DE19631905A1

DE19631905A1 - Integrated semiconductor memory layout system

Info

Publication number: DE19631905A1
Application number: DE1996131905
Authority: DE
Inventors: Ulrich Brandt; Bianka Lewermann; Heinz Holzapfel; Doris Keitel-Schulz; Konrad Schoenemann; Eckehard Plaettner; Norbert Wirth
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1996-08-07
Filing date: 1996-08-07
Publication date: 1997-10-30

Abstract

The layout system determines the layout of each integrated memory of different memory capacity or geometry using a handbook containing different possible modules (2,3,4) which can be electrically and geometrically combined. One of the modules is provided as a memory block of limited memory capacity with memory cells, word and bit lines, a selected number of which are used in the required layout to provide the required overall memory capacity, in combination with control circuit modules (3) and data lines (4).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entwurf von inte grierten Speichern unterschiedlicher Speicherkapazität.The invention relates to a method for designing inte free storage of different storage capacities.

Zukünftig wird zunehmend ein Bedarf nach integrierten Spei chern mit den unterschiedlichsten, individuell an die jewei ligen Bedürfnisse angepaßten Speicherkapazitäten entstehen. Bei dynamischen Speichern (DRAMS) sind als Standardbausteine solche mit Speicherkapazitäten von 1 Mbit, 4 Mbit, 16 Mbit usw. üblich. Der Einsatz dieser bereits vorhandenen Speicher kann je nach Anwendung den Nachteil der schlechten Kapazi tätsausnutzung und den Nachteil der schlechten Flächenausnut zung durch zu große Speicherkapazität oder auch den Nachteil ungünstiger geometrischer Abmessungen haben. Letzteres ist insbesondere dann der Fall, wenn der benötigte Speicher Teil einer größeren integrierten Schaltung ist, die auch logische Schaltungen enthalten soll. Man spricht dann von sogenannten "embedded solutions". Weiterhin weist der Einsatz von bereits vorhandenen Speichern den Nachteil auf, daß häufig nicht die für die jeweilige Verwendung erforderliche Datenwortbreite zur Verfügung steht.In the future there will be an increasing need for integrated memory with the most diverse, individually tailored to each Storage capacities adapted to current needs arise. For dynamic memories (DRAMS) are standard building blocks those with storage capacities of 1 Mbit, 4 Mbit, 16 Mbit etc. common. The use of this already existing storage Depending on the application, the disadvantage of poor capaci exploitation and the disadvantage of poor space utilization tion due to excessive storage capacity or the disadvantage have unfavorable geometric dimensions. The latter is especially when the required memory part a larger integrated circuit that is also logical Circuits should contain. One then speaks of so-called "embedded solutions". Furthermore, the use of already existing memories have the disadvantage that often not data word width required for the respective use is available.

Zur Vermeidung der genannten Nachteile ist es daher oftmals wünschenswert, an die jeweiligen Anforderungen angepaßte bzw. kundenspezifische Speicher jeweils neu zu entwickeln. Aller dings sind diese Neuentwicklungen mit einem sehr hohen Zeit aufwand verbunden, der je nach Speichergröße in der Größen ordnung von mehr als 2,5 Mannjahren liegt.It is therefore often to avoid the disadvantages mentioned desirable, adapted to the respective requirements to develop new customer-specific memories. Everything However, these are new developments with a very high time effort connected, depending on the memory size in the sizes order of more than 2.5 man-years.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Entwurf mehrerer integrierter Speicher unterschiedlicher, in dividuell angepaßter Speicherkapazitäten und/oder Geometrien anzugeben, bei dem der erforderliche Entwicklungsaufwand reduziert ist.The invention has for its object a method for Design of several integrated memories different, in individually adapted storage capacities and / or geometries specify the development effort required is reduced.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 ge löst. Erfindungsgemäß ist die Verwendung einer Baukasten-Bibliothek vorgesehen, welche die Layouts von elektrisch und geometrisch zusammenfügbaren modularen Bausteinen enthält. Die Layouts der Bibliothek sind dabei auf einem Massenspei chermedium gespeichert, von wo sie für den Entwurf der Spei cher durch Software abrufbar sind. Der wichtigste Baustein der Bibliothek ist ein Speicherblock geringer Speicherkapazi tät, der die sogenannte Granularität, d. h. die feinste Un terteilung aller möglichen unter Verwendung der Baukasten-Bibliothek erstellbarer Speicher, darstellt. Der Speicher block enthält zumindest eine Anzahl von Speicherzellen mit entsprechenden Wort- und Bitleitungen, die für die Bereit stellung der genannten kleinen Speicherkapazität notwendig ist.This object is achieved by a method according to claim 1 solves. According to the invention, the use of a modular library provided which the layouts of electrical and contains geometrically mergable modular building blocks. The layouts of the library are on a mass storage device storage medium from where they are used for the design of the storage can be called up by software. The most important building block the library is a storage block of small storage capacity act, the so-called granularity, d. H. the finest Un Division of all possible using the modular library storable memory. The store block contains at least a number of memory cells corresponding word and bit lines that are ready for the the small storage capacity mentioned is necessary is.

