JP2001093283A - 半導体集積回路 - Google Patents
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Abstract
に関し、消費電流のより小さな入力回路を提供すること
を目的とする。 【構成】 活性化信号により活性化されて、入力信号を
受け取る入力回路と、前記活性化信号を生成する活性化
信号発生回路を有し、前記活性化信号生成回路は、クロ
ック信号の周期より短く、且つ入力信号のセットアップ
時間及びホールド時間に対応する時間を含む期間、間欠
的に前記活性信号を活性状態にして、入力回路を活性化
するように構成する。入力回路は、クロック信号1周期
のうちの限られた時間だけ活性化するので消費電流を少
なくすることができる。
Description
関し、特に消費電流の小さい入力回路を有するクロック
同期型の半導体メモリに関する。近年、シンクロナス・
ダイナミック型ランダム・アクセス・メモリ(以下、S
DRAMと称する。)に対して低消費電力の要請が高ま
っている。これに伴い、SDRAMの入力バッファにつ
いても消費電流を小さくする必要がある。
図1の入力バッファ回路は、外部端子に印加される入力
信号(例えば、アドレス信号、コントロール信号、デー
タ信号)を受ける入力回路1、及び該入力回路から出力
される信号を内部クロック信号iclkに同期してラッ
チするラッチ回路2で構成されている。ラッチ回路2の
出力は、内部回路へ供給される。図1において、3はク
ロック端子に印加される外部クロックCLKを受け、内
部クロックiclkを各内部回路に供給するクロックバ
ッファ回路である。
構成されている。また、ラッチ回路2は、入力が入力回
路1に接続されたインバータ4、入力及び出力がそれぞ
れ前記インバータ4の出力及び入力に交差接続されたイ
ンバータ5、及びインバータ5の出力とインバータ4の
入力の間に設けられ、並列接続されたPMOSトランジ
スタP01及びNMOSトランジスタn01からなるト
ランスファスイッチで構成されている。このトランスフ
ァースイッチは、内部クロックiclkに応答してオン
/オフ制御される。
信号を受け、その論理レベルを反転した信号を出力す
る。そして、外部クロック信号CLKの立ち上がりに同
期した内部クロックicklに応答してトランスファス
イッチがオンすると、ラッチ回路2は、入力回路1の出
力をラッチする。
力バッファ回路において、入力回路1は常時電源線に接
続され、常に動作するように構成されていた。このた
め、従来の入力回路1は多くの電流を消費していた。図
1とは別の例として、パワーダウンモード時は入力回路
を非活性とすることで、消費電流を低減した入力回路が
知られている。
流化に対する要請はさらに高まっており、入力バッファ
回路についてもさらなる低消費電流対策が必要となって
いる。
導体集積回路を提供することを目的とする。より具体的
には、クロック同期型の半導体集積回路において消費電
流を小さくすることを目的とする。さらに本発明は、消
費電流の小さなSDRAMを提供することを目的とし、
SDRAMにおけるクロック同期型の入力回路の消費電
流を低減することを目的とする。
め、次のような考察を行った。
ホールド時間を説明するためのタイミングダイヤグラム
である。クロック同期型の半導体集積回路では、外部ク
ロックCLKの立ち上がりのタイミングで入力信号(ア
ドレス信号、コントロール信号等)を取込みラッチす
る。そして、入力信号は以下の理由によりセットアップ
時間及びホールド時間中、その論理値が確定している必
要がある。
が外部クロックCLKに同期して外部端子に印加される
入力信号をラッチするには、ラッチ回路2が内部クロッ
クiclkの立ち上がりに応答してラッチ動作を開始す
る前に、外部端子に印加された入力信号が入力回路1を
介してラッチ回路2の入力に到達しそのラッチ回路2の
入力信号の論理値が確定している必要がある。
は、入力回路1等の幾つかの回路を経由してラッチ回路
2に送られる。また、図1において入力回路1が信号の
出力を開始してからラッチ回路2の入力が確定するまで
に若干の時間を要する。そのため、図2に示すごとく、
外部端子に印加される入力信号の論理値は外部クロック
CLKの立ち上がりよりも、少なくともセットアップ時
間ts分前に確定させておく必要がある。
るまで、ラッチ回路2の入力信号は保持されていなけれ
ばならない。すなわち、図1においてクロックバッファ
3が外部クロックCLKから内部クロックiclkを生
成するのに一定の時間を要し、また内部クロックicl
kがクロックバッファ3からラッチ回路2に伝達される
のに所定の時間を要する。仮に、外部クロックCLKの
立ち上がり直後に入力信号を消失させてしまうと、ラッ
チ回路2が内部クロックiclkに応答してラッチ動作
を開始する時点で、ラッチ回路2の入力ノードにおいて
入力信号は既に消失してしまっており、ラッチ回路2は
入力信号を正常にラッチすることができない。
号は、外部クロックCLKが立ち上がった後も、図2の
ホールド時間に相当する期間、維持しておく必要があ
る。
ロック信号の立ち上がりのタイミングを基準として、セ
ットアップ時間tsとホールド時間tHが規定され、こ
の期間中、入力信号の論理レベルは確定されている必要
がある。
アップ時間及びホールド時間に相当する期間、活性化さ
れている必要がある。反面、それ以外の期間入力回路1
を活性化させておいても、その期間中、入力回路1は電
流を無駄に消費しているだけである。
させておく必要のある期間は外部クロック1周期より短
い期間(セットアップ時間+ホールド時間)で良いこと
に着目し、その必要な期間だけ入力回路1を活性化し、
その他の期間は入力回路を非活性とすることで、入力回
路1の消費電流を削減しようとするものである。
明において入力回路は、入力回路のセットアップ時間及
びホールド時間に対応する時間に限り間欠的に活性化さ
