JP2001344972A - 半導体集積回路 - Google Patents
半導体集積回路Info
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- Pulse Circuits (AREA)
Abstract
せて遅延クロック信号SAEの遅延時間を簡易かつ迅速
に調整する。 【解決手段】 本発明は、入力クロック信号CKiの立
ち下がりエッジを基準としたパルス信号PULSEを生成す
るパルス発生回路1と、複数のインバータからなるイン
バータチェーン2と、パルス発生回路1の出力信号を順
次遅延させる2組のインバータチェーン3,4と、イン
バータチェーン2内の各インバータの遅延時間を調整す
る複数のNORゲートG2〜G9と、同じくインバータ
チェーン2内の各インバータの遅延時間を調整する複数
のNANDゲートG10〜G17とを備えている。入力クロック
信号CKiの立ち下がりエッジに基づいて生成したパル
ス信号PULSEに基づいて、遅延クロック信号SAEの次
の周期での遅延時間を設定するため、入力クロック信号
CKiの周期が変化しても、その変化に合わせて、遅延
クロック信号SAEの遅延時間を迅速に変化させること
ができる。
Description
に同期させて遅延クロック信号を生成する半導体集積回
路に関し、例えばSRAM(Static Random Access Memory)
等のセンスアンプのタイミング制御等に用いられる回路
に関する。
タの読み出し/書き込みを高速に行えるため、キャッシ
ュメモリなどに広く用いられている。メモリセルから読
み出されたデータはビット線対に供給されるが、ビット
線対の電位差は微小であるため、センスアンプを用いて
増幅する必要がある。
センスアンプは、データ読み出しを高速に行うことがで
きるため、高速メモリなどに採用されている。
周辺の構成を示す回路図である。図示のように、センス
アンプは、フリップフロップを構成するPMOSトランジス
タQ11,Q12およびNMOSトランジスタQ13,Q14と、ビ
ット線BL,BLBの電圧をフリップフロップに取り込
むか否かを切り替えるPMOSトランジスタQ15,Q16と、
センスアンプによるセンス動作を行うか否かを切り替え
るNMOSトランジスタQ17と、このNMOSトランジスタQ17
のオン・オフを制御するタイミング生成回路11とを備
えている。
成としては、図示のように、縦続接続された複数のイン
バータで構成される。インバータの段数を調整すること
により、センスアンプを最適なタイミングで動作させる
ことができる。
号に同期してセンス動作を行うことから、入力クロック
信号の周波数が変化しても正常動作するように、タイミ
ング設計をする必要がある。
回路の場合、目標の動作周波数よりも低い周波数で動作
させても、入力クロック信号の立ち上がりからセンスア
ンプが活性化するまでの時間は変化しないため、センス
マージンは増えないという問題がある。
は、センスアンプを高速動作させた場合である。例え
ば、図8の回路において、高速動作時に合わせてセンス
アンプの動作タイミングを早めると、低速動作時も同様
にセンスアンプの動作タイミングが早まることから、低
速動作時でも高速動作時と同様の確率で誤動作するおそ
れがある。
て、一定の位相のタイミング信号を得る手法として、P
LL(Phase Locked Loop)回路等の同期回路を用いるこ
とも考えられるが、回路規模が大きくなり、設計も困難
になるため、コストアップになるおそれがある。したが
って、より簡便な手法が望ましい。
ものであり、その目的は、入力クロック信号の周波数変
化に合わせて遅延クロック信号の遅延時間を簡易かつ迅
速に調整することができる半導体集積回路を提供するこ
とにある。
ために、請求項1の発明は、入力クロック信号に基づい
て、前記入力クロック信号に同期した遅延クロック信号
を生成する半導体集積回路において、前記入力クロック
信号の立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジに基づ
いて、前記入力クロック信号の各周期ごとに制御パルス