Die Kapazität des Speicherblocks ist günstigerweise sehr viel geringer als diejenige des größten zu entwerfenden Speichers. Damit ist eine optimale, individuelle Anpassung an den jewei ligen Speicherbedarf der zu entwerfenden Speicher möglich. Beispielsweise kann die Kapazität des modularen Speicher blocks lediglich 256 kbit betragen. The capacity of the memory block is conveniently very large less than that of the largest memory to be designed. This is an optimal, individual adaptation to the jewei possible storage requirements of the storage to be designed possible. For example, the capacity of the modular memory blocks are only 256 kbit.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß der Speicherblock außer den Speicherzellen und den Wort- und Bitleitungen auch entsprechende Wort- und Bitleitungsdecoder, Wortleitungstreiber und Leseverstärker für die Bitleitungen aufweist.An advantageous development of the invention provides that the memory block except the memory cells and the word and Bit lines also corresponding word and bit line decoders, Word line drivers and sense amplifiers for the bit lines having.

Die Layouts jedes der zu entwerfenden integrierten Speicher werden durch Zusammenfügen mehrerer Exemplare des Layouts des Speicherblocks erstellt. Je nach herzustellender Speicherka pazität wird dabei eine unterschiedliche Anzahl dieser Exem plare verwendet. Die Geometrie des herzustellenden Speichers ist durch unterschiedliche Anordnung der modularen Bausteine leicht entsprechend dem Bedarf zu beeinflussen.The layouts of each of the built-in memories to be designed are created by merging several copies of the layout of the Blocks of memory created. Depending on the type of memory to be manufactured capacity is a different number of these Exem plare used. The geometry of the memory to be manufactured is due to the different arrangement of the modular components easy to influence according to need.

Die Erfindung bietet den Vorteil, daß die in der Baukasten-Bibliothek enthaltenen modularen Bausteine nur einmal entwor fen werden, wobei darauf zu achten ist, daß die entsprechen den Layouts elektrisch und geometrisch aneinanderfügbar sind. Anschließend kann dieselbe Baukasten-Bibliothek beliebig oft verwendet werden, um die unterschiedlichsten Speicherdesigns zu erstellen. Der kleinste auf diese Weise herstellbare Spei cher weist dabei nur ein Exemplar des Speicherblocks auf.The invention offers the advantage that in the modular library contained modular building blocks only once be made, taking care that they correspond the layouts can be electrically and geometrically joined together. You can then use the same modular library as often as you like used to have a wide variety of memory designs to create. The smallest dish that can be made in this way cher only has one copy of the memory block.