れる。入力回路は、セットアップ時間及びホールド時間
に対応する期間活性化されているので、従来と同様、入
力信号をクロック信号に同期して正常にラッチすること
ができる。一方、それ以外の期間、入力回路は非活性状
態であるので、入力回路の消費電流を小さくすることが
できる。
性状態の時ハイ・インピーダンス状態となる。これによ
り、入力回路が非活性状態の時、電源線と入力回路の出
力線との間に電流が流れることを防止でき、消費電流を
少なくすることができる。
ラッチするラッチ回路を有する。ラッチ回路を構成する
2つのインバータのうち、出力がラッチ回路の入力に接
続されている方の第2インバータは、ラッチ回路が非活
性状態の時ハイ・インピーダンス状態となる。これによ
り、ラッチ回路が非活性状態の時、ラッチ回路の入力配
線と電源線との間に第2インバータを介して電流が流れ
ることが防止でき、消費電流を少なくすることができ
る。
活性化信号を生成するための活性化信号生成回路を有す
る。この活性化信号生成回路は、活性化信号の活性化タ
イミングを調整するための遅延回路を有する。この遅延
回路の遅延時間はプログラム可能で、入力回路のセット
アップ時間の前に活性化信号が活性状態に遷移するよう
にその遅延時間がプログラムされる。このように遅延回
路の遅延時間を設定することにより、入力回路の消費電
流を低減することができる。
路の遅延時間はCASレイテンシに応答して切替え可能
に構成されている。選択されたCASレイテンシに応答
して、入力される外部クロックの最大周波数は変化す
る。遅延回路の遅延時間(すなわち活性化信号の活性化
タイミング)を外部クロックの最大周波数に応答して切
り換えることにより、入力回路の低消費電流化の効果を
より向上させることができる。
成回路は、入力される外部クロックの周波数によらず活
性化信号の活性状態の期間が一定となるように制御す
る。この活性状態の期間を、入力回路のセットアップ時
間とホールド時間の合計時間と対応させることにより、
入力回路の消費電流削減の効果を最大限引き出すことが
できる。
形態を説明する前に、本発明を適用するSDRAMの全
体構成の概略を図3を用いて説明する。
12はコマンドバッファ/レジスタ、13はアドレスバ
ッファ/レジスタ及びバンク選択回路、14はI/Oデ
ータバッファ/レジスタ、15は制御信号ラッチ、16
はモードレジスタ、17はコラムアドレスカウンタ、1
8はDRAMコア、19はI/Oバスをそれぞれ示して
いる。
内部クロック、CKEはクロックイネーブル信号、/C
S,/RAS,/CAS,/WEはコントロール信号、
A0〜A11はアドレス信号、DQ0 〜DQ3 はデータ信
号をそれぞれ示している。
LKをバッファリングして内部クロックiclkを生成
し、この内部クロックiclkをSDRAM内の各機能
ブロックに供給する。各機能ブロックはこの内部クロッ
クiclkに同期して動作する。また、クロックバッフ
ァ11は、クロックイネーブル信号CKEを受ける。ク
ロックバッファ11がLレベルのクロックイネーブル信
号CKEを受けると、SDRAMはパワーダウンモード
に入り、入力回路を含めてSDRAM内の各回路が非活
性化され、消費電力が抑えられる。
クロック信号iclkに同期してコントロール信号/C
S,/RAS,/CAS,/WEを取込みラッチする。
これらコントロール信号は、図示しないコマンドデコー
ダでデコードされ、SDRAMの動作モードが決定され
る。
択回路13は、内部クロックiclkに同期してアドレ
ス信号A0 〜A11を取込みラッチする。尚、アドレス信
号のうちA11は後述するバンクを選択するためのバンク
アドレスであり、図3の例ではこのバンクアドレスによ
りバンク0かバンク1の一方が選択される。
内部クロックiclkに同期してデータ信号DQ0 〜D
Q3 を入出力する。
/レジスタで特定された動作モードに応答して、DRA
Mコア18に対し各種内部制御信号RAS,CAS,W
Eを出力する。
た動作モード(バースト長、バーストタイプ、CASレ
イテンシ)を記憶する。尚、CASレイテンシはSDR
AMがデータ読み出し動作を行う時、リードコマンド
(複数のコントロール信号の値の組み合わせにより特定
される)を入力してから何クロック目にデータ出力端子
に読み出しデータが現れるかを示すものである。これら
動作モードは、モードレジスタセットコマンドを入力す
るのと同時に、特定のアドレス外部端子に動作モードを
指定する信号を印加することでモードレジスタに記憶さ
れる。
ドがバーストリード(或いはバーストライト)である
時、モードレジスタ16に記憶されたバースト長、バー
ストタイプにしたがった内部コラムアドレスを生成す
る。
ク0及びバンク1)で構成され、各バンクはそれぞれ、
DRAMメモリセルアレイと、ローアドレスに基づいて
メモリセルアレイ中の特定のワード線を選択するローデ
コーダと、コラムアドレスに基づいて、メモリセルアレ
イ中の特定のビット線をデータバスに選択的に接続する
コラムデコーダと、読み出し動作時にデータバスに読み
出されたデータを増幅してI/Oバスに出力するセンス
バッファと、書込み動作時にI/Oバスに現れた書込み
データを増幅してデータバスに出力するライトアンプを
含む。
部制御信号RAS,CAS,WEに基づいてその動作が
制御される。
マンドバッファ、アドレスバッファ及び入力データバッ
ファに適用可能である。
形態を示す回路図である。
ッチ回路、23は第1のインバータ、24は第2のイン
バータ、P11−P14はPMOSトランジスタ、n1
1−n14はNMOSトランジスタをそれぞれ示してい
る。
線Vss(GND)間に直列接続されたPMOSトラン
ジスタP11とNMOSトランジスタn11で構成され
るCMOSインバータを含む。このCMOSインバータ
の入力ノード(PMOSトランジスタP11のゲート及
びNMOSトランジスタn11のゲート)は外部端子に
接続されており、この外部端子には入力信号(アドレス
