DE2543023C3 - Speicheranordnung mit Bausteinen aus Ladungsverschiebespeichern - Google Patents
Speicheranordnung mit Bausteinen aus LadungsverschiebespeichernInfo
- Publication number
- DE2543023C3 DE2543023C3 DE2543023A DE2543023A DE2543023C3 DE 2543023 C3 DE2543023 C3 DE 2543023C3 DE 2543023 A DE2543023 A DE 2543023A DE 2543023 A DE2543023 A DE 2543023A DE 2543023 C3 DE2543023 C3 DE 2543023C3
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- memory
- clock
- shift register
- reg
- storage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 title description 2
- 230000015654 memory Effects 0.000 claims description 96
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 9
- 101100203530 Caenorhabditis elegans stn-1 gene Proteins 0.000 claims description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 3
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical group [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical group [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C19/00—Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers
- G11C19/28—Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers using semiconductor elements
- G11C19/287—Organisation of a multiplicity of shift registers
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K5/00—Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
- H03K5/15—Arrangements in which pulses are delivered at different times at several outputs, i.e. pulse distributors
- H03K5/15013—Arrangements in which pulses are delivered at different times at several outputs, i.e. pulse distributors with more than two outputs
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K5/00—Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
- H03K5/15—Arrangements in which pulses are delivered at different times at several outputs, i.e. pulse distributors
- H03K5/15013—Arrangements in which pulses are delivered at different times at several outputs, i.e. pulse distributors with more than two outputs
- H03K5/1506—Arrangements in which pulses are delivered at different times at several outputs, i.e. pulse distributors with more than two outputs with parallel driven output stages; with synchronously driven series connected output stages
- H03K5/15093—Arrangements in which pulses are delivered at different times at several outputs, i.e. pulse distributors with more than two outputs with parallel driven output stages; with synchronously driven series connected output stages using devices arranged in a shift register
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Dram (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Speicheranordnung mit Bausteinen aus Ladungsverschiebespeichern
gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.
Ladungsverschiebespeicher, die unter anderem vielfach als CCD-(Charge Coupled Devices-)Speicher
bezeichnet werden, sind z. B. aus dem Aufsatz »Charge Coupled Semiconductor Devices« in »The Bell System
Technical Journal«, VoI. 49, April 1970, Seiten 587-593
bekannt Bei Mehrphasen-CCD-Bausteinen sind zum Speichern eines Informationsbits mindestens zwei
Speicherelektroden nötig, wobei sich das Informationsbit zu einem Zeitpunkt jeweils unter einer dieser
Elektroden befindet Beim Weiterschieben wird das Informationsbit unter eine zweite, nicht besetzte
Speicherelektrode verschoben.
Auf den Bausteinen sind die Speicherstelien in Form von Schieberegistern seriell hintereinander angeordnet
und die einzelnen Schieberegister untereinander in unterschiedlicher Weise verbunden. Dabei sind zunächst
zwei Grundschaltungen denkbar: In der einen verläuft der Datentransfer immer in einer Richtung, z. B. von
links nach rechts, dies bedingt jedoch große Leitungslängen beim Ketten der Schieberegister entweder
parallel zu den Kanälen mit den Speicherstellen oder um das Speicherfeld herum. Die andere Grundschaltung
bedeutet einen Zick-Zack-Betrieb. Hier werden die aneinander grenzenden Enden der Schieberegister
unmittelbar miteinander verbunden, so daß der Datentransfer in einem Schieberegister z, B. von links
nach rechts und im darunterliegenden von rechts nach links verläuft. Dies aber erfordert ein Überkreuzen der
Taktleitungen zwischen benachbarten Schieberegistern, d.h. die eigentliche Speicherfläche ist bei konstanter
Bausteingröße geringer.
Diese topographischen Nachteile in Verbindung mit
den Leitungsproblemen der Takttreiber haben zu einer anderen Struktur, der sogenannten Serien-Parallel-Serien-(SPS-)Anordnung geführt, die eine höhere
Speicherdichte erlaubt. Sie ist unter anderem in »The journal of Vacuum Science and Technology«, Vol. 9, No.
4, 1972, Seiten 1166-1180, insbesondere in Kap. XII
beschrieben und in F i g. 22 dargestellt.
Bei dieser bekannten Anordnung enthält ein CCD-Baustein je ein Eingabe- und ein Ausgabe-Schieberegister mit je drei Elektroden pro Bit und dementsprechend drei Takten. Diese Takte bestimmen die
Datenrate des Bausteines. In den Schieberegistern werden die Daten seriell transportiert. Das eigentliche
Speicherfeld enthält so viele parallele Schieberegister
wie die Ein- bzw. Ausgabe-Schieberegister Speicherstellen besitzen. Aus dem seriellen Eingaberegister
werden die Daten parallel in das Speicherfeld übernommen und damit parallel bis zum Ausgabeschieberegister verschoben. Dadurch fallen Überkreuzungen
von Taktleitungen fort, die bei einer Zick-Zack-Anordnung in bezug auf die Transferrichtung unvermeidlich
sind.
Das auch hier durchweg angewandte Mehrphasenprinzip mit mindestens zwei Elektroden pro Bit ist
räumlich jedoch sehr aufwendig. Man hat daher nach Wegen gesucht, eine Struktur mit einer Elektrode pro
Bit, ein sogenanntes E/B-Pnnzip zu verwirklichen. Dies
läßt sich annähernd durch eine Leerstelle in jedem Schieberegister erreichen, in die die jeweils davorstehende Information übertragen wird. ]e Schieberegister
kann hier während einer Taktperiode nur ein Informationsbit verschoben werden. Die Leerstelle wandert
dabei in entgegengesetzter Richtung wie die Information durch das Schieberegister.
