JP2000030444A - ウェ―ブパイプライン構造の同期式メモリ装置 - Google Patents

ウェ―ブパイプライン構造の同期式メモリ装置

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JP2000030444A
JP2000030444A JP11148446A JP14844699A JP2000030444A JP 2000030444 A JP2000030444 A JP 2000030444A JP 11148446 A JP11148446 A JP 11148446A JP 14844699 A JP14844699 A JP 14844699A JP 2000030444 A JP2000030444 A JP 2000030444A
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data
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internal clock
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Jung Won Suh
禎源 徐
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、アクセス経路を減縮してデータア
クセスタイムを改良することにより、メモリ動作の安定
性と性能を向上させ高速化を実現したウェーブパイプラ
イン構造の同期式メモリ装置を提供することを目的とす
る。 【解決手段】 グローバル入/出力ライン(G−IO)
と出力ドライバ(30)との間に、相互並列につながる
多数のレジスタ(11〜1n)を備えるウェーブパイプ
ラインの同期式メモリ装置において、出力イネーブル信
号が活性化された区間でのみ出力データの基準となる内
部クロック信号(ICLK2)を発生させる内部クロッ
ク信号発生手段(100)と、多数のレジスタ(11〜
1n)の出力端と出力ドライバ(30)との間に接続さ
れ、内部クロック信号(ICLK2)の制御下にスイッ
チングされ活性化したレジスタに格納されたデータが入
力され、このデータを出力ドライバ(30)へ伝えるデ
ータ伝達手段(200)とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はウェーブパイプライ
ン構造の同期式メモリ装置に関し、詳細には、データア
クセス経路を減縮してデータアクセスタイムを改善する
ことにより、メモリ動作の安定性と性能を向上させ、高
速化を実現したウェーブパイプライン構造の同期式メモ
リ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、同期式メモリ(Synchronous me
mory)装置ではカラム経路を高速化するため多様な方法
のパイプライン(pipeline)構造が適用されており、な
かでも出力端に多数個のレジスタを用いるウェーブパイ
プライン(wave pipeline)構造は、回路が比較的単純
で、かつ、少ない面積で実現可能であり、高速化に有利
な長所を有することから広く用いられている。
【0003】図6は、従来の同期式メモリ装置を示すブ
ロック構成図である。なお、この図6ではリード動作時
のカラム経路を簡略に示しており、その動作を簡単に説
明すれば次の通りである。
【0004】図6に示す同期式メモリ装置にリード命令
が入力されると、カラムアドレスバッファ(column add
ress buffer)1を経由してカラムアドレス信号がバー
ストカラムアドレスカウンタ(burst column address c
ounter)3に入力され、内部クロック信号(ICLK)
に同期してバーストカラムアドレスカウンタ3にセッテ
ィングされる。その後、カラムアドレスデコーダ(colu
mn address decoder)5を経て、バンク7にカラムアド
レスが入力され、このカラムアドレスに該当するバンク
7内のビットラインセンスアンプ71がアクセスされ
る。
【0005】この時、カラムアドレスデコーダ5から出
力されるカラム選択信号(Yi)は、バンク7内のビッ
トラインセンスアンプ71によってセンシング及び増幅
され、そのデータがローカル入/出力ライン(local in