信号、コントロール信号、データ信号)が印加される。
入力信号はCMOSレベル(典型的にVdd〜Vssの
振幅を有する。)である。
タと直列にPMOSトランジスタP12及びNMOSト
ランジスタn12が設けられている。これらのトランジ
スタP12,n12のゲートは、それぞれ活性化信号/
EN,ENを受ける。この活性化信号/EN,ENは相
補信号であり、ENがHレベル(/ENはLレベル)の
時、PMOSトランジスタP12及びNMOSトランジ
スタn12は共にオンして、入力回路21は活性状態と
なり、CMOSインバータは入力信号の論理レベルを反
転して出力ノードn−01に出力する。
ル)の時、PMOSトランジスタP12及びNMOSト
ランジスタn12は共にオフして、入力回路21は非活
性状態となる。この時、高電源線Vddと出力ノードn
−01の間、及び低電源線Vssと出力ノードn−01
の間は、それぞれPMOSトランジスタP12及びNM
OSトランジスタn12により遮断される。したがっ
て、出力ノードn−01がいずれの電位であっても、高
低電源線Vdd・Vssと出力ノードn−01の間に電
流が流れることはなく消費電流の増加を抑えている。
チ回路22に接続されている。このラッチ回路21は、
入力が前記出力ノードn−01に接続された第1のCM
OSインバータ23と、入力及び出力がそれぞれ第1の
CMOSインバータの出力及び入力に接続された第2の
CMOSインバータ24で構成されている。
線Vddと低電源線Vssとの間に直列接続されたPM
OSトランジスタP13及びNMOSトランジスタn1
3を含む。この第2のCMOSインバータ24の入力
(PMOSトランジスタP13及びNMOSトランジス
タn13のゲート)は第1のCMOSインバータ23の
出力に接続されている。
PMOSトランジスタP13及びNMOSトランジスタ
n13と直列接続された、PMOSトランジスタP14
及びNMOSトランジスタn14を有している。これら
トランジスタのゲートは活性化信号EN,/ENを受け
る。
トランジスタP14及びNMOSトランジスタn14は
共にオンして、ラッチ回路22は出力ノードn−01に
現れた信号をラッチする。一方、活性化信号ENがHレ
ベルの時、PMOSトランジスタP14及びNMOSト
ランジスタn14は共にオフして、第2のCMOSイン
バータ24は非活性状態となり、ラッチ回路22は非ラ
ッチ状態となる。
N,/ENに応答して次のように動作する。
ベル)の時、入力回路21は活性状態となり、入力回路
は入力信号の論理レベルを反転して出力ノードn−01
に出力する。この時、第2のCMOSインバータ24は
非活性状態であるので、ラッチ回路22は非ラッチ状態
となり、第1のCMOSインバータ23は、出力ノード
n−01の信号の論理レベルを反転してノードn−02
に出力する。
レベルに遷移すると、入力回路21は非活性状態とな
る。前述のように、この時高低電源線Vdd・Vssと
出力ノードn−01との間に電流は流れない。一方、活
性化信号ENがLレベルとなることにより、第2のCM
OSインバータ24が活性状態となり、ラッチ回路22
は、出力ノードn−01の信号をラッチする。尚この
時、出力ノードn−01と電源線Vdd(又はVss)
とは、PMOSトランジスタP13,P14(又はNM
OSトランジスタn13,n14)を介して接続される
が、出力ノードはそれと同電位の電源線に接続されるの
で、出力ノードn−01と電源線の間に電流が流れるこ
とはない。
ロック信号iclkに基づいて生成され、内部クロック
信号iclkは外部クロック信号CLKに基づいて生成
されるので、ラッチ回路22は外部クロック信号CLK
に同期して入力信号をラッチしている。
チしている間、入力回路21は非活性状態となり、その
間電流を消費しない。このようにして、入力回路21の
消費電流の低減を図っている。
化信号発生回路で生成される活性化信号EN,/ENで
制御される。
1実施形態を示す。
31、ディレイ回路32、パルス化回路33、フューズ
回路34及びインバータ35で構成されている。
の立ち上がりに応答てして、データ入力端子DのLレベ
ルの信号をラッチして、データ出力端子QよりLレベル
の活性化信号ENを出力する。インバータ35は、活性
化信号ENの論理レベルを反転して、反転活性化信号/
ENを出力する。また、ラッチ回路31は、セット信号
setに応答して、データ出力端子Qの信号をHレベル
にセットする。
出力される活性化信号ENを所定時間遅延させる。ディ
レイ回路32の遅延時間は、SDRAM出荷前の試験結
果に基づきヒューズ回路34を適当な値にプログラムす
ることにより設定される。
出力信号の立ち下がりに応答して、一定時間のパルス幅
を有するセットパルスを生成する。このセットパルスが
ラッチ回路31のセット端子setに入力すると、ラッ
チ回路31は前述のごとくセットされる。
ミングダイヤグラムである。この図6の用いて、図5の
活性化信号発生回路の動作を説明する。
る外部クロックCLKに基づいて、内部クロックicl
kを生成する。クロックバッファの役割の1つは、小振
幅で入力される外部クロックCLKを増幅して、CMO
Sレベルの振幅の大きな内部クロックiclkを生成す
ることにある。クロックバッファが外部クロックCLK
をバッファリングすることにより、図6に示されるごと
く、内部クロックiclkの位相は外部クロックCLK
の位相よりも所定時間だけ遅れている。
t1)に応答して、ラッチ回路31はデータ入力端子D
のLレベルをラッチしてデータ出力端子DにLレベルの
活性化信号ENを出力する。これにより、図4の入力回
路21は非活性状態となる。
ァにおける遅延時間(外部クロックCLKと内部クロッ
クiclkの時間差:t1−t0)は、図4の入力バッ
ファのホールド時間tHに対応している。図4の例で
は、クロックバッファにおける遅延時間は、SDRAM
の入力回路に対し要求されているホールド時間とほぼ等