Diese Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß jede Speicherstelie durch einen individuellen Takt angesteuert werden muß. Das ist darauf zurückzuführen, daß
ein vielfacher Umlauf der Leerstelle durch alle Speicherstellen des Schieberegisters erforderlich ist, bis
ein beliebiges Informationsbit an der Schreib-Lesestation angekommen ist
Eine Lösung, mit der die Zahl der individuellen Taktleitungen bei Anwendung des £Xß-Prinzips zu
verringern ist, ist aus »IEEE International Solid State
Circuits Conference 1973«, Seiten 136, 137 und 210 bekannt. Dort ist ein MuItiplex-£/ß-Prinzip beschrieben, bei dem die homologen Speicherstellen der parallel
zwischen Eingang und Ausgang liegenden Schieberegister zyklisch vertauscht angesteuert werden. Die
notwendigen Taktleitungen sind diagonal durch das Speicherfeld geführt und werden daher mehrfach
ausgenutzt Dabei tritt jedoch der Nachteil auf, daß entweder auf jeder Seite des Speicherfeldes ein eigener
Taktgenerator erforderlich ist oder aber die Taktleitungen um das üpeicherfeld herumgeführt werden müssen,
was jedoch bei zunehmender Länge des Schieberegisters wegen eines zu großen Platzbedarfs der
Taktleitungen nicht realisierbar ist
Es bietet sich aber auch an, das Multiplex •E'ß-Prinzip
in der Art zu realisieren, daß die parallelen Schieberegisterketten auf dem CCD-Baustein räumlich jeweils um
eine Bitstelle verschoben angeordnet sind. Wenn man dann die Taktleitungen durch die einander parak'elliegenden Speicherstellen senkrecht zu den Schieberegistern hindurchzieht und itv jeder Zeile der Schieberegisterkette eine Leerstelle vorsieht, dann können die
individuelle*! Takte verringert werden. Es ist leicht vorstellbar, daß dies eine Mischform zwischen dem
reinen Mehrphascn-Prinzip und dem f/B-Prinzip ist
Diese Anordnung hat daher den Nachteil, daß nicht
genutzte Bausteinflächen entstehen, die um so größer werden, je länger die einzelnen Schieberegister in der
Kette werden, d. h. je konsequenter das E/B-Pr\nz\p
angewendet wird bzw. je weniger Leerstellen auf die Speichefstellen in jeder Spalte des Speicherfeldes
verteilt werden. Ein anderer Nachteil besteht darin, daß hier nur quadratische Speicherfeldanordnungen realisierbar sind, wenn man eine geschlossene Schleife auf
dem Baustein verwirklichen will. Aus diesen Gründen wird die Realisierung des Multiplex-E/B-Prinzips in der
beschriebenen Art nicht für günstig gehalten.
liehe Bausteine von CCD-Speichern, die nach dem Mehrphasen-Prinzip aufgebaut sind, benötigen zum
Speichern eines Informationsbits mindestens zwei Speicherelektroden, wobei sich zu einem Zeitpunkt die
- Information unter einer dieser Elektroden befindet Durch Einführung des E/B- Prinzips kann die Speicherdichte auf dem Baustein z. B. im Gegensatz zum
Zweiphasen-Prinzip nahezu verdoppelt werden, da dann zum Speichern eines Informationsbits nur noch
ι ο eine Elektrode benötigt wird. Allerdings ist zusäulich
im Schieberegister noch eine Leerstelle erforderlich, die beim Verschieben die davorstehende Information
aufnimmt. Das E/B-Pnnzip erfordert für jede einzelne
Elektrode eines Schieberegisters einen eigenen Takt
ι- Durch den Platzbedarf der Taktleitungen wird der
Platzgewinn, der sich aus dem £7ß-Prinzip an sich
ergibt wieder zunichte gemacht
In dem älteren Patent 24 30 349 ist eine Serien-Parallel-Serienspeicheranordnung mit einem Eingabe-
und einem. Ausgaberegister beschrieben, wobei zwischen den beiden seriell ein- bzw. ;<islesbaren Registern weitere vertikale Speicher angeordnet sind.
Dabei ist jeweils einem ungeradzahligen Transistor des Ein- und Ausgaberegisters ein vertikaler Speicher
>^ mit π Speicherstellen zugeordnet Der Taktgenerator
ist dabei ebenfalls als Schieberegister ausgebildet
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Speicheranordnung mit Bausteinen aus Ladungsverschiebespeichern der eingangs genannten Art zu schaf-
^o fen, deren Aufbau das f/S-Prinzip bei gleichzeitiger
Erhöhung der Speicherdichte mit Erfolg einzusetzen gestattet ohne daß wegen der benötigten individuellen
Takte der Flächenvorteil wieder verloren geht
\s Ladungsverschiebespeichern der eingangs genannten
Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß 2 m Schieberegister mit η Speicherstellen
das Speicherfeld (E/B-REG) bilden, und daß das als Taktgenerator (TG) ausgebildete Schieberegister
(T-REG) über Schalttransistoren (5TnI) angeschaltet
ist.