Ist die Baukasten-Bibliothek einmal erstellt, ist mit ihrer Hilfe der Entwurf kundenspezifischer Speicher in minimaler Zeit möglich (Größenordnung weniger als 1 Mannmonat). Dadurch spart man Entwicklungszeit. Die Anfertigung kundenspezifi scher Lösungen unter Verwendung des erfindungsgemäßen Spei cherblocks geringer Speicherkapazität hat den Vorteil, daß die Speicher nicht überdimensioniert sind, sondern daß ihre Kapazität den jeweiligen Bedürfnissen angepaßt werden kann. Hierdurch ist eine optimale Flächenausnutzung durch den Chip möglich, wodurch erhebliche Kosten vermieden werden können. Insbesondere bei den embedded solutions ist es von Vorteil, daß die modularen Bausteine der Baukasten-Bibliothek in wei ten Grenzen flexibel angeordnet werden können. Somit ist der zu entwerfende Speicher jeweils ideal an das Design der ge samten integrierten Schaltung einpaßbar. Auch hieraus resul tiert eine bedeutende Flächenersparnis.Once the modular library has been created, it is yours Help design the customized store in minimal Time possible (order of magnitude less than 1 man month). Thereby you save development time. The customization shear solutions using the Spei invention cherblocks low storage has the advantage that the memories are not oversized, but that their Capacity can be adapted to the respective needs. This ensures optimal use of space by the chip possible, which can avoid significant costs. With embedded solutions in particular, it is an advantage that the modular building blocks of the modular library in white limits can be arranged flexibly. Thus the Memory to be designed ideally matches the design of the ge Entire integrated circuit can be fitted. Out of this too Significant space savings.

Durch Verwendung der Bibliothek, die nur bereits getestete Bausteine enthält, wird erreicht, daß das Entwicklungsrisiko, d. h. das Risiko, daß das entwickelte Produkt Fehlfunktionen aufweist, weitaus geringer ist als bei kundenspezifischen Neuentwicklungen, die ohne eine solche Bibliothek arbeiten.By using the library, the only one already tested Contains building blocks, it is achieved that the development risk, d. H. the risk that the product developed malfunctions has, is far lower than with customer-specific New developments that work without such a library.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sehen vor, daß die Baukasten-Bibliothek als weitere modulare Bausteine Ein-/Ausgabeschaltungen, Adreßleitungen, Datenleitungen und An steuerschaltungen zur Ansteuerung der Speicherblöcke und zum Anschließen an die Bit- und Wortleitungen der Speicherblöcke aufweist. Günstigerweise können als weitere modulare Bau steine auch Ladungspumpen und Spannungsregler vorgesehen sein. Zur Realisierung einer Hardwareredundanz (Ersatz defek ter Wort- oder Bitleitungen durch redundante Wort- oder Bit leitungen die gleichfalls Bestandteil des Speicherblocks sein können) ist es vorteilhaft, als weitere modulare Bausteine entsprechende Programmierfelder (in Form von Fusebänken) und Ansteuerschaltungen für die Speicherredundanz vorzusehen. Advantageous developments of the invention provide that the Modular library as additional modular components input / output circuits, Address lines, data lines and to control circuits for controlling the memory blocks and Connect to the bit and word lines of the memory blocks having. Conveniently, as a further modular construction charge pumps and voltage regulators are also provided be. To implement hardware redundancy (replacement defective ter word or bit lines through redundant word or bit lines that are also part of the memory block can) it is advantageous as additional modular components corresponding programming fields (in the form of fuse banks) and To provide control circuits for memory redundancy.

Auf die geschilderte Weise ist es möglich, im anzustrebenden Idealfall alle zur Herstellung der integrierten Speicher be nötigten Komponenten als erfindungsgemäße modulare Bausteine vorzusehen. Dann beschränkt sich der Entwurf eines neuen Speichers allein auf das Aneinanderfügen dieser Bausteine in der erforderlichen Anzahl. Ein Neuentwurf der benötigten Kom ponenten entfällt, da die modularen Bausteine so ausgelegt sind, daß das Aneinanderfügen geometrisch und elektrisch auch bei verschiedenen Speichergrößen möglich ist.In the manner described, it is possible to strive for Ideally, all be to manufacture the integrated memory necessary components as modular building blocks according to the invention to provide. Then the design of a new one is limited Store only on the joining of these blocks in the required number. A redesign of the required comm components, because the modular components are designed in this way are that joining together geometrically and electrically too is possible with different memory sizes.