しいかそれより長い。したがって、図4の入力バッファ
の入力回路21は、要求されているホールド時間と同じ
かそれより長い期間活性化される。
は、図6に示すごとく、ディレイ回路32において所定
時間遅延される。ディレイ回路32の出力ノードの電
位がHからLに立ち下がると(時刻t2)、パルス化回
路33は、一定期間Hレベルとなるセットパルスをノー
ドに出力する。
31のデータ出力端子Qは、Hレベルにセットされ、こ
れにより活性化信号ENはHレベルに遷移するので、図
4の入力回路21は活性化される。この活性化信号EN
がHレベルに遷移してから外部クロックCLKが次に立
ち上がるまでの期間は、後述するように、SDRAMが
最大周波数で動作する際に必要とされる入力回路のセッ
トアップ時間tsと等しいかそれより長い時間に設定さ
れる。
テンシ、最大クロック周波数、セットアップタイムt
s,ホールドタイムtHの関係を示す図面である。
きくなるにつれて、入力される外部クロックCLKの最
大値(最大クロック周波数)が高くなっていることがわ
かる。すなわち、CASレイテンシが1の場合最大クロ
ック周波数は33MHzであるのに対し、CASレイテ
ンシが3の場合最大クロック周波数は100MHzとな
っている。一方、図7の例では、CASレイテンシの値
によらず、セットアップタイム及びホールドタイムの値
は2nsと一定である。
ールド時間としての2nsは、カタログ値である。一
方、入力回路のセットアップ時間及びホールド時間の実
力値はこのカタログ値より短いのが通常である。従っ
て、本発明の請求項のセットアップ時間及びホールド時
間は、厳密には前記実力値を指す。しかしながら、以下
の説明では便宜的にセットアップ時間及びホールド時間
としてカタログ値としての2nsを使用して説明する。
クロック周波数によらず、2ns必要であることがわか
る。言い換えれば、活性化信号ENは、外部クロックC
LKの立ち上がりタイミングよりも少なくとも2ns
(より厳密には、入力回路のセットアップ時間として必
要な時間(2nsより短い))前に、活性化状態に遷移
していなけらばならないということになる。
tCLKは、クロックバッファの遅延時間(t1−t
0)、ディレイ回路32におけるディレイ時間(t2−
t1=td)と、ラッチ回路31がリセットされてから
次に外部クロックCLKが立ち上がるまでの時間(t3
−t2)の和とほぼ等しいことがわかる。
ルドタイムはそれぞれ2ns必要であるので、クロック
バッファの遅延時間(t1−t0)をホールド時間2n
sに、ラッチ回路31がセットされてから次に外部クロ
ックCLKが立ち上がるまでの時間(t3−t2)をセ
ットアップ時間2nsに設定しようとすると、ディレイ
回路32におけるディレイ時間は、外部クロックCLK
の周期から2ns+2ns=4ns分を引いた値に設定
すれば良いことがわかる。一方、図7より外部クロック
CLKの最小クロック周期は10nsであるので、結果
として、ディレイ回路32のディレイ時間は10ns−
4ns=6nsに設定すれば良いことがわかる。
0MHz(周期:10ns)であるとき、ディレイ回路
32の遅延時間を6nsに設定すると、活性化信号EN
の活性化時間は4nsとなり、図4の入力回路21を活
性化するために必要な最小時間(セットアップ時間2n
s+ホールド時間2ns=4ns)とほぼ等しくなり、
入力回路21が消費する電流を最小にすることができ
る。
(周期:30ns)の場合、活性化信号生成回路の第1
の実施形態ではディレイ回路32の遅延時間は6nsと
固定であるので、活性化信号の活性化期間は、30ns
−6ns=24nsとなり、入力回路21を活性化する
のに最低限必要な4nsに比較してかなり長くなる。し
かし、外部クロックCLKの1周期:30nsのうち6
ns間は、入力回路21を非活性状態とすることができ
るので、従来と比べ入力回路21の消費電流を低減する
ことができる。
の第1実施形態では、外部クロックCLKの周波数が高
い程(周期が短い程)、活性化信号ENの活性化期間が
短くなるので、入力回路21の消費電流削減の効果はよ
り大きくなるといえる。
回路32の遅延時間を外部クロックCLKが最大周波数
の時、活性化信号ENの活性化期間が入力回路が要求す
るセットアップ時間とホールド時間を含み、そのセット
アップ時間とホールド時間の合計時間にできるだけ近い
値になるように設定することが重要である。
0MHzに対応して、ディレイ回路32の遅延時間を上
述のように6nsに設定している。仮に、ディレイ回路
32の遅延時間を6nsより長く設定してしまうと、外
部クロックCLKの周波数が100MHzの場合に、活
性化信号ENの活性化期間が入力回路に要求されている
セットアップ時間とホールド時間の和:4nsより短く
なってしまい、SDRAMの正確な動作が保証されなく
なってしまう。
の実施形態の中のディレイ回路32の具体回路の例を示
している。
OSインバータ、43は抵抗、n41−n44はNMO
Sトランジスタ、c41−c44はキャパシタをそれぞ
れ示している。
ャパシタc41−c44でCRディレイ回路を構成して
いる。図中、4つのキャパシタc41−c44は、対応
するNMOSトランジスタと直列に、抵抗43と接地線
GNDの間にそれぞれ接続されている。尚インバータ4
1は、ディレイ回路32をインバータ41の入力側の負
荷から切り離すためのものであり、インバータ42は、
ディレイ回路32をインバータ42の出力側の負荷から
切り離すためのものである。これにより、ディレイ回路
は、抵抗43及びキャパシタc41−c44によりその
ディレイ値を正確に制御できる。
タn41−n44のゲートには、フューズ回路34から
の制御信号が入力される。この制御信号により、NMO
Sトランジスタn41−n44のオン/オフを制御し
て、抵抗43に接続されるキャパシタの個数を選択でき
るようになっている。
とにより、ディレイ回路32の遅延時間を調整すること
ができる。キャパシタc41−c44の容量値はそれぞ