Der Platzbedarf für diese Takterzeugung ist von %'ergleichbarer Größe wie der Platzbedarf für einen
herkömmlichen Treiber einer SPS-Anordnung, da bei
einem Takt nur die Kapazität einer Taktelektrode
umzuladen ist. Deshalb stellt der Fläcnenbedarf der Treiber und auch ihre Verlustleistung kein großes
Problem mehr dar, so daß die parallel angeordneten, nach dem £/ö-Prinzip aufgebauten Schieberegister z. B.
ohne weiteres mit einer Frequenz von 10 MHz oder mehr betrieben werden können. Man kann also davon
ausgehen, daß die Speicherdichte auf einem erfindungsgemäß ausgebildeten Speicherbaustein gegenüber einer
herkömmlichen SPS-Anordnung, die nach dem Zwei
phasen-Prinzip arbeitet, um 100% erhöht ist und
trotzdem bei niedriger Verlustleistung ein«; für diesen
Speichertyp ausreichende Datenratc ermöglicht Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen näher gekennzeichnet.
Ausführungsbeiifjiele der Erfindung sind zu deren
Erläuterung im folgenden näher beschrieben. Dabei zeigt
Fig. 1 das Blockschaltbild eines Speicherbausteines mit einem Serien-Parallel-Serien-Speicherfeld, das nach
ι>λ dem Elektrode-pro-Bit-Prinzip arbeitet und durch
einen, ein Schieberegister enthaltenden Taktgeber angesteuert wird,
Speicherstelle in einem CCD-Takt-Schieberegister,
Fig. 4 das Prinzipschaltbild für einen Taktgenerator
mit einem als CCD-Baustein aufgebauten Taktschieberegister, der das Speicherfeld mit den nach dem
E/B-Prinzip arbeitenden Schieberegistern ansteuert,
F i g. 5 eine Speicherstelle eines 4-Phasen-Schieberegisters in MOS-Technik,
F i g. 6 ein Diagramm der bei diesem Schieberegister benötigten nicht überlappenden Takte,
F i g. 7 das Prinzipschaltbild für einen Taktgenerator zum Ansteuern eines f/ß-Speicherfeldes, der aus
4-Phasen-MOS-Schieberegistern aufgebaut ist und
F i g. 8 das Blockschaltbild für einen Speicherbaustein, in dem das Speicherfeld in mehrere, in diesem Fall vier
Serien-Parallel-Serien-Anordnungen aufgeteilt ist.
Fig. I zeigt einen integrierten Speicherbaustein, beispielsweise CCD-Baustein mit einer Serien-Parallel-Serien-(SPS-)Anordnung,
in der zwischen einem Eingabe-Schiebcrc'istsr
E-RECJ und **in'liTi
Ausgabe-Schieberegister A-REG ein Speicherfeld
E/B-REC aus einer Mehrzahl von Schieberegistern angeordnet ist. Enthalten das Eingabe-Schieberegister
E-RECJ und das Ausgabe-Schieberegister A-REG jeweils m Speicherstellen, so liegen in dem Speicherfeld
E/B-REG 2m Schieberegister parallel nebeneinander, die jeweils einer Speicherelektrode des Eingabe- bzw.
des Ausgabe-Schieberegisters zugeordnet sind. Wenn diese jeweils η Speicherelektroden aufweisen, und nach
dem sogenannten Elektrode-pro-Bit-(£/ß-)Prinzip arbeiten, so sind zum parallelen Verschieben der
Informationsbits im Speicherfeld η individuelle Takte erforderlich.
Diese Takte werden den einzelnen homologen Speicherstellen der Schieberegister des Speicherfeldes
E/B-REG über Taktleitungen 7*1 bis Tn aus einem
Taktgeber TG zugeführt. Wie noch näher zu erläutern sein wird, enthält dieser Taktgeber TG selbst ein
Schieberegister T-REG, das wie das Eingangs-Schieberegister E-REG bzw. das Ausgangs-Schieberegister
A-REG als CCD-Baustein oder als Mehrphasen-Schieberegister in MOS-Technik ausgebildet sein kann. Im
ersten Fall werden diese drei Schieberegister seriell im Zweiphasen-Betrieb betrieben und benötigen daher tür
die Ansteuerung einer Speicherzelle zwei Takte, die ihnen über Taktleitungen Φ 1 und Φ 2 zugeführt werden.
Der Speicherbaustein enthält darüber hinaus eine Verstärkerstation VS, die am Eingang des Eingabe-Schieberegisters
E-REG angeordnet ist. Diese Verstärkerstation dient als Lese/Schreib- und as sogenannte
»Refresh«-Station. Für diesen Zweck ist der Eingang dieser Verstärkerstation VS mit dem Ausgang des
Ausgabe-Schieberegisters A-REG verbunden, weist darüber hinaus einen Anschluß DI/DA auf, aber den die
Daten seriell ein- bzw. ausgegeben werder und besitzt einen Steuersignaleingang L/S zum Zuführen von l.ese-
bzw. Schreibsteuersignalen.
Auf dem Speicherbaustein ist weiterhin in herkömmlicher Weise eine Bausteinsteuereinheit SS enthalten, die
hier aus diesem Grunde nicht näher erläutert wird. Ihr wird über eine Taktleitung Φ ein Generalta'kt zugeführt,
aus dem die auf den Taktleitungen Φ 1 und Φ 2 ausgegebenen Takte abgeleitet werden. Darüber hinaus
enthält sie Eingänge, die mit CS bzw. CE bezeichnet
sind, über die ihr ein aus Adressensignalen abgeleitetes Auswahlsignal bzw. ein Freigabesignal für den
Speicherbaustein zugeführt werden.