put/output line:L−IO、/L−IO)を介して伝
達される。
【0006】バンク7から伝達されたデータは入/出力
センスアンプ(IO S/A)9により増幅されてグロ
ーバル入/出力ライン(global input/output line:
G−IO)へ出力され、このグローバル入/出力ライン
(G−IO)を経て、レジスタ0〜N−1のN個のレジ
スタ(register)11〜1nのうち一つのレジスタに格
納される。なお、ここでn及びNは任意の整数である。
【0007】また、図6の同期式メモリ装置の出力端に
はリードデータ制御部20が設けられ、このリードデー
タ制御部20からは、出力ドライバ30を制御する出力
イネーブル(out enable)信号(OE)、上記N個のレ
ジスタ11〜1nへの入力制御信号PI<0>〜PI<
N−1>、及び、N個のレジスタの出力制御信号PO<
0>〜PO<N−1>等の各信号が生成され、これらの
各信号により、出力データを制御することになる。
【0008】そして、バーストリード(burst read)動
作によって、グローバル入/出力ライン(G−IO)を
経てデータが伝えられるたびに、順次、レジスタの入力
制御信号PI<0>〜PI<N−1>が活性化される。
【0009】ここで、入力制御信号PI<0>〜PI<
N−1>によって、順番に各レジスタの入力を制御する
ことにより、データがレジスタ11〜1nに順次格納さ
れる。また、リード命令以後“CL−1”番目のクロッ
クからは、順次レジスタ出力制御信号PO<0>〜PO
<N−1>が活性化され、レジスタ11(resistor 0)
〜1n(resistor N-1)に格納されたデータが順次出力
ドライバ30を経てデータ出力ピン(DQ pin)に出力
される。
【0010】尚、通常のバーストリード動作では、バー
スト長さ(burst length:BL)がレジスタの数(N)
より大きいが、一度データが格納されたレジスタに再び
データが入力される場合でも、以前に格納されたデータ
がすでに出力されているのでデータ出力時の問題は発生
しない。
【0011】図7は、図6に示す同期式メモリ装置の動
作を示すタイミングチャートであり、特に、カスレイテ
ンシー(CAS latency:CL)が3で、バースト長さ(b
urstlength:BL)が4の場合の内部クロック信号(I
CLK)、レジスタのデータ出力制御信号(PO<0>
〜PO<N−1>)、及び、データ出力(DQ)の関係
を示している。
【0012】この図7に示すように、リード命令が入力
されたクロックからCL−1番目のクロックによって、
一番目のレジスタ11(register0)のデータ出力制御
信号であるPO<0>が活性化され、レジスタ11(re
gister0)に格納されたデータが出力ドライバ30を経
てデータ出力ピン(DQ pin)に出力される。同様に、
続くクロック信号によってPO<1>、PO<2>、P
O<0>信号が順次活性化され、レジスタ12(resist
or1)、レジスタ13(resistor2)、レジスタ11
(resistor0)に格納されたデータが、順番にデータ出
力ピン(DQ pin)に出力されることになる。
【0013】また、図7において、レジスタの入力制御
信号であるPI<0>〜PI<2>は図示していない
が、データがグローバル入/出力ライン(G−IO)を
経て出力端に伝えられるたびに、順次PI<0>、PI
<1>、PI<2>、PI<0>信号が活性化され、上
記レジスタの入力端につながる伝達ゲート(MTI−
0、MTI−1、MTI−2)をターン/オンさせるこ
とにより、伝達されたデータが順次、各レジスタに格納
される。
【0014】以上のような動作方式によって、従来の同
期式メモリでのデータアクセス時間(tAC)は、外部
クロックから内部クロックまでのスキュー(skew)、内
部クロックからレジスタの出力制御信号(PO)までの
ディレイ、及び、上記レジスタの出力制御信号(PO)
によって制御されるレジスタからデータ出力ピンまでの
ディレイの組合わせによって決定される。
【0015】さらに、従来のウェーブパイプライン構造
を有する同期式メモリ装置では、それぞれの出力端にあ
るN個のレジスタの入力と出力を順次制御することによ
り出力データを制御するが、この時、レジスタの出力制
御信号(PO<0>〜PO<N−1>)はクロックの立
