JP2000048569A - クロック同期メモリ - Google Patents
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Abstract
のメモリ素子を含むクロック同期メモリにおいて、各メ
モリ素子間で遅延値が異なる場合であっても、クロック
とデータ間の同期を正確且つ容易に具現するクロック同
期メモリを提供することである。 【解決手段】 微細遅延調整回路10は、カウンター部
2、このカウンター部2の係数出力をデコーディング
し、このデコーディング結果に従って所定の選択信号を
出力するデコーダ部4、カウンター部2の出力とデコー
ダ部4の出力を入力とし、選択信号が入力される部分で
クロックを遅延させる遅延部6より構成される。
Description
し、詳細には、クロック周期とデータ入出力の同期化を
図る遅延調整回路を備えるクロック同期メモリに関す
る。
るデータアクセスを採用していた。しかし、近年半導体
メモリの集積度が急速に高まるのに伴ってデータアクセ
スの高速化が進行し、非同期方式によるデータアクセス
の高速化に限界が生じてきた。このため、半導体メモリ
にクロック同期方式を採用することが多くなっている。
SDRAM(SynchronousDynamicRandom Access M
emory)やRDRAM(Rambus DRAM)、SLDRAM
(SyncLink DRAM)等があり、いずれも超高速データ
アクセスを可能にする。特に、SLDRAMは、パケッ
ト方式のデータ伝送を行う代表的なメモリである。
なSLDRAM100の回路構成を示すブロック図であ
る。まず、その構成について説明する。SLDRAM1
00は、複数のSLDRAM120−1,120−2,
120−3,…,120−n、及び、それら複数のSL
DRAMによるデータ入出力を制御するメモリコントロ
ーラ110より構成されている。
て、1つのメモリコントローラ110とn個のSLDR
AM120−1,120−2,120−3,…,120
−nは、それらの間を単方向のコマンドリンク、及び、
両方向のデータリンクによりコマンド送信を行う。SL
DRAM120−1,120−2,120−3,…,1
20−nは、これらのコマンドリンクを介してメモリコ
ントローラ110からパケット単位のコマンドを受けて
デコーディングした後、デコーディングしたデータの入
出力等の各種動作を実行する。
−2,120−3,…,120−nより出力されるデー
タ(以下、“DCLK”と称する。)はデータリンクを
介して入出力される。例えば、300MHzで動作する
SLDRAMの場合、以下のようになる。4tick間
に1つのコマンドパケットが入力され、このコマンドパ
ケットに従ってデータは出力される。ここで、“tic
k”とは、1周期の1/2を表す時間単位であり、動作
周波数が300MHzの場合、1周期が約3.3nsで
あるため、1tickは1.65nsとなる。
ックのライジングエッジ(rising edge)、フォーリン
グエッジ(falling edge)の2方向のエッジを用いるた
め、データは、クロックがトグリング(toggling)する
度に出力される。したがって、出力データ量は1方向の
エッジのみを用いる場合の2倍となり、動作周波数が3
00MHzの場合、データ出力比は600Mbit/s/pと
なる。
−1,120−2,120−3,…,120−nとメモ
リコントローラ110間でデータの送受信を行う過程
は、以下の通りである。SLDRAM120−1,12
0−2,120−3,…,120−nからデータを入力
する際には、DCLKをメモリで発生させてデータと共
にメモリコントローラ110に伝送することになる。な
お、SLDRAM120−1,120−2,120−
3,…,120−nにデータを入力する際には、メモリ
コントローラ110でDCLKを発生させてデータと共
に伝送する。
クロック同期メモリでは、以下のような問題があった。