信号を生成するエッジパルス生成回路と、前記制御パル
ス信号に基づいて、次の周期の前記遅延クロック信号の
遅延時間を設定する遅延時間設定回路と、を備える。
づいて、遅延クロック信号の次の周期の遅延時間を設定
するため、入力クロック信号の周波数変化に合わせて迅
速に遅延クロック信号の遅延時間を調整することができ
る。
の遅延回路の遅延時間を遅延制御回路で制御し、遅延制
御回路は制御パルス信号に基づいて第1の遅延回路の遅
延時間を制御するため、入力クロック信号の周波数が変
化しても迅速に第1の遅延回路の遅延時間を調整するこ
とができる。
御可能なインバータ回路により第1の遅延回路を構成す
るため、回路構成を簡略化することができる。
ぞれに互いに異なる遅延時間を設定するため、入力クロ
ック信号の周波数に最適な遅延時間を設定でき、安定し
た特性の遅延クロック信号を生成できる。
数の第2の遅延回路を設けて、第2の遅延回路それぞれ
の出力により第1の遅延回路それぞれの遅延時間を設定
するため、第1の遅延回路それぞれの遅延時間の調整を
簡易に行うことができ、遅延制御回路の構成を簡略化で
きる。
スタと第3のNMOSトランジスタのオン・オフにより遅延
時間を調整するため、簡易かつ迅速に遅延時間を調整で
きる。
ぞれの遅延時間を固定にするか、可変にするかを切り替
えることができるため、テストモード時などでは、第1
の遅延回路の遅延時間を固定にすることができる。
基づいてセンスアンプのセンス動作の切替制御を行うた
め、入力クロック信号の周波数に最適なタイミングでセ
ンスアンプのセンス動作を行うことができる。
路について、図面を参照しながら具体的に説明する。
施形態の回路図である。図1の半導体集積回路は、入力
クロック信号CKiに同期した遅延クロック信号SAE
を生成するものであり、生成した遅延クロック信号SA
Eは、例えばSRAM等のセンスアンプのタイミング制御に
用いられる。具体的には、遅延クロック信号SAEは、
図8に示したNMOSトランジスタ(センス動作制御回路)
Q17のゲート端子に入力される。
号CKiの立ち下がりエッジを基準としたパルス信号PU
LSEを生成するパルス発生回路(エッジパルス生成回
路)1と、入力クロック信号CKiを反転させながら順
次遅延させる複数のインバータからなるインバータチェ
ーン(第1の遅延回路)2と、インバータチェーン2の
出力と入力クロック信号CKiに基づいて遅延クロック
信号SAEを生成するNANDゲートG1およびインバータ
IV1と、パルス発生回路1の出力信号PULSEを順次遅延
させる2組のインバータチェーン3,4と、インバータ
チェーン2内の各インバータの遅延時間を調整する複数
のNORゲートG2〜G9と、同じくインバータチェー
ン2内の各インバータの遅延時間を調整する複数のNAND
ゲートG10〜G17とを備えている。
G2〜G9およびNANDゲートG10〜G17が遅延時間設定
回路に対応し、インバータチェーン3,4、NORゲー
トG2〜G9およびNANDゲートG10〜G17が遅延制御回
路に対応し、インバータチェーン3,4が第2の遅延回
路に対応し、NANDゲートG1およびインバータIV1が遅
延クロック生成回路に対応する。
タは、電源端子と接地端子との間に直列接続されたPMOS
トランジスタQ1,Q2(第1および第2のPMOSトラン
ジスタ)およびNMOSトランジスタQ3,Q4(第1およ
び第2のNMOSトランジスタ)を有し、PMOSトランジスタ
Q1には並列にPMOSトランジスタQ5(第3のPMOSトラ
ンジスタ)が接続され、NMOSトランジスタQ4には並列
にNMOSトランジスタQ6(第3のNMOSトランジスタ)が
接続されている。
Q4は常にオン状態であり、PMOSトランジスタQ5のゲ
ート端子は対応するNORゲートの出力端子に接続さ
れ、NMOSトランジスタQ6のゲート端子は対応するNAND
ゲートの出力端子に接続されている。
Q6がオンすれば、インバータチェーン2内の対応する
インバータに流れる電流が増えて、このインバータの遅
延時間が短くなる。一方、PMOSトランジスタQ5とNMOS
トランジスタQ6がオフすれば、インバータチェーン2