ち上がりエッジ(rising edge)を基準に生成され、レ
ジスタの出力を制御することになる。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この場合、外
部から入力されたクロック(CLK)から上記レジスタ
出力制御信号が発生されるまでは、数段階のロジックゲ
ートを経なければならないため、データの高速化に限界
が生じるという問題点があった。さらに、外部クロック
信号(ICLK)と内部クロック信号(ICLK)との
間のクロックスキュー(skew)が生じ、チップサイズが
大きい場合、高速化がさらに困難になるという問題点が
あった。
【0017】従って、本発明は前記問題点を解決するた
めなされたものであり、本発明の目的はアクセス経路を
減縮してデータアクセスタイムを改良することにより、
メモリ動作の安定性と性能を向上させ高速化を実現した
ウェーブパイプライン構造の同期式メモリ装置を提供す
ることにある。
【0018】
【課題を解決するための手段】前記目的の達成のため、
請求項1記載の発明は、グローバル入/出力ライン(G
−IO)と出力ドライバ(30)との間に、相互並列に
つながる多数のレジスタ(11〜1n)を備えるウェー
ブパイプラインの同期式メモリ装置において、出力イネ
ーブル信号が活性化された区間でのみ出力データの基準
となる内部クロック信号(ICLK2)を発生させる内
部クロック信号発生手段(100)と、前記多数のレジ
スタ(11〜1n)の出力端と前記出力ドライバ(3
0)との間に接続され、前記内部クロック信号(ICL
K2)の制御下にスイッチングされ活性化したレジスタ
に格納されたデータが入力され、このデータを前記出力
ドライバ(30)へ伝えるデータ伝達手段(200)
と、を備えることを特徴とする構成とした。
【0019】請求項2記載の発明は、請求項1記載のウ
ェーブパイプライン構造の同期式メモリ装置において、
前記内部クロック信号発生手段(100)は、外部入力
クロック信号(例えば、ICLK)を所定の時間ほどデ
ィレイさせて伝えるディレイ部(50)と、前記ディレ
イ部(50)の出力端に接続され、外部入力クロック信
号の上昇区間を感知するクロック上昇区間感知部(6
0)と、前記出力イネーブル信号、及び、前記クロック
上昇区間感知部(60)からの出力信号が入力され、こ
れら入力された信号の論理組合わせを行って前記クロッ
ク信号の上昇区間で一定パルス幅を有する内部クロック
信号(ICLK2)を発生させる論理演算部(70)
と、をさらに備えることを特徴とする構成とした。
【0020】請求項3記載の発明は、請求項2記載のウ
ェーブパイプライン構造の同期式メモリ装置において、
前記クロック上昇区間感知部(60)は、外部入力クロ
ック信号を一定時間反転ディレイさせる反転ディレイ素
子(例えば、IV2〜IV4)と、前記外部入力クロッ
ク信号と前記反転ディレイ素子(例えば、IV2〜IV
4)からの出力信号とが入力され、これら入力された信
号のアンド組合わせを行う論理素子(例えば、NAND
2)と、を備えることを特徴とする構成とした。
【0021】請求項4記載の発明は、請求項2記載のウ
ェーブパイプライン構造の同期式メモリ装置において、
前記論理演算部(70)は、アンド組合わせ論理ゲート
(例えば、NAND1及びIV1)により構成されるこ
とを特徴とする構成とした。
【0022】請求項5記載の発明は、請求項1記載のウ
ェーブパイプライン構造の同期式メモリ装置において、
前記データ伝達手段(200)は、前記内部クロック信
号(例えば、ICLK2)によりスイッチングされるス
イッチング素子(例えば、MT−K)と、前記スイッチ
ング素子に直列連結されたマスタレジスタ(40)と、
を備えることを特徴とする構成とした。
【0023】請求項6記載の発明は、請求項5記載のウ
ェーブパイプライン構造の同期式メモリ装置において、
前記スイッチング素子は、伝達ゲート(MT−K)によ
り構成されることを特徴とする構成とした。
【0024】従って、出力データが、外部クロック信号
を基準に発生されず、内部信号で有効なデータが出力さ
れるときにのみ活性化される内部クロック信号を基準に
出力されるので、データのアクセス経路が大幅に簡単に
なり、高速のデータアクセス時間が保証できるようにな
る。
【0025】そして、データアクセス経路を簡単にして
データアクセス経路及びデータ出力経路を大幅に改良す