図5に示すように、SLDRAM120−1,120−
2,120−3,…,120−nのメモリコントローラ
110に対する配置は、各SLDRAMによって異なる
ため、メモリコントローラ110とのデータ交換時にお
いて各SLDRAM間で異なる遅延時間が生じることに
なる。
他、信号線自体の線路抵抗等にも起因する。したがっ
て、この遅延時間を調節するため、特定レジスタに遅延
値を貯蔵しておく必要があるが、この遅延値は実測値と
異なることが多かった。このため、正確なタイミングで
のデータ伝送がなされず、遅延値が大きく異なる程、ク
ロック同期メモリに誤動作を発生させることが多かっ
た。
め、SLDRAMの様な複数個のメモリ素子を含むクロ
ック同期メモリにおいて、各メモリ素子間で遅延値が異
なる場合であっても、クロックとデータ間の同期を正確
且つ容易に具現するクロック同期メモリを提供すること
である。
動作クロック周期に同期してデータの入出力を行うクロ
ック同期メモリにおいて、前記動作クロック周期に基づ
いて入力されるクロック信号を一定時間遅延させて出力
することにより、データの入出力タイミングと同期をと
る第1の遅延手段(例えば、図2に示す200ps遅延
ユニット11)と、前記第1の遅延手段によるクロック
信号出力の遅延値と異なる時間遅延させてクロック信号
を出力することにより、データの入出力タイミングと同
期をとる第2の遅延手段(例えば、図2に示す200p
s遅延ユニット27)と、前記第1の遅延手段と前記第
2の遅延手段の何れか一方を選択することによって前記
クロック信号出力の遅延値を決定する遅延調整手段(例
えば、図1に示す微細遅延調整回路10)と、を備える
ことを特徴としている。
手段は、動作クロック周期に基づいて入力されるクロッ
ク信号を一定時間遅延させて出力することにより、デー
タの入出力タイミングと同期をとり、第2の遅延手段
は、前記第1の遅延手段によるクロック信号出力の遅延
値と異なる時間遅延させてクロック信号を出力すること
により、データの入出力タイミングと同期をとり、遅延
調整手段は、前記第1の遅延手段と前記第2の遅延手段
の何れか一方を選択することによって前記クロック信号
出力の遅延値を決定する。
により遅延されたクロック信号出力と前記データ入出力
が同期しない回数をカウントする計数手段(例えば、図
1に示すカウンター部2)と、前記計数手段によりカウ
ントされた回数情報を入力とし、当該入力結果に基づい
て所定の選択信号を前記第1の遅延手段、或いは、前記
第2の遅延手段の何れか一方に出力する出力手段(例え
ば、図1に示すデコーダ部4)と、前記第1の遅延手段
と前記第2の遅延手段より構成され、前記選択信号の入
力に基づいて前記第1の遅延手段と前記第2の遅延手段
の何れか一方により前記クロック信号の出力を遅延させ
る遅延手段(例えば、図1に示す遅延部6)と、を更に
備えることを特徴としている。
は、前記遅延調整手段により遅延されたクロック信号出
力と前記データ入出力が同期しない回数をカウントし、
出力手段は、前記計数手段によりカウントされた回数情
報を入力とし、当該入力結果に基づいて所定の選択信号
を前記第1の遅延手段、或いは、前記第2の遅延手段の
何れか一方に出力し、遅延手段は、前記第1の遅延手段
と前記第2の遅延手段より構成され、前記選択信号の入
力に基づいて前記第1の遅延手段と前記第2の遅延手段
の何れか一方により前記クロック信号の出力を遅延させ
る。
互いに直列連結されることによって各種信号の入出力を
行う複数の第1の遅延手段より構成され、前記第2の遅
延手段は、直列連結された前記複数の第1の遅延手段の
中で信号出力の最終端となる第1の遅延手段の出力と、
前記計数手段によりカウントされた回数情報の出力を入
力とすること、を特徴としている。
段は、互いに直列連結されることによって各種信号の入
出力を行う複数の第1の遅延手段より構成され、前記第
2の遅延手段は、直列連結された前記複数の第1の遅延
手段の中で信号出力の最終端となる第1の遅延手段の出
