JP2003016796A - アドレス識別システム及びアドレス識別方法 - Google Patents

アドレス識別システム及びアドレス識別方法

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JP2003016796A
JP2003016796A JP2002183523A JP2002183523A JP2003016796A JP 2003016796 A JP2003016796 A JP 2003016796A JP 2002183523 A JP2002183523 A JP 2002183523A JP 2002183523 A JP2002183523 A JP 2002183523A JP 2003016796 A JP2003016796 A JP 2003016796A
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data
circuit
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Haruki Toda
春希 戸田
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Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】多ビットメモリにおけるアドレスをI/O毎に
識別でき、スペアへの置き換えが効率的に行えるアドレ
ス識別システム及びアドレス識別方法を提供することを
目的とする。 【解決手段】アドレス識別システムは、1つのアドレス
に対して複数のデータ層を並列に持つデータアクセスシ
ステムと、不良アドレスを記憶するフューズボックスの
集合と、前記フューズボックスを指定する座標システム
と、前記データアクセスシステムの1つのアドレスに対
して並列に出力されるデータの入出力経路毎に設けら
れ、前記データアクセスシステムのデータ層に対応した
入出力経路毎に使用されたフューズボックスの座標がプ
ログラムされる識別フューズビットの集合とを具備して
いる。そして、入力されたアドレスに対して、前記フュ
ーズボックスに記憶されたアドレスのデータ層を識別す
ることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は半導体記憶装置及
びこの半導体記憶装置を用いたメモリシステムに関する
もので、特に不良救済を行うためのリダンダンシーシス
テム及びリダンダンシー方式に関し、更に詳しくは並列
にデータを入出力する多ビットメモリ等においてスペア
に置換したアドレスを識別するためのアドレス識別シス
テム及びアドレス識別方法に関する。
【0002】
【従来の技術】メモリの容量が大きい場合、その容量を
有効に利用するためには、アドレスを与えた時に複数の
データを同時にメモリとやり取りできることが重要とな
ってきている。すなわち、多ビット構成のメモリであ
る。同時にやり取りできるデータ量が増えると、それだ
けデータの転送効率が上がり、高速データ転送メモリと
してメモリの容量を有効に利用できる。この際、同時に
データ転送される各ビットのアドレス空間は同一であ
り、外からアドレスで区別することはできない。換言す
れば、同時に入出力されるデータのアドレスは全て同じ
であり、メモリの外部からはI/Oの違いのみとして識
別される。
【0003】一方、メモリの容量が大きくなると、より
進んだ微細加工技術を駆使して製造が行われ、製造工程
での塵やゴミの存在、あるいは製造プロセスの揺らぎ等
に対して製品としての良品率、すなわち歩留まりが敏感
に依存するようになる。よって、データの記憶場所であ
るメモリセルの全てが完璧であるような完全良品の割合
は当然少なくなる。このため、本来必要な容量のメモリ
セルに加えて、予め冗長用のメモリセルを設け、不良が
発生したメモリセルを上記冗長用のメモリセルに置換し
て救済するリダンダンシー技術により歩留まりを向上さ
せることが必要になる。
【0004】図19は、従来の多ビットメモリの概略構
成例を示すブロック図である。行列状にメモリセルが配
列されたメモリセルアレイ11−1〜11−nにはそれ
ぞれ、行デコーダ12−1〜12−n、センスアンプ1
3−1〜13−n、及びカラムスイッチ14−1〜14
−nが設けられている。行アドレス信号が上記各行デコ
ーダ12−1〜12−nに供給されると、メモリセルア
レイ11−1〜11−n中の選択された行のメモリセル
のデータは、センスアンプ13−1〜13−nによって
センス増幅された後、ラッチされる。上記センスアンプ
13−1〜13−nはそれぞれ、カラムスイッチ14−
1〜14−nを介して列毎にDQ線15,15,…に共
通接続されている。上記カラムスイッチ14−1〜14
−n及びDQデコーダ16には列アドレス信号が供給さ
れる。カラムスイッチ14−1〜14−nは、列アドレ
ス信号にしたがってDQ線15,15,…にどのセンス
アンプ13−1〜13−nを接続するかの選択動作を行
う。選択されたセンスアンプにラッチされているデータ
は、上記DQ線15,15,…上に読み出される。ま
た、DQデコーダ16は、DQ線15,15,…の選択
動作を行う。DQデコーダ16で選択されたDQ線1
5,15,…上に読み出されたデータは、DQバッファ
(DQB)17−1〜17−mを介して出力される。あ
るいは、DQバッファ17−1〜17−mに入力された
書き込みデータが、DQデコーダ16で選択されたDQ
線15,15,…、カラムスイッチ14−1〜14−
n、及びセンスアンプ13−1〜13−nをそれぞれ介
してメモリセルアレイ11−1〜11−n中のメモリセ
ルに書き込まれる。なお、ここでどのDQ線15がどの
I/Oに属するかは固定されている。
【0005】このような構成の多ビットメモリに、どの
ようにカラムのリダンダンシーを取り込むかの一例を模
式的に示したのが図20である。図20では図19の列
アドレス信号によるデコードに関係する部分のみを抽出
して示している。メモリの外部からは列アドレス信号が
与えられてカラムが選択されるので、この列アドレス信
号を用いて不良カラムを特定し、スペアのカラムと置き
換える動作を行うようにしている。各メモリセルアレイ
11−1〜11−nに共通のDQ線をオーバーレイドD
Q線15a,15a,…と呼ぶ。このオーバーレイドD
Q線15a,15a,…の各々には、4つのセンスアン
プを有するセンスアンプ回路13a,13a,…がそれ
ぞれカラムスイッチ14a,14a,…を介して選択的
に接続されている。オーバーレイドDQ線15a,15
a,…の8ペア毎に1ペアのスペアDQ線15b,15
bが設けられている。スペアDQ線15b,15bに
は、4つのスペアセンスアンプを有するスペアセンスア
ンプ回路13bがスペアカラムスイッチ14bを介して
接続されている。8ペアのDQ線15a,15a,…の
いずれかに不良カラムが属していれば、そのDQ線をま
るごとスペアのDQ線15b,15bへと置換する。8
ペアのDQ線15a,15a,…と1ペアのスペアDQ
線15b,15bは一つのI/Oに属し、DQデコーダ
16−1,16−2,…によって選択的にDQバッファ
17−1,17−2,…に接続される。上記DQバッフ
ァ17−1,17−2,…はそれぞれ、RWD(リード
ライトデータ)バス18−1,18−2,…に接続され
ており、I/Oデータがメモリ外部に出力、あるいはメ
モリ外部から入力される。
【0006】フューズボックス19は、スペアDQ線1
5b,15bを使用するか否かを示す1ビットのフュー
ズ回路19aと、8ペアのオーバーレイドDQ線15
a,15a,…のどれが不良であるかを示す3ビットの
フューズ回路19b,19c,19dの計4ビットによ
り構成されており、これらのフューズ回路19b,19
c,19dに不良DQ線のアドレスを指定しておき、列
アドレス信号の上記不良DQ線に対応するビットが上記
3ビットと一致した時にDQデコーダ16−1,16−
2,…をスペアDQ線15b,15bを選択するように
切り替える。このフューズビットを構成するフューズ回
路19a〜19d中にはそれぞれフューズ素子が設けら
れており、電流またはレーザー等によって溶断され、プ
ログラムされるのが一般的である。
【0007】しかしながら、上記のような構成では、ど
れか一つのI/Oのみでスペアを使う必要があっても同
一アドレスの他の全てのI/Oでも置換が起きる。I/
Oの数が少なく、一つのI/Oに属するDQ線の数が多
い場合は大きな問題はないが、多ビットになればなるほ
どスペアの数も多くなり且つ必要のない置き換えが同時
に生じることになる。このため、上述した多ビットメモ
リのリダンダンシーシステム及びリダンダンシー方式は
無駄が多くなる。
【0008】また、上記構成の半導体記憶装置を用いた
種々のシステムにおいて、経年変化等によってメモリセ
ルに不良が発生した場合、システムに組み込んだ後では
リダンダンシー技術を適用できない。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】上記のように従来の半
導体記憶装置は、不良救済が非効率的であるという問題
があった。
【0010】また、従来の多ビットメモリにおけるリダ
ンダンシーシステム及びリダンダンシー方式は、無駄が
多く非効率的であるという問題があった。
【0011】更に、従来の多ビットメモリにおけるアド
レス識別システム及びアドレス識別方法は、多ビットメ
モリにおけるアドレスをI/O毎に識別できず、スペア
への置き換えが非効率的であるという問題があった。
【0012】また、従来のメモリシステムとそのリダン
ダンシー方式は、経年変化等によってメモリセルに不良
が発生した場合、システムに組み込んだ後ではリダンダ
ンシー技術を適用できず、メモリセルの不良がシステム
全体の不良になってしまうという問題があった。
【0013】この発明は上記のような事情に鑑みてなさ
れたもので、その目的とするところは、多ビットメモリ
におけるアドレスをI/O毎に識別でき、スペアへの置
き換えが効率的に行えるアドレス識別システム及びアド
レス識別方法を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】この発明の請求項1に記
載したアドレス識別システムは、1つのアドレスに対し
て複数のデータ層を並列に持つデータアクセスシステム
と、不良アドレスを記憶するフューズボックスの集合
と、前記フューズボックスを指定する座標システムと、
前記データアクセスシステムの1つのアドレスに対して
並列に出力されるデータの入出力経路毎に設けられ、前
記データアクセスシステムのデータ層に対応した入出力
経路毎に使用されたフューズボックスの座標がプログラ
ムされる識別フューズビットの集合とを具備し、入力さ
れたアドレスに対して、前記フューズボックスに記憶さ
れたアドレスのデータ層を識別することを特徴としてい
る。
【0015】また、この発明の請求項2に記載したアド
レス識別システムにおけるアドレス識別方法は、1つの
アドレスに対して複数のデータ層を並列に持つデータア
クセスシステムと、不良アドレスを記憶するフューズボ
ックスの集合と、前記フューズボックスを指定する座標
システムと、前記データアクセスシステムの1つのアド
レスに対して並列に出力されるデータの入出力経路毎に
設けられ、前記データアクセスシステムのデータ層に対
応した入出力経路毎に使用されたフューズボックスの座
標を識別フューズビットにプログラムした識別フューズ
ビットの集合とを具備するアドレス識別システムにおけ
るアドレス識別方法であって、前記データアクセスシス
テム中の識別フューズビットのデータ層に対応した入出
力経路毎に使用されたフューズボックスの座標をプログ
ラムし、入力されたアドレスに対して前記フューズボッ
クスに記憶されたアドレスのデータ層を識別することを
特徴としている。
【0016】請求項7に記載の装置は、複数のアドレス
の組み合わせをフューズでプログラミングすることによ
り場所を特定する装置であって、一部のアドレスが共通
であるn(n≧2)個の領域と、n個の領域で共有さ
れ、プログラムされたことで前記n個の領域内の特定の
アドレスを指定するフューズブロックと、n個の領域の
中から、プログラムされたことで、少なくとも1つの領
域を特定するフューズ素子とを具備し、前記フューズブ
ロックと前記フューズ素子のプログラム状態の組み合わ
せで場所を特定することを特徴としている。
【0017】請求項12に記載の方法は、複数のアドレ
スの組み合わせをフューズでプログラミングすることに
より場所を特定する方法であって、一部のアドレスが共
通であるn(n≧2)個の領域で共有されたフューズブ
ロックをプログラムすることで前記n個の領域内の特定
のアドレスを指定するステップと、フューズ素子をプロ
グラムすることで、n個の領域の中から少なくとも1つ
の領域を特定するステップと、前記第1ステップと第2
ステップのプログラム状態の組み合わせで場所を特定す
るステップとを具備することを特徴としている。
【0018】請求項17に記載の半導体装置は、複数の
アドレスの組み合わせをフューズでプログラミングする
ことにより場所を特定する機能を有する半導体装置であ
って、一部のアドレスが共通であるn(n≧2)個の領
域内の特定のアドレスを指定するように、前記n個の領
域で共有されたフューズブロックをプログラムする機能
と、n個の領域の中から少なくとも1つの領域を特定す
るようにフューズ素子をプログラムする機能とを具備
し、前記機能のプログラム状態の組み合わせで場所を特
定することを特徴としている。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。図1は、この発明の第1
の実施の形態に係る半導体記憶装置のリダンダンシーシ
ステム及びリダンダンシー方式について説明するための
もので、図19に示した多ビットメモリにおける列アド
レス信号によるデコードに関係する部分のみを抽出して
模式的に示している。すなわち、図1に示した回路が図
20に示した従来の回路と異なるのは、I/O毎にスペ
アDQ線15b,15bを設けるのではなく、複数のI
/Oをまとめて置換の対象とするスペアDQ線15c,
15cを設けた点にある。スペアDQ線15c,15c
には、スペアカラムスイッチ14cを介してスペアセン
スアンプ回路13c及びスペアメモリセルが接続されて
いる。各I/Oには、図20のスペアDQ線15b,1
5bを除いた8ペアのDQ線15a,15a,…が属し
ている。スペアDQ線15c,15cは各I/Oに共通
であり、全てのDQデコーダ16−1,16−2,…に
スペアDQ線15c,15cが共通接続されている。セ
ンスアンプ回路のどれをDQ線に接続するかはスペアD
Q線15c,15cも正規のDQ線15a,15aも同
じであり、列アドレス信号によって選択されるカラムス
イッチ14aまたは14cによって選択される。フュー
ズボックス20は、一つのI/Oに属し、列アドレス信
号で選択される8つのDQ線ペア15a,15a,…の
どれが不良DQ線であるかを識別する3ビットのフュー
ズ回路20a,20b,20cから構成されている。ま
た、I/O毎に設けた1ビットのフューズ回路21−
1,21−2,…はそれぞれ、スペアDQ線15c,1
5cを用いるか否かを指定するためのものである。
【0020】図2は、上記図1に示した回路におけるフ
ューズボックス20の構成例を示している。各フューズ
回路20a〜20c中にはそれぞれ、フューズ素子F
1,F2、Pチャネル型MOSトランジスタQ1〜Q
4、Nチャネル型MOSトランジスタQ5,Q6、イン
バータ回路INV1〜INV4、及びアンドゲート2
3,24,25等が含まれている。図2ではフューズ回
路20aの回路構成のみを詳細に示し、フューズ回路2
0b,20cはブロック化して示しているが、フューズ
回路20b,20cもフューズ回路20aと実質的に同
じ構成になっている。
【0021】信号BPRSTは、MOSトランジスタQ
1,Q5のゲート及びMOSトランジスタQ3,Q6の
ゲートにそれぞれ供給される。MOSトランジスタQ1
のソース,ドレイン、フューズ素子F1及びMOSトラ
ンジスタQ5のドレイン,ソースは、電源VccとVss間
に直列接続される。上記MOSトランジスタQ1のドレ
インとフューズ素子F1との接続ノードN1には、MO
SトランジスタQ2のドレイン及びインバータ回路IN
V1の入力端が接続されている。MOSトランジスタQ
2のソースは電源Vccに接続され、ゲートは上記インバ
ータ回路INV1の出力端に接続されている。MOSト
ランジスタQ2とインバータ回路INV1はラッチ回路
を構成しており、ノードN1の電位をラッチする。イン
バータ回路INV2の入力端は上記インバータ回路IN
V1の出力端に接続され、出力端はアンドゲート23の
一方の入力端に接続される。上記アンドゲート23の他
方の入力端には列アドレスの1ビットA0が入力され、
このアンドゲート23の出力がアンドゲート25の一方
の入力端に供給される。
【0022】また、MOSトランジスタQ3のソース,
ドレイン、フューズ素子F2及びMOSトランジスタQ
6のドレイン,ソースは、電源VccとVss間に直列接続
される。上記MOSトランジスタQ3のドレインとフュ
ーズ素子F2との接続ノードN2には、MOSトランジ
スタQ4のドレイン及びインバータ回路INV3の入力
端が接続されている。上記MOSトランジスタQ4のソ
ースは電源Vccに接続され、ゲートは上記インバータ回
路INV3の出力端に接続されている。MOSトランジ
スタQ4とインバータ回路INV3はラッチ回路を構成
しており、ノードN2の電位をラッチする。インバータ
回路INV4の入力端は上記インバータ回路INV3の
出力端に接続され、出力端はアンドゲート24の一方の
入力端に接続される。上記アンドゲート24の他方の入
力端には上記列アドレスの1ビットA0の相補信号/A
0(/は反転信号、すなわちバーを意味する)が入力さ
れ、このアンドゲート24の出力が上記アンドゲート2
5の他方の入力端に供給される。
【0023】更に、フューズ回路20bには列アドレス
の1ビットA1とその相補信号/A1が入力され、フュ
ーズ回路20cには列アドレスの1ビットA2とその相
補信号/A2が入力される。
【0024】上記信号BPRSTは、アクセスが始まる
前には“L”レベルとなり、MOSトランジスタQ1,
Q3をオン状態、MOSトランジスタQ5,Q6をオフ
状態にしてノードN1,N2をプリチャージし、その後
“H”レベルとなってフューズF1またはF2が切断さ
れたか否かの状態を保持するための信号である。リダン
ダンシーを行う場合には、上記フューズF1またはF2
のいずれか一方を切断し、両方のヒューズを共に切断す
ることはない。フューズ素子F1またはF2が切断され
たアドレスビットでは、フューズ回路中のアンドゲート
25の出力信号Bj(j=0〜2)が“H”レベルとな
る。
【0025】各フューズ回路20a〜20c中のアンド
ゲート25の出力信号B0,B1,B2はそれぞれアン
ドゲート26に供給され、不良DQ線のアドレスと切断
されたフューズ素子のビットが全て一致した時、換言す
れば、入力された不良DQ線のアドレスとフューズボッ
クス20に記憶されたアドレスが一致した時、このアン
ドゲート26の出力信号RDQが“H”レベルとなる。
【0026】図3は上記図1に示した回路におけるフュ
ーズ回路21−1,21−2,…の構成例を示してい
る。このフューズ回路は、上記図2に示したフューズ回
路における相補型回路の一方と実質的に等しく構成され
ている。各フューズ回路21−1,21−2,…中には
それぞれ、フューズ素子F3、Pチャネル型MOSトラ
ンジスタQ7,Q8、Nチャネル型MOSトランジスタ
Q9、インバータ回路INV5,INV6、及びアンド
ゲート27等が含まれている。信号BPRSTは、上記
MOSトランジスタQ7,Q9のゲートにそれぞれ供給
される。MOSトランジスタQ7のソース,ドレイン、
フューズ素子F3及びMOSトランジスタQ9のドレイ
ン,ソースは、電源VccとVss間に直列接続されてい
る。上記MOSトランジスタQ7のドレインとフューズ
素子F3との接続ノードN3には、MOSトランジスタ
Q8のドレイン及びインバータ回路INV5の入力端が
接続されている。MOSトランジスタQ8のソースは電
源Vccに接続され、ゲートは上記インバータ回路INV
5の出力端に接続されている。MOSトランジスタQ8
とインバータ回路INV5はラッチ回路を構成してお
り、ノードN3の電位をラッチする。インバータ回路I
NV6の入力端は上記インバータ回路INV5の出力端
に接続され、出力端はアンドゲート27の一方の入力端
に接続される。上記アンドゲート27の他方の入力端に
は上記アンドゲート26から出力された信号RDQが入
力される。
【0027】フューズ回路21−1を代表的に詳細に示
したが、各I/Oに対応して設けた他のフューズ回路2
1−2,…も上記フューズ回路21−1と同じ構成にな
っている。
【0028】各フューズ回路22−1,22−2,…中
のアンドゲート27の出力信号FBMTC0,FBMT
C1,…はそれぞれオアゲート28に供給され、このオ
アゲート28の出力信号SRとこの信号SRをインバー
タ回路29で反転した信号SNによってデータ経路が切
り替えられる。不良が発生したI/Oに属するフューズ
回路中のフューズ素子F3が切断されると、インバータ
回路INV6の出力が“H”レベルとなり、入力された
不良DQ線に対応するアドレスとフューズボックス20
に記憶されたアドレスとが一致して信号RDQが“H”
レベルとなった時に、この不良DQ線に属するI/Oに
対応して設けたフューズ回路のアンドゲート27の出力
信号が“H”レベルとなり、オアゲート28の出力信号
SRが“H”レベル、インバータ回路29の出力信号S
Nが“L”レベルとなる。一方、不良が発生していない
I/Oに対応するフューズ回路は、オアゲート28の出
力信号SRが“L”レベル、インバータ回路29の出力
信号SNが“H”レベルとなる。
【0029】図4は、リダンダンシーを行ったときに、
不良DQ線から対応するI/Oに属するメモリセルから
DQバッファへのデータパスを、スペアメモリセルから
上記DQバッファへのデータパスに切り替えるためのデ
ータパス切り替え回路を簡略化して示しており、各オー
バーレイドDQ線15a,15a,…毎に設けられてい
る。この回路は、クロックトインバータ回路30,31
とインバータ回路32を含んで構成されている。上記ク
ロックトインバータ回路30の入力端にはオーバーレイ
ドDQ線15aが接続され、クロック入力端には上記図
3に示した回路の出力信号SNが供給される。上記クロ
ックトインバータ回路31の入力端にはスペアオーバー
レイドDQ線15cが接続され、クロック入力端には信
号SRが供給される。上記クロックトインバータ回路3
0,31の出力端はインバータ32の入力端に接続さ
れ、このインバータ32の出力端がDQバッファ17の
入力端に接続される。クロックトインバータ回路30
は、信号SNが“H”レベルの時にインバータ回路とし
て動作し、“L”レベルの時に出力端がハイインピーダ
ンス状態となる。同様に、クロックトインバータ回路3
1は、信号SRが“H”レベルの時にインバータ回路と
して動作し、“L”レベルの時に出力端がハイインピー
ダンス状態となる。
【0030】よって、入力されたアドレスと上記フュー
ズボックス20の各ビットが不一致の時には、オーバー
レイドDQ線15aが選択され、このオーバーレイドD
Q線15a上の信号がクロックトインバータ回路30及
びインバータ回路32を介してDQバッファ17に供給
される。一方、入力されたアドレスと上記フューズボッ
クス20の各ビットが一致した時(オーバーレイドDQ
線15aが不良の時)には、スペアオーバーレイドDQ
線15cが選択され、このスペアオーバーレイドDQ線
15c上の信号がクロックトインバータ回路31及びイ
ンバータ回路32を介してDQバッファ17に供給され
る。
【0031】このような半導体記憶装置のリダンダンシ
ーシステム及びリダンダンシー方式によれば、不良が発
生した一つのI/Oに属するメモリセルのみで置換が行
われるので、多ビット化が進行しても効率的に救済でき
る。また、スペアメモリセル、スペアセンスアンプ回路
13c、スペアカラムスイッチ14c及びスペアDQ線
15c,15cは各I/Oに共通であり、各I/O毎に
これらを設ける必要がなく、各I/O毎に不良DQ線が
存在するか否かを記憶する1ビットのフューズ回路21
−1,21−2,…を設ければ済むので、高集積化にも
寄与できる。
【0032】図5は、この発明の第2の実施の形態に係
る半導体記憶装置のリダンダンシーシステム及びリダン
ダンシー方式について説明するためのもので、上記図1
に示したシステム及び方式をスペアDQ線に属する4つ
のセンスアンプに対してもそれぞれ独立に用いることが
できるようにしたものである。すなわち、第1の実施の
形態では、スペアを必要とするI/Oのみでスペア置換
が行われるが、あるI/OでスペアDQ線15c,15
cが使用されると、他のI/OではもはやスペアDQ線
を用いることはできない。また、スペアへの置換は、ス
ペアセンスアンプ回路13c中の4つのセンスアンプま
とめてであり、この4つのセンスアンプの組は固定され
ている。そこで、この第2の実施の形態では、更に効率
的なリダンダンシーシステム及びリダンダンシー方式を
提供しようとするものである。
【0033】図5に示す回路において、上記図1に示し
た回路と同一部分には同じ符号を付している。各I/O
に属するセンスアンプ回路13a,13a,…中のセン
スアンプの数は、4×8(ペア)=32であり、これを
選択するには5ビットのフューズ回路が必要である。ま
た、スペアDQ線15c,15cに設けられているスペ
アセンスアンプ回路13c中の4つのスペアセンスアン
プの各々が独立に置換を受け付けられるので、5ビット
よりなる4つのフューズボックス33〜36を設けてい
る。スペアDQ線15c,15cは、各DQデコーダ1
6−1,16−2,…に共通であり、このスペアDQ線
15c,15cは4つの異なるDQ線15a,15a,
…に属していた4つのセンスアンプ回路13a中の1つ
のセンスアンプを置換できるようになっている。4つの
スペアセンスアンプの各々が、どのI/Oで使用される
かを示すために、4ビットのフューズ回路を備えたフュ
ーズボックス37−1,37−2,…を各I/O毎に設
けている。この4ビットのフューズボックス37−1,
37−2,…の各々は、どれか一つのI/Oのみで使用
することができ、列アドレス信号が不良カラムを指示し
たときに、そのフューズボックスが使用されていること
を示すI/OでのみスペアDQ線15c,15cがDQ
デコーダ16−1,16−2,…によって選択される。
【0034】図6ないし図8はそれぞれ、図5に示した
回路における、フューズボックス33の構成例、フュー
ズボックス37−1の構成例、及びデータパス切り替え
回路の構成例をそれぞれ示している。
【0035】図6に示す如く、フューズボックス33
は、フューズ回路33a〜33eで構成されており、各
フューズ回路33a〜33e中には、フューズ素子F
1,F2、Pチャネル型MOSトランジスタQ1〜Q
4、Nチャネル型MOSトランジスタQ5,Q6、イン
バータ回路INV1〜INV4、及びアンドゲート2
3,24,25等が含まれている。この図6ではフュー
ズ回路33aの回路構成を詳細に示し、フューズ回路3
3b〜33eはブロック化して示しているが、フューズ
回路33b〜33eもフューズ回路33aと実質的に同
じ回路構成になっている。そして、各フューズ回路33
a〜33eには信号BPRSTが供給されると共に、各
フューズ回路毎に列アドレスの1ビットA0,/A0〜
A4,/A4が供給される。そして、各フューズ回路3
3a〜33eの出力信号B0〜B4がアンドゲート38
に供給され、このアンドゲート38から信号RDQ0が
出力される。
【0036】フューズボックス34〜36は、上記フュ
ーズボックス33と実質的に同じ回路構成であり、各フ
ューズボックス34〜36から信号RDQ1〜RDQ3
が出力される。
【0037】図7は、上記図5に示した回路におけるフ
ューズボックス37−1の構成例を示している。このフ
ューズボックス37−1は、フューズ回路37−1a〜
37−1dで構成されている。各フューズ回路は、上記
図3に示した回路と同様に構成されており、フューズ回
路37−1a中にはそれぞれフューズ素子F3、Pチャ
ネル型MOSトランジスタQ7,Q8、Nチャネル型M
OSトランジスタQ9、インバータ回路INV5,IN
V6、及びアンドゲート27等が含まれている。各フュ
ーズ回路37−1a〜37−1dの出力信号FBMTC
0〜FBMTC3はそれぞれオアゲート38に供給さ
れ、このオアゲート38の出力信号SRとこの信号SR
をインバータ回路39で反転した信号SNによってデー
タ経路が切り替えられる。
【0038】図8は、データパスを切り替える回路を簡
略化して示しており、オーバーレイドDQ線15a毎に
設けられている。この回路は、クロックトインバータ回
路40,41とインバータ回路42を含んで構成されて
いる。上記クロックトインバータ回路40の入力端には
オーバーレイドDQ線15aが接続され、クロック入力
端には上記図7に示した回路の出力信号SNが供給され
る。上記クロックトインバータ回路41の入力端にはス
ペアオーバーレイドDQ線15cが接続され、クロック
入力端には信号SRが供給される。上記クロックトイン
バータ回路40,41の出力端はインバータ42の入力
端に接続され、このインバータ42の出力端がDQバッ
ファ17の入力端に接続される。クロックトインバータ
回路40は、信号SNが“H”レベルの時にインバータ
回路として動作し、“L”レベルの時に出力端がハイイ
ンピーダンス状態となる。また、クロックトインバータ
回路41は、信号SRが“H”レベルの時にインバータ
回路として動作し、“L”レベルの時に出力端がハイイ
ンピーダンス状態となる。
【0039】よって、入力されたアドレスと上記フュー
ズボックス20の各ビットが不一致の時には、オーバー
レイドDQ線15a上の信号がクロックトインバータ回
路40,インバータ回路42を介してDQバッファ17
に供給される。一方、入力されたアドレスと上記フュー
ズボックス20の各ビットが一致した時には、スペアオ
ーバーレイドDQ線15c上の信号がクロックトインバ
ータ回路41,インバータ回路42を介してDQバッフ
ァ17に供給される。
【0040】このような構成並びに方式によれば、不良
が発生した一つのI/Oのみで置換が行われるので、多
ビット化が進行しても効率的に救済できる。また、スペ
アメモリセル、スペアセンスアンプ回路13c、スペア
カラムスイッチ14c及びスペアDQ線15c,15c
は各I/Oに共通であり、各I/O毎にこれらを設ける
必要がないので高集積化にも寄与できる。スペアへの置
換は、