IT9048189A1 - Metodo per ridurre il rumore di accoppiamento su linee di parola in un dispositivo di memoria a semiconduttori - Google Patents
Metodo per ridurre il rumore di accoppiamento su linee di parola in un dispositivo di memoria a semiconduttori Download PDFInfo
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Description
DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: -METODO PER RIDURRE IL RUMORE DI ACCOPPIAMENTO SU LINEE DI PAROLA IN UN DISPOSITIVO DI MEMORIA A SEMICONDUTTORI "
DESCRIZIONE
La presente invenzione si riferisce a linee di parola di un dispositivo di memoria a semiconduttori, e particolarmente, sebbene non esclusivamente ad un metodo di geometria per una schiera di memoria a semiconduttori.
Con il fatto che la progettazione di dispositivi di memoria a semiconduttori tende verso densità sempre più elevate di memoria e di impaccamento di schiere di memoria in piccole zone di un chip, il funzionamento di celle ed elementi di memoria del dispositivo di memoria a semiconduttori sono influenzati in modo crescente da problemi che sono provocati dalla geometria di tali schiere di memoria ad alta densità.
In particolare, in una schiera di memoria avente una molteplicità di celle memoria, una molteplicità di linee di bit ed una molteplicità di linee di parola, la introduzione di una spaziatura più ristretta fra le linee comporta accoppiamenti capacitivi tra le linee quando viene trasmesso un segnale attraverso una linea. Lo accoppiamento capacitivo fra le linee può raddoppiare la componente capacitiva di una linea stessa.
In genere, per aumentare la capacità di un dispositivo di memoria a semiconduttori è necessario un aumento nella lunghezza delle linee di parola, ed un restringimento del passo tra le linee di parola. Tuttavia, dato che il tempo richiesto per accesso ad una cella di memoria dipendente dalla lunghezza della linea di parola ad essa collegata, sono indesiderabili lunghe linee di parola. Conseguentemente, nelle memorie convenzionali, per compensare il ritardo di tempo di accesso causato da lunghe linee di parola, viene talvolta formato uno strato metallico sul corpo di silicio policristallino delle linee di parola, per cui viene reso possibile il funzionamento ad alta velocità per conduzione nel metallo. Tuttavia, il rivestimento delle linee di parola con metallo fa si che l'accoppiamento capacitivo fra le linee sia superiore a quello della linee non rivestite, a causa della spaziatura più ristretta tra le linee causata dalla sporgenza del metallo sulle linee di parola.
Conseguentemente, viene aggiunto al rumore provocato dall'accoppiamento capacitivo fra le linee il rumore causato dall'accoppiamento capacitivo fra i rivestimenti metallici delle linee. A causa di tale rumore dovuto all'accoppiamento capacitivo tra le linee di parola mentre queste vengono caricate o scaricate a seguito della selezione di una linea di parola, la diafonia fra linee di parola adiacenti rende possibile un errore di istradaraento dei segnali durante il funzionamento della memoria ad alta velocità.
Le schiere di memoria ad alta densità di impaccamento aventi celle e circuiti di memoria con transistori a semiconduttori, ossido, metallo di piccolissima scala (MOST) funzionano impiegando tensioni di pilotaggio ad alto livello per pilotare le linee di parola, e nella progettazioni di tali schiere di memoria, il rumore associato con queste tensioni di pilotaggio ad alto livello non può essere trascurato. Conseguentemente, al fine di ridurre il rumore, sono state adottate tensioni di pilotaggio di linea inferiori a 5 volt in memorie di tipo noto. Tuttavia, dato che i transistori debbono essere fatti funzionare ad una tensione che è superiore alla loro tensione di soglia, viene ad essere ridotto il grado per cui può essere ridotta la tensione di pilotaggio di linea di parola.
Una schiera di memoria convenzionale che ha numerosi dei problemi sopra descritti è illustrato nella figura 1 dei disegni allegati. Facendo riferimento alla figura 1, la schiera di memoria comprende una molteplicità di linea di bit BL1 -BLk, una molteplicità di linee di parola WL1-WLn disposte attraverso le linea di bit, una molteplicità di celle di memoria disposte in una schiera, una molteplicità di amplificatori di percezione SA. Ciascuna delle coppie di linee di bit è associata ad un rispettivo amplificatore di percezione. Le celle di memoria sono disposte alla intersezione delle linee di parola e delle linee di bit. in una operazione di lettura della schiera di memoria, la informazione memorizzata in una cella di memoria M selezionata da una corrispondente linea di parola viene caricata su una linea di bit rispettiva prescelta ed un un corrispondente amplificatore di percezione legge l 'informazione.
