DE10233878B4 - Integrierter synchroner Speicher sowie Speicheranordnung mit einem Speichermodul mit wenigstens einem synchronen Speicher - Google Patents
Integrierter synchroner Speicher sowie Speicheranordnung mit einem Speichermodul mit wenigstens einem synchronen Speicher Download PDFInfo
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Abstract
Integrierter synchroner Speicher
– der mit unterschiedlichen Betriebsfrequenzen betreibbar ist,
– mit einem Register (3), in dem eine Frequenzbereichs-Information (DR) speicherbar ist, ob der Speicher in einer Anwendung wenigstens in einem ersten oder dazu niedrigeren, zweiten Frequenzbereich betrieben wird,
– mit einer Teilschaltung (2), deren Betriebsweise abhängig von der gespeicherten Frequenzbereichs-Information (DR) des Registers (3) steuerbar ist und die eine DLL-Schaltung mit einer variablen Verzögerung enthält, wobei die Verzögerung der DLL-Schaltung abhängig von der gespeicherten Frequenzbereichs-Information (DR) des Registers (3) veränderbar ist.
– der mit unterschiedlichen Betriebsfrequenzen betreibbar ist,
– mit einem Register (3), in dem eine Frequenzbereichs-Information (DR) speicherbar ist, ob der Speicher in einer Anwendung wenigstens in einem ersten oder dazu niedrigeren, zweiten Frequenzbereich betrieben wird,
– mit einer Teilschaltung (2), deren Betriebsweise abhängig von der gespeicherten Frequenzbereichs-Information (DR) des Registers (3) steuerbar ist und die eine DLL-Schaltung mit einer variablen Verzögerung enthält, wobei die Verzögerung der DLL-Schaltung abhängig von der gespeicherten Frequenzbereichs-Information (DR) des Registers (3) veränderbar ist.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft einen integrierten synchronen Speicher, der mit unterschiedlichen Betriebsfrequenzen betreibbar ist, sowie eine Speicheranordnung mit einem Speichermodul, auf dem wenigstens ein derartiger synchroner Speicher angeordnet ist.
- Integrierte synchrone Speicher wie beispielsweise synchrone DRAM-Speicher in sogenannter Double-Data-Rate-Architektur (DDR DRAMs) weisen vergleichsweise hohe Schalt- und Zugriffsgeschwindigkeiten auf. Derartige integrierte Speicher weisen im allgemeinen ein Taktsignal auf, das üblicherweise von extern beispielsweise von einem Controller zugeführt wird. Der Controller ist an einen Anschluß des Speichers oder eines Speichermoduls, auf dem meist mehrere derartige Speicher angeordnet sind, angeschlossen. Es sind hierbei für den Betrieb einer derartigen Speicheranordnung sogenannte Timing-Parameter wie beispielsweise Verzögerungszeiten spezifiziert, die insbesondere bei einem Lesezugriff auf einen Speicher die Beziehung zwischen dem eingespeisten Taktsignal und auszugebenden gültigen Daten festlegen. Derartige Timing-Parameter werden aufgrund von Prozeßschwankungen im Herstellungsprozeß, Temperaturschwankungen und im Hinblick auf unterschiedliche Betriebsfrequenzen im allgemeinen mittels einer sogenannten DLL-Schaltung (Delay-locked Loop) eingestellt.
- Insbesondere bei DDR DRAMs mit hohen Schaltgeschwindigkeiten entsteht das Problem, daß der Frequenzbereich der Betriebsfrequenz, mit der der Speicher im Normalbetrieb arbeitet, vergleichsweise groß wird. Damit sind vor allem hohe Anforderungen an die DLL-Schaltungen des Speichers gestellt. Insbesondere ist eine hohe Auflösung der variabel einstellbaren Verzögerungskette einer DLL-Schaltung erforderlich. Eine hohe Auflösung einer Verzögerungskette einer DLL-Schaltung wird beispielsweise durch Inverterstufen mit kleiner Verzögerung erreicht. Für niedrige Frequenzen hingegen muß eine große Gesamtverzögerung der Inverterkette erzielt werden. Es ist demnach eine hohe Anzahl an Inverterstufen vorzusehen. Eine hohe Anzahl an Inverterstufen ist wiederum für hohe Betriebsfrequenzen nachteilig, da es hier zu erhöhtem Stromverbrauch und zu Ausbeuteverlusten kommen kann.