Es wurde bereits angedeutet, daß der Taktgenerator
TG selbst ein n-stelliges Schieberegister T-REG enthält.
In den F i g. 2 und 3 sind zwei Beispiele gezeigt, wie die
Speicherstellen dieses Schieberegisters aufgebaut sein können. Das Schieberegister T-REG arbeitet nach dem
Zweiphasen-Prinzip, jeder Speicherstelle sind daher für den Informationstransport zwei Taktleitungen Φ 1 und
Φ 2 zuzuführen, die abwechselnd an Betriebsspannung gelegt sind. Die Ausbildung eines Schieberegisters nach
diesen beiden Ausfuhrungsformen ist aus einem Aufsatz in »IEEE Journal of Solid-State Circuits«, Oct. 1973,
Seiten 388 bis 391 bereits bekannt und hier daher nur noch zusammenfassend erläutert.
Das Schieberegister ist auf einem p-Substrat aufgebaut und enthält in der Kanalzone eine SiOrSchicht.
die auf ihrer Oberseite aufeinanderfolgende, mit den Taktleitungen Φ 1 bzw. Φ 2 verbundene Speicherelektroden
aus Aluminium Al und Polysilizium enthält. Schließlich ist unterhalb des Aluminium-Teiles Al der
Speicherelektrode an der Oberfläche des p-Substrats ein n-!ei!endes Diffusionsgibi·*· angpordnet. Dir*?* ist
seinerseits an die Steuerelektrode eines Schalttransistors ST angeschlossen, so daß eine Ladung im
Diffusionsgebiet den Schalttransistor .97" leitend steuert.
F i g. 3 zeigt eine zweite Ausfühningsform für den Aufbau des Taktregisters T-REG als CCD-Baustein. Im
Gegensatz zu der bereits beschriebenen Ausführungsform sind hier die Diffusionsgebiete unterhalb des
Siliziur.s-Teiles der Elektroden angeordnet. Diese
Anordnung ist zwar technologisch schwieriger, hätte aber den Vorteil, daß der Ausgang über den
Schalttransistor ST nur während eines Taktes gültig wäre.
Da die Wirkungsweise einer derartigen CCD-Anordnung im einzelnen bekannt ist, wird nachfolgend sofort
das anhand von F i g. 4 dargestellte Blockschaltbild für die Taktsteuerung mit einem CCD-Schieberegister
beschrieben. Dort ist das Takt-Schieberegister T-REG als Block dargestellt, in dem die Schieberichtung durch
einen Pfeil angegeben ist. Am Ausgang des Takt-Schieberegisters T-REG ist ein Verstärker angeordnet, der
als »Refreshw-Slation VR dient und dessen Ausgang
über eine Schleifenleitung SL mit dem Eingang des ι aKt-scnieDeregisters F-REG verbunden ist. Schiieoiich
sind noch schematisch die beiden Taktleitungen Φ 1 bzw. Φ 2 angegeben.
Die in Fig. 2 bzw. Fig. 3 dargestellten Anschlüsse der Diffusionsgebiete sind hier mit 1 bis η bezeichnet.
Zwei aufeinanderfolgende Ausgänge liegen jeweils an den Steuerelektroden zweier im Gegentakt geschalteter
Schalttransistoren, z. B. STti bzw. S7"12. Der erste der
beiden im Gegentakt betriebenen Schalttran'wtoren ST11 liegt mit seinen gesteuerten Elektroden an
Betriebsspannung Ub bzw. an einer Taktleitung 7"1,der zweite Schalttransistor ST12 andererseits liegt mit
seinen gesteuerten Elektroden an der Taktleitung Ti bzw. an Masse M.
Zwischen jedem der Ausgänge 1 bis π des Takt-Schieberegisters T-REG und einer der zugeordneten
Taktleitungen Tl bis Tn ist ein derartiges Paar von
im Gegentakt geschalteten Schalttransistoren angeordnet. Wenn das dem Ausgang 1 zugeordnete Diffusionsgebiet im Takt-Schieberegister T-REG die umlaufende
Ladung aufnimmt, dann wird dadurch der angeschlossene
Schalttransistor STIl leitend gesteuert und damit die Taktleitung Tl an Betriebsspannung Ub gelegt
Nach einer Taktzeit ist die im Takt-Schieberegister T-REG umlaufende Ladung im anschließenden Diffusionsgebiet
so daß die beiden angeschlossenen Schalt-
transistoren STM bzw. ST2\ angesteuert werden. Der
eine Schalttransistor entlädt die Taktleitung Ti, während der andere gleichzeitig an die benachbarte
zweiteTak(leiti<ng T2die Betriebsspannung Ub\egt. So
schaltet eine einzelne im Takt-Schieberegister T-REC umlaufende Ladung über die Schalttransistoren nacheinander
die verschiedenen Taktleitungen Ti bis Tndes
Spe^herfeldes E/B-REG an die Versorgungsspannung
Ub. Gleichzeitig wird immer die vorherige Taktleitung über die zugehörige Gegentaktstufe entladen.