La figura 2 dei disegni allegati mostra uno schema circuitale illustrativo delle capacità di accoppiamento e degli elementi capacitivi delle linee di parola WL1 fino a WL4 della schiera di memoria mostrata in figura 1.
Facendo riferimento alla figura 2 le capacità associate alle linee di parola comprendono capacità di accoppiamento C12 C23, C3, C45 tra rispettive linee di parola WL1-WL4, e capacità di substrato C1, C,/ C3, C4 rispettivamente associate con ciascuna delle linee di parola WL1-WL4. A seguito della selezione di una linea di parola, si può trovare una tensione VCP di rumore di accoppiamento di linea di parola su una linea di parola non selezionata adiacente, data approssimativamente dalla espressione
in cui è la tensione di pilotaggio della linea di parola selezionata, Cs è la capacità di substrato di una linea e Cc è la capacità di accoppiamento tra due linee.
La capacità di substrato Cs di una linea di parola dipende dalla formazione di metallo di quella linea di parola e dalle particolari caratteristiche del substrato della schiera di memoria . La capacità di substrato Cs può essere considerata costante per una qualsiasi particolare linea di parola. Variazioni nella tensione di pilotaggio VWL di una linea di parola ha effetto sul rumore di accoppiamento di linea di parola, ma dato che la tensione di pilotaggio per pilotare la linea di parola è almeno eguale alla tensione di soglia del transistore di cella di memoria, si possono trascurare variazioni nel termine VWL. Si può comprendere facilmente da parte di una persona esperta nel ramo che il fattore più importante che ha effetto sul rumore di accoppiamento di linea di parola è la capacità di accoppiamento Cc.
Conseguentemente, forme di realizzazione preferite della presente invenzione sono dirette a fornire riduzioni nel rumore causato da accoppiamento tra linee di parola in un dispositivo di memoria a semiconduttori.
Forme di realizzazione preferite della presente invenzione hanno, come altro scopo, la riduzione delle capacità di accoppiamento tra le linee di parola in un dispositivo di memoria a semiconduttori .
Secondo un primo aspetto della presente invenzione, si fornisce un dispositivo di memoria a semiconduttori avente un gruppo di linee di segnale che si estende generalmente parallelo l'uno all'altro e sono formate con almeno una regione di intrecciamento da primi e secondi spezzoni del gruppo, in modo che una prima ed una seconda linea del gruppo giacciano adiacenti l'una all'altra su detto primo tratto e non giacciano adiacenti l'una rispetto all'altra su detto secondo tratto.
Preferibilmente, una terza linea del gruppo è interposta fra dette prime e secondo linee su detto secondo tratto.
Preferibilmente detto gruppo è costituito da almeno quattro linee.
Preferibilmente su detto secondo tratto, ciascuna coppia di linee adiacenti è diversa da ciascuna coppia di linee adiacenti su detto primo tratto .
Preferibilmente detta prima regione di intreccio è in una zona di "strapping" del dispositivo.
Dette linee di segnale possono essere linee di parola.
Detto primo tratto può essere in una prima parte di una schiera di celle di memoria e detto secondo tratto può essere in una seconda parte di detta schiera di celle di memoria.
Detto gruppo di linee di segnale può realizzato con una molteplicità di dette regioni di intreccio, ciascuna tra tratti successivi del gruppo .
Il dispositivo di memoria a semiconduttori può essere munito di una molteplicità di detti gruppi di linee di segnale.
Per una migliore comprensione dell'invenzione, e per mostrare come la medesima possa essere realizzata in pratica, si farà ora riferimento, a titolo di esempio alle figure 3 e 4 dei disegni allegati, in cui:
la figura 3 mostra una disposizione di linee di parola in una schiera di memoria a semiconduttori secondo una forma di realizzazione preferita della presente invenzione; e
la figura 4 mostra uno schema illustrativo degli elementi di accoppiamento delle linee di parola secondo la forma di realizzazione preferita di figura 3.
Facendo riferimento alla figura 3, una schiera di memoria a semiconduttori comprende una molteplicità di linee di bit BL1-BLk, ciascuna coppia di linee di bit essendo collegata ad un rispettivo amplificatore di percezione SA, ed una molteplicità di linee di parola WL1 fino a WLn-1 disposte attraverso le linee di bit. Le linee di parola sono divise in svariati gruppi, ciascuno contenente quattro linee di parola, WL1 fino a WL4, WL5 fino a WL8,...WLn_3 fino a WLn, e cosi via. Le linee di parola su ciascun gruppo sono intrecciate in una posizione approssimativamente a mezza via lungo linee di parola in una regione indicata come zona di "strapping".