- Dokument
US 6 185 151 B1 beschreibt einen synchronen Speicher mit einem programmierbaren Schreibzyklus. Der Speicher weist ein Betriebsartregister zur Speicherung einer Information über eine Betriebsart des Schreibzyklus auf. Die Betriebsart des Schreibzyklus wird in Abhängigkeit von einer Systemtaktfrequenz eingestellt und legt die Anzahl der Taktzyklen für einen Schreibvorgang fest. - Dokument
US 2002/0003747 A1 - Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen integrierten synchronen Speicher anzugeben, bei dem sowohl in einem hohen als auch in einem niedrigen Frequenzbereich der Betriebsfrequenz die optimale Funktionalität des Speichers gewährleistet werden kann.
- Weiterhin ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Speicheranordnung mit einem Speichermodul anzugeben, auf dem wenigstens ein derartiger synchroner Speicher angeordnet ist.
- Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch einen integrierten synchronen Speicher nach Patentanspruch 1 und durch eine Speicheranordnung nach Patentanspruch 6 gelöst.
- Der erfindungsgemäße integrierte synchrone Speicher weist ein Register auf, in dem eine Frequenzbereichs-Information speicherbar ist, ob der Speicher in einer Anwendung wenigstens in einem ersten oder dazu niedrigeren, zweiten Frequenzbereich betrieben wird. Der Speicher kann in zwei oder mehreren unterschiedlichen Frequenzbereichen betrieben werden. Abhängig von dieser gespeicherten Frequenzbereichs-Information des Registers ist die Betriebsweise einer Teilschaltung des Speichers steuerbar. Mit der Speicherung der Frequenzbereichs-Information in dem Register ist somit die Möglichkeit gegeben, die Funktionalität des synchronen Speichers sowohl an hohe als auch an niedrige Betriebsfrequenzen optimal anzupassen, indem diese Information zur Steuerung der Betriebsweise von Teilschaltungen des Speichers genutzt wird.
- Die erfindungsgemäße Speicheranordnung weist ein Speichermodul auf, auf dem wenigstens ein derartiger synchroner Speicher angeordnet ist, sowie einen Controller, der mit dem Speichermodul verbindbar ist und das Register des oder der Speicher des Speichermoduls setzt. Hiermit kann in der Anwendung von dem Controller jedem Speicher des Speichermoduls mitgeteilt werden, ob sich die Betriebsfrequenz der Speicheranordnung in einem höheren oder niedrigeren Frequenzbereich befindet.
- Die Frequenzbereichs-Information ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in einem sogenannten Mode-Register des Speichers gespeichert. Dieses Mode-Register kann vom Controller insbesondere bei der Initialisierung mittels eines sogenannten Mode-Register-Set-Befehls (MRS-Befehl) gesetzt werden. Das Mode-Register eines SDRAMs ist insbesondere dafür vorgesehen, um einen bestimmten Betriebsmodus des SDRAMs zu definieren. Über das Mode-Register wird beispielsweise eine Burst-Länge, ein Burst-Typ und die sogenannte CAS-Latency des Speichers festgelegt. In diesem Mode-Register wird erfindungsgemäß ein weiteres Bit für die Frequenzbereichs-Information reserviert, beispielsweise zur Definition von zwei Frequenzbereichen.
- In einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Speicheranordnung ist ein programmierbarer Festwertspeicher, beispielsweise in Form eines EPROMs, vorhanden zur Speicherung einer Modulinformation, mit welcher Grenzfrequenz das Speichermodul in einer Anwendung betrieben wird. Der Controller liest diese Modulinformation aus dem Festwertspeicher aus und setzt das jeweilige Register der auf dem Speichermodul angeordneten integrierten Speicher mit der entsprechenden Frequenzbereichs-Information. In einer Weiterbildung einer derartigen Speicheranordnung sind das Speichermodul als sogenanntes DIMM-Modul, die auf dem Speichermodul angeordneten integrierten Speicher als SDRAMs und der Festwertspeicher als sogenanntes SPD-Register (Serial Programmable Device) ausgeführt. Eine derartige Ausführungsform einer Speicheranordnung findet vor allem in Computersystemen Anwendung. Hier wird das SPD-Register vom PC-BIOS ausgewertet.
- Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann der zweite, niedrigere Frequenzbereich der Betriebsfrequenz als Energiespar-Betriebsart zur Verringerung des Betriebsstroms ausgelegt werden. Der Controller beschreibt in dieser Betriebsart das jeweilige Register der auf dem Speichermodul angeordneten integrierten Speicher mit der entsprechenden Frequenzbereichs-Information. Gemäß dieser Ausführungsform können also die Frequenzbereichs-Einträge des Registers durch den Controller mehrmals geändert werden, um beispielsweise bei mobilen Applikationen den Energieverbrauch der Speicheranordnung zu optimieren.
- Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen integrierten Speichers enthält die Teilschaltung eine DLL-Schaltung mit einer variablen Verzögerung. Die Verzögerung der DLL-Schaltung kann abhängig von der gespeicherten Frequenzbereichs-Information des Registers verändert werden. Dadurch ist ermöglicht, eine DLL-Schaltung an unterschiedliche Frequenzbereiche einer Betriebsfrequenz optimal anzupassen.
- Weitere vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand abhängiger Ansprüche.
- Die Erfindung wird im folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren, die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung darstellen, näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen integrierten synchronen Speichers, -
2 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Speicheranordnung mit einem Speichermodul und einem Controller, -
3 eine Ausführungsform einer DLL-Schaltung eines erfindungsgemäßen integrierten synchronen Speichers, -
4 eine weitere Ausführungsform einer DLL-Schaltung eines erfindungsgemäßen integrierten synchronen Speichers. - In
1 ist ein integrierter synchroner Speicher1 gezeigt, der eine DLL-Schaltung2 enthält. Weiterhin ist ein Mode-Register3 vorgesehen, in dem beispielsweise neben einer Burst-Länge, eines Burst-Typs und einer CAS-Latency eine Frequenzbereichs-Information gespeichert ist, die eine Aussage darüber zuläßt, ob der Speicher in einer Anwendung in einem höheren oder niedrigeren Frequenzbereich betrieben wird. Diese Frequenzbereichs-Information ist beispielhaft in dem Registerbit A9 des Moderegisters3 gespeichert und kann mit einem Signal DR aus dem Register3 ausgelesen werden. Bei dem Register3 handelt es sich im vorliegenden Ausführungsbeispiel um ein sogenanntes Extended Mode Register. - In
1 ist weiterhin eine beispielhafte Ausführungsform einer DLL-Schaltung2 dargestellt. An den Eingang IN wird beispielsweise ein externes Taktsignal von einem Controller angelegt. An dem Ausgang OUT ist ein entsprechend eingestelltes internes Taktsignal entnehmbar. Darüber hinaus weist die DLL-Schaltung eine Verzögerungskette21 , eine Rückkopplungsschleife23 , einen Phasendetektor24 und eine Steuerschaltung25 auf. Über die Steuerschaltung25 wird die variabel ein stellbare Verzögerungskette21 entsprechend justiert. Weiterhin ist die Verzögerungskette21 der DLL-Schaltung2 abhängig von der gespeicherten Frequenzbereichs-Information DR des Moderegisters3 einstellbar. Damit kann der DLL-Schaltung2 mitgeteilt werden, ob der Speicher in einem höheren oder in einem niedrigeren Frequenzbereich betrieben wird. - In
2 ist eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Speicheranordnung mit einem Speichermodul10 und einem Controller12 dargestellt. Auf dem Speichermodul10 sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel mehrere synchrone Speicher1-1 bis1-n mit einem jeweiligen Mode-Register3-1 bis3-n angeordnet. Der Controller12 ist mit dem Speichermodul10 und mit jedem der Speicher1-1 bis1-n verbunden. Auf dem Speichermodul10 ist weiterhin ein programmierbarer Festwertspeicher11 in Form eines EPROMs vorhanden, das zur Speicherung einer Modulinformation dient, mit welcher Grenzfrequenz das Speichermodul10 in einer Anwendung betrieben wird. - Diese Modulinformation MI kann vom Controller