Der aus dem Takt-Schieberegister TREG und den In
Schalttransistoren STn 1 bzw. STn 2 bestehende Taktgeber ist von vergleichbarer Größe wie der Treibertransistor,
der den Takt für ein Speicherfeld in einer herkömmlichen SPS-Anordnung mit Mehrphasen-Betrieb
liefert, so daß der Flächengewinn, der sich aus der Anwendung des E/B-Prinzips im Speicherfeld ergibt,
voll erhalten bleibt. Der geringe Flächenbedarf dieser Taki.geberanordnung ist unter anderem darauf zurückzuführen,
daß bei einem Takt nur die Kapazität einer Taktelektrode umzuladen ist. Daher stellt die Größe der
Schalttransistoren und auch die Verlustleistung kein großes Problem dar. Das bedeutet weiterhin, daß die
Schieberegister im Speicherfeld E/B-REG mit einer hohen Schiebefrequenz, beispielsweise mehr als
10 MHz, betrieben werden können, d.h. die Leerstelle mit dieser Frequenz umläuft.
Von der Struktur her ist die beschriebene Takterzeugung für das Speicherfeld E/B-REG zwar bestechend,
da eine einheitliche Technologie verwendet wird. Diese Terhnologie stellt aber an die Fertigungstechnik sehr
hone Anforderungen. Es ist daher heute noch vorzuziehen, für das Speicherfeld E/B-REG etwas
einfacher aufgebaute CCD-Bausteine zu verwenden, die fertigungstechnisch durchaus beherrschbar sind, und die
Takterzeugung in einer anderen Schaltungstechnik zu realisieren. Dafür bietet sich die MOS-Technik an. die
heute bereits so weit ausgereift ist, daß Schaltungen in dieser Technik rechnerunterstützt entworfen werden
können. Hier wird man den Taktgenerator TG in Form eines MOS-Schieberegisters realisieren.
In Fig. 5 ist die Speicherstelle eines Vier-Phasen-
ist. Derartige Schieberegister sind ζ. B. aus »The Electronic Engineer« März 1970. Seiten 59 bis 73 in allen
Details bekannt, so daß Fig. 5 hier nur kurz erläutert
wird. Die Speicherstelle besteht aus zwei Inverterstufen, die aus jeweils drei hintereinandergeschalteten. zwischen
Betriebsspannung Ubund Masse Mangeordneten MOS-Transistoren Qi, Q 2. Q5 bzw. Q 3. Q 4 und Q 6
bestehen. Die Steuerelektrode des ersten an Masse M liegenden MOS-Transistors Q 5 bildet den Eingang E
und der Verbindungspunkt zwischen Drain und Source der beiden hintereinandergeschalteten MOS-Transistoren
Q 3 und (?4 des zweiten Inverters den Ausgang A der Speicherstelle. Ebenso bildet die Steuerelektrode
des dritten MOS-Transistors Q 6 des zweiten Inverters dessen Eingang, der an Drain und Source der beiden
getakteten MOS-Transistoren Q\ bzw. Q 2 des ersten Inverters angeschlossen ist Jeweils zwei MOS-Transistoren
Q1 und Q 2 bzw. Q 3 und Q 4 der beiden Inverter
werden die Takte Φ 11. Φ 21, Φ 31 bzw. Φ 41 zugeführt.
Die Phasenlage dieser Takte ist in F i g. 6 in einem Diagramm wiedergegeben. Daraus ist zu erkennen, daß
dieses MOS-Schieberegister mit nicht überlappenden Takten gesteuert wird, dies ist erforderlich, um die
Betriebsspannung Ub nicht zeitweilig unmittelbar an Masse M zu legen.
Zur Taktzeit Φ 11 wird die Gatekapazität des dritten
MOS-Transistors ζ) 6 im zweiten Inverter über den
leitend gesteuerten ersten MOS-Transistor Qi des ersten Inverters aufgeladen und zur Taktzeit Φ 21 über
den leitend gesteuerten zweiten MOS-Transistor Q 2 wieder entladen, wenn die Gatekapazität des dritten
Transistors Q5 im ersten Inverter ebenfalls aufgeladen ist. Ist dieser Eingang Eder Speicherstelle jedoch nicht
angesteuert, so bleibt auch der dritte Transistor Q% im
ίο zweiten Inverter leitend. Zur Taktzeit Φ 31 wird die hier
nicht mehr dargestellte, an den Ausgang A angeschaltete Gateelektrode der nächsten Speicherstelle über den
ersten MOS-Transistor Q3 des zweiten Inverters geladen und zur Taktzeit Φ 41 über die beiden
MOS-Transistoren ζ)4 und (?6 entladen, wenn letzterer
leitend gesteuert ist. In F i g. 5 ist noch angedeutet, daß der Ausgang dieser Speicherstelle an die Steuerelektrode
eines Steuertransistors STangeschlossen ist, der den Treiber für eine Taktleitung Ti bildet und dessen Drain
an einem Takt Φ 3Ϊ angeschlossen ist.