Die Erfindung unterscheidet sich wesentlich von Techniken, bei denen unter nur teilweiser Nutzung des Layouts eines Speicherzellenfeldes eines bereits vorhandenen, größeren Speichers ein kleinerer Speicher realisiert wird (sogenannte "Cut-Downs"). Die beiden Speicherkapazitäten sind dabei cha rakteristisch für zwei aufeinanderfolgende Generationen von DRAMs und unterscheiden sich daher in der Regel um den Faktor 4. Ein Beispiel für ein Cut-Down ist die Herstellung eines 4 Mbit-DRAMs unter Zuhilfenahme des Layouts eines 16 Mbit-DRAMs. Die Cut Downs erlauben die Herstellung eines Speichers mit einer Speicherkapazität, die für eine Speichergeneration typisch ist, mit einer (höher integrierten) Technologie, die typisch für eine nachfolgende Speichergeneration ist. Eine individuelle Anpassung der Speicherkapazitäten mehrerer zu entwerfender Speicher an den jeweiligen Bedarf, wie dies bei der Erfindung der Fall ist, erfolgt dabei nicht. Cut Downs werden auch ohne Einsatz einer Baukasten-Bibliothek entwor fen, wie dies erfindungsgemäß geschieht. Bei Cut Downs ist es notwendig, trotz der Verwendung des Layouts eines Speicher zellenfeldes eines vorgegebenen Speichers jeweils eine Anpas sung sonstiger Komponenten (Treiber, Adreßdecoder Ein- und Ausgangsschaltungen, . . .) vorzunehmen.The invention differs significantly from techniques where only a partial use of the layout Memory cell array of an existing, larger one Memory a smaller memory is realized (so-called "Cut-Downs"). The two storage capacities are cha characteristic of two successive generations of DRAMs and therefore usually differ by the factor 4. An example of a cut-down is making a 4 Mbit DRAMs using the layout of a 16 Mbit DRAM. The cut downs allow the production of a memory with a storage capacity required for a generation of storage is typical with a (more integrated) technology that is typical for a subsequent memory generation. A individual adjustment of the storage capacities of several designing memory to meet specific needs, like this at the invention is the case does not take place. Cut downs are designed without the use of a modular library fen how this is done according to the invention. With cut downs it is necessary, despite using the layout of a store cell field of a given memory, one match each solution of other components (driver, address decoder input and Output circuits,. . .).

Durch Verwendung der erfindungsgemäßen Baukasten-Bibliothek für den Entwurf mehrerer integrierter Speicher unterschiedli cher Speicherkapazität ist es insbesondere bei Verwendung von modularen Bausteinen, die Ansteuerlogikschaltungen zur Steue rung der Speicherblöcke aufweisen, möglich, in kürzester Zeit auch kundenspezifische Datenwortbreiten der zu entwerfenden Speicher zu realisieren.By using the modular library according to the invention different for the design of several integrated memories cher storage capacity, it is especially when using modular components, the control logic circuits for control tion of the memory blocks, possible, in the shortest possible time also customer-specific data word widths of the ones to be designed Realize memory.

Die Erfindung wird nun anhand der Fig. 1 bis 3 erläutert, die verschiedene Ausführungsbeispiele von mit dem erfin dungsgemäßen Verfahren erstellten integrierten Speichern unterschiedlicher Speicherkapazität bzw. unterschiedlicher Geometrie zeigen. Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Baukasten-Bibliothek 10.The invention will now be explained with reference to FIGS . 1 to 3, which show different exemplary embodiments of integrated memories of different storage capacity or of different geometry created with the method according to the invention. Fig. 4 shows an embodiment of the modular library 10th