Conseguentemente, la zona di intreccio è disposta tra una primo tratto dei gruppi di linee di parola (corrispondenti alle linee di bit BL1 fino a BL6 come mostrato) ed un secondo tratto dei gruppi di linee di parola (corrispondenti alle linee di bit ΒΙL-1 fino a BLL+2 cosi come mostrato).
Si deve comprendere che, in questa descrizione, il termine "intrecciato" è impiegato convenientemente per riferirsi all'incrocio l'una sull'altra di almeno due linee.
Ad esempio, nel primo tratto dove la seconda linea di parola WL2 interseca le linee di bit BL1 fino a BLg la seconda linea di parola WL2 è collocata tra la prima linea di parola WL1 e la terza linea di parola WL3. Le linee di parola sono intrecciate l'una sull'altra nella regione di intreccio tra il primo ed il secondo tratto delle linee di parola. Nel secondo tratto dove le linee di parola intersecano le linee di bit BLL-1 finoa BLL+1f seconda linea di parola WL2 è posizionata tra la quarta linea di parola WL4 e la settima linea di parola WL7.
Similmente, anche nel secondo tratto, la prima linea di parola WL1 è collocata tra la terza linea di parola WL-j, e la quarta linea di parola WL4 e la quarta linea di parola WL4 è collocata tra la prima linea di parola WL1 e la seconda linea di parola WL2. La terza linea di parola WL3 si intreccia nella regione di intreccio per essere posizionata alla periferia della schiera di memoria nel secondo tratto.
Dato che il passo tra due linee di parola nella prima regione BL1 fino a BLg è dimezzato nella seconda regione BLL-1 fino a BLL+2, le capacità di accoppiamento tra le due linee di parola nella seconda regione sono diminuite.
Le linee di parola sono disposte sostanzialmente parallele, ad eccezione della regione di intreccio, conseguentemente, il principio generale che le capacità tra lastre parallele è inversamente proporzionale alla distanza tra i piani di queste piastre può essere applicata in questo caso alle linee di parola. L'intreccio sulle linee di parola nella regione di intreccio può essere disposto per essere situato nella stessa zona impiegata per la giunzione delle linee di parola, per cui non è necessaria una superficie aggiuntiva separata per ricevere l'intreccio delle linee di parola. La capacità approssimativa di accoppiamento diminuita e la tensione di rumore di accoppiamento sulla linea di parola relativamente alle linee di parola intrecciate può essere illustrata nella equazione 2 come segue s
(2a)
(2b)
dove Cc' è la capacità di accoppiamento nella seconda regione delle linee di parola che sono adiacenti nella prima regione ma che sono distanziate da loro di una terza linea di parola nella seconda regione. Altri parametri sono quelli sopra definiti.
Le diminuzioni specifiche nella capacità di accoppiamento possono essere illustrate facendo un confronto tra le figure 2 e 4:
nella figura 4, i valori delle capacità di accoppiamento C'12, C'23, C'34, C'45 tra tratti adiacenti di linea di parola può essere circa la metà dei valori delle capacità di accoppiamento C12 C23, C3, C45, di tratti adiacenti di linee di parola come mostrato in figura 2.
Come illustrato nella equazione (2), dato che la capacità di accoppiamento Cc' nella figura 4 viene diminuita per circa la metà in confronto alla capacità di accoppiamento Cc della figura 2, la tensione VCP di rumore di accoppiamento su linea di parola nella forma di realizzazione preferita della presente invenzione può anche essere ridotta a circa la metà, in confronto a quella di figura 2.
Nella forma di realizzazione preferita della presente invenzione, viene assegnato un gruppo di quattro linee di parola a ciascun pilota di linee di parola e ciascuna linea viene intrecciata con almeno un'altra linea del medesimo gruppo. Tuttavia, secondo i risultati sperimentali, se viene intrecciato un gruppo di più di quattro linee di parola, viene ad essere ulteriormente diminuito il rumore di accoppiamento su linee di parola. Si deve intendere che l'invenzione comprende il caso in cui può essere intrecciato entro il gruppo un gruppo comprendente un numero di linee di parola tanto grande quanto desiderato.