In F i g. 7 ist eine Anordnung dargestellt, bei der dem
Speicherfeld FJBREG ein Taktgenerator TG in MOS-Technik zugeordnet ist. Wie ein Vergleich von
Fig. 5 mit Fig. 7 zeigt, ist das zur Anpassung an das
is Raster im Speicherfeld E/B-REG zu dessen bsiden
Seiten mit je einer Hälfte angeordnete Vier-Phasen-MOS-Schiebcregister
aus den anhand der F i g. 5 näher erläuterten Speicherstellen aufgebaut. Die aufeinanderfolgenden
Zeilen des Speicherfeldes E/B-REG werden von unten nach oben betrachtet abwechselnd von rechts
und von links über die Taktleitungen 77 mit Schiebeimpulsen versorgt. Dies geschieht dadurch, daß in jeder
Hälfte des MOS-Schieberegisters je eine singuläre »I« von Speicherstelle zu Speichcrstelle transportiert wird.
is Um dies im richtigen Zeitrastcr durchzuführen, arbeiten
beide Hälften des MOS-Schieberegisters um eine halbe Taklperiode phasenverschoben. An der anhand der
Fig. 5 erläuterten prinzipiellen Wirkungsweise ändert
sich dadurch jedoch nichts.
Um nun sämtliche Informationsbits dieser beschriebenen
Speicheranordnungen einmal an der in Fig. :
dargestellten Verstärkerstation VS in einem Refresh-7..M....
..r.-i,„:-...r:;u-~- :,. -;- ~'.^—,z'.:~zT U~!n*jf der
Leerzeile in den parallelen Schieberegistern des Speicherfeldes E/B-REG notwendig. Derselbe Fall gilt
natürlich ebenfalls für den Zugriff zu einem bestimmten Informationsbit bei Lese- bzw. Schreibvorgängen, die
auch über diese Verstärkerstation durchgeführt werden.
Man kann diese Zeit für einen Refresh-Zyklus bzw.
-<■■■ die mittlere Zugriffszeit verkürzen, wenn man eine
Speicheranordnung gemäß der Darstellung in Fig.8 wählt. Dort ist das Speicherfeld in vier Speicherbereiche
aufgeteilt, die jeweils eine SPS-Anordnung der bisher beschriebenen Art. allerdings mit kleinerer Kapazität.
enthalten. Jeder dieser Speicherbereiche E/B-REG 1 bis
E/B-REG 4 besitzt ein eigenes Eingangs- und Ausgangs-Schieberegister
E-REG bzw. A-REG. Das Ausgangs-Schieberegister und das Eingangs-Schieberegister untereinanderliegender
Speicherbereiche sind dabei mit-
f>o einander verbunden. Andererseits sind die Taktleitungen
Π bis Tn durch die nebeneinanderliegenden Speicherbereiche durchgezogen.
Auch bei einer Aufteilung des Speicherfeldes in mehrere Speicherbereiche wird die Takterzeugung nur
'-< aus einem einzigen Taktgenerator TG aufgebaut Wie in
F i g. 8 angedeutet ist, laufen im steuernden Takt-Schieberegister
T-REG dabei an mehreren Stellen Ladungen um, und zwar genau im Abstand der Länge eines
Speicherbereiches, jeweils eine Ladung ist für die Takterzeugung aller nebeneinanderliegenden Speicherbereiche
zuständig. In diesem Beispiel sind mit A, B, C und D vier Steuertransistoren nach Fig. 8 bzw. vier
Gegenlaklslufen nach Fig.4 bezeichnet. Bei als Beispiel gewählten untereinanderliegenden Speicherbereichen
sind zu einem bestimmten Zeitpunkt immer nur zwei dieser TakiMtifen, hier beispielsweise A und C,
durchgeschaltet. Diese Aufteilung des Speicherfeldes in mehrere Speicherbereiche ist in ihrem zusätzlichen
Platzhedarf, der durch die Auftrennung entsteht, gering. Wie leicht einzusehen ist, hängt die Verkürzung der
mittleren Zugriffszeit dieser Anordnung von der Art der Aufteilung und der Größe der einzelnen Speicherbereiche
ab. Es ist ohne weiteres einzusehen, daß die Zugriffszeit und auch die benötigte Zeit für einen
Refresh-Zyklus bei dieser Unterteilung um Größenordnungen niedriger werden kann als bei einem nicht
unterteilten Speich»rfeld gleicher Kapazität.
Wegen der verkürzten Zugriffszeit ist daher ein aus solchen Bausteinen aufgebauter Speicher ohne weiteres
als Hauptspeicher in einem virtuellen Speichersystem zu verwenden. Bei einer geeigneten Unterteilung kann die
Umlaufzeit so weit erniedrigt werden, daß ein Speicherbaustein auch nach dem Start-Stop-Prinzip
betrieben werden kann. Wenn dann an den Ausgabe-Schieberegistern adressierbare Auslesemöglichkeiten
für jedes einzelne Informationsbit einer Datenkette eingebaut werden, ähnlich wie dies im vorliegenden Fall
für das Takt-Schieberegister beschrieben wurde, so ist ein solcher Speicherbaustein auch für den Einsatz im
transparenten mehrstufigen Arbeitsspeichersystem gut geeignet. Es lassen sich nämlich dann die Ausgabe-Schieberegister
insgesamt als eine Hierarchiestufe verwenden.
Hierzu 5 Blatt Zeichnungen
Claims (8)
1. Speicheranordnung mit Bausteinen aus Ladungsverschiebespeichern, die in Form einer Serien- ->
Parallel-Serien-Anordnung aufgebaut sind, in der
parallel arbeitende Schieberegister, die ein Speicherfeld bilden, mit einer Länge von η Speichersteilen, die nach dem Elektrode-pro-Bit-Prinzip aufgebaut sind, bei dem in einem Schieberegister mit u.