力と、前記計数手段によりカウントされた回数情報の出
力を入力とする。
段は、前記クロック信号を出力する際の遅延値を200
psに設定し、前記第2の遅延手段は、前記クロック信
号を出力する際の遅延値を100psに設定すること、
を特徴としている。
遅延手段は、前記クロック信号を出力する際の遅延値を
200psに設定し、前記第2の遅延手段は、前記クロ
ック信号を出力する際の遅延値を100psに設定す
る。
段(例えば、図2に示す100ps遅延ユニット27)
は、インバータを介して出力されるデータ信号、及び、
前記出力手段より出力される選択信号を入力とする第1
のNANDゲート(例えば、図3に示すNANDゲート
34)と、前記第1のNANDゲートの出力信号、及
び、入力電圧信号を入力とする第2のNANDゲート
(例えば、図3に示すNANDゲート36)と、前記第
2のNANDゲートの出力を入力として遅延出力信号を
出力するインバータ(例えば、図3に示すインバータ3
2)と、より構成されることを特徴としている。
遅延手段は、インバータを介して出力されるデータ信
号、及び、前記出力手段より出力される選択信号を入力
とする第1のNANDゲートと、前記第1のNANDゲ
ートの出力信号、及び、入力電圧信号を入力とする第2
のNANDゲートと、前記第2のNANDゲートの出力
を入力として遅延出力信号を出力するインバータと、よ
り構成される。
段(例えば、図2に示す100ps遅延ユニット27)
は、前記出力手段より出力される選択信号を入力とする
第1のインバータ(例えば、図4に示すインバータ4
0)と、前記第1の遅延手段の出力信号を入力とする第
2のインバータ(例えば、図4に示すインバータ42)
と、前記第1のインバータの出力信号を入力としてソー
ス端子が電源端に接続された第1のPMOSトランジス
タ(例えば、図4に示すPMOSトランジスタ44)
と、前記第1のPMOSトランジスタと前記第1のイン
バータの出力端との間に接続される第1のPMOSキャ
パシタ(例えば、図4に示すPMOSキャパシタ46)
と、前記出力手段より出力される選択信号を入力とし、
ソース端子が接地端に接続された第1のNMOSトラン
ジスタ(例えば、図4に示すNMOSトランジスタ5
0)と、前記第1のNMOSトランジスタと、前記第1
のインバータの出力端との間に接続構成される第1のN
MOSキャパシタ(例えば、図4に示すNMOSキャパ
シタ48)と、前記第1のインバータの出力信号を入力
とする直列連結された第3のインバータ(例えば、図4
に示すインバータ52)と、前記第1のインバータの出
力信号を入力とする直列連結された第4のインバータ
(例えば、図4に示すインバータ54)と、前記第4の
インバータの出力信号を入力としてソース端子が電源端
に接続された第2のPMOSトランジスタ(例えば、図
4に示すPMOSトランジスタ56)と、前記第2のP
MOSトランジスタと前記第4のインバータの出力端と
の間に接続構成される第2のPMOSキャパシタ(例え
ば、図4に示すPMOSキャパシタ58)と、前記出力
手段より出力される選択信号を入力としてソース端子が
接地端に接続された第2のNMOSトランジスタ(例え
ば、図4に示すNMOSトランジスタ62)と、前記第
2のNMOSトランジスタと前記第4のインバータの出
力端との間に接続構成される第2のNMOSキャパシタ
(例えば、図4に示すNMOSキャパシタ60)と、前
記第4のインバータの出力信号を入力として出力信号を
出力する第5のインバータ(例えば、図4に示すインバ
ータ64)と、より構成されることを特徴としている。
遅延手段は、前記出力手段より出力される選択信号を入
力とする第1のインバータと、前記第1の遅延手段の出
力信号を入力とする第2のインバータと、前記第1のイ
ンバータの出力信号を入力としてソース端子が電源端に
接続された第1のPMOSトランジスタと、前記第1の
PMOSトランジスタと前記第1のインバータの出力端
との間に接続される第1のPMOSキャパシタと、前記