Inoltre, i metodi precedenti di disposizione mediante intreccio di linee possono essere applicati per esempio ai bus aventi più quattro linee di ingresso/uscita in un dispositivo di memoria a semiconduttori. I metodi di intreccio come precedentemente descritti possono anche essere applicati alle linee di ingresso/uscita, ai bus di dati di decodificatori di indirizzo di colonna e/o decodificatori di indirizzo di riga, e non sono limitati alle linee di parola.
Nella forma di realizzazione preferita della presente invenzione, viene descritto un metodo di geometria per linee provenienti da pilota di linee di parola, ma anche linee provenienti da decodificatori di indirizzo di riga e/o decodificatori di indirizzo di colonna possono essere disposte nel metodo di geometria precedentemente descritto.
Come descritto precedentemente, forme di realizzazione preferite o metodi della presente invenzione possono presentare un ulteriore vantaggio per il fatto che il rumore di accoppiamento di linea di parola dovuto al funzionamento di linea di parola può essere ridotto mediante intreccio delle linee di parola.
L'attenzione del lettore è attirata su tutte le carte ed i documenti che sono stati depositati assieme a questa descrizione, e che sono aperti alla pubblica ispezione con questa descrizione ed il contenuto di tutte tali altre carte e documenti sono incorporati qui a titolo di riferimento.
Tutte le caratteristiche illustrate in questa descrizione (comprese rivendicazioni allegate, riassunto e disegni), e/o tutti i passi di qualsiasi metodo o processo cosi illustrato, possono essere combinati in qualsiasi combinazione, ad eccezione di quelle combinazioni in cui almeno alcune di tali caratteristiche e/o passi sono mutualmente escludenti.
Ciascuna caratteristica illustra nella descrizione (comprese rivendicazioni allegate, riassunto e disegni, può essere sostituita da caratteristiche alternative che servono al medesimo equivalente o simile scopo, almeno che non sia espressamente detto il contrario. Quindi a meno che sia espressamente detto il contrario, ciascuna caratterista descritta è un esempio soltanto di una serie generica di equivalenti o di simili caratteristiche .
L'invenzione non è limitata ai particolari della precedente forma o forme di realizzazione. L'invenzione si estende a qualsiasi caratteristica innovativa, o combinazione di caratteristiche innovative illustrate in questa descrizione (ivi comprese le rivendicazioni allegate, riassunto e disegni) o qualsiasi passo innovativo o combinazione innovativa di passi di qualsiasi metodo o procedimento precedentemente descritto.
Claims (10)
- RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo di memoria a semiconduttore avente un gruppo di linee di segnale che si estendono genericamente parallelamente l'una rispetto all'altra e sono formate con almeno una regione di intreccio tra primi e secondi tratti del gruppo, in modo che una prima ed una seconda linea di gruppo giacciano adiacenti l'una all'altra lungo detto primo tratto e non giacciano adiacenti l'una rispetto all'altra su detto secondo tratto.
- 2. Dispositivo di memoria a semiconduttore secondo la rivendicazione 1, in cui viene interposta una terza linea del gruppo tra dette prime e secondo linee su detto secondo tratto.
- 3. Dispositivo di memoria a semiconduttore secondo le rivendicazioni 1 e 2, in cui detto gruppo comprende almeno quattro linee.
- 4. Dispositivo di memoria a semiconduttori secondo la rivendicazione 1, 2 o 3, in cui su detto secondo tratto, ciascuna coppia di linee adiacenti è diverso da ciascuna coppia di linee adiacenti su detto primo tratto.
- 5. Dispositivo di memoria a semiconduttori secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui detta prima regione di intreccio si trova in una zona "strapping" del dispositivo.
- 6. Dispositivo di memoria a semiconduttori secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui dette linee di segnale sono linee di parola.
- 7. Dispositivo di memoria a semiconduttori secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui detto primo tratto si trova in una prima parte di una schiera di celle di memoria e detto secondo tratto si trova in una seconda parte di detta schiera di celle di memoria.
- 8. Dispositivo di memoria a semiconduttori secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui detto gruppo di linee di segnale è formato con una molteplicità di dette regioni di intreccio, ciascuna tra tratti successivi del gruppo.
- 9 . Dispositivo di memoria a semiconduttore secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, munito di una molteplicità di detti gruppi di linee di segnale.
- 10. Dispositivo di memoria a semiconduttore sostanzialmente come precedentemente descritto in riferimento alle figure 3 e 4 dei disegni allegati,
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