ることにより、高速化を実現できる非常に優れた効果が
ある。さらに、クロックスキューを減少させるための別
途の回路構成が要求されないため、高速のアクセス時間
を確保することがさらに容易になる効果がある。
【0026】
【発明の実施の形態】前述の目的及びその他の目的と本
発明の特徴及び利点は、添付の図面と係る次の詳しい説
明を介しより明らかになるはずである。以下、添付の図
を参照して本発明の実施例を詳しく説明すれば次の通り
である。
【0027】図1は、本発明を適用したウェーブパイプ
ライン構造の同期式メモリ装置の構成を示すブロック図
である。この図1に示す同期式メモリ装置は、上記従来
のウェーブパイプライン構造の同期式メモリ装置(図
6)の基本構成に、出力イネーブル信号(OE)が活性
化された区間でのみ出力データの基準となる内部クロッ
ク信号(ICLK2)を生成する内部クロック信号発生
手段100と、多数のレジスタ11〜1nの出力端と出
力ドライバ30との間に接続され、内部クロック信号
(ICLK2)の制御によってスイッチングし活性化し
たレジスタから当該レジスタに格納されたデータが入力
されると、このデータを出力ドライバ30に伝えるデー
タ伝達手段200と、をさらに備えて構成される。
【0028】データ伝達手段200は、内部クロック信
号(ICLK2)により選択的にターン/オンされるス
イッチング素子としての伝達ゲート(MT−K)と、伝
達ゲート(MT−K)に直列連結されたマスタレジスタ
40とによって構成される。
【0029】上記のような構成により、出力データが外
部クロック信号(ICLK)を基準に発生されず、内部
信号で有効なデータが出力されるときにのみ活性化され
る内部クロック信号(ICLK2)を基準に出力される
ので、データのアクセス経路が大幅に簡単になり、高速
のデータアクセス時間が保証できるようになるのであ
る。
【0030】さらに、内部クロック信号発生手段100
には、外部クロック信号(ICLK)と出力イネーブル
(output enable:OE)信号とが入力される。そし
て、内部クロック信号発生手段100は、リード命令が
入力されたクロックを基準に、カスレイテンシー(C
L)−1番目のクロックからバースト長さ(burst leng
th:BL)ほどの間の短いパルス信号を発生させ、後端
につながるマスタレジスタ(master register)40の
入力を制御することになる。
【0031】ここで、内部クロック信号発生手段100
は、データ出力保持時間(data output hold time)を
一定にするために、外部クロック信号(ICLK)と内
部クロック信号(ICLK2)の間に一定のディレイを
誘発するディレイ部50(図3)を含んで構成され、こ
のディレイ部50によって前記二つのクロック信号(I
CLK,ICLK2)間のクロックスキュー(clock sk
ew)にも影響を受けないよう制御している。
【0032】図2は、図1の同期式メモリ装置の動作を
示すタイミングチャートであり、上記図7に示す従来の
同期式メモリ装置の動作を示すタイミングチャートと同
様に、カスレイテンシー(CAS latency:CL)が3
で、バースト長さ(burst length:BL)が4の場合を
示す。
【0033】図2のタイミングチャートに示すように、
レジスタ出力制御信PO<0>〜PO<2>がカスレイ
テンシー(CL)−2番目のクロックから順次活性化さ
れ、出力データは、内部クロック信号(ICLK2)を
基準として、マスタレジスタ40と出力ドライバ30を
経てデータ出力ピン(DQ pin)へ出力されている。
【0034】さらに、各レジスタの出力制御信号である
PO<0>、PO<1>、PO<2>は、内部クロック
信号(ICLK2)のパルスの間引続き保持されるの
で、レジスタに格納されたデータがマスタレジスタ40
に伝えられることになる。このとき、内部クロック信号
(ICLK2)は、出力イネーブル信号(OE)が活性
化される間にのみパルスが生成され、それぞれのパルス
は外部クロック信号(ICLK)から‘t0’時間ほど
ディレイされて生成される。このディレイ時間(t0)
は、データ出力保持時間(data output hold time:t
OH)を保障するためのディレイとなる。
【0035】図1で説明したように、レジスタに格納さ
れたデータが内部クロック信号(ICLK2)によりマ