出力手段より出力される選択信号を入力とし、ソース端
子が接地端に接続された第1のNMOSトランジスタ
と、前記第1のNMOSトランジスタと、前記第1のイ
ンバータの出力端との間に接続構成される第1のNMO
Sキャパシタと、前記第1のインバータの出力信号を入
力とする直列連結された第3のインバータと、前記第1
のインバータの出力信号を入力とする直列連結された第
4のインバータと、前記第4のインバータの出力信号を
入力としてソース端子が電源端に接続された第2のPM
OSトランジスタと、前記第2のPMOSトランジスタ
と前記第4のインバータの出力端との間に接続構成され
る第2のPMOSキャパシタと、前記出力手段より出力
される選択信号を入力としてソース端子が接地端に接続
された第2のNMOSトランジスタと、前記第2のNM
OSトランジスタと前記第4のインバータの出力端との
間に接続構成される第2のNMOSキャパシタと、前記
第4のインバータの出力信号を入力として出力信号を出
力する第5のインバータと、より構成される。
メモリ素子を含むクロック同期メモリに単位ユニットが
微細な遅延手段を追加することにより、各メモリ素子間
で遅延値が異なる場合であっても、SLDRAMとメモ
リコントローラとの間で動作クロック周期とデータ入出
力とを正確且つ容易に同期させることが可能となる。ま
た、100ps遅延ユニットを追加することにより、よ
り微細な遅延調整が可能となる。
に係るクロック同期メモリ1の実施の形態について詳細
に説明する。
係る微細遅延調整回路10の構成を示すブロック図であ
る。微細遅延調整回路10は、カウンター部2、このカ
ウンター部2の係数出力をデコーディングし、このデコ
ーディング結果に従って所定の選択信号を出力するデコ
ーダ部4、カウンター部2の出力とデコーダ部4の出力
を入力とし、選択信号が入力される部分でクロックを遅
延させる遅延部6より構成される。
は、まず“0”をカウントする。これに伴い、デコーダ
部4は、この信号“0”をデコーディングして“0”に
該当する選択信号を発生させる。次に、遅延部6は、選
択信号が入力されたタイミングからクロック信号を遅延
させる。ここで、遅延されたクロック信号とデータの入
出力が同期されない場合、カウンター部2は、カウント
に“1”を追加させる。
ト“1”に対応する選択信号を発生させ、遅延部6を介
してこの選択信号が入力されたタイミングからクロック
を遅延させる。このように遅延された信号の入力タイミ
ングがデータの出力タイミングと同期されなければ、再
びカウンター部2のカウントを増加させながらクロック
とデータが同期されるまで前述した動作を繰り返し実行
することになる。
の遅延部6の内部構成を示す図である。図2に示すよう
に、200ps(pico second)単位の遅延が可能な1
6個の遅延ユニットと100ps単位の遅延が可能な遅
延ユニット1個が直列に接続されることにより構成され
ている。200ps遅延ユニット11,12,…,26
には、必要に応じてデコーダ部4から選択信号が入力さ
れるように構成されている。
の中で最終端に位置する200ps遅延ユニット26の
出力を入力とする100ps遅延ユニット27には、カ
ウンター部2の最下位ビット“LSB(Least Signific
ant Bit)”が入力される。図2において、200ps
遅延ユニットは、図3の論理回路により具現化される。
ト11,12,…,26は、インバータ32を介したデ
ータ信号“DIN”とデコーダ部4より出力される選択
信号“SEL”を入力するNANDゲート34と、この
NANDゲート34の出力信号と入力ハイ電圧信号を入
力とするNANDゲート36と、このNANDゲート3
6の出力を入力として遅延出力信号DOUTを出力する
インバータ38により構成されている。
は、図4の論理回路により具現化される。すなわち、1
00ps遅延ユニット27は、図4に示すようにデコー
ダ部4の出力である選択信号“SEL”を入力とするイ