れ同じにしてもよいが、1:2:4:8の比になるよう
に設定してもよい。
トランジスタの個数は4個であるがそれに限定されるも
のではない。
の実施形態を示す。
ット、185−189はNANDゲート、190,19
1はCMOSインバータ、192,193は抵抗、C1
90,C191はキャパシタをそれぞれ示す。
つのインバータ190、191と、それぞれのインバー
タの出力端に接続された抵抗とキャパシタからなるCR
遅延回路で構成されている。尚、他の遅延ユニット18
2−184もこの遅延ユニット181と同一の構成を有
する。但し、図9に示した遅延ユニットの具体回路は一
例であって、これに限定されるものではない。
に接続されており、各遅延ユニットの出力端から4つの
遅延時間の異なる遅延信号が得られるようになってい
る。4つのNANDゲート185−188は、それぞれ
2入力のうち一方の入力が対応する遅延ユニットの出力
端に接続され、他方の入力がフューズ回路に接続されて
いる。またNANDゲート189は、前記4つのNAN
Dゲート185−188の出力を受けるようになってい
る。
される。この4ビットの信号のうち1ビットのみがHレ
ベルであり、残る3ビットはLレベルである。例えば、
NANDゲート185に対し、フューズ回路からHレベ
ルの信号が出力されると、遅延ユニット184の出力端
に現れる遅延信号がNANDゲート185及び189を
介して図5のパルス化回路33に出力される。一方、他
の遅延ユニット181−183の出力端からの遅延信号
は、それぞれ対応するNANDゲート186−188に
おいて阻止される。
って、4種類の遅延量の異なる遅延信号のうちの1つを
選択することができる。尚、図9において遅延ユニット
及び2入力NANDゲートの数はそれぞれ4であるが、
その数に限られるものではない。
1実施形態の中のパルス化回路33の具体回路の例を示
す。
ンバータであり、55はANDゲートである。ANDゲ
ート55の一方の入力端子はインバータ51と直接接続
されているのに対し、他方の入力端子はインバータ52
−54を介してインバータ51と接続されるように構成
されている。
HレベルからLレベルに遷移すると、ANDゲート55
の出力はHとなり、次いで、インバータ52乃至54の
遅延時間後に、ANDゲート55の出力はLになる。こ
のように、入力信号のHレベルからLレベルの遷移に応
答して、Hパルスが出力される。尚、このHパルスの期
間は、インバータ52乃至54の遅延時間の和と対応し
ている。
1実施形態の中のフューズ回路34の具体回路の例を示
している。
n61−n64はNMOSトランジスタ、71−75は
インバータ、80−87はトランスファスイッチ、TE
STはテスト制御信号、ts1−ts4はテスト設定信
号、fs1−fs4はディレイ設定信号をそれぞれ示し
ている。
ーズであり、高電源線Vddと低電源線Vss(GN
D)の間に直列に接続される。また、これらヒューズと
直列にゲートが高電源線Vddに接続されたNMOSト
ランジスタn61が設けられている。このトランジスタ
n61は、ヒューズ61及び62が共に非溶断状態の未
プログラム状態において、ヒューズ61及び62を介し
て電源線間を流れる貫通電流を抑えるためのもので、そ
の内部抵抗は大きい値を有している。
2のいずれか一方が例えばレーザ等の手段により溶断さ
れる。これにより0(L)または1(H)がプログラム
され、ヒューズ61とヒューズ62の結節点よりディレ
イ設定信号ts1が出力される。
スタn62−n68も同様に構成され、結果として、ヒ
ューズ61−68をプログラムすることにより、4ビッ
トのディレイ設定信号ts1−ts4が生成される。
ある。ヒューズ61−68をプログラムしてディレイ回
路32の遅延時間を設定する前に、このテスト設定信号
によりディレイ回路32の遅延時間特性を測定する。ヒ
ューズ61−68を一旦プログラムしてしまうと、ディ
レイ回路32の遅延時間を再設定することが困難になる
ので、ヒューズプログラミングの前にテスト設定信号t
s1−4を入力することで予めディレイ回路32の遅延
特性を測定する。
えば、テストコマンドをSDRAMに与えるのと同時
に、特定のアドレス入力端子より入力することができ
る。
ドに応答してHレベルになる。80乃至87は、それぞ
れ一対のPMOSトランジスタとNMOSトランジスタ
からなるトランスファスイッチである。
と、複数のトランスファスイッチのうち、80、82、
84及び86がオンし、81,83,85及び87はオ
フする。これによりテスト設定信号ts1−ts4がデ
ィレイ回路32へ出力される。テスト設定信号の値を変
えて、ディレイ回路32の遅延時間を測定することによ
り、ディレイ回路32の遅延特性を得ることができる。
し、ヒューズ61−68を、使用する最大クロック周波
数、セットアップ時間、ホールド時間、ディレイ回路3
2の遅延特性等を考慮して適当な値にプログラムするこ
とにより、ディレイ設定信号fs1−fs4をそれぞれ
トランスファスイッチ81,83,85及び87を介し
てディレイ回路32に出力することができる。
第2実施形態を示す。
実施形態と異なる点は、第1の実施形態ではフューズ回
路が1組設けられていたのに対し、第2の実施例ではフ
ューズ回路が2組91、92設けられており、モードレ
ジスタ93に設定されるCASレイテンシの値により、
フューズ回路91及び92の出力のいずれか一方を選択
してディレイ回路32に供給するように構成したもので
ある。
様であり、同一の構成要素には同一の番号を付して、そ
の動作説明は省略する。
回路32の遅延時間は例えば6nsに固定されていた。
この6nsという遅延時間は、図7においてCASレイ
テンシが3に設定された場合において、使用する外部ク
ロック周波数を最大値である100MHzとした場合
に、(アドレス/コントロール回路の)入力回路の消費
電流が最小になるように選択されたものである。