スタレジスタ40に伝えられ、出力ドライバ30によっ
てデータ出力ピン(DQ pin)にドライビングされる。
ディレイ時間(t0)を設けることにより、ディレイ時
間(t0)の間は以前のデータがそのまま保持されるの
で、データ出力保持時間(data output hold time:t
OH)を一定に保持させ、二つのクロック信号(ICL
K,ICLK2)の間のクロックスキュー(clock ske
w)に影響を受けないよう制御することができる。
【0036】また、これに伴い、データアクセス経路を
既存の場合とは別に、内部クロック信号(ICLK2)
からマスタレジスタ40→出力ドライバ30→データ出
力ピン(DQ pin)とすることで、単純化させることが
できるようになる。
【0037】図3は、図1の内部クロック信号発生手段
100の構成を示すブロック図である。図3のに示すよ
うに、外部クロック信号(ICLK)を上記のデータ保
持時間保障用ディレイ時間(t0)ほどディレイさせて
伝えるディレイ部50と、ディレイ部50の出力端につ
ながり、外部クロック信号(ICLK)の上昇区間を感
知するクロック上昇区間感知部60と、上記出力イネー
ブル信号(OE)と上記クロック上昇区間感知部60の
出力信号とが入力され、これら入力された信号の論理組
合わせを行って上記クロック信号の上昇区間で一定のパ
ルス幅を有する内部クロック信号(ICLK2)を発生
させる論理演算部70で構成される。
【0038】論理演算部70は、アンド組合わせ論理素
子(NAND1、IV1)によって構成されるので、出
力イネーブル信号(OE)によって出力データの基準と
なるクロックでのみパルスが生じるため、出力端の不必
要な動作を防ぐことができるようになる。
【0039】図4は,図3に示すクロック上昇区間感知
部60の内部構成の一例を示す回路図であり、外部クロ
ック信号(ICLK)を一定時間反転遅延させる反転デ
ィレイ素子(IV2〜IV4)と、外部クロック信号
(ICLK)と、反転ディレイ素子(IV2〜IV4)
の出力信号が入力され、この入力された信号のアンド組
合わせを行う論理素子(NAND2+IV5)と、によ
って構成される。
【0040】上記の図4に示す構成により、クロック上
昇区間感知部60は、上記反転ディレイ素子(IV2〜
IV4)により生成されるディレイ時間(t1)ほどの
パルス幅を有する短いパルスを、入力される外部クロッ
ク信号の上昇区間ごとに発生させることになる。
【0041】図5は、図1に示す内部クロック信号発生
手段100の動作タイミングを示すタイミングチャート
である。この図5に示すように、出力イネーブル信号
(OE)が活性化されている間にのみ内部クロック信号
(ICLK2)のパルスが生成され、それぞれのパルス
は外部クロック信号(ICLK)からt0ほどディレイ
され、パルス幅は上記のディレイ時間(t1)となる。
【0042】以上のように、本発明を適用した同期式メ
モリ装置によれば、上記内部クロック信号発生手段10
0で有効なデータが出力されるときにのみ内部クロック
信号(ICLK2)を発生させ、これをデータ出力に用
いることによって、データアクセス経路を内部クロック
信号(ICLK2)→MT−K→マスタレジスタ(4
0)→出力ドライバ(30)→データ出力ピン(DQ p
in)に単純化することができるようになるのである。
【0043】なお、本発明の好ましい実施例等は例示の
目的のため開示されたものであり、当業者であれば本発
明の思想と範囲内で多様な修正、変更、付加等が可能な
はずであり、このような修正、変更等は、上記の特許請
求の範囲に属するものと見るべきであろう。
【0044】
【発明の効果】以上で説明したように、本発明に係る同
期式メモリ装置によれば、データアクセス経路を簡単に
してデータアクセス経路及びデータ出力経路を大幅に改
良することにより、高速化を実現できる非常に優れた効
果がある。さらに、クロックスキューを減少させるため
の別途の回路構成が要求されないため、高速のアクセス
時間を確保することがさらに容易になる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用したウェーブパイプライン構造の
同期式メモリ装置を示すブロック図である。
【図2】図1の同期式メモリ装置の動作を示すタイミン
グチャートである。