ンバータ40と、200ps遅延ユニット26の出力信
号“DIN”を入力とするインバータ42と、インバー
タ40の出力信号“SEL#”をゲート入力としてソー
ス端子が電源端に接続されたPMOS(MetalOxideS
emiconductor)トランジスタ44と、このPMOSトラ
ンジスタ44とインバータの出力端47との間に接続構
成されるPMOSキャパシタ46と、デコーダ部4の出
力である選択信号“SEL”をゲート入力してソース端
子が接地端に接続されたNMOS(NitrideMetalOxi
deSemiconductor)トランジスタ50と、このNMOS
トランジスタ50とインバータ40の出力端47との間
に接続構成されるNMOSキャパシタ48と、インバー
タ40の出力信号を入力する直列接続された2個のイン
バータ52,54と、インバータ54の出力信号“SE
L#”をゲート入力してソース端子が電源端に接続され
たPMOSトランジスタ56と、このPMOSトランジ
スタ56とインバータ54の出力端59との間に接続構
成されるPMOSキャパシタ58と、デコーダ部4の出
力である選択信号“SEL”をゲート入力してソース端
子が接地端に接続されたNMOSトランジスタ62と、
このNMOSトランジスタ62とインバータ54の出力
端59との間に接続構成されるNMOSキャパシタ60
と、インバータ54の出力信号を入力して出力信号“D
OUT”を出力するインバータ64により構成されてい
る。
メモリ1の動作を説明する。まず、前提として300M
Hzクロック1周期(約3.3ns)を32等分した場
合、1間隔は約100psとなる。このため、本発明で
は100psを1単位として遅延調整できるようにし
た。
0ps遅延ユニット11,12,…,26はデコーダ部
4で選択信号が入力されたタイミングからクロックをイ
ネーブルさせ、200ps遅延ユニットを通過して20
0ps単位にクロックを遅延させる。同様に、遅延を要
するタイミングの遅延信号をイネーブルさせると、それ
に対応して信号出力を遅延させることができる。
信号は、図1のカウンター部2の最下位ビットである
“LSB”に連結して回路を構成することにより、遅延
部6の各単位遅延ユニットは100psとなり、所望の
遅延調整が可能になる。例えば、最下位ビット“LS
B”が“1”の時は、図4のPMOSトランジスタ4
4,56、及び、NMOSトランジスタ50,62がオ
ンになり、各電源端、及び、接地端に接続されるPMO
Sキャパシタ46,58、及び、NMOSキャパシタ4
8,60の動作により、結果的に入力データ“DIN”
は、100ps遅延させた信号となって出力される。
場合は、図4のPMOSトランジスタ44,56、及
び、NMOSトランジスタ50,62がオフとなり、結
果的に入力データ“DIN”はPMOSキャパシタ4
6,58、及び、NMOSキャパシタ48,60の影響
なく、100ps遅延ユニット27を通過することにな
り、200ps遅延ユニットのみにより、その遅延が調
整された信号が出力されることになる。
を追加することにより、クロックの望む単位遅延過程が
100ps単位であり、遅延部6の各単位遅延時間が大
きい場合であっても、容易にクロック信号の同期をとる
ことができる。
数個のメモリ素子を含むクロック同期メモリに単位ユニ
ットが微細な遅延手段を追加することにより、各メモリ
素子間で遅延値が異なる場合であっても、SLDRAM
とメモリコントローラとの間で動作クロック周期とデー
タ入出力とを正確且つ容易に同期させることが可能とな
る。また、100ps遅延ユニットを追加することによ
り、より微細な遅延調整が可能となる。
すブロック図である。
図である。
論理回路を示す図である。
論理回路を示す図である。
ブロック図である。
M
Claims (6)
- 【請求項1】動作クロック周期に同期してデータの入出
力を行うクロック同期メモリにおいて、 前記動作クロック周期に基づいて入力されるクロック信