てディレイ回路32の遅延時間を6nsに設定した状態
で、SDRAMのユーザが、CASレイテンシを2に設
定し、66MHzの外部クロックを使用した場合、活性
化信号の活性化時間は11nsとなる。この11nsと
いう活性化時間は、入力回路の最小活性化時間2ns+
2ns=4nsと比較してかなり長く、11ns−4n
s=7nsの間、入力回路は無駄な電流を消費している
ことになる。
数は設定されたCASレイテンシの値に基づいて規定さ
れることを利用し、第2の実施例では、設定されたCA
Sレイテンシの値に応答して、ディレイ回路32の遅延
時間を選択できるようにした。
Sレイテンシ=3,最大クロック周波数=100MH
z,セットアップタイム=ホールドタイム=2nsに基
づいて、ディレイ回路32の遅延時間として6nsをプ
ログラムする。
レイテンシ=2,最大クロック周波数=66MHz,セ
ットアップタイム=ホールドタイム=2nsに基づい
て、ディレイ回路32の遅延時間として11nsをプロ
グラムする。
Sレイテンシが3に設定された場合、切替えスイッチ9
4はフューズ回路91の出力(ディレイ設定信号)をデ
ィレイ回路32に供給し、ディレイ回路32の遅延時間
を6nsに設定する。
レイテンシが2又は1に設定された場合、切替えスイッ
チ94はフューズ回路92の出力(ディレイ設定信号)
をディレイ回路32に供給し、ディレイ回路32の遅延
時間を11nsに設定する。
テンシが2の時(最大クロック周波数:66MHz)の
活性化信号の活性化時間を4nsに短縮することがで
き、第1の実施形態に比べ入力回路の消費電流をより低
減させることができる。
生回路の第2実施例における、フューズ回路91、92
及び切替えスイッチ94の具体回路の一例を示してい
る。
0のヒューズ61−68、NMOSトランジスタn61
−n64と同様の構成である。また、図13のうちテス
ト設定信号ts1−ts4とディレイ設定信号fs1−
fs4を切り換えるための、トランスファスイッチ80
−87及びインバータ71−75の構成も、図11に記
載された構成と同一である。
している。この切替えスイッチは、トランスファスイッ
チ101−108及びインバータ111−115で構成
されている。モードレジスタ83からのCASレイテン
シ信号CLがHレベルの場合、複数のトランスファスイ
ッチのうち101,103,105及び107がオンし
て、フューズ回路91からのディレイ設定信号がディレ
イ回路32に出力される。また、CASレイテンシ信号
CLがLレベルの場合、トランスファスイッチ102,
104,106及び108が選択的にオンして、ヒュー
ズ回路92からのディレイ設定信号がディレイ回路32
に出力される。
は、複数のヒューズ回路91及び92を有し、モードレ
ジスタからのCASレイテンシ信号の値に応答して、ヒ
ューズ回路91からのディレイ設定信号又はヒューズ回
路92からのディレイ設定信号のいずれか一方を出力す
る。
施形態では、2つのヒューズ回路91及び92を設けた
が、図7の3種類のCASレイテンシに合わせて3つの
ヒューズ回路を設けても良い。
3実施形態を示す。
態では、ディレイ回路32の遅延時間が固定され、使用
する外部クロックの周波数に応答して、活性化信号EN
の活性化時間が変化していた。一方、図14の第3の実
施形態では、活性化信号ENの活性化時間が使用する外
部クロックの周波数によらず一定になるように制御され
る。したがって、本発明の活性化信号発生回路の第3の
実施形態によれば、(アドレス/コントロール)入力回
路の活性化時間を外部クロックの周波数によらず最適化
することができ、入力回路の消費電流を第1及び第2の
実施形態よりもよりさらに低減することができる。
レイ回路121、プログラマブルディレイ回路122、
ダミークロックバッファ123、位相比較部124、デ
ィレイ制御回路125、ディレイ回路126、ORゲー
ト127、インバータ128及びヒューズ回路34で構
成される。
は、インバータ131,132、抵抗133、NMOS
トランジスタn141−n144及びキャパシタc14
1−c144で構成される。
ファからの内部クロックiclkを所定時間遅延させ
る。可変ディレイ回路の遅延時間は、外部クロックCL
Kの周波数に応答して変化する。この可変ディレイ回路
の遅延時間は、後述のプログラマブルディレイ回路12
2、ダミークロックバッファ123、位相比較部124
及びディレイ制御回路125により制御される。
変ディレイ回路121の出力信号EN1を所定時間遅延
させ、遅延クロックdclkを生成する。プログラマブ
ルディレイ回路122の遅延時間は、ヒューズ回路34
からの設定信号によりプログラム可能である。そしてこ
のプログラマブルディレイ回路122の遅延時間は、S
DRAMの入力回路のセットアップ時間とほぼ同じにな
るようにプログラムされる。尚、プログラマブルディレ
イ回路122の具体構成は、図8のディレイ回路の第1
実施形態とほぼ同一であるので、その動作説明は省略す
る。
ロックdclkをバッファリングして遅延内部クロック
diclkを出力する。ダミークロックバッファ123
は、外部クロックCLKをバッファリングして内部クロ
ックiclkを生成する図3のクロックバッファ11と
同じ遅延時間を有する。このため、ダミークロックバッ
ファ123の回路構成は、クロックバッファ11と同様
の回路構成を有する。
kと、ダミークロックバッファからの遅延内部クロック
diclkの位相を比較する。その位相比較結果は、デ
ィレイ制御回路125に送られる。ディレイ制御回路1
25は、内部クロックiclkの位相と遅延内部クロッ
クdiclkの位相が一致するように可変ディレイ回路
121の遅延時間を制御する。
121の出力信号EN1を所定時間遅延して遅延活性化
信号dEN1を生成する。このディレイ回路126の遅
延時間は、活性化信号ENが入力回路のホールド時間中
活性化状態を維持するように設定される。
21からの出力信号EN1とディレイ回路126からの