【図3】図1の内部クロック信号発生手段100の構成
を示すブロック図である。
【図4】図3のクロック上昇区間感知部60の内部構成
の一例を示す回路図である。
【図5】図1の内部クロック信号発生手段100の動作
を示すタイミングチャートである。
【図6】従来のウェーブパイプライン構造の同期式メモ
リ装置を示すブロック図である。
【図7】図6の同期式メモリ装置の動作を示すタイミン
グチャートである。
【符号の説明】
1 カラムアドレスバッファ 3 バーストカラムアドレスカウンタ 5 カラムアドレスデコーダ 7 バンク 71 ビットラインセンスアンプ 9 入/出力センスアンプ 11〜1n レジスタ 20 リードデータ制御部 30 出力ドライバ 40 マスタレジスタ 50 ディレイ部 60 クロック上昇区間感知部 70 論理演算部 100 内部クロック信号発生手段 200 データ伝達手段 ICLK 外部クロック信号 ICLK2 内部クロック信号 PI<0>〜PI<N−I> レジスタ入力制御信号 PO<0>〜PI<N−1> レジスタ出力制御信号 MT−K 伝達ゲート NAND1,IV1 アンド組合わせ論理素子 NAND2,IV5 論理素子 IV2,IV3,IV4 反転ディレイ素子 OE 出力イネーブル信号 Yi カラム選択信号 CL リード命令が入力されたクロックからデータが出
力したクロックまでのクロックの数(CAS Latency) BL 連続的に出力されるデータの数(Burst Length) tAC データアクセス時間 tOH データ維持時間

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】グローバル入/出力ラインと出力ドライバ
    との間に、相互並列につながる多数のレジスタを備える
    ウェーブパイプラインの同期式メモリ装置において、 出力イネーブル信号が活性化された区間でのみ出力デー
    タの基準となる内部クロック信号を発生させる内部クロ
    ック信号発生手段と、 前記多数のレジスタの出力端と前記出力ドライバとの間
    に接続され、前記内部クロック信号の制御下にスイッチ
    ングされ活性化したレジスタに格納されたデータが入力
    され、このデータを前記出力ドライバへ伝えるデータ伝
    達手段と、 を備えることを特徴とするウェーブパイプライン構造の
    同期式メモリ装置。
  2. 【請求項2】前記内部クロック信号発生手段は、外部入
    力クロック信号を所定の時間ほどディレイさせて伝える
    ディレイ部と、 前記ディレイ部の出力端に接続され、外部入力クロック
    信号の上昇区間を感知するクロック上昇区間感知部と、 前記出力イネーブル信号、及び、前記クロック上昇区間
    感知部からの出力信号が入力され、これら入力された信
    号の論理組合わせを行って前記クロック信号の上昇区間
    で一定パルス幅を有する内部クロック信号を発生させる
    論理演算部と、 をさらに備えることを特徴とする請求項1記載のウェー
    ブパイプライン構造の同期式メモリ装置。
  3. 【請求項3】前記クロック上昇区間感知部は、外部入力
    クロック信号を一定時間反転ディレイさせる反転ディレ
    イ素子と、前記外部入力クロック信号と前記反転ディレ
    イ素子からの出力信号とが入力され、これら入力された
    信号のアンド組合わせを行う論理素子と、を備えるこ
    と、 を特徴とする請求項2記載のウェーブパイプライン構造
    の同期式メモリ装置。
  4. 【請求項4】前記論理演算部は、アンド組合わせ論理ゲ
    ートにより構成されること、 を特徴とする請求項2記載のウェーブパイプライン構造
    の同期式メモリ装置。
  5. 【請求項5】前記データ伝達手段は、前記内部クロック
    信号によりスイッチングされるスイッチング素子と、前
    記スイッチング素子に直列連結されたマスタレジスタ
    と、を備えること、 を特徴とする請求項1記載のウェーブパイプライン構造
    の同期式メモリ装置。
  6. 【請求項6】前記スイッチング素子は、伝達ゲートによ
    り構成されること、 を特徴とする請求項5記載のウェーブパイプライン構造
    の同期式メモリ装置。
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