号を一定時間遅延させて出力することにより、データの
入出力タイミングと同期をとる第1の遅延手段と、 前記第1の遅延手段によるクロック信号出力の遅延値と
異なる時間遅延させてクロック信号を出力することによ
り、データの入出力タイミングと同期をとる第2の遅延
手段と、 前記第1の遅延手段と前記第2の遅延手段の何れか一方
を選択することによって前記クロック信号出力の遅延値
を決定する遅延調整手段と、 を備えることを特徴とするクロック同期メモリ。 - 【請求項2】前記遅延調整手段により遅延されたクロッ
ク信号出力と前記データ入出力が同期しない回数をカウ
ントする計数手段と、 前記計数手段によりカウントされた回数情報を入力と
し、当該入力結果に基づいて所定の選択信号を前記第1
の遅延手段、或いは、前記第2の遅延手段の何れか一方
に出力する出力手段と、 前記第1の遅延手段と前記第2の遅延手段より構成さ
れ、前記選択信号の入力に基づいて前記第1の遅延手段
と前記第2の遅延手段の何れか一方により前記クロック
信号の出力を遅延させる遅延手段と、 を更に備えることを特徴とする請求項1記載のクロック
同期メモリ。 - 【請求項3】前記遅延手段は、互いに直列連結されるこ
とによって各種信号の入出力を行う複数の第1の遅延手
段より構成され、 前記第2の遅延手段は、直列連結された前記複数の第1
の遅延手段の中で信号出力の最終端となる第1の遅延手
段の出力と、前記計数手段によりカウントされた回数情
報の出力を入力とすること、 を特徴とする請求項2記載のクロック同期メモリ。 - 【請求項4】前記第1の遅延手段は、前記クロック信号
を出力する際の遅延値を200psに設定し、前記第2
の遅延手段は、前記クロック信号を出力する際の遅延値
を100psに設定すること、を特徴とする請求項3記
載のクロック同期メモリ。 - 【請求項5】前記第2の遅延手段は、 インバータを介して出力されるデータ信号、及び、前記
出力手段より出力される選択信号を入力とする第1のN
ANDゲートと、 前記第1のNANDゲートの出力信号、及び、入力電圧
信号を入力とする第2のNANDゲートと、 前記第2のNANDゲートの出力を入力として遅延出力
信号を出力するインバータと、 より構成されることを特徴とする請求項3または4記載
のクロック同期メモリ。 - 【請求項6】前記第2の遅延手段は、 前記出力手段より出力される選択信号を入力とする第1
のインバータと、 前記第1の遅延手段の出力信号を入力とする第2のイン
バータと、 前記第1のインバータの出力信号を入力としてソース端
子が電源端に接続された第1のPMOSトランジスタ
と、 前記第1のPMOSトランジスタと前記第1のインバー
タの出力端との間に接続される第1のPMOSキャパシ
タと、 前記出力手段より出力される選択信号を入力とし、ソー
ス端子が接地端に接続された第1のNMOSトランジス
タと、 前記第1のNMOSトランジスタと、前記第1のインバ
ータの出力端との間に接続構成される第1のNMOSキ
ャパシタと、 前記第1のインバータの出力信号を入力とする直列連結
された第3のインバータと、 前記第1のインバータの出力信号を入力とする直列連結
された第4のインバータと、 前記第4のインバータの出力信号を入力としてソース端
子が電源端に接続された第2のPMOSトランジスタ
と、 前記第2のPMOSトランジスタと前記第4のインバー
タの出力端との間に接続構成される第2のPMOSキャ
パシタと、 前記出力手段より出力される選択信号を入力としてソー
ス端子が接地端に接続された第2のNMOSトランジス
タと、 前記第2のNMOSトランジスタと前記第4のインバー
タの出力端との間に接続構成される第2のNMOSキャ
パシタと、 前記第4のインバータの出力信号を入力として出力信号
を出力する第5のインバータと、 より構成されることを特徴とする請求項3または4記載
のクロック同期メモリ。
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