遅延活性化信号dEN1を合成する。すなわち、出力信
号EN1の活性化期間を、ディレイ回路126の遅延時
間分伸ばす働きをする。
入力回路に対する活性化信号ENとなる。また、インバ
ータ128は、活性化信号ENの論理レベルを反転して
反転活性化信号/ENを生成するためのものである。
タイミングダイヤグラムである。以下、この図15を用
いて、図14の活性化信号発生回路の動作を説明する。
部クロックCLKをバッファリングして所定の遅延時間
ののち、内部クロックiclkを出力する。可変ディレ
イ回路121は、内部クロックiclkを所定時間遅延
させ活性化クロック信号EN1を生成する。この活性化
クロックEN1がLレベルからHレベルに立ち上がる
と、活性化信号ENは、非活性状態から活性状態に遷移
する。
は、活性化クロックEN1を入力回路のセットアップ時
間相当分遅延させて遅延クロックdclkを生成する。
さらに、ダミークロックバファ123は、遅延クロック
dclkをクロックバッファ11と同じ遅延時間分遅延
させて遅延内部クロックdiclkを発生する。
lkと遅延内部クロックdiclkの位相を比較する。
その比較結果は、ディレイ制御回路125に送られる。
ディレイ制御回路125は、内部クロックiclkの位
相と遅延内部クロックdiclkの位相が一致するよう
に、可変ディレイ回路121の遅延量を制御する。
より、外部クロックのクロック周期tCLKは、クロッ
クバッファ(ダミークロックバッファ)における遅延時
間(t1−t0),可変ディレイ回路121における遅
延時間(t2−t1)とブログラマブルディレイ回路1
22における遅延時間(t3−t2)の合計と等しくな
るように制御される。
延時間とダミークロックバッファ123の遅延時間は固
定である。そして、プログラマブルディレイ回路122
の遅延時間を入力信号のセットアップ時間と同じにプロ
グラムし、ダミークロックバッファの遅延時間が入力回
路のホールド時間と等しいとすれば、活性化クロックE
N1の活性化期間(Hレベルの期間)は、入力回路のセ
ットアップ時間とホールド時間の合計と等しくなり、こ
の活性化クロックEN1の活性化期間は外部クロックC
LKの周期によらず一定となる。すなわち、外部クロッ
クCLKの周波数が変化すると、可変ディレイ回路12
1の遅延時間はそれに応じて変化するが、プログラマブ
ルディレイ回路122の遅延時間とダミークロックバッ
ファ123の遅延時間は変化しないので、活性化クロッ
クEN1の活性化期間は、外部クロックの周波数によら
ず一定になる。
回路のホールド時間と等しいかそれよりも長い場合に
は、図13中のディレイ回路126及びORゲート12
7は不要である。一方、クロックバッファの遅延時間が
入力回路のホールド時間よりも短い場合、活性化クロッ
クEN1の外部クロック立ち上がり後の活性化期間が入
力回路のホールド時間より短くなるので、この活性化ク
ロックEN1の活性化期間を延長させるために、ディレ
イ回路126とORゲート127を設ける必要がある。
ち上がりタイミングからホールド時間相当の時間、活性
化信号が活性化状態(Hレベル)を維持できるように、
活性化クロックEN1を所定時間遅延させて、遅延活性
化信号dEN1を生成する。ORゲート128は、活性
化クロックEN1と遅延活性化信号dEN1を合成し
て、活性化クロックEN1の活性化期間を延長し、活性
化信号ENを出力する。
施例を示す。
21はCMOSインバータで構成されていたが、図15
の第2の実施形態において、入力回路151は、カレン
トミラー付き差動回路で構成されている。なお、ラッチ
回路22については第1の実施形態と同様の構成を有す
る。
ファは、入力信号(アドレス、コントロール、データ)
がSSTLレベル等、小振幅である場合に適用される。
入力信号が1V以下の小振幅の場合、入力バッファでそ
れを増幅して,内部論理回路が動作可能なCMOSレベ
ルの信号に変換する必要がある。
P161−P163及びNMOSトランジスタn161
−n163で構成されている。
3は、ソースが互いに共通に接続されて、差動回路を構
成している。NMOSトランジスタn162のゲート
は、入力端子に接続され、入力信号が印加される。また
NMOSトランジスタn163のゲートには、基準電圧
Vrefが印加されている。
3は、カレントミラー回路を構成している。また、NM
OSトランジスタn161は、差動回路と低電源線Vs
sの間に設けられ、活性化信号ENにより制御される電
源スイッチである。さらに、PMOSトランジスタP1
61は、カラントミラー回路と高電源線Vddとの間に
設けられ、反転活性化信号/ENにより制御される電源
スイッチである。
いても、高電源線Vddと出力ノードn−01、及び低
電源線Vssと出力ノードn−01の間にそれぞれ電源
スイッチP161及びn161が設けられるので、入力
回路151が非活性状態の時、電源線と出力ノードn−
01との間に電流が流れることが防止され、消費電流を
少なくすることができる。
形態を示す。
力回路171に電源スイッチP161を設けていないこ
と、及び入力回路171とラッチ回路22の間に、一対
のPMOSトランジスタP173及びNMOSトランジ
スタn172からなるトランスファスイッチを設けたこ
とである。
は、高電源線Vddと出力ノードn−01の間にPMO
SトランジスタP161及びP162が直列に接続され
ている。したがって、PMOSトランジスタP161及
びP162が持つ内部抵抗により、入力回路151の出
力ノードn−01のHレベルは、Vddよりも若干低い
値となる。
ルの状態で、入力回路151が非活性化され、ラッチ回
路22がラッチ動作を開始すると、Vdd→P13→P
14→n−01の経路で電流が流れてしまい、消費電流
の増大につながる。
5の電源スイッチP161を設けていないので、出力ノ
ードn−01のHレベルは、図16の例と比較して高く
なる。したがって、ラッチ動作開始時にVdd→P13