Hilfe mindestens einer durchlaufenden Leerstelle nur je eine Speicherelektrode pro Speicherstelle
erforderlich ist, zwischen einem Eingabe- und einem Ausgabeschieberegister mit m Speicherstellen angeordnet sind, wobei den Schieberegistern des is
Speicherfeldes als Taktgenerator ein weiteres, als Schleife ausgebildetes Schieberegister mit π Speicherstellen zugeordnet ist, in dem eine umlaufende
Ladung zyklisch eine der η Taktleitungen des Speicherfeldes an Versorgungsspannung legt,
dadurch gekennzeichnet, daß 2 m Schieberegister mit η Speicherstelien das Speicherfeld
(E/B-REG) bilden und daß das als Taktgenerator (TG) ausgebildete Schieberegister (T-REG) über
Schalttransistoren (STn 1) angeschaltet ist
2. Speicheranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Takt-Schieberegister
(T-REG) als ein CCD-Schieberegister ausgebildet ist, in dem jede zweite Speicherelektrode ein
Diffusionsgebiet im Substrat aufweist, das jeweils mit den Steuerelektroden zweier im Gegentakt
arbeitender Schahtransistoren (STn 1 bzw. 5Tn 2)
verbunden ist, die jeweils zwei~jfeinanderfolgenden
Taktleitungen (Tm bzw. Tm+1) derart zugeordnet sind, daß im angesteuerten Zusto^d durch den einen
Schalttransistor (z.B. St21) an die angeschlossene
Taktleitung (T2) die Versorgungsspannung (Ub) gelegt und durch den anderen Schalttransistor
(ST'12) die benachbarte, vorher das Taktsignal
führende Taktleitung (Tl) entladen wird.
3. Speicheranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Takt-Schieberegister
(T'REG) die Diffusionsgebiete jeweils unter dem Silizium-Teil der Speicherelektrode angeordnet sind
(F ig. 3).
4. Speicheranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Takt-Schieberegister
(T-REG) die Diffusionsgebiete jeweils unter dem AluminiunvTeil (Al) der Speicherelektrode angeordnet sind (F i g. 2).
5. Speicheranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß du Taktschieberegister in
MOS-Technik aufgebaut ist und insbesondere als ein Vier-Phasen-Schieberegister ausgebildet ist, dessen
Speicherstellen aus zwei aneinander geketteten Invertern mit je drei MOS-Transistoren (Qi, Q 2,
Q 5 bzw. Q 3, Q 4 und Q 6) bestehen, die zwischen
Betriebsspannung (Ub) und Masse (M) angeordnet sind und daß der Ausgang jeder Speicherstelle mit
der Steuerelektrode eines Steuertransistors (ST) (*>
verbunden ist, über dessen Kanal jeweils eine Taktleitung (Ti) des Speicherfeldes (E/B-REG) an
Versorgungsspannung (Φ 31 bzw. Φ 11) zu legen ist.
6. Speicheranordnung nach einem der Ansprüche
1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Speicher- '«;
feld mit den parallelen, nach dem Elektrode-pro-Bit-Prinzip betriebenen Schieberegistern auf dem
Soeicherbaustein in mindestens zwei Speicnerberei
che (E/B-REG 1 bis EJB-REGm) mit jeweils einer
Serien-Parallel-Serien-Anordnung unterteilt ist
7. Speicheranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß den untereinanderliegenden
Speicherbereichen (E/B-REGn) ein einziger Taktgenerator (TG) zugeordnet ist, in dessen Takt-Schieberegister (T-REG) eine der Anzahl dieser untereinander angeordneten Speicherbereiche entsprechende Anzahl von Ladungen umläuft.
8. Speicheranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Aufteilung des
Speicherfeldes in eine Anordnung von unter- und nebeneinanderliegenden Speicherbereichen (E/B-REGm)I die Taktleitungen (Ti bis Tn) quer über die
nebeneinanderliegenden Speicherbereiche durchverbunden sind.