内の対応するインバータに流れる電流が減少して、この
インバータの遅延時間が長くなる。
びNANDゲートG10〜G17の各出力に応じて、PMOSトラン
ジスタQ5とNMOSトランジスタQ6をオン・オフさせる
ことにより、インバータチェーン2内の各インバータの
遅延時間を調整することができる。
ェーン3内の偶数段目のインバータの出力端子に接続さ
れており、各NORゲートは、対応するインバータの出
力信号とパルス発生回路1の出力信号PULSEとの間でN
OR演算を行う。NORゲートG2〜G9の出力は、イ
ンバータチェーン2内の対応するPMOSトランジスタQ5
のゲート端子に供給される。
2〜IV10とNORゲートG18とを有し、入力クロック信
号CKiの立ち下がりエッジから所定時間遅れた時点か
ら所定幅のパルス信号PULSEを出力する。
E、NANDゲートG10〜G17の出力n0〜n7、およびN
ORゲートG2〜G9の出力p0〜p7の各タイミング
図である。例えば、NORゲートG2〜G9の出力p0
〜p7がローレベルになる期間を比較すると、インバー
タチェーン2内の最終段のインバータに対応するNOR
ゲートG9の出力p7のローレベル幅が最も短く、初段
のインバータに対応するNORゲートG2の出力p0の
ローレベル幅が最も長い。
タチェーン4内の偶数段目のインバータの出力端子に接
続されており、各NANDゲートG10〜G17は、対応するイ
ンバータの出力信号とパルス発生回路1の出力信号PULS
Eとの間でNAND演算を行う。NANDゲートG10〜G17の出
力は、インバータチェーン2内の対応するNMOSトランジ
スタG6のゲート端子に供給される。
ハイレベルになる期間を比較すると、インバータチェー
ン2内の最終段のインバータに対応するNANDゲートG17
の出力n7のハイレベル幅が最も短く、初段のインバー
タに対応するNANDゲートG10の出力n0のハイレベル幅
が最も長い。
ゲートG10〜G17は、インバータチェーン2内の最終段
のインバータが最も遅延時間が短くなり、かつ初段側の
インバータほど遅延時間が長くなるように、PMOSトラン
ジスタQ5とNMOSトランジスタQ6のオン・オフを制御
する。
イミング図である。図3(a)は入力クロック信号CK
iの周期が3nsの場合、図3(b)は4nsの場合、図3
(c)は5nsの場合、図4は6nsの場合のタイミングを
示している。これらタイミング図には、入力クロック信
号CKi、インバータチェーンの入力b7、インバータ
チェーンの出力b0、NANDG17の出力n7、およびNAND
G10の出力n0のタイミングが図示されている。以下、
これらタイミング図を用いて、図1の回路の動作を説明
する。
について説明する。パルス発生回路1は、入力クロック
信号CKiの立ち下がりエッジ(図3(a)の時刻t
1)を基準としたパルス信号PULSEを出力する(時刻t
2〜t3)。
ン2は反転させながら遅延させていく。図3(a)には
インバータチェーン4の初段の入力b7と、最終段の出
力b0の信号波形を示している。NANDゲートG10〜G17
は、インバータチェーン4内の対応するインバータの出
力と信号b7との間でNAND演算を行う。
であれば、インバータチェーン内2の対応するインバー
タの遅延時間は短くなり、NANDゲートG10〜G17の出力
がローレベルであれば、インバータチェーン2内の対応
するインバータの遅延時間は長くなる。
内の各インバータの出力n0〜n7がハイレベルの期間
中に入力クロック信号CKiがローレベルからハイレベ
ルに変化するため、インバータチェーン2内の各インバ
ータの遅延時間は短くなる。
に示すように、入力クロック信号CKiの周期が長くな
るに従って、NANDゲートG10〜G17の出力n0〜n7の
うち、入力クロック信号CKiが立ち上がったときにロ
ーレベルになるものが多くなる。また、図3および図4
では省略しているが、NORゲートG2〜G9の出力p
0〜p7についても、入力クロック信号CKiの周期が
長くなるに従ってハイレベルになるものが多くなる。
ローレベルになると、インバータチェーン2内の対応す
るインバータの遅延時間が長くなるため、出力n0〜n
7のうちローレベルになるものが多いほど、また、出力
p0〜p7のうちハイレベルになるものが多いほど、イ
ンバータチェーン2の遅延時間は長くなる。したがっ
て、入力クロック信号CKiの周期が長いほど、入力ク
ロック信号CKiと遅延クロック信号SAEとの位相差
も大きくなる。なお、図3および図4では、入力クロッ
ク信号CKiと遅延クロック信号SAEとの位相差をΔ
tで表している。
信号CKiのある周期の立ち下がりエッジを基準として
パルス信号PULSEを生成し、このパルス信号PULSEに基づ
いて、遅延クロック信号SAEの次の周期での遅延時間
を設定する。このため、入力クロック信号CKiの周期
が変化しても、その変化に合わせて、遅延クロック信号
SAEの遅延時間を迅速に変化させることができる。し
たがって、ラッチ型のセンスアンプのタイミング制御信
号として、本実施形態の遅延クロック信号SAEを利用
すれば、センスアンプの動作クロック周波数に合わせて
センス動作タイミングを切り替えることができ、センス
アンプの動作マージンが増加する。
された遅延クロック信号SAEを用いてセンスアンプの
タイミング制御を行う半導体メモリのデータ読み出し系
の概略構成を示すブロック図である。
アドレスレジスタ11を介してアドレスデコーダ12に
入力されてデコードされ、デコード結果が行選択回路1
3と列選択回路14に入力される。行選択回路13と列
選択回路14はそれぞれ選択信号を出力し、この選択信
号に基づいて、メモリセルアレイ15内の特定のセルデ
ータが読み出されてセンスアンプ16aに供給される。
センスアンプ16aは、図1と同様の構成のタイミング
生成回路17からの遅延クロック信号SAE1,SAE2に基づ
いてセンス動作を行う。
6bが設けられている。各センスアンプ16a,16b
には、タイミング生成回路17からそれぞれ別個の遅延
クロック信号SAE1,SAE2が供給される。すなわち、タイ
ミング生成回路17内には、図1と同様の回路が2組設
けられており、クロックバッファ18を介して入力され
る入力クロック信号CKiに基づいて遅延クロック信号
SAE1,SAE2を生成する。センスアンプ16でセンス(増
幅)されたデータは、後段のセンスアンプ16でさらに
増幅された後、データ入出力回路19を介して外部に出
力される。
AM等のセンスアンプ16のセンス動作タイミングを切り
替えるためにのみ用いられるものではなく、遅延クロッ
ク信号SAEを用いるすべての回路に適用可能である。
ク信号CKiの立ち下がりエッジを基準としてパルス発
生回路1でパルス信号PULSEを生成し、このパルス信号P
ULSEに基づいて次の周期の遅延クロック信号SAEの遅
延時間を調整する例を説明したが、入力クロック信号C
Kiの立ち上がりエッジを基準としてパルス発生回路1
でパルス信号PULSEを生成してもよい。
時間の調整を行うための周波数範囲を広く確保するため
に設けられており、必須の構成ではない。
場合は、インバータチェーン2内の各インバータを高速
動作時と同様の内部タイミングにするのが望ましく、こ
の場合、パルス発生回路1の出力PULSEを常にディセー
ブル状態(図1の場合、ハイレベル固定)にするテスト
モード切替回路を設ければよい。
体集積回路の回路図である。図6の回路は、テストモー
ド切替回路を有する以外は、図1の回路と同様に構成さ
れている。テストモード切替回路は、パルス発生回路1
とインバータチェーンとの間に接続されたORゲートG
18で構成されている。このORゲートG18は、テストモ
ード時にハイレベルになるTEST信号とパルス発生回路1
の出力との間で論理和を演算する。テストモード時は、
ORゲートG18の出力はハイレベル固定になる。このた
め、NORゲートG2〜G9の出力はローレベル固定に
なり、NANDゲートG10〜G17の出力はハイレベルに固定
になる。したがって、インバータチェーン2内の各イン
バータの遅延時間は最短になる。
CKiの周波数に応じて、インバータチェーン2内の各
インバータの遅延時間を略線形に変化させる例を示して
いるが、入力クロック信号CKiの周波数に応じてイン
バータチェーン2内の各インバータの遅延時間を非線形
に変化させてもよい。例えば、図7は、入力クロック信
号CKiの周波数に応じて、遅延クロック信号SAEの
遅延時間を非線形に変化させた例を示している。このよ
うに、入力クロック信号CKiの周波数に応じて遅延ク
ロック信号SAEの遅延時間を非線形に変化させること
により、入力クロック信号CKiの周波数に最適な遅延
クロック信号SAEを生成することができる。
れば、入力クロック信号の立ち上がりエッジまたは立ち
下がりエッジを基準として生成した制御パルス信号に基
づいて、制御パルス信号に対応する周期の次の周期の遅
延クロック信号の遅延時間を設定するため、入力クロッ
ク信号の周波数変化に応じて、遅延クロック信号の遅延
時間を簡易かつ迅速に調整することができる。したがっ
て、遅延クロック信号を用いてセンスアンプのセンス動
作の切替制御を行えば、入力クロック信号の周波数に最
適なタイミングでセンスアンプのセンス動作を行うこと
ができる。
路図。
ゲートの出力のタイミング図。
示すブロック図。
の回路図。
の遅延時間との関係を示す図。
を示す回路図。
Claims (8)
- 【請求項1】入力クロック信号に基づいて、前記入力ク
ロック信号に同期した遅延クロック信号を生成する半導
体集積回路において、 前記入力クロック信号の立ち上がりエッジまたは立ち下
がりエッジに基づいて、前記入力クロック信号の各周期
ごとに制御パルス信号を生成するエッジパルス生成回路
と、 前記制御パルス信号に基づいて、次の周期の前記遅延ク
ロック信号の遅延時間を設定する遅延時間設定回路と、
を備えることを特徴とする半導体集積回路。 - 【請求項2】前記遅延時間設定回路は、 縦続接続された複数の第1の遅延回路と、 前記複数の第1の遅延回路それぞれに対応して設けら
れ、対応する前記第1の遅延回路の遅延時間を前記制御
パルス信号に基づいて可変制御する複数の遅延制御回路
と、を有し、 前記第1の遅延回路のそれぞれは、前記入力クロック信
号を順次伝搬させることを特徴とする請求項1に記載の
半導体集積回路。 - 【請求項3】前記第1の遅延回路それぞれは、前記制御
パルス信号に基づいて電流駆動力を可変制御可能なイン
バータ回路であることを特徴とする請求項2に記載の半
導体集積回路。 - 【請求項4】前記遅延制御回路は、前記第1の遅延回路
それぞれに互いに異なる遅延時間を設定することを特徴
とする請求項2または3に記載の半導体集積回路。 - 【請求項5】前記遅延制御回路は、 縦続接続された複数の第2の遅延回路を有し、 前記第2の遅延回路それぞれの出力と前記入力クロック
信号とに基づいて、前記第1の遅延回路それぞれの遅延
時間を設定することを特徴とする請求項4に記載の半導
体集積回路。 - 【請求項6】前記第1の遅延回路は、 第1および第2の電圧端子間に直列接続された第1のPM
OSトランジスタ、第2のPMOSトランジスタ、第1のNMOS
トランジスタ、および第2のNMOSトランジスタと、 前記第1のPMOSトランジスタに並列接続され前記遅延制
御回路によりオン・オフ制御される第3のPMOSトランジ
スタと、 前記第2のNMOSトランジスタに並列接続され前記遅延制
御回路によりオン・オフ制御される第3のNMOSトランジ
スタと、を有し、 前記第1のPMOSトランジスタと前記第2のNMOSトランジ
スタとは常にオン状態であることを特徴とする請求項2
〜5のいずれかに記載の半導体集積回路。 - 【請求項7】前記第1の遅延回路それぞれの遅延時間を
固定にするか、可変にするかを切り替える切替回路を備
えることを特徴とする請求項2〜6のいずれかに記載の
半導体集積回路。 - 【請求項8】最終段の前記第1の遅延回路の出力と前記
入力クロック信号とに基づいて、前記遅延クロック信号
を生成する遅延クロック生成回路と、 前記遅延クロック信号に基づいて、ビット線対の電位差
を増幅した信号を出力するか否かを切り替えるセンス動
作制御回路と、を備えることを特徴とする請求項2〜7
のいずれかに記載の半導体集積回路。
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