→P14→n−01の経路で流れる電流量を低減するこ
とができる。
間に、PMOSトランジスタP173及びNMOSトラ
ンジスタn172からなるトランスファスイッチを設
け、ラッチ回路22のラッチ動作開始時にこのトランス
ファスイッチをオフすることにより、ラッチ回路22の
ラッチ動作開始時に、高電源線Vddから入力回路17
1を介してラッチ回路22の入力ノードn−01に電流
が流れ込むことがない。
ランスファスイッチは共に、活性化信号ENにより共通
に制御されているが、トランスファスイッチを活性化信
号ENとは別の制御信号で制御しても良い。その場合、
第2のインバータ24の出力は、活性化信号ENが活性
状態となるか、トランスファスイッチがオン状態になる
かの少なくとも1つの状態の時、ハイインピーダンス状
態となるように制御される。
3の実施形態によれば、第2の実施形態よりも更に入力
バッファの消費電流を少なくすることができる。
とく、本発明によれば、入力回路の活性化時間を外部ク
ロックCLKの1周期よりも短い時間であって、入力回
路のセットアップ時間及びホールド時間と同等の時間が
或いはそれを含む時間に限定することができるので、従
来よりも消費電流の小さな入力回路を得ることができ
る。
ディレイ回路の遅延時間を6nsとし、使用する外部ク
ロック周波数を100MHz(クロック周期:10n
s)とすれば、入力回路の活性化時間を、外部クロック
1周期あたり、従来の10nsから4nsに削減するこ
とができる。
イミングダイヤグラム。
グラム。
トアップタイム・ホールドタイムとの関係の一例を示す
図。
態。
態。
イヤグラム。
クト 14 I/Oデータバッファ/レジスタ 16,93 モードレジスタ 31 ラッチ回路 32 ディレイ回路 33 パルス化回路 34,91,92 ヒューズ回路 94 切替えスイッチ 121 可変ディレイ回路 122 プログラマブルディレイ回路 123 ダミークロックバッファ 124 位相比較部 125 ディレイ制御回路
Claims (11)
- 【請求項1】クロック信号に同期して入力信号を受け取
るクロック同期型の半導体集積回路において、 活性化信号により活性化されて、前記入力信号を受け取
る入力回路と、 前記活性化信号を生成する活性化信号発生回路を有し、 該活性化信号発生回路は、前記クロック信号の周期より
短く、且つ前記入力回路のセットアップ時間及びホール
ド時間に対応する時間を含む期間、間欠的に前記活性化
信号を活性状態にして、前記入力回路を活性化すること
を特徴とする半導体集積回路。 - 【請求項2】前記入力回路の出力に接続され、前記クロ
ック信号に応答して前記入力信号をラッチするラッチ回
路をさらに有することを特徴とする請求項1記載の半導
体集積回路。 - 【請求項3】前記活性化信号が非活性状態の時、前記入
力回路の出力はハイ・インピーダンス状態となることを
特徴とする請求項2記載の半導体集積回路。 - 【請求項4】前記ラッチ回路は、 入力が前記入力回路に接続された第1のインバータと、 入力及び出力がそれぞれ前記第1のインバータの出力及
び入力に交差接続され、前記活性化信号に応答して動作
する第2のインバータで構成され、 前記活性化信号が活性状態の時、前記第2のインバータ
の出力はハイ・インピーダンス状態となることを特徴と
する請求項3記載の半導体集積回路。 - 【請求項5】前記入力回路と前記ラッチ回路の間に設け
られたスイッチをさらに有し、 前記ラッチ回路は、 入力が前記スイッチを介して前記入力回路に接続された
第1のインバータと、 入力及び出力がそれぞれ前記第1のインバータの出力及
び入力に交差接続され、前記活性化信号に応答して動作
する第2のインバータで構成され、 前記活性化信号が活性状態の時、前記第2のインバータ
の出力はハイ・インピーダンス状態となることを特徴と
する請求項2記載の半導体集積回路。 - 【請求項6】前記活性化信号発生回路は、前記クロック
信号に基づいて前記活性化信号を生成し、前記入力回路
の前記セットアップ時間の前に前記活性化信号を前記活
性状態に遷移させることを特徴とする請求項1記載の半
導体集積回路。 - 【請求項7】前記活性化信号発生回路は、 前記クロック信号をバッファリングした内部クロック信
号に同期して前記活性化信号を非活性状態に遷移させ、
セット信号に応答して前記活性化信号を前記活性状態に
遷移させる活性化信号ラッチ回路と、 前記活性化信号を所定時間遅延させる第1の遅延回路
と、 該第1の遅延回路の出力の遷移に応答してパルス信号を
前記セット信号として前記活性化信号ラッチ回路に出力
するパルス化回路を含むことを特徴とする請求項6記載
の半導体集積回路。 - 【請求項8】前記第1の遅延回路の遅延時間はプログラ
ム可能であることを特徴とする請求項7記載の半導体集
積回路。 - 【請求項9】前記第1の遅延回路の前記遅延時間は、C
ASレイテンシに応答して切替え可能であることを特徴
とする請求項8記載の半導体集積回路。 - 【請求項10】前記活性化信号発生回路は、 前記クロック信号をバッファリングした内部クロック信
号を所定時間遅延させたタイミング信号を出力する可変
遅延回路と、 前記タイミング信号を前記セットアップ時間に対応した
時間遅延させる第2の遅延回路と、 該第2の遅延回路の出力をバッファリングするダミーク
ロックバッファと、 前記内部クロックと前記ダミークロックバッファの出力
の位相を比較する位相比較部と、 該位相比較部の比較結果に基づいて、前記可変遅延回路
のディレイ時間を制御する遅延制御回路とを含み、前記
タイミング信号から前記活性化信号を生成することを特
徴とする請求項6記載の半導体集積回路。 - 【請求項11】前記入力信号は、アドレス信号、コント
ロール信号又はデータ信号の少なくともいずれかである
ことを特徴とする請求項1記載の半導体集積回路。
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