Die integrierten Speicher 1 in den Fig. 1 bis 3 weisen beispielhaft folgende elektrisch und geometrisch zusammenfüg bare, modulare Bausteine 2, 3, 4 auf: einen erfindungsgemäßen Speicherblock 2, eine Ansteuerschaltung 3 und Datenleitungen 4. Weitere, dem Fachmann geläufige, für den Aufbau eines Speichers notwendige Komponenten wurden der Übersichtlichkeit wegen nicht abgebildet, da sie für das Verständnis des Prin zips der Erfindung belanglos sind. . The integrated memory 1 in Figures 1 to 3 have the following exemplary electrically and geometrically zusammenfüg bare, modular building blocks 2, 3, 4 to a memory block according to the invention 2, a driving circuit 3 and data lines 4. Other components familiar to the person skilled in the art, necessary for the construction of a memory, have not been shown for the sake of clarity, since they are irrelevant for understanding the principle of the invention.

Die Layouts der modularen Bausteine 2, 3, 4 sind in einer in Fig. 4 dargestellten, durch Software verwalteten Baukasten-Bibliothek 10 gespeichert, aus der sie zum Zwecke des Ent wurfs der jeweiligen integrierten Speicher 1 entnehmbar und anschließend aneinanderfügbar sind. Der Speicherblock 2 ent hält nicht weiter dargestellte Wort- und Bitleitungen sowie entsprechende Adreßdecoder, Leseverstärker und Wortleitungs treiber. Deren Aufbau für unterschiedliche Speichertypen (die Erfindung eignet sich auch, aber nicht ausschließlich zur Erstellung von dynamischen Speichern) ist dem Fachmann bekannt und wird daher hier nicht näher erläutert.The layouts of the modular building blocks 2 , 3 , 4 are stored in a software-managed modular library 10 shown in FIG. 4, from which they can be removed for the purpose of designing the respective integrated memory 1 and then joined together. The memory block 2 contains word and bit lines, not shown, and corresponding address decoders, sense amplifiers and word line drivers. Their structure for different types of memory (the invention is also suitable, but not exclusively for creating dynamic memories) is known to the person skilled in the art and is therefore not explained in more detail here.

Der Speicherblock 2 hat eine geringe Speicherkapazität von beispielsweise 256 Kbit, damit durch Zusammenfügen mehrerer derartiger Speicherblöcke möglichst unterschiedliche Spei cherkapazitäten in relativ feiner Abstufung (Granularität) herstellbar sind. Während der Speicher 1 in Fig. 1 fünf Exemplare des Speicherblocks 2 aufweist, sind es in den Fig. 2 und 3 jeweils sechs. Hierdurch ergeben sich unter schiedliche Speicherkapazitäten. Die geringe Anzahl von Spei cherblöcken 2 in den Fig. 1 bis 3 dient dabei nur der Ver anschaulichung. In der Praxis können die Speicher 1 eine weitaus größere Anzahl von ihnen aufweisen, so daß im Fall des 256 kbit großen Speicherblocks 2 z. B. Speicher 1 mit Kapazitäten bis beispielsweise 20 Mbit entstehen.The memory block 2 has a small memory capacity of, for example, 256 Kbit, so that by combining a plurality of such memory blocks, different memory capacities can be produced in relatively fine gradation (granularity). While the memory 1 in FIG. 1 has five copies of the memory block 2 , there are six each in FIGS. 2 and 3. This results in different storage capacities. The small number of memory blocks 2 in FIGS . 1 to 3 serves only for illustration purposes. In practice, the memory 1 can have a much larger number of them, so that in the case of the 256 kbit memory block 2 z. B. Memory 1 with capacities up to 20 Mbit, for example.