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2543023A DE2543023C3 (de) | 1975-09-26 | 1975-09-26 | Speicheranordnung mit Bausteinen aus Ladungsverschiebespeichern |
US05/725,337 US4094009A (en) | 1975-09-26 | 1976-09-21 | Storage arrangement with modules consisting of CCD stores |
NL7610534A NL7610534A (nl) | 1975-09-26 | 1976-09-22 | Geheugeninrichting met bouwstenen uit lading- verschuivingsgeheugens. |
GB39643/76A GB1567473A (en) | 1975-09-26 | 1976-09-24 | Ccd stores |
FR7628779A FR2326007A1 (fr) | 1975-09-26 | 1976-09-24 | Dispositif de memoire comportant des modules formes par des memoires a transfert de charge |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2543023A DE2543023C3 (de) | 1975-09-26 | 1975-09-26 | Speicheranordnung mit Bausteinen aus Ladungsverschiebespeichern |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2543023A1 DE2543023A1 (de) | 1977-03-31 |
DE2543023B2 DE2543023B2 (de) | 1977-08-04 |
DE2543023C3 true DE2543023C3 (de) | 1981-07-09 |
Family
ID=5957549
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2543023A Expired DE2543023C3 (de) | 1975-09-26 | 1975-09-26 | Speicheranordnung mit Bausteinen aus Ladungsverschiebespeichern |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4094009A (de) |
DE (1) | DE2543023C3 (de) |
FR (1) | FR2326007A1 (de) |
GB (1) | GB1567473A (de) |
NL (1) | NL7610534A (de) |
Families Citing this family (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4164031A (en) * | 1976-11-26 | 1979-08-07 | Texas Instruments Incorporated | Memory system |
US4178614A (en) * | 1978-08-24 | 1979-12-11 | Rca Corporation | Readout of a densely packed CCD |
US4225947A (en) * | 1978-12-29 | 1980-09-30 | International Business Machines Corporation | Three phase line-addressable serial-parallel-serial storage array |
US4228526A (en) * | 1978-12-29 | 1980-10-14 | International Business Machines Corporation | Line-addressable serial-parallel-serial array |
NL8401311A (nl) * | 1984-04-24 | 1985-11-18 | Philips Nv | Ladingsgekoppelde halfgeleiderinrichting met dynamische besturing. |
FR2566162B1 (fr) * | 1984-06-13 | 1986-08-29 | Thomson Csf | Dispositif memoire d'image analogique utilisant le transfert de charge |
US4701917A (en) * | 1984-06-20 | 1987-10-20 | Jones Thomas M | Diagnostic circuit |
NL8501256A (nl) * | 1985-05-03 | 1986-12-01 | Philips Nv | Geintegreerde electronische multiplex-schakeling en geintegreerde electronische schakeling met een dergelijke multiplex-schakeling. |
US7273148B2 (en) * | 2002-07-09 | 2007-09-25 | Martha Starr Perry | Tool holder and method of use |
US9442661B2 (en) * | 2013-12-09 | 2016-09-13 | International Business Machines Corporation | Multidimensional storage array and method utilizing an input shifter to allow an entire column or row to be accessed in a single clock cycle |
US9715343B2 (en) | 2013-12-09 | 2017-07-25 | International Business Machines Corporation | Multidimensional partitioned storage array and method utilizing input shifters to allow multiple entire columns or rows to be accessed in a single clock cycle |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3772658A (en) * | 1971-02-05 | 1973-11-13 | Us Army | Electronic memory having a page swapping capability |
US3763480A (en) * | 1971-10-12 | 1973-10-02 | Rca Corp | Digital and analog data handling devices |
DD110575A5 (de) * | 1973-01-02 | 1974-12-20 |
-
1975
- 1975-09-26 DE DE2543023A patent/DE2543023C3/de not_active Expired
-
1976
- 1976-09-21 US US05/725,337 patent/US4094009A/en not_active Expired - Lifetime
- 1976-09-22 NL NL7610534A patent/NL7610534A/xx not_active Application Discontinuation
- 1976-09-24 FR FR7628779A patent/FR2326007A1/fr not_active Withdrawn
- 1976-09-24 GB GB39643/76A patent/GB1567473A/en not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2543023A1 (de) | 1977-03-31 |
DE2543023B2 (de) | 1977-08-04 |
GB1567473A (en) | 1980-05-14 |
FR2326007A1 (fr) | 1977-04-22 |
US4094009A (en) | 1978-06-06 |
NL7610534A (nl) | 1977-03-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2556275C2 (de) | Programmierbare logische Schaltung hoher Dichte | |
DE2748536C2 (de) | ||
DE2551797B2 (de) | Ladungsgekoppelte Schaltung | |
DE2543023C3 (de) | Speicheranordnung mit Bausteinen aus Ladungsverschiebespeichern | |
DE2556274A1 (de) | Logische schaltung hoher schaltungsdichte | |
EP0280176A1 (de) | Grundzelle für eine Gate Array | |
DE2627546A1 (de) | Integrierte schaltung hoher packungsdichte | |
DE2936763A1 (de) | Multiplikationsanordnung fuer dualzahlen in zweikomplementdarstellung | |
DE2526722A1 (de) | Stapel-speicher-organisation mit ladungskopplung | |
DE2706807C2 (de) | Einrichtung und Verfahren zum Verarbeiten von Information in Form digitaler Signale | |
DE2738678C3 (de) | Monolithisch integrierte Speicherzelle | |
DE2325922C2 (de) | Aus Schieberegistern aufgebaute Speicheranordnung mit dynamischer Umordnung | |
DE2162140A1 (de) | Dreidimensionale ladungsgekoppelte Baueinheit | |
DE2629329A1 (de) | Ccd-schieberegister | |
EP0006466B1 (de) | Ladungsverschiebungseinrichtung und Verfahren zum Betrieb dieser Einrichtung | |
DE69124954T2 (de) | Festkörper-Bildsensor | |
EP0348539A1 (de) | Programmierbares CMOS-Logik-Feld | |
DE2001538B2 (de) | Dynamisches Schieberegister | |
DE2229123A1 (de) | Dynamisch betriebene feldeffekttransistoranordnung | |
EP0012841B1 (de) | Spalten- und zeilenadressierbarer Speicher in Serien-Parallel-Serien-Konfiguration | |
DE1616438B2 (de) | Integrierte Schaltung, Verwendung dieser Schaltung und Verfahren zu ihrer Herstellung | |
EP0012840B1 (de) | Zeilenadressierbarer Speicher in Serien-Parallel-Serien-Konfiguration | |
DE2025857A1 (de) | Datenspeicherschaltung in der Form einer zweiphasigen Schieberegisterzelle sehr hoher Arbeitsgeschwindigkeit und geringer Leistungsaufnahme | |
DE2702830C2 (de) | ||
DE68915211T2 (de) | Standardzelle. |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |