JP2000137982A - 高速ランダムアクセス可能なメモリデバイス - Google Patents
高速ランダムアクセス可能なメモリデバイスInfo
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Abstract
において、同一ワード線上のメモリセルに対し、高速に
読出しまたは書込みを行う。 【解決手段】コマンドデコードを行う第1のステージ
と、センスアンプの活性化を行う第2のステージと、デ
ータの入出力を行う第3のステージとがパイプライン構
成をなし、センスアンプと第3のステージ間で複数のデ
ータをパラレルに転送するFCRAMにおいて、通常の
リードまたはライトコマンドに応答し、センスアンプと
第3のステージ間でデータをパラレル転送後に、センス
アンプを非活性化してリセット動作を行う。第2のリー
ドまたはライトコマンドに応答し、センスアンプと第3
のステージ間でデータをパラレル転送後に、センスアン
プの活性化を継続しリセット動作を行わない。そして、
センスアンプの活性化を省略し、活性化状態を継続中の
センスアンプに対して高速に複数のデータのパラレル転
送を行う。
Description
サイクルを短くすることができるファーストサイクルR
AM、FCRAM(Fast Cycle Randum access Memo
ry, 富士通株式会社により商標登録出願中)に関し、特
にコラムアクセスモードとランダムアクセスモードとを
切り換え可能にしたFCRAMに関する。
してロー系の回路が動作してワード線及びセンスアンプ
が活性化してメモリセルからセンスアンプにデータが読
み出され、その後コラムアドレスに応答してコラム系の
回路が動作して選択されたセンスアンプからのデータが
出力される。そして、データの出力が完了してから、ロ
ー系の回路、コラム系の回路のリセット動作が行われ
る。従って、一般に、必要なデータの出力が完了するま
でワード線とセンスアンプの活性化状態を維持する必要
があり、ローアドレスの変更を伴うランダムアクセス動
作のサイクルタイム(ランダムアドレスサイクルタイ
ム)を短くすることができない。
での読み出し動作を示すタイミングチャート図である。
従来のDRAMのページモードでは、ローアドレススト
ローブ信号RASに同期してローアドレスが供給され、
ローデコード動作が活性化され1本のワード線が活性化
されてセンスアンプがデータをラッチしている間に、コ
ラムアドレスストローブ信号CASのトグル動作により
複数のデータを出力する。コラムアドレスストローブ信
号CASのトグル動作毎にコラムアドレスが内部で生成
され、データが連続して出力される。従って、同一のワ
ード線に接続されるメモリセルのデータを、活性化状態
にあるセンスアンプ列から連続的に出力することで、見
掛け上の列アクセスタイムtRACを短くする。
(SDRAM)のバーストモードでの読み出し動作を示
すタイミングチャート図である。図21は、バーストレ
ングスが2の場合である。この読み出し動作では、クロ
ックCLOCKの立ち上がりエッジに同期して供給され
るアクティブコマンドACTVに応答して、ローデコー
ダが活性化され1本のワード線が活性化される。そし
て、センスアンプが活性化されてデータをラッチしてい
る間に、リードコマンドREADに応答して、コラムデ
コーダが活性化されCAS系回路にデータがラッチさ
れ、そのデータが出力される。バーストレングスが2で
あるので、1つのリードコマンドREADに対して2つ
のデータが連続して出力される。そして、次のリードコ
マンドREADに応答して、更にそのコラムアドレスに
対するコラムデコーダの活性化、データのラッチ、デー
タ出力が連続して行われる。
回路内をパイプライン構造にすることで、連続するリー
ドコマンドのコラムデコードとデータラッチ動作を重ね
ることが可能になり、その分データ出力が高速化され
る。
合でも、最初にローアドレスに対して、ワード線を活性
化し、センスアンプが活性化してそのデータを保持して
いる間に、同一ワード線上のデータをCAS系の動作を
繰り返すことにより複数のデータを高速に読み出す。ま
た、書き込み動作についても、基本的には、1本のワー
ド線を活性化し、そこに対して複数の書き込みデータを
センスアンプを介して書き込む。
メモリなどに利用される場合は、上記の従来の読み出し
及び書き込み動作でも高速化を達成することができる。
しかし、スーパーコンピュータの主記憶や3次元グラフ
ィックス向けのようにデータ量が膨大な上に、任意の方
向にアドレスが飛ぶ場合には、メモリデバイスは頻繁に
ランダムアクセス動作を行う必要がある。かかるランダ
ムアクセス動作は、ワード線の活性化からデータ読み出
し後のワード線のリセット動作までの長時間の動作を要
し、高速化の弊害となる。
作に対するサイクルタイムを短くすることができるファ
ーストサイクルRAM(FCRAM)を提案した。例え
ば、日経エレクトロニクス1998年6月15日号、1
63−171頁、または、1998 SYMPOSIU
M ON VLSI CIRCUITS DIGEST OFTEC
HNICAL PAPERS、22−25頁にて発表した。さらに、
本出願人は、1998年6月3日付で国際特許出願、J
P98/02443を行った。
のアーキテクチャが変更され、ランダム・アドレス・サ
イクル時間が大幅に短縮されている。その基本的な動作
は、リードREADまたはライトWRITEなどの1つ
のコマンドに応答して、ワード線の活性化、センスアン
プの活性化、データのラッチ及び出力、そしてリセット
動作の一連の動作を連続して行い、バーストレングス分
のデータを出力する。或いはバーストレングス分のデー
タを書き込む。従って、従来例の様にワード線とセンス
アンプの活性化状態を続けることはない。
ル時間を短縮するために、センスアンプから1つの出力
端子に対してバーストレングス分の複数のデータを、C
AS系の回路に一度に転送し、更に、ワード線の活性化
及びセンスアンプの活性化を必要なサブセルマトリクス
部分だけに限定してセンスアンプ活性化及びリセット期
間を短くした。そして、コマンドデコード部分と、ロー
系回路部分と、コラム系回路部分とをパイプライン構造
にして、連続するランダムアクセス動作を、時間的に重
なり合うようにして行うようにした。
提案されたFCRAMでは、リードREAD、ライトW
RITE及びリフレッシュREFRESHの3つのコマ
ンドしか存在しない。また、別々のコマンドによるロー
系動作とコラム系動作の分離もない。従って、同一のワ
ード線上のデータを次々に読み出す場合でも、リードコ
マンドによりローデコード動作からリセット動作までの
一連の動作を繰り返して行う必要がある。その結果、例
えばデータの出力やデータの入力のレートが高くなって
も、アクセスタイム及びアクセスサイクルタイムを短く
することができない。また、上記のランダムアクセス動
作では、ページモードの様にセンスアンプに保持されて
いるデータからデータ出力を行う場合に比較して、アク
セスタイム及びアクセスサイクルタイムが遅くなってし
まう。
マンドしか存在しないので、リード動作において、同一
のワード線上のデータを連続して読み出すのか、異なる
ワード線上のデータを読み出すのかを、そのリードコマ
ンドから判別することができない。また、ライト動作に
おいても、同様である。
いるFCRAMを更に改良した新規なFCRAMを提供
することにある。
にない新規な読み出しモードを有し、アクセスタイム及
びアクセスサイクルタイムを速くすることができるFC
RAMを提供することにある。
にない新規な書き込みモードを有し、アクセスタイム及
びアクセスサイクルタイムを速くすることができるFC
RAMを提供することにある。
に、本発明は、コマンドデコードを行う第1のステージ
と、センスアンプの活性化を行う第2のステージと、デ
ータの入出力を行う第3のステージとがパイプライン構
成をなし、センスアンプと第3のステージとの間で複数
のデータをパラレルに転送するFCRAMにおいて、通
常のリードまたはライトコマンドに応答して、センスア
ンプと第3のステージとの間でデータをパラレル転送し
た後に、自動的にセンスアンプを非活性化してリセット
動作を行う。そして、通常とは異なる第2のリードまた
はライトコマンドに応答して、センスアンプと第3のス
テージとの間でデータをパラレル転送した後に、センス
アンプの活性化を継続してリセット動作を行わない。そ
して、その後のリードまたはライトにおいては、センス
アンプの活性化を省略して、活性化状態を継続中のセン
スアンプに対してデータの転送を行う。こうすることに
より、同じワード線上のメモリセルに読み出しまたは書
き込みを継続する場合、その後のワード線とセンスアン
プの活性化動作を省略することができ、高速に複数のデ
ータのパラレル転送を行うことができ、実質的なサイク
ルタイムを短くすることができる。
る第2のリードまたはライトコマンドに応答して、内部
でコラムアドレスをインクリメントする機能を有する。
そして、その内部でインクリメントされたコラムアドレ
スに対応するセンスアンプに対して、複数のデータのパ
ラレル転送を行う。
ドレスを有するリードまたはライトコマンドが連続し
て、短いタイミングで供給される場合に、データ転送後
のセンスアンプの非活性化を含むリセット動作を行わな
いようにする。この方法では、特別の第2のリードまた
はライトコマンドを設定する必要がない。
コマンドデコードを行う第1のステージと、センスアン
プの活性化を行う第2のステージと、データの入出力を
行う第3のステージとがパイプライン構成をなし、前記
センスアンプと第3のステージとの間で複数のデータを
パラレルに転送するメモリデバイスにおいて、第1のリ
ードまたはライトコマンドに応答して、前記第2のステ
ージは、前記センスアンプと前記第3のステージとの間
でデータをパラレル転送した後に、前記センスアンプを
非活性化してリセット動作を行い、第2のリードまたは
ライトコマンドに応答して、前記第2のステージは、前
記センスアンプと前記第3のステージとの間でデータを
パラレル転送した後に、前記センスアンプの活性化を継
続して前記リセット動作を行わないことを特徴とする。
ライトコマンドを利用して、その後の同じワード線上の
メモリセルへの読み出しまたは書き込みを、新たなワー
ド線とセンスアンプの活性化を省略して行うことがで
き、高速化を図ることができる。
コマンドデコードを行う第1のステージと、センスアン
プの活性化を行う第2のステージと、データの入出力を
行う第3のステージとがパイプライン構成をなし、前記
センスアンプと第3のステージとの間で複数のデータを
パラレルに転送するメモリデバイスにおいて、第1のリ
ードまたはライトコマンドに応答して、前記第2のステ
ージは、前記センスアンプと前記第3のステージとの間
でデータをパラレル転送した後に、前記センスアンプを
非活性化してリセット動作を行い、第2のリードまたは
ライトコマンドに応答して、前記第2のステージは、前
記センスアンプと前記第3のステージとの間でデータを
パラレル転送した後に、前記センスアンプの活性化を継
続して前記リセット動作を行わず、コラムアドレスをイ
ンクリメントして当該インクリメントされたコラムアド
レスに対応するセンスアンプと前記第3のステージとの
間でデータをパラレル転送することを特徴とする。
ライトコマンドを利用して、コラムアドレスを供給する
ことなく、活性化状態を継続しているセンスアンプに対
して、次々に読み出しまたは書き込み動作を行うことが
でき、高速化を図ることができる。
コマンドデコードを行う第1のステージと、センスアン
プの活性化を行う第2のステージと、データの入出力を
行う第3のステージとがパイプライン構成をなし、前記
センスアンプと第3のステージとの間で複数のデータを
パラレルに転送するメモリデバイスにおいて、リードま
たはライトコマンドに応答して、前記第2のステージ
は、前記センスアンプと前記第3のステージとの間でデ
ータをパラレル転送した後に、前記センスアンプを非活
性化してリセット動作を行い、通常のコマンドサイクル
よりも短いタイミングで、同一のローアドレスを伴って
リードまたはライトコマンドが連続して供給された時
に、前記第2のステージは、前記直前のリードまたはラ
イトコマンドにかかわらず、前記センスアンプの活性化
を継続して前記リセット動作を行わないことを特徴とす
る。
ライトコマンドを利用することなく、ローアドレスを同
じにして通常と異なるタイミングでリードまたはライト
コマンドを供給することで、センスアンプの活性化を維
持して高速なコラムアクセス動作をさせることができ
る。
て図面に従って説明する。しかしながら、本発明の技術
的範囲がその実施の形態に限定されるものではない。
外部クロックCLOCKがクロック入力バッファ10に
供給され、内部クロックclkが出力される。この内部
クロックclkに応答して、コントロール信号CNT、
ローアドレスRadd、コラムアドレスCaddが、そ
れぞれの入力バッファ11,12,13に入力されラッ
チされる。また、同様に内部クロックclkに応答し
て、データ出力端子DQからデータが出力され、データ
入力端子Dinからデータが入力される。
ーダ14に供給され、コマンドがデコードされる。ま
た、初期状態において、コントロール信号CNTに応答
して、ローアドレス端子Raddから供給される各種の
モード設定値がモードレジスタ15にラッチされる。通
常動作において、コントロール信号CNTがコマンドデ
コーダ14でデコードされ、そのデコード出力に応答し
て、RASジェネレータ16によりRAS活性化が検出
されると、コントロールユニット17によりデコーダな
どの動作が制御される。具体的には、ワードデコーダ3
0、ビット線トランスファーゲートデコーダ31、セン
スアンプ活性化回路32、1/4デコーダ33、コラム
デコーダ34、コラム系コントロールユニット35など
である。
ァ12によりラッチされ、ワードプリデコーダ19によ
りプリデコードされる。そのプリデコードされた信号
が、ワードデコーダ30,ビット線トランスファーゲー
トデコーダ31、センスアンプ活性化回路32、1/4
デコーダ33、及びブロックデコーダ20に供給され
る。また、コラムアドレスCaddは、入力バッファ1
3によりラッチされ、コラムプリデコーダ22によりプ
リデコードされる。そのプリデコードされた信号が、セ
ンスアンプ活性化回路32、1/4デコーダ33、コラ
ムデコーダ34、コラム系コントロールユニット35、
及び読み出し側パラレル・シリアル変換回路37、書き
込み側シリアル・パラレル変換回路42に供給される。
デコードして動作モードを検出する第1ステージ100
と、ローアドレス信号Raddをデコードしてワード線
及びセンスアンプを活性化し、リード・ライト用バッフ
ァ回路36にデータをパラレルに出力するまでの第2ス
テージ200と、リード・ライト用バッファ回路36に
パラレルに出力されたデータをパラレル・シリアル変換
回路37でシリアルデータに変換し、データ出力バッフ
ァ38から出力するまでの第3ステージ300とに分け
られる。第3ステージ300には、書き込み用のデータ
をデータ入力バッファ44に入力し、シリアル・パラレ
ル変換し、リード・ライト用バッファ回路にデータをパ
ラレルに供給するまでの回路も含まれる。第1、第2及
び第3ステージ100,200,300は、パイプライ
ン構造を有し、それぞれのステージが独立して動作す
る。
ンジスタと1キャパシタからなるメモリセルがビット線
とサブワード線SWLとの交差位置に配置される。メモ
リコア40は、後述する通り、ロー方向(図中横方向)
について複数のサブセルマトリクスに分割され、センス
アンプSAもそれぞれのサブセルマトリクス毎に設けら
れる。従って、サブセルマトリクスの選択には、コラム
アドレスが利用される。そして、メインワードデコーダ
30がローアドレスに従ってメインワード線を選択し、
そのメインワード線に接続されるサブワード線のうち、
選択されたサブセルマトリクス内のサブワード線だけが
活性化される。同様に、選択されたサブセルマトリクス
内であって、選択されたサブワード線に対応するセンス
アンプだけがセンスアンプ活性化回路により活性化され
る。
一般的なDRAMと同じである。即ち、メインワード線
に属し選択されたサブセルマトリクス内のサブワード線
が活性化される。活性化されたサブワード線上のメモリ
のデータが、ビット線に読み出され、センスアンプの活
性化に伴い増幅されラッチされる。センスアンプにラッ
チされたデータは、リード・ライト用バッファ36にバ
ーストレングス分だけ並列に出力される。その後は、パ
ラレル・シリアル変換回路37によりシリアルデータに
変換され、データ出力バッファ38から連続して出力さ
れる。パラレル・シリアル変換回路37は、データレイ
テンシカウンタ24により制御されるタイミングで、変
換動作を行う。
リードライトバッファ36とで、1つのブロックが構成
される。通常、メモリデバイス内には複数のブロックが
設けられる。従って、各ブロック内にはブロックデコー
ダ20が設けられ、ローアドレス信号に応じて、選択さ
れたか否かの信号を生成して、ワードデコーダ20,ビ
ット線トランスファーゲートデコーダ31、センスアン
プ活性化回路32、1/4デコーダ33に供給する。
成を示す回路図である。図1にて説明した通り、FCR
AMのメモリコア40では、メインセルマトリクスMC
Mがロー方向について、複数のサブセルマトリクスSC
Mに分割される。図2には、2つのサブセルマトリクス
SCMが示される。それに伴い、コラムアドレスをもと
にサブセルマトリクス選択信号φSCMが供給される。
また、コラム方向(図中縦方向)について、所定の本数
のメインワード線MWL毎に、センスアンプSAO、S
AEとが配置される。図2の例では、リラックスセンス
アンプが採用され、セルマトリクスの両側のセンスアン
プSAO,SAEとで、1つのセンスアンプを構成す
る。
MCが選択された時の選択動作について説明する。メイ
ンワードデコーダ30が、ローアドレスをデコードして
メインワード線MWL(S)を活性化する。更に、メイ
ン1/4ワードデコーダ33も、ローアドレスをデコー
ドしてメイン1/4デコード線φM1/4を活性化す
る。同時に、コラムアドレスをデコードしてサブセルマ
トリクス選択信号φSCM0が活性化される。メイン1
/4デコード線φM1/4は、活性化状態のサブセルマ
トリクス選択信号φSCM0が供給されているサブ1/
4デコーダ39(S1/4)を介して、コラム方向(縦
方向)に配列されるサブワードデコーダS1に供給され
る。そして、活性状態のメインワード線MWL(S)が
供給されているサブワードデコーダS1のみが、そのサ
ブワード線SWL(S)を活性化する。この様に、FC
RAMのメモリコアでは、メインワード線MWLに接続
される複数のサブワード線SWLのうち、一部のサブワ
ード線のみが活性化される。その結果、ワード線活性化
に要する時間を短くすることができる。
に伴い、ビット線トランスファーゲートデコーダ31に
よりビット線トランスファ選択信号BLTO0とBLT
E0とが活性化され、活性化されたサブワード線SWL
(S)と交差するビット線対BLが、その両側のセンス
アンプSAO,SAEに接続される。また、センスアン
プも、センスアンプ活性化信号φLEとサブセルマトリ
クス選択信号φSCM0に応答して、図中斜線で印した
一部のセンスアンプSAO,SAEのみが活性化され
る。従って、センスアンプの活性化に要する時間も短く
なる。
内のセンスアンプのデータは、例えば4ビット単位でリ
ード・ライト・バッファ36に出力される。即ち、供給
されたコラムアドレスがコラムデコーダ34でデコード
され、図示しないコラム選択信号に応答して、4ビット
のデータがリード・ライト・バッファ36にパラレル出
力される。そして、リード・ライト・バッファ36にラ
ッチされた4ビットのデータが、更に、パラレル・シリ
アル変換回路37に転送される。そして、設定されたバ
ーストレングスに応じて、必要な数のデータがシリアル
に変換されて、データ出力バッファ38から出力され
る。
なくともバーストレングス分の複数のデータがパラレル
にセンスアンプからリード・ライト・バッファ36に出
力される。従って、一括してバーストレングス分の複数
データがリード・ライト・バッファ36に出力されたあ
とは、すぐにサブワード線を非活性にしてメモリセルの
セルトランジスタを閉じ、センスアンプを非活性にする
ことができ、次のサイクルのランダム・アクセス動作に
移行することができる。その結果、第3ステージ300
でのパラレル・シリアル変換、データ出力動作が完了す
るのを待つことなく、第2ステージ200は、次のワー
ド線とセンスアンプの活性化動作に移行することができ
る。その結果、第2ステージの動作サイクルは、バース
トレングスにかかわらず一定時間となり、自動リセット
を可能にする。
成図である。上記した通り、パラレル・シリアル変換回
路37は、設定されたバーストレングスに応じて、必要
が数のデータをシリアルに出力する。例えば、リード・
ライト・バッファ36からパラレルに供給された4ビッ
トのデータは、2ビットのコラムアドレスとバーストレ
ングス1,2,4に対応して、それぞれ1ビット、2ビ
ット、4ビットをシリアルに出力する。
タバスDB1〜4のデータを、コラムアドレスとバース
トレングスに応じてノードd1〜d4に転送する。マス
タフリップフロップ450は、制御信号φ10に応答し
てノードd1〜d4のデータをラッチし、更に、スレー
ブフリップフロップ460は、制御信号φ11に応答し
てマスタフリップフロップ450がラッチしたデータを
ラッチする。4−2変換部470は、4ビットのデータ
を、コラムアドレスとバーストレングスに応じて2ビッ
トづつノードdd1,dd2に出力する。そして、2−
1変換部480は、ノードdd1,dd2の2ビットの
データを、バーストレングスに応じて順次1ビットづつ
ラッチ・レベルシフタ回路430に供給する。
ススイッチ440のスイッチSW1,2,3が同時に導
通し、4つのデータバスDB1〜DB4がそのままノー
ドd1〜d4に供給される。そして、マスタフリップフ
ロップ450,スレーブフリップフロップ460にラッ
チされる。そして、制御信号φ21に応答してノードd
1のデータが出力レジスタ420にラッチされ、ノード
d2のデータがフリップフロップ409にラッチされ
る。それに続いて、制御信号φ22に応答して、フリッ
プフロップ409のデータが出力レジスタ421にラッ
チされ、ノードd3のデータがフリップフロップ410
にラッチされる。この時、制御信号φ31に応答して、
出力レジスタ420の第1のデータ出力がノードdd1
からスイッチSW31を介してラッチ・レベルシフタ回
路430に供給される。
プフロップ410のデータが出力レジスタ422にラッ
チされ、ノードd4のデータがフリップフロップ411
にラッチされる。その時、制御信号φ32に応答して、
出力レジスタ421の第2のデータ出力がノードdd2
からスイッチSW32を介してラッチ・レベルシフタ回
路430に供給される。次に、制御信号φ24に応答し
て、フリップフロップ411のデータが出力レジスタ4
23にラッチされる。その時、制御信号φ31に応答し
て、出力レジスタ422の第3の出力がノードdd1か
らスイッチSW31を介してラッチ・レベルシフタ回路
430に出力される。そして、最後に、制御信号φ32
に応答して、出力レジスタ423の第4のデータが、ノ
ードdd2からスイッチSW32を介してラッチ・レベ
ルシフタ回路430に出力される。
て説明する。バーストレングスが2の場合は、コラムア
ドレスによりデータバスDB1,2かデータバスDB
3,4かのいずれかが、ノードd1,d2に出力され
る。そのため、コラムアドレスに応じて、スイッチSW
1,2が導通、スイッチSW3,SW14,SW24が
非導通する第1の状態か、スイッチSW1,2が非導
通、スイッチSW3,SW14,SW24が導通する第
2の状態かのいずれかの状態が選択される。第1の状態
であれば、データバスDB1,2のデータがノードd
1,d2に供給され、第2の状態であれば、データバス
DB3,4のデータがノードd1,d2に供給される。
スレーブフリップフロップ460でラッチされ、制御信
号φ21に応答して、ノードd1のデータが出力レジス
タ420にラッチされ、ノードd2のデータがフリップ
フロップ409にラッチされる。次に、制御信号φ22
に応答して、フリップフロップ409のデータが出力レ
ジスタ421にラッチされる。この時、制御信号φ31
に応答して、出力レジスタ420の第1のデータがノー
ドdd1からスイッチSW31を介してラッチ・レベル
シフタ回路430に出力される。その後、制御信号φ3
2に応答して、出力レジスタ421の第2のデータがノ
ードdd2からスイッチSW32を介してラッチ・レベ
ルシフタ回路430に出力される。
説明する。この場合は、2ビットのコラムアドレスによ
り選択されたデータバスDBのデータが、データバスス
イッチ部440内のスイッチSW12,SW13,SW
14のいずれかを介してノードd1に供給される。その
後は、1ビットのデータがフリップフロップ401,4
05,420と転送され、スイッチSW31を介してラ
ッチ・レベルシフタ回路430に供給される。
の場合は、2つのブロックからそれぞれ4ビットのデー
タを出力することで、8ビットのデータをシリアルに出
力することができる。
ミングチャート図である。FCRAMの特徴的な構成
は、第1に、ローアドレス及びコラムアドレスとコント
ロール信号の取り込み、及びコマンドデコード動作を行
う第1ステージと、ワード線とセンスアンプの活性化及
びリセットを行う第2ステージとを分けて、パイプライ
ン動作させるようにし、第2に、メモリコア内を複数の
サブセルマトリクスに分割し、コラムアドレスで選択さ
れたサブセルマトリクス内のサブワード線とセンスアン
プだけを活性化するようにし、第3に、バーストレング
ス分の複数のデータを一括してセンスアンプと第3ステ
ージとの間で転送することにある。
る。リードコマンドREADに同期して、ローアドレス
RaddとコラムアドレスCaddとが非マルチプルで
同時に或いは短い時間の間に連続して供給される。第1
ステージ100は、それらのアドレスとコントロール信
号を取り込み、コントロール信号をデコードする。デコ
ード結果に従って、第2ステージは、ローアドレスとコ
ラムアドレスをデコードして、ワード線の駆動(活性
化)とセンスアンプの駆動(活性化)を行う。上記の第
2の特徴点により、ワード線及びセンスアンプの活性化
動作は、高速化される。
り増幅されラッチされたデータは、ブロック内のデータ
バスを経由して、4ビット単位でリード・ライト・バッ
ファ37に出力されラッチされる。そして、その4ビッ
トのデータは、パラレルにパラレル・シリアル変換回路
37に出力される。パラレル・シリアル変換回路37
は、設定されたバーストレングスに応じて必要な数のデ
ータをシリアルに出力する。図4の例では、バーストレ
ングスが2に設定されており、2ビットのデータがデー
タ出力端子DQから出力される。
37から4ビットのデータがブロックに共通に設けられ
たパラレル・シリアル変換回路37に出力されると、ブ
ロック内では自動的にリセット動作(プリチャージ動
作)に入る。即ち、ワード線を非活性化し、センスアン
プを非活性化し、ビット線やデータバス線の電位をリセ
ット(プリチャージ)する。かかるリセット(プリチャ
ージ)動作は、オートリセット回路18により開始され
る。複数ビットのデータがパラレルに第3ステージのコ
ラム系の回路に出力されることで、バーストレングスに
かかわらずセンスアンプの活性化の期間を短くすること
ができる。従って、図20及び図21に示したように、
バーストレングス分のデータが全て出力されるまで、ワ
ード線やセンスアンプの活性化を継続する必要がなく、
次のリードコマンドに対するワード線やセンスアンプの
活性化動作に入ることができる。即ち、図4に示される
通り、最初のリードコマンドに対するワード線とセンス
アンプがリセットされた直後に、次のリードコマンドに
対するワード線とセンスアンプの活性化が開始される。
より、サイクルタイムtRCは、アクセスタイムtRA
Cよりも短くなる。即ち、第1ステージと第2ステージ
をパイプライン構成にすることで、次のサイクルのアド
レスとコントロール信号の取り込みとデコードを先行し
て始めることができ、メモリコアの改良とメモリコアか
らの複数ビットの一括出力によりワード線とセンスアン
プの活性化の期間を短くすることができる。その結果、
ランダム・アクセス動作に対しても短時間で行うことが
可能になる。
施の形態例のFCRAMのブロック図である。図1のF
CRAMのブロック図と同じ箇所には同じ引用番号を与
えた。図5のFCRAMの構成で、図1と異なる点は、
ローアドレスRaddをラッチするローアドレスラッチ
回路50が追加されたことにある。
マンドに加えて、自動リセット動作をせずにワード線と
センスアンプの活性化状態を継続する第2のリードコマ
ンドを設定する。ここで、通常のリードコマンドをリー
ドAとし、第2のリードコマンドをリードBと定義す
る。リードBコマンドでは、第2ステージでのオートリ
セット動作が行われずセンスアンプの活性化状態が継続
される。そして、次に供給される或いはその後供給され
るリードAコマンドが、先行するリードBコマンドによ
って保持されているセンスアンプ内のデータを出力した
後に、自動でリセット動作を行なう。それにより、リー
ドBコマンドに続く次のリードコマンドでの第2ステー
ジでの動作時間を短くすることができる。
作のタイミングチャート図である。図6には、リードA
コマンドREADA、リードBコマンドREADB、そ
してリードAコマンドREADAが供給された場合の動
作が示される。リードAコマンドが供給されると、通常
のリード動作が行われる。即ち、リードAコマンドRE
ADAが供給されると、パイプライン構成の第1ステー
ジ100において、ローアドレス及びコラムアドレスが
取り込まれ、コントロール信号が取り込まれコマンドデ
コーダ14でデコードされる。次に、第2ステージ20
0において、ローアドレスがプリデコーダ19で、コラ
ムアドレスがプリデコーダ22でそれぞれプリデコード
され、更に、メインワードデコーダ30,ビット線トラ
ンスファーゲートデコーダ31,センスアンプ活性化回
路32,1/4デコーダ回路33、コラムデコーダ24
などにより、サブワード線が活性化され、対応するセン
スアンプが活性化される。そして、第3ステージ300
において、センスアンプSAからデータバスを介して4
ビット分のデータがリード・ライトバッファ36に出力
され、更にパラレル・シリアル変換回路37に出力され
る。図6の例は、バーストレングスが2の例である。そ
して、最後に2ビットのデータがデータ出力回路38か
ら出力される。その時、第2ステージ200では、ワー
ド線とセンスアンプの非活性化及びビット線、データバ
ス線のプリチャージなどのオートリセット動作が、デー
タを第3ステージに転送した直後に自動的に行われる。
Bが供給されると、第1ステージは、リードAコマンド
と同様にコントロール信号やアドレスの取り込みとコン
トロール信号のデコードを行う。そして、第2ステージ
はワード線とセンスアンプの活性化、データの出力を行
うが、その後のオートリセット動作は行わないで、ワー
ド線とセンスアンプの活性化を継続する。第3ステージ
は、パラレルに出力されたデータを1ビットづつデータ
出力回路38から出力する。
て、第1ステージはコントロール信号やアドレスの取り
込みとコントロール信号のデコードを行う。そして、第
2ステージは、ローアドレスについてローアドレスラッ
チ回路50にラッチされている1つ前の同じローアドレ
スを利用する。即ち、前のサイクルでの同じワード線の
活性化状態及びセンスアンプの活性化状態が利用され
る。そして、リードAコマンドと同時に供給されるコラ
ムアドレスCaddが、プリデコードされ、デコードさ
れ、選択されたコラムに対応するセンスアンプのラッチ
データが、リード・ライトバッファ回路36にパラレル
に出力されラッチされる。メモリコアからデータが出力
されると、第2ステージは、自動的にオートリセット動
作を行う。そして、第3ステージは、出力された2ビッ
トのデータを、1ビットづつ出力する。
を供給することも可能である。その場合は、次のリード
Bコマンドでもオートリセット動作は行われず、ワード
線とセンスアンプの活性化状態が継続される。したがっ
て、連続して出力したいデータの数だけ、リードBコマ
ンドを続けることで、所望の数のデータを連続して出力
することができる。
テージがオートリセット動作を行うことで、ランダムア
クセス動作の場合のサイクルタイムtRCを短くする。
しかし、リードBコマンドの場合は、第2ステージがオ
ートリセット動作を行わない。従って、後続のリードコ
マンドでは、同じワード線のデータをセンスアンプから
複数ビット並列に出力するコラムアクセスモードとな
る。コラムアクセスモードでは、第2ステージが、ワー
ド線とセンスアンプの活性化動作を新たに行わない。そ
して、前のサイクルで活性化されたセンスアンプが保持
するデータから、複数のデータがパラレルにリード・ラ
イトバッファ回路36に出力される。従って、第2ステ
ージの動作期間が短くなることが理解される。
バーストモード(図20,21)での動作との違いを説
明する。従来のページモードやバーストモードでは、セ
ンスアンプに保持されたデータが、次のサイクルに供給
されるコラムアドレスにより選択されて1ビット単位
で、出力回路に転送される。これに対して、第1の実施
の形態例では、リードBコマンドの後のリードコマンド
では、センスアンプに保持されたデータが、次のサイク
ルに供給されるコラムアドレスにより選択されてバース
トレングス分の複数ビット単位で、出力回路に並列に転
送される。即ち、上記のコラムアクセスモード動作とな
る。従って、リードBコマンドに続くリードコマンドで
のデータ出力を高速に行うことができる。更に、リード
Bコマンドに続くリードAコマンド後の、ランダムアク
セス動作のサイクルタイムを速くすることができる。
ング制御回路群の構成図である。また、図19は、図6
の動作を行った時のタイミング制御回路群の動作タイミ
ングチャート図である。図18のタイミング制御回路群
の対応する回路には、図5の各回路の引用番号が与えら
れる。図18中、WLジェネレータ17AとCLジェネ
レータ17Bは、図5におけるコントロールユニット1
7内の回路である。
トロール信号CNTが供給される。コントロール信号C
NTとして、上記のリードAコマンドが供給された場合
は、コマンドデコーダ14により信号Aが活性化され
る。また、上記のリードBコマンドが供給された場合
は、コマンドデコーダにより信号Aに加えて信号Bも活
性化される。更に、リードBコマンドの後に供給される
リードコマンドに対しては、信号Cが活性化され、リー
ドBコマンドに後続するリードコマンドが、リードAで
あれば信号Aのみ活性化され、リードBであれば信号
A,Bが活性化される。
号A,B,Cを利用して、RASジェネレータ16、ロ
ーアドレスラッチ回路50等の動作が制御され、上記の
リードA、リードB、リードAの順番にコマンドが供給
された場合の動作が行われる。
上記のリードA、リードB、リードAの順番にコマンド
が供給された場合の動作を説明する。最初にリードAコ
マンドが供給されると、コマンドデコーダ14が、信号
Aを活性化する。信号Aの活性化に応答して、RASジ
ェネレータ16は、所定のタイミングでメモリコアの動
作開始信号φSTをHレベルにする。このコア動作開始
信号φSTに応答して、WLジェネレータ17Aは、所
定のタイミングでワード線活性化信号φWLをHレベル
にする。ワード線活性化信号φWLは、例えばメインワ
ードデコーダ30に供給され、ワード線WLを活性化す
るタイミングを制御する。
ングで制御信号φWL1をLEジェネレータ17Bに与
える。LEジェネレータ17Bは、その制御信号φWL
1に応答して、所定のタイミングでセンスアンプの活性
化を制御するセンスアンプ活性化信号φSAをHレベル
にする。このセンスアンプ活性化信号φSAは、例えば
センスアンプ活性化回路32に供給され、センスアンプ
を活性化するタイミングを制御する。
活性化のタイミングに合わせて、コラムゲート制御信号
φCLをHレベルにし、センスアンプをデータバスに接
続するコラムゲートを開くタイミングを制御する。コラ
ムゲート制御信号φCLは、図19に示される通り、一
定のパルス幅信号であり、例えばコラムデコーダ34に
供給される。
は、メモリコアが設けられた第2ステージのデータが、
データバスを介してパラレルシリアル変換回路37に供
給されると、メモリコアは自動的にプリチャージ動作に
入る。その為に、LEジェネレータ17Bは、コラムゲ
ート制御信号φCLを発生した後に、メモリコア動作終
了信号φENDをHレベルにして、プリチャージジェネレ
ータ18に供給する。プリチャージジェネレータ18
は、それに応答して、RASジェネレータ16に供給す
るプリチャージ制御信号φPREをHレベルにする。
ージ制御信号φPREに応答して、コア動作開始信号φS
TをLレベルにして、メモリコアに対してプリチャージ
動作に入るように制御する。WLジェネレータ17A
は、それに応答して、ワード線活性化信号φWLをLレ
ベルにし、ワード線を非活性化状態に制御する。更にそ
れに続いて、LEジェネレータ17Bは、センスアンプ
活性化信号φSAをLレベルにして、センスアンプのプ
リチャージ動作を制御する。以上がオートプリチャージ
動作である。
ードBコマンドに応答して、コマンドデコーダ14は、
信号A,Bを共に活性化する。信号Aに応答して、RA
Sジェネレータ16、WLジェネレータ17A及びLE
ジェネレータ17Bは、リードAコマンドの場合と同様
に、コア動作開始信号φST、ワード線活性化信号φW
L、センスアンプ活性化信号φSA、コラムゲート活性
化信号φCL及び終了信号φENDを生成する。
に応答して制御信号φB1をプリチャージジェネレータ
18に与える。プリチャージジェネレータ18は、この
制御信号φB1の受信に基づき、終了信号φENDに応答
して発生するプリチャージ制御信号φPREの発生を禁止
する。これにより、リードAコマンドの時のオートプリ
チャージ動作は行われない。即ち、図19の破線で示し
たオートプリチャージ動作は行われない。
号Bに応答して、ローアドレスをラッチする。そして、
ローアドレスラッチ回路50は、信号Bに応答して制御
信号φB2をプリデコーダ19に供給し、その後はロー
アドレスラッチ回路50からのローアドレスを有効化す
るように指示する。上記のオートプリチャージ動作の禁
止と相まって、メモリコアのワード線とセンスアンプの
活性化状態は、そのまま維持される。
ードBコマンド後のリードコマンドであるので、コマン
ドデコーダ14は信号Cを活性化する。また、リードA
コマンドに対しては、コマンドデコーダ14は信号Aを
活性化する。このコマンドサイクルでは、ロー系の回路
の状態は維持されたままであり、ワード線活性化とセン
スアンプ活性化は前のコマンドサイクルの状態が維持さ
れている。従って、RASジェネレータ16は、コア動
作開始信号φSTを生成することなく、所定のタイミン
グで制御信号φC1をLEジェネレータ17Bに供給す
る。
1に応答して、通常よりも早いタイミングでコラムゲー
ト活性化信号φCLを生成する。これにより、活性化状
態にあるセンスアンプのデータのうち、リードAコマン
ドと同時に供給されたコラムアドレスに対応するデータ
が、リードライトバッファ36に出力される。そのデー
タは、第3ステージのパラレル・シリアル変換回路37
を介して、出力端子DQからクロックに同期してシリア
ルに出力される。
号φENDを生成すると、プリチャージジェネレータ18
は、プリチャージ制御信号φPREをHレベルにする。リ
ードAコマンドの場合は、信号Bが活性化されていない
ので、制御信号φB1は活性化されておらず、プリチャ
ージジェネレータ18は、プリチャージ制御信号φPRE
を生成する。このプリチャージ制御信号φPREに応答し
て、上記したオートプリチャージ動作が行われる。
Aコマンドでは、従来のページモード動作と同様に、ワ
ード線とセンスアンプの活性化動作を行うことなくコラ
ムアドレスで指定されたデータの読み出し動作を行うこ
とができる。従って、図19に示される通り、リードB
コマンド後のリードAコマンドに対する、コマンドの供
給からコラムゲート制御信号φCLの発生までの時間t
Bは、通常のリードAコマンドに対する時間tAよりも
短くなる。
Bコマンドが再度供給された場合は、信号A,B,Cが
全て活性化される。この場合は、信号φCによりワード
線とセンスアンプ活性化動作を行うことなく、制御信号
φC1により、コラムゲート制御信号φCLが生成さ
れ、ページモードによる高速読み出しが行われる。そし
て、信号Bにより制御信号φB1が生成され、プリチャ
ージジェネレータ18によるプリチャージ制御信号φPR
Eの生成が禁止される。従って、オートプリチャージ動
作は行われずに、ワード線とセンスアンプの活性化状態
が次のコマンドサイクルまで維持される。このように、
リードBコマンドを供給し続ける限り、ページモード動
作を繰り返すことができる。
クロックCLOCKに対して、2クロック周期でリード
コマンドが供給される。この2クロック周期の20ns
は、第2ステージがワード線とセンスアンプを活性化し
てオートリセットする場合に必要なサイクルタイムであ
る。そして、図6の例では、データ出力が1クロック周
期(10ns)で行われる。しかしながら、データ出力
がそれの半分の周期(5ns)で行われる場合は、図6
中の破線で示される通り、データD1,D2が最初の1
0nsの間で出力され、次の10ns後に、データD
3,D4が出力される。従って、データD1,D2とデ
ータD3,D4との間に10nsのデータ出力の隙間が
生じることになる。
を利用することにより、次のサイクルのリードコマンド
において、ワード線とセンスアンプの活性化によるメモ
リセルからセンスアンプへのデータの読み出し動作を省
略するコラムアクセスモードとなるので、次のサイクル
のリードコマンドを、20nsではなくそれより短い例
えば10ns後に与えることが可能になる。即ち、メモ
リコア40からバーストレングス分のデータをパラレル
に出力することで、センスアンプから入出力回路36,
37へのデータの受け渡しの頻度が、1/バーストレン
グスと少なくなった。それに伴い、データ出力用のクロ
ック周期を1/バーストレングスとすることにより、デ
ータ出力をバーストレングス倍に速くすることが可能に
なる。
データ出力の読み出し動作のタイミングチャート図であ
る。この例は、バーストレングスが2の場合である。そ
して、外部クロックCLOCKが図6の場合と同じ10
nsの周期であるのに対して、データの出力用のクロッ
クckdは、それの1/バーストレングス=1/2倍の
5nsの周期に設定される。その結果、データ出力回路
38からの出力レートは、図6の場合の2倍となる。
ns周期でリードBコマンド、リードBコマンド、リー
ドBコマンドそしてリードAコマンドが続いて供給さ
れ、それぞれのが2ビットづつのデータを出力し、合計
で、8ビットのデータD1〜D8が40nsの期間の間
に出力される。リードBコマンドに応答して、第2ステ
ージは、オートリセット動作を行わずに、ローアドレス
をラッチし、ワード線とセンスアンプの活性化状態を継
続する。従って、後続する2つのリードBコマンドと最
後のリードAコマンドに対して、第2ステージは、ワー
ド線の駆動とセンスアンプの活性化を行う必要がなく、
コラムアドレスにより選択されたセンスアンプのデータ
を次々に転送する。そして、第3ステージは、転送され
たデータをパラレルシリアル変換し、データ用クロック
ckdに応答してデータ出力回路38から高速にデータ
D1〜D8を出力する。従って、図7の例では、図6の
場合の2倍の速度でデータが出力される。
タD7,D8が出力されると、第2ステージは、自動的
にオートリセット動作を行う。
は、データ出力用のクロックckdを外部クロックCL
OCKの1/4の周期にすることが可能である。バース
トレングス4の場合は、センスアンプSAから、メモリ
コア40からリード・ライトバッファ回路36、パラレ
ルシリアル回路37へのデータの受け渡しを4ビット単
位で並列に行うことになる。従って、その4ビットのデ
ータは、外部クロックCLOCKの1/4の周期のデー
タ出力用のクロックckdで高速に出力することが可能
になる。
dの周期を短くすると、図7の左側のリードAコマンド
が続く場合は、期間T1に示される出力データの隙間が
発生するのに対して、リードBコマンドを利用すること
で、後続するリードコマンドの第2ステージの動作を短
くして期間T1の如き出力データの隙間をなくして、よ
り高速にデータを出力することができる。
出力の読み出し動作のタイミングチャート図である。こ
の例も、バーストレングスが2の場合である。そして、
外部クロックCLOCKが、図6の場合の1/バースト
レングス=1/2倍の5nsに設定される。図7の場合
と同様に、リードBコマンドに続いて、リードBコマン
ド、リードBコマンド、そしてリードAコマンドが供給
される。この場合も、リードBコマンドに続くリードコ
マンドは、10ns間隔で供給することができ、サイク
ルタイムを短くすることができる。
周期が図7の例よりも短くなっている。従って、図8の
場合は、クロックに同期して供給されるアドレスやデー
タのセットアップタイムやホールドタイムを短くするこ
とができ、メモリコントローラの負担を軽くすることが
できる。一方、図7の例では、外部クロックCLOCK
の周期が長いので、セットアップタイムやホールドタイ
ムが長く、メモリデバイス側の負担を軽くすることがで
きる。
作のタイミングチャート図である。この例は、上記の読
み出しの場合と同様に、通常の書き込み動作を行うライ
トコマンドに加えて、第2ステージが書き込み後に自動
で行うオートリセット(或いはオートプリチャージ)動
作を行わない第2のライトコマンドを設定する。通常の
書き込み動作を行わせるライトコマンドをライトAコマ
ンドと、第2のライトコマンドをライトBコマンドと定
義する。図9は、バーストレングスが2に設定されてい
る例である。
を行うライトAコマンドが供給される。このコマンドの
場合は、まず第3ステージ300が、データ入力回路4
4でバーストレングス分のデータをシリアルに入力す
る。これらの2ビットのデータがリード・ライトバッフ
ァ回路36にラッチされると、予め動作させておいたセ
ンスアンプに2ビットのデータを並列に転送する。尚、
第2ステージ200の動作の前に、第1ステージ100
が、コントロール信号やアドレスを取り込み、コマンド
デコードを完了する。そして、第2ステージ200は、
アドレスをデコードし、ワード線を活性化し、センスア
ンプを活性化する。即ち、書き込みが行われないメモリ
セルに対する再書き込みの準備が完了した状態となる。
その後、シリアル・パラレル変換回路42からリード・
ライトバッファ回路36に、2ビットの入力データがパ
ラレルに転送され、更にセンスアンプに転送される。
化状態にあるセンスアンプに対して、コラムアドレスに
よる選択に従って、2ビットの入力データが同時に書き
込まれる。そして、2ビットの入力データがメモリコア
40に転送されると、第2ステージ200は、自動的に
ワード線を非活性化し、センスアンプを非活性化し、プ
リチャージ動作を行う。
の回路を第1、第2ステージとパイプライン構造にし、
メモリコア内をサブセルマトリクスに分割してワード線
やセンスアンプの活性化を高速にし、センスアンプへの
データの転送を複数ビットで並列に行うようにし、そし
て、自動リセット機能をもたせることで、ランダムアク
セスにおける書き込みのサイクルタイムを短くする。
ドWRITEBを新たに設定し、ライトBコマンドの場
合は、第2ステージが自動リセット動作を行わない。従
って、ワード線とセンスアンプの活性化状態は継続され
る。図9に示される通り、ライトBコマンドの後に供給
されるライトAコマンドでは、同じワード線上のメモリ
セルへの書き込みが行われる。そして、ライトBコマン
ドでのワード線とセンスアンプの活性化状態が維持され
ているので、第2ステージ200では、ワード線の活性
化とセンスアンプの活性化を省略することができ、第3
ステージ300からの複数ビットの入力データのセンス
アンプへの転送を、ライトコマンドの供給から短時間後
に行うことができる。具体的には、コラムアドレスCa
ddのデコード動作後に複数の入力データのセンスアン
プへの転送を行うことができる。
態例におけるライトBコマンド後のライトコマンドでの
コラムアクセス動作は、バーストレングス分の複数の入
力データがメモリコア40内のセンスアンプにパラレル
に転送される。この点で、従来のページモードやバース
トモードでの書き込み動作とは異なる。
ローアドレスラッチ回路50がローアドレスをラッチ
し、次のライトコマンド時にロープリデコーダ19にラ
ッチしたローアドレスを供給する。また、ライトBコマ
ンドが検出されると、オートリセット回路18により自
動プリチャージ動作が行われない。
タ入力の書き込み動作のタイミングチャート図である。
この例では、外部クロックCLOCKが10nsの周期
であるのに対して、データ入力用のクロックckdが、
それより1/バーストレングス=1/2倍の周期に設定
される。その結果、通常の書き込みコマンドであるライ
トAを連続して供給するときに発生する入力データの隙
間の期間T1を、ライトBコマンドを利用することによ
り、なくすことができる。FCRAMは、バーストレン
グス分のデータを一括してメモリコア40内に転送する
ことができるので、かかる高速のデータ入力用クロック
ckdを利用することで、高速に入力データを入力して
書き込みを行うことができる。
トコマンドとして、ライトBコマンド、ライトBコマン
ドそしてライトAコマンドWRITEAの3つが、外部
クロックCLOCKの10nsの周期の間隔で、連続し
て供給される。そして、それぞれライトBコマンドの後
のライトサイクルでは、第2ステージ200が、新たに
ワード線の活性化とセンスアンプの活性化を行うことな
く、前のサイクルから活性化状態にあるセンスアンプに
バーストレングス分の書き込みデータを転送し、最後の
ライトAコマンドに応答して自動リセットされる時に、
センスアンプ内の保持されているデータが、対応するメ
モリセルに書き込まれる。
データ入力の書き込み動作のタイミングチャート図であ
る。この例は、外部クロックCLOCKが図10の場合
よりも1/バーストレングス=1/2倍の周期になって
いる点で、図10の例と異なる。それ以外は、同じであ
る。外部クロックCLOCKが高速になると、入力デー
タやアドレスのセットアップタイム及びホールドタイム
が短くなり、メモリコントローラの負担が軽くなるが、
メモリデバイス側の負担は重くなる。図11の場合も、
ライトBコマンドを利用することで、第2ステージ20
0での自動リセット動作が行われず、後続のライトコマ
ンドでは、高速に書き込みデータをメモリコアに転送す
ることができる。従って、通常の書き込みコマンドであ
るライトAコマンドを続ける場合に生じる、入力データ
の隙間の期間T1をなくすことができる。
例では、通常の読み出し動作を行うリードコマンドに加
えて、バーストリードコマンドとバーストストップコマ
ンドを設定する。バーストリードコマンドに対して、第
2ステージは、ワード線及びセンスアンプの活性化状態
をそのまま維持して、バーストレングス分のクロック毎
にデータをメモリコアのセンスアンプから第3ステージ
に転送し続ける。その後、バーストストップコマンドが
供給されると、メモリコアから第3ステージにデータを
転送した後に、第2ステージの自動リセット動作を行
い、次の動作の受け入れ可能状態とする。従って、バー
ストリードコマンドに応答して、内部でコラムアドレス
がインクリメントされて、プリデコーダに供給される。
マンドに加えて、バーストライトコマンドとバーストス
トップコマンドを設定する。この場合も、バーストライ
トコマンドに対して、第2ステージはワード線とセンス
アンプの活性化状態を維持し、バーストレングス分のク
ロック毎にデータを第3ステージからメモリコアに転送
し続ける。その後、バーストストップコマンドが供給さ
れると、第3ステージからメモリコアにデータを転送し
た後に、第2ステージが自動リセット動作を行い、バー
ストレングス分のデータの書き込みが終了する。
Mのブロック図である。図12のブロック図は、図1の
ブロック図と同じ部分には同じ引用番号を与えた。図1
2のブロック図は、図1のブロックの構成に加えて、バ
ーストリードやバーストライトコマンドが供給された時
に、コラムアドレスを内部でインクリメントしてプリデ
コーダ22に与えるコラムアドレス発生回路52が追加
される。また、バーストリードやバーストライトコマン
ドに応答して、自動リセット回路18は自動リセット
(プリチャージ)動作を行わない。そして、その後のバ
ーストストップコマンドに応答して、自動リセット回路
18は自動リセット動作を行う。
動作のタイミングチャート図である。この例もバースト
レングスは2の例である。通常の読み出し動作に対応す
るリードコマンドREADの動作は、図4の場合と同じ
である。それに対して、バーストリードコマンドBur
stREADが供給されると、最初に、供給されたコラ
ムアドレスに従ってセンスアンプが選択され、第3ステ
ージへ読み出しデータが転送される。そして、最初の転
送が行われる時刻t10からバーストレングス分の2ク
ロック後の時刻t11に、更に2ビットの読み出しデー
タが転送される。この時は、内部のコラムアドレス発生
回路52により最初のコラムアドレスをインクリメント
して生成されたコラムアドレスによって、センスアンプ
の保持データが選択される。従って、バーストリードコ
マンドに応答して、第2ステージ200内の自動リセッ
ト回路18は、自動リセット動作を行わずに、センスア
ンプの活性化状態を継続する。
が供給されると、ワード線とセンスアンプを活性化した
まま、内部でコラムアドレスが自動的に生成され、その
生成されたアドレスにより選択されるバーストレングス
分の複数のデータが、センスアンプからリード・ライト
バッファ回路36にパラレルに転送される。この複数の
データの転送は、バーストストップコマンドBurst
STOPが供給されて、データがメモリコアから第3ス
テージ300に転送されるまで続けられる。しかも、そ
の転送レートは、データ出力回路の制御クロックの周期
のバーストレングス倍の周期である。図13の例では、
2クロック(20ns)毎である。そして、バーストス
トップコマンドに応答して、自動リセット回路18は、
ワード線とセンスアンプを非活性化し、プリチャージ動
作を行う。また、コラムアドレス発生回路52のインク
リメント動作も停止する。
バーストリードコマンドが供給されると、その後は内部
発生のコラムアドレスを利用して、同一のワード線上の
データがセンスアンプから次々に第3ステージの回路に
転送される。第2の実施の形態例では、バーストリード
コマンドが供給されると、第1ステージの動作と第2ス
テージのワード線とセンスアンプの活性化動作が不要と
なり、より速いレートでデータの読み出しを行うことが
できる。図示しないが、例えば、図7,8で示した通
り、データ用のクロックの周期を短くして、高速読み出
しを行うことができる。
ドコマンドとバーストストップコマンドによる動作は、
第1の実施の形態例で示した図18のタイミング制御回
路群により制御される。即ち、バーストリードコマンド
に応答して、コマンドデコーダ14は信号A,Bを活性
化する。この信号Aに応答して、通常のワード線とセン
スアンプの活性化が行われて、コラム制御信号φCLに
よりデータの読み出しが行われる。それと共に、信号B
に応答して、コラムアドレスラッチ及び発生回路52
が、コラムアドレスをラッチする。その後、コラムアド
レス発生回路52は、ラッチしたコラムアドレスをイン
クリメントし、制御信号φB4と共にインクリメントし
たコラムアドレスC-Addをプリデコーダ22に供給す
る。そして、インクリメントする毎にインクリメント信
号φB3をLEジェネレータ17Bに供給し、コラムゲ
ート制御信号φCLの発生を促す。これにより、次々に
センスアンプからのデータが出力されるバーストモード
動作が行われる。
生成される制御信号φB1により、プリチャージジェネ
レータ18によるプリチャージ制御信号φPREの生成は
禁止され、ワード線とセンスアンプの活性化が維持され
る。
され、コマンドデコーダは、信号Aを活性化したまま信
号Bを非活性化する。これにより、活性化状態のセンス
アンプからのデータの読み出しが行われた後に、プリチ
ャージジェネレータ18によりプリチャージ信号φPRE
が生成され、オートプリチャージ動作が行われる。
動作のタイミングチャート図である。この例も、バース
トレングスは2の例である。通常の書き込み動作に対応
するライトコマンドWRITEの動作は、図9のライト
Aコマンドの場合と同じである。それに対して、バース
トライトコマンドBurstWRITEが供給される
と、最初の第3ステージからメモリコア内のセンスアン
プへの書き込みデータの転送は、供給されたコラムアド
レスに従って選択されたセンスアンプに対して行われ
る。そして、最初の転送が行われる時刻t10からバー
ストレングス分の2クロック後の時刻t11に、更に2
ビットの書き込みデータが転送される。このデータの転
送は、内部のコラムアドレス発生回路52により最初の
コラムアドレスをインクリメントして生成されたコラム
アドレスによって、選択されたセンスアンプに対して行
われる。更に、バーストライトコマンドに応答して、第
2ステージ200内の自動リセット回路18は、自動リ
セット動作を行わずに、センスアンプの活性化状態を継
続する。
が供給されると、ワード線とセンスアンプを活性化した
まま、内部でコラムアドレスが自動的に生成され、その
生成されたアドレスにより選択されたセンスアンプに、
バーストレングス分の複数のデータが、リード・ライト
バッファ回路36から活性化状態のセンスアンプにパラ
レルに転送される。この複数のデータの転送は、バース
トストップコマンドBurstSTOPが供給されて、
データが第3ステージ300からメモリコア40に転送
されるまで続けられる。しかも、その転送レートは、デ
ータ出力回路の制御クロックの周期のバーストレングス
倍の周期である。図14の例では、2クロック(20n
s)毎である。そして、バーストストップコマンドに応
答して、自動リセット回路18は、ワード線とセンスア
ンプを非活性化し、プリチャージ動作を行う。また、コ
ラムアドレス発生回路52のインクリメント動作も停止
する。
バーストライトコマンドが供給されると、その後は内部
発生のコラムアドレスを利用して、第3ステージの回路
から活性化状態のセンスアンプに複数データが次々に転
送される。第2の実施の形態例では、バーストライトコ
マンドが供給されると、第1ステージの動作と第2ステ
ージのワード線とセンスアンプの活性化動作が不要とな
り、より速いレートでデータの書き込みを行うことがで
きる。図示しないが、例えば、図10,11で示した通
り、データ用のクロックの周期を短くして、高速書き込
みを行うことができる。
2の実施の形態例では、自動リセット動作をせずにセン
スアンプの活性化状態を継続してコラムアクセスモード
にするために、特別のコマンドを設定した。それに対し
て、第3の実施の形態例では、特別のコマンドを利用せ
ずに、リードコマンド或いはライトコマンドに続いて、
同じローアドレスを伴うリードコマンド或いはライトコ
マンドを与え、しかも、そのコマンドを与えるタイミン
グを通常のランダムアクセス動作のサイクルタイムより
速いタイミングで行うことで、メモリデバイス内部でコ
ラムアクセスモードに移行することを判断させる。その
ために、メモリデバイス内部に、ローアドレスをラッチ
し、連続するローアドレスを比較する回路を設ける。
Mのブロック図である。図1と同じ部分には同じ引用番
号を与えた。図15に示される通り、ローアドレスRa
ddをラッチするローアドレスラッチ回路54と、連続
するローアドレスを比較するローアドレス比較回路56
とが追加される。そして、ローアドレス比較回路56の
比較結果は、コマンドデコーダ14に供給され、コマン
ドデコーダ14にて、その比較結果とリードコマンド或
いはライトコマンドが連続して供給されたか否かに応じ
て、自動リセット動作を禁止するか否かが判定される。
動作のタイミングチャート図である。この例も、バース
トレングスが2の例である。図中、時刻t31でアドレ
スAを伴うリードコマンドREADが供給される。それ
に応答して、第1ステージ100ではコマンドデコード
が行われ、第2ステージ200がワード線とセンスアン
プを活性化する。そして、バーストレングス分(2ビッ
ト)のデータD1,D2が、メモリコアからリード・ラ
イトバッファ回路36にパラレルに転送される。
いタイミングの時刻t32で、次のリードコマンドRE
ADが同じアドレスAを伴って供給される。それに応答
して、ローアドレス比較回路56が同じローアドレスで
あることを検出し、また、コマンドデコーダ14が同じ
リードコマンドが供給されたことを検出する。その結
果、時刻t31で供給されたリードコマンドに対する自
動リセット動作が禁止され、ワード線とセンスアンプの
活性化状態が維持される。また、時刻t32のリードコ
マンドに対応したメモリコアからリード・ライトバッフ
ァ回路36へのデータの転送は行われない。
から通常のサイクルタイムである20ns後の時刻t3
3に、アドレスBを伴ってリードコマンドREADが供
給されると、そのコラムアドレスに対応するセンスアン
プのデータD1,D2が、バーストレングス分(2ビッ
ト)だけパラレルにリード・ライトバッファ回路36に
転送される。その場合、新たなワード線の活性化及びセ
ンスアンプの活性化は省略される。そして、リードコマ
ンド(t33)に対応する自動リセット動作が行われ
る。
ドコマンドと時刻t35で供給されるリードコマンドと
が、同じローアドレスを伴う場合は、ローアドレス比較
回路56によりローアドレスが一致した判定結果が出力
されるが、リードコマンドが通常間隔より短いタイミン
グで供給されていないので、それぞれのリードコマンド
(t34,t35)に対して自動リセット動作が行われ
る。
CLOCKが10ns周期となっているが、図8の例で
示した様に外部クロックCLOCKを5nsの周期と高
速にして、リードコマンドも5nsサイクルで供給する
ことで、同様に高速レートでデータを出力することが可
能になる。即ち、同じローアドレスを有するリードコマ
ンドを続けることで、第2ステージでのワード線とセン
スアンプの活性化の時間を節約して、コラムアクセス動
作により高速にデータを出力することができる。
図18に示したタイミング制御回路群により制御され
る。アドレス比較回路56からローアドレスが一致する
ことを検出する信号が供給されると、コマンドデコーダ
14は、信号Bを活性化する。それに伴い、RASジェ
ネレータ16は制御信号φB1を活性化し、その後のオ
ートプリチャージ動作を禁止する。
て、コマンドデコーダ14は、信号Cを活性化する。そ
して、そのリードコマンドと共に供給されるコラムアド
レスaddBに対応するコラムゲートが、制御信号φC1に
応答して生成されるコラムゲート制御信号φCLのタイ
ミングで開かれ、活性化状態のセンスアンプのデータが
リードライトバッファ36に転送され、出力される。こ
のコラムゲートを開くタイミングは、ワード線やセンス
アンプの活性化を伴わないので、通常の動作よりも速い
タイミングにすることができる。
スが一致した場合は、コマンドデコーダ14は更に信号
Bを活性化する。それにより、オートプリチャージ動作
が禁止され、更にページモード動作が継続される。ロー
アドレスが一致しない場合は、ページモードの終了を意
味し、オートプリチャージ動作が行われる。
き込み動作のタイミングチャート図である。図17に示
された書き込み動作は、図16の読み出し動作と同様で
ある。即ち、同じローアドレスを伴って、通常のタイミ
ングよりも速いタイミングでライトコマンドWRITE
が連続して供給された場合は、自動リセット動作を行わ
ずに、ワード線とセンスアンプは活性化状態を維持す
る。図17中、時刻t31で供給されるアドレスAを伴
うライトコマンドWRITEの後に、時刻t31で供給
される同じアドレスAを伴うライトマスクWRITEが
供給されると、図16の場合同様にして検出され、時刻
t31のライトコマンドに対応する自動リセット動作が
行われない。そして、時刻t32のライトコマンドに対
応する書き込みは行われずに、時刻t33のライトコマ
ンドに対応する書き込みが、同じワード線上の異なるコ
ラムのメモリセルに対して行われる。そして、その後自
動リセットが行われる。
ライトコマンドが連続して供給される場合、後続のライ
トコマンドが通常通りのタイミングで供給されるので、
それぞれのライトコマンドに対して自動リセット動作が
行われる。
も、第2ステージの動作が短縮される。従って、図11
で示した様に、外部クロックを高速クロックにして、同
じローアドレスを伴うライトコマンドを5ns後に供給
することで、5nsのサイクルで書き込みデータを供給
して書き込みを行うことができる。
伴うライトコマンドが供給される場合は、更に自動リセ
ットが行われずにセンスアンプの活性化状態が維持さ
れ、更にコラムアクセス動作を続けることができる。
ンダムアドレス動作に対して短いサイクルタイムを提供
するFCRAMにおいて、リードコマンド或いはライト
コマンドに対する自動リセット動作を行わずに、次のリ
ードコマンド或いはライトコマンドにおいてワード線と
センスアンプの活性化を行わずに、メモリコアと入出力
回路との間のデータの転送を高速に行うことができる。
従って、同一のワード線上のメモリセルへのリードまた
はライトを続ける場合に、高速動作を可能にする。その
場合、センスアンプの活性化を継続して、バーストレン
グス分のデータを一度にパラレルに転送することがで
き、従来のページモードやバーストモードに比較して
も、より高速な読み出し及び書き込みを行うことができ
る。
高速化し、更に同一ワード線上のメモリセルへの読み出
し、書き込み動作も更に高速化できるFCRAMを提供
することができる。
ある。
ト図である。
である。
グチャート図である。
し動作のタイミングチャート図である。
み出し動作のタイミングチャート図である。
グチャート図である。
込み動作のタイミングチャート図である。
書き込み動作のタイミングチャート図である。
図である。
ングチャート図である。
ングチャート図である。
図である。
ングチャート図である。
ングチャート図である。
群の動作タイミングチャート図である。
動作を示すタイミングチャート図である。
のバーストモードでの読み出し動作を示すタイミングチ
ャート図である。
Claims (12)
- 【請求項1】コマンドデコードを行う第1のステージ
と、センスアンプの活性化を行う第2のステージと、デ
ータの入出力を行う第3のステージとがパイプライン構
成をなし、前記センスアンプと第3のステージとの間で
複数のデータをパラレルに転送するメモリデバイスにお
いて、 第1のリードまたはライトコマンドに応答して、前記第
2のステージは、前記センスアンプと前記第3のステー
ジとの間でデータをパラレル転送した後に、前記センス
アンプを非活性化してリセット動作を行い、 第2のリードまたはライトコマンドに応答して、前記第
2のステージは、前記センスアンプと前記第3のステー
ジとの間でデータをパラレル転送した後に、前記センス
アンプの活性化を継続して前記リセット動作を行わない
ことを特徴とするメモリデバイス。 - 【請求項2】請求項1において、 前記第2のリードまたはライトコマンドの後に供給され
る前記第1または第2のリードまたはライトコマンドに
応答して、前記活性化状態を継続中のセンスアンプと前
記第3のステージとの間で、データがパラレル転送され
ることを特徴とするメモリデバイス。 - 【請求項3】請求項1において、 前記第2のリードまたはライトコマンドの後に供給され
る前記第1のリードまたはライトコマンドに応答して、
前記活性化状態を継続中のセンスアンプと前記第3のス
テージとの間でデータがパラレル転送された後に、前記
第2のステージは前記センスアンプを非活性化して前記
リセット動作を行うことを特徴とするメモリデバイス。 - 【請求項4】請求項1において、 前記第3のステージは、前記センスアンプからパラレル
に転送された複数のデータを、出力端子にシリアルに出
力するパラレルシリアル変換回路と、入力端子からシリ
アルに入力された複数のデータを前記センスアンプにパ
ラレルに出力するシリアルパラレル変換回路とを有する
ことを特徴とするメモリデバイス。 - 【請求項5】請求項1において、 更に、前記第1のリードまたはライトコマンドに伴って
供給されたローアドレスを保持するローアドレスラッチ
回路を有することを特徴とするメモリデバイス。 - 【請求項6】コマンドデコードを行う第1のステージ
と、センスアンプの活性化を行う第2のステージと、デ
ータの入出力を行う第3のステージとがパイプライン構
成をなし、前記センスアンプと第3のステージとの間で
複数のデータをパラレルに転送するメモリデバイスにお
いて、 第1のリードまたはライトコマンドに応答して、前記第
2のステージは、前記センスアンプと前記第3のステー
ジとの間でデータをパラレル転送した後に、前記センス
アンプを非活性化してリセット動作を行い、 第2のリードまたはライトコマンドに応答して、前記第
2のステージは、前記センスアンプと前記第3のステー
ジとの間でデータをパラレル転送した後に、前記センス
アンプの活性化を継続して前記リセット動作を行わず、
コラムアドレスをインクリメントして当該インクリメン
トされたコラムアドレスに対応するセンスアンプと前記
第3のステージとの間でデータをパラレル転送すること
を特徴とするメモリデバイス。 - 【請求項7】請求項6において、 前記第2のリードまたはライトコマンドの停止コマンド
に応答して、前記第2のステージは、前記インクリメン
トされたコラムアドレスに対応するセンスアンプと前記
第3のステージとの間でデータをパラレル転送した後
に、前記センスアンプを非活性化して前記リセット動作
を行うことを特徴とするメモリデバイス。 - 【請求項8】請求項6において、 前記第2ステージは、前記コラムアドレスをインクリメ
ントするコラムアドレス発生回路を有することを特徴と
するメモリデバイス。 - 【請求項9】請求項6において、 前記第3のステージは、前記センスアンプからパラレル
に転送された複数のデータを、出力端子にシリアルに出
力するパラレルシリアル変換回路と、入力端子からシリ
アルに入力された複数のデータを前記センスアンプにパ
ラレルに出力するシリアルパラレル変換回路とを有する
ことを特徴とするメモリデバイス。 - 【請求項10】コマンドデコードを行う第1のステージ
と、センスアンプの活性化を行う第2のステージと、デ
ータの入出力を行う第3のステージとがパイプライン構
成をなし、前記センスアンプと第3のステージとの間で
複数のデータをパラレルに転送するメモリデバイスにお
いて、 リードまたはライトコマンドに応答して、前記第2のス
テージは、前記センスアンプと前記第3のステージとの
間でデータをパラレル転送した後に、前記センスアンプ
を非活性化してリセット動作を行い、 通常のコマンドサイクルよりも短いタイミングで、同一
のローアドレスを伴ってリードまたはライトコマンドが
連続して供給された時に、前記第2のステージは、前記
直前のリードまたはライトコマンドにかかわらず、前記
センスアンプの活性化を継続して前記リセット動作を行
わないことを特徴とするメモリデバイス。 - 【請求項11】請求項10において、 前記第1のステージは、連続して供給されるローアドレ
スを比較するローアドレス比較回路を有することを特徴
とするメモリデバイス。 - 【請求項12】請求項10において、 前記第3のステージは、前記センスアンプからパラレル
に転送された複数のデータを、出力端子にシリアルに出
力するパラレルシリアル変換回路と、入力端子からシリ
アルに入力された複数のデータを前記センスアンプにパ
ラレルに出力するシリアルパラレル変換回路とを有する
ことを特徴とするメモリデバイス。
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