12 beispielsweise bei der Initialisierung eines Computersystems, in dem die dargestellte Speicheranordnung enthalten ist, ausgelesen werden. Der Controller12 setzt dann das jeweilige Register3-1 bis3-n mit der entsprechenden Frequenzbereichs-Information. In der Ausführungsform gemäß2 sind das Speichermodul10 als DIMM-Modul, die Speicher1-1 bis1-n als SDRAMs und der Festwertspeicher11 als SPD-Register ausgeführt. Die Register3-1 bis3-n der jeweiligen Speicher1-1 bis1-n werden vom Controller12 außerdem für eine Energiespar-Betriebsart der Speicheranordnung mit einer entsprechenden Frequenzbereichs-Information beschrieben. In der Energiespar-Betriebsart werden die Speicher1-1 bis1-n in dem niedrigeren Frequenzbereich betrieben. - Sind die Speicher
1-1 bis1-n nicht, wie in2 dargestellt, auf einem DIMM-Modul mit einem Festwertspeicher11 angeordnet, sondern Bestandteil eines Graphiksystems, werden die Register3-1 bis3-n vom Controller12 ohne vorheriges Auslesen eines Festwertspeichers gesetzt. Die jeweilige Frequenzbereichs-Information wird hierbei vom Hersteller des Graphiksystems festgelegt, der den verwendeten Speichertyp kennt. - In
3 ist eine Ausführungsform einer variabel einstellbaren DLL-Schaltung eines erfindungsgemäßen integrierten Speichers gemäß1 gezeigt. Die Verzögerungskette21 weist mehrere Teil-Verzögerungsketten210 und212 auf. Die Verzögerungskette210 besteht aus mehreren Inverterstufen221 bis22n , wobei die Verbindungsknoten der Inverterstufen mit einem Multiplexer211 verbunden sind. Die Auswahl und Weiterschaltung eines jeweiligen Verbindungsknotens erfolgt mittels des Steuersignals S der Steuerschaltung25 . Der Multiplexer213 wählt aus, ob die Verzögerungskette212 abhängig von der Frequenzbereichs-Information DR zu der Verzögerungskette210 zugeschaltet wird. Die zusätzliche Verzögerungskette212 wird dabei für den niedrigeren Frequenzbereich aktiviert. Dabei ist die Verzögerungszeit der Verzögerungskette212 um ein Vielfaches größer als die Verzögerungszeit des Elements222 . - In
4 ist eine weitere Ausführungsform einer DLL-Schaltung eines Speichers gemäß1 gezeigt. Die Verzögerungskette21 enthält eine Serienschaltung von Inverterstufen221 bis22n . Jede Inverterstufe besteht aus einem Inverter mit den Schalttransistoren PT2 und NT1 und Stromquellen-Transistoren PT1 und NT2. Die Inverterstufen221 bis22n sind in ihrer Schaltgeschwindigkeit steuerbar, indem die Schaltspannung der Transistoren PT1 und NT2 variiert wird. Die Steuerspannungen PBIAS und NBIAS werden abhängig von der Frequenzbereichs-Information DR über den Multiplexer214 und215 eingestellt. Die Spannungen PBIAS1 und NBIAS2 weisen höhere Werte auf als die Spannungen PBIAS2 bzw. NBIAS1. Zur Einstellung eines niedrigeren Frequenzbereichs wird eine vergleichsweise hohe Spannung PBIAS1 und vergleichsweise niedrige Spannung NBIAS1 an die jeweiligen Stromquellen-Transistoren PT1 bzw. NT2 angelegt. Damit weisen diese eine vergleichsweise niedrige Stromtreibefähigkeit auf. Zur Einstellung eines höheren Frequenzbereiches wird die Spannung PBIAS erniedrigt, die Spannung NBIAS erhöht (PBIAS2, NBIAS2). Die Multiplexer214 und215 werden hierbei abhängig von der Frequenzbereichs-Information DR angesteuert. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Speicher
- 1-1 bis 1-n
- Speicher
- 2
- DLL-Schaltung
- 3
- Mode-Register
- 3-1 bis 3-n
- Mode-Register
- 10
- Speichermodul
- 11
- Festwertspeicher
- 12
- Controller
- 21
- Verzögerungskette
- 23
- Rückkopplungsschleife
- 24
- Phasendetektor
- 25
- Steuerschaltung
- 210
- Verzögerungskette
- 221 bis 22n
- Inverterstufe
- 211
- Multiplexer
- 212
- Verzögerungskette
- 213 bis 215
- Multiplexer
- MI
- Modulinformation
- DR
- Frequenzbereichs-Information
- IN
- Eingang
- OUT
- Ausgang
- S
- Steuersignal
- PT1, PT2
- Transistor
- NT1, NT2
- Transistor
- PBIAS, PBIAS1, PBIAS2
- Steuerspannung
- NBIAS, NBIAS1, NBIAS2
- Steuerspannung
- A9
- Registerbit
