
ersten Zeit t1 des taktsignalförmigen
Signals korrespondiert, das von der Speicherempfangseinheit 144 in
das elektrische Signal umgewandelt wird, wie es in 5 dargestellt
ist. Die Steuersignalrückumwandlungseinheit 146 kann
ein Steuersignal XCON, das n Taktpulse umfasst, sequentiell empfangen,
kann die n Taktpulse als Startbits erkennen und kann auf diese Weise die
erste Zeit t1 detektieren, die mit einer Zeitdauer von einem Startpunkt
der Startbits bis zu einem Punkt, an dem ein Zieltakt CLK_RAS aktiviert
ist, korrespondiert.
-
Die
Steuersignalrückumwandlungseinheit 146 kann
eine Steuersignalumwandlungstabelle XCONT für ein Steuersignal XCON, das
mit der detektierten ersten Zeit t1 korrespondiert, umfassen. Wie
in 7 dargestellt ist, kann die Steuersignalrückumwandlungseinheit 146 die
Steuersignalumwandlungstabelle XCONT umfassen, die Einträge für jeden
Signaltyp und die korrespondierende erste Zeit t1 speichert. Zum
Beispiel kann ein 0-ter Indexeintrag der Tabelle XCONT einen Eintrag
enthalten, der einen RAS-Signaltyp und eine erste Zeit t1 von 1
(z. B. Sekunde, ms, usw.) spezifiziert und ein 1-ter Indexeintrag
der Tabelle XCONT kann einen Eintrag enthalten, der einen CAS-Signaltyp
und eine erste Zeit t1 von 2 (z. B. Sekunde, ms, usw.) spezifiziert.
Die Steuersignalrückumwandlungseinheit 146 kann
ein FPGA sein.
-
Das
Halbleiterspeichersystem 100 gemäß der Ausführungsform von 1 kann
das Steuersignal XCON in ein Taktsignal mit einer Sinusform umwandeln,
kann das umgewandelte Steuersignal XCON über optische Kommunikation
austauschen und kann auf diese Weise verhindern, dass das Signalverzerrungsphänomen aufgrund
von Rauschen auftritt. Ebenso kann, da das Steuersignal XCON mit einer
im Vergleich zum Taktsignal CLK längeren Zeitdauer in ein Steuersignal
mit einer Taktwellenform umgewandelt und dann übertragen wird, eine gewünschte Bandbreite
erreicht werden.
-
Nochmals
mit Bezug zu 1 kann die Speichereinheit 142 ein
Speicherzellenfeld (nicht gezeigt), einen Schreib-/Lesetreiber (nicht
gezeigt) und einen Abtastverstärker
(nicht gezeigt) umfassen. Die Speichereinheit 142 kann
das Taktsignal CLK und das Steuersignal XCON empfangen, das Steuersignal
XCON mit dem Taktsignal CLK synchronisieren und eine Operation ausführen, die
dem Steuersignal XCON zugeordnet ist.
-
Das
Antwortsignal RESP von der Speichereinheit 142, das mit
dem Steuersignal XCON korrespondiert, wird über die Speicherübertragungseinheit 148 in
ein optisches Signal umgewandelt und dann zur Speichersteuereinheit 120 übertragen.
-
8 ist
ein Blockdiagramm eines Computersystems 800, das ein Halbleiterspeichersystem 810 wie
das Halbleiterspeichersystem 100 von 1 gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform
der Erfindung umfasst. Mit Bezug zu 8 umfasst
das Computersystem 800 einen Mikroprozessor 830,
der mit einem Bus 860, einer Benutzerschnittstelle 840 und
einer Energieversorgungseinheit 820 elektrisch verbunden
ist.