Den Fig. 1 bis 3 ist auch zu entnehmen, daß durch die er findungsgemäße Verwendung der Baukasten-Bibliothek die Form der zu erstellenden integrierten Speicher individuell an die jeweiligen Bedürfnisse anpaßbar ist. Dies ist besonders bei embedded solutions von Vorteil, wenn auf derselben inte grierten Schaltung, auf der der zu entwerfende Speicher 1 unterzubringen ist, noch weitere, insbesondere logische Schaltungselemente anzuordnen sind, deren Form sehr unter schiedlich sein kann. Die Speicher 1 in den Fig. 2 und 3 weisen beispielsweise zwar gleiche Speicherkapazitäten, jedoch unterschiedliche Geometrie auf. Figs. 1 to 3 is also to be seen that by it the modular library in the form of the integrated memory to be created to the respective requirements is use in accordance with the invention individually adaptable. This is particularly advantageous in the case of embedded solutions if, on the same integrated circuit on which the memory 1 to be designed is to be accommodated, further, in particular logic, circuit elements are to be arranged, the shape of which can be very different. The memories 1 in FIGS. 2 and 3 have, for example, the same storage capacities, but different geometries.

Aufgrund der rechteckigen Abmessungen der modularen Bausteine 2, 3, 4 ist eine flächenminimale Realisierung besonders ein fach. Es sind jedoch auch andere geometrische Formen für die modularen Bausteine 2, 3, 4 möglich.Due to the rectangular dimensions of the modular building blocks 2 , 3 , 4 , a minimal implementation is particularly easy. However, other geometric shapes are also possible for the modular building blocks 2 , 3 , 4 .

Durch Verwendung einer unterschiedlichen Anzahl der Exemplare der Ansteuerschaltung 3 ist es möglich, unterschiedliche Datenwortbreiten mit geringem Aufwand zu realisieren (beispielsweise 8, 16 und 32 Bit). Dies ist in Fig. 1 im Vergleich zu den Fig. 2 und 3 angedeutet.By using a different number of copies of the control circuit 3 , it is possible to implement different data word widths with little effort (for example 8, 16 and 32 bits). This is indicated in FIG. 1 in comparison to FIGS. 2 and 3.

Fig. 4 zeigt die Baukasten-Bibliothek 10, die zum Entwurf der Speicher 1 aus den Fig. 1 bis 3 verwendet wird. Sie enthält je ein Exemplar des Speicherblocks 2, der Ansteuer schaltung 3 sowie der kürzeren Datenleitung 4 zur Erstellung des in Fig. 1 gezeigten Speichers 1 und der längeren Daten leitung 4 zum Entwurf der Speicher 1 in den Fig. 2 und 3. FIG. 4 shows the modular library 10 which is used to design the memories 1 from FIGS. 1 to 3. It contains one copy each of the memory block 2 , the control circuit 3 and the shorter data line 4 for creating the memory 1 shown in FIG. 1 and the longer data line 4 for designing the memory 1 in FIGS. 2 and 3.

Claims

1. A method for designing a plurality of integrated memories ( 1 ) which differ in terms of their storage capacity and / or their geometry,

- The layout of each of the memories ( 1 ) is designed using a modular library ( 10 ) which contains the layouts of electrically and geometrically mergable, modular building blocks ( 2 , 3 , 4 ),
one of the modular components ( 2 , 3 , 4 ) is a memory block ( 2 ) with a small storage capacity, which has memory cells, word and bit lines,
- When designing the integrated memory ( 1 ), the modular modules ( 2 , 3 , 4 ) are put together, depending on the desired storage capacity, a corresponding number of copies of the memory block ( 2 ) are used and the arrangement of the modular modules ( 2 , 3 , 4 ) in such a way that the desired geometry is achieved.

2. The method according to claim 1, in which to create the integrated memory ( 1 ), memory blocks ( 2 ) are merged, which also contain read amplifiers, word line drivers and bit and word address decoders.

3. The method according to any one of the preceding claims, in which as further modular components ( 2 , 3 , 4 ) input / output circuits, address lines, data lines ( 4 ) and control circuits ( 3 ) for controlling the memory blocks ( 2 ) are used ver .

4. The method according to any one of the preceding claims, in which charge pumps and voltage regulators are used as further modular components ( 2 , 3 , 4 ).

5. The method according to any one of the preceding claims, are used in the further modular components ( 2 , 3 , 4 ) programming fields and control circuits to implement a hardware redundancy.