Claims (9)
- Integrierter synchroner Speicher – der mit unterschiedlichen Betriebsfrequenzen betreibbar ist, – mit einem Register (
3 ), in dem eine Frequenzbereichs-Information (DR) speicherbar ist, ob der Speicher in einer Anwendung wenigstens in einem ersten oder dazu niedrigeren, zweiten Frequenzbereich betrieben wird, – mit einer Teilschaltung (2 ), deren Betriebsweise abhängig von der gespeicherten Frequenzbereichs-Information (DR) des Registers (3 ) steuerbar ist und die eine DLL-Schaltung mit einer variablen Verzögerung enthält, wobei die Verzögerung der DLL-Schaltung abhängig von der gespeicherten Frequenzbereichs-Information (DR) des Registers (3 ) veränderbar ist. - Integrierter synchroner Speicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenzbereichs-Information (DR) in einem Mode-Register (
3 ) des Speichers gespeichert ist. - Integrierter synchroner Speicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die DLL-Schaltung (
2 ) eine Verzögerungskette (210 ,212 ) in einem Signalpfad aufweist, wobei Teile der Verzögerungskette (212 ) abhängig von der im Register (3 ) gespeicherten Frequenzbereichs-Information (DR) zuschaltbar beziehungsweise abschaltbar sind. - Integrierter synchroner Speicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die DLL-Schaltung (
2 ) eine Verzögerungskette (21 ) mit einer Serienschaltung von Inverterstufen (221 bis22n ) in einem Signalpfad aufweist, wobei die Inverterstufen in ihrer Schaltgeschwindigkeit abhängig von der im Register (3 ) gespeicherten Frequenzbereichs-Information (DR) steuerbar sind. - Integrierter synchroner Speicher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeweilige Stromquellen (PT1, NT2) der Inverterstufen abhängig von der im Register (
3 ) gespeicherten Frequenzbereichs-Information (DR) in ihrer Stromtreibefähigkeit steuerbar sind. - Speicheranordnung mit einem Speichermodul (
10 ), auf dem wenigstens ein synchroner Speicher (1-1 bis1-n ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche angeordnet ist, und mit einem Controller (12 ), der mit dem Speichermodul (10 ) verbindbar ist und das Register (3-1 bis3-n ) des wenigstens einen Speichers setzt. - Speicheranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass – ein programmierbarer Festwertspeicher (
11 ) vorhanden ist zur Speicherung einer Modulinformation (MI), mit welcher Grenzfrequenz das Speichermodul in einer Anwendung betrieben wird, – der Controller (12 ) die Modulinformation (MI) aus dem Festwertspeicher (11 ) ausliest und das Register (3-1 bis3-n ) des wenigstens einen Speichers mit der entsprechenden Frequenzbereichs-Information setzt. - Speicheranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Speichermodul (
10 ) als DIMM-Modul, der wenigstens eine Speicher (1-1 bis1-n ) als SDRAM und der Festwertspeicher (11 ) als SPD-Register ausgeführt sind. - Speicheranordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Controller (
12 ) in einer Energiespar-Betriebsart der Speicheranordnung das Register (3-1 bis3-n ) des wenigstens einen Speichers mit einer derartigen Frequenzbereichs-Information (DR) beschreibt, um den Speicher in der Anwendung in dem zweiten Frequenzbereich zu betreiben.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: QIMONDA AG, 81739 MUENCHEN, DE |
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R020 | Patent grant now final |
Effective date: 20110917 |
|
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: INFINEON TECHNOLOGIES AG, DE Free format text: FORMER OWNER: QIMONDA AG, 81739 MUENCHEN, DE Owner name: POLARIS INNOVATIONS LTD., IE Free format text: FORMER OWNER: QIMONDA AG, 81739 MUENCHEN, DE |
|
R082 | Change of representative | ||
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: POLARIS INNOVATIONS LTD., IE Free format text: FORMER OWNER: INFINEON TECHNOLOGIES AG, 85579 NEUBIBERG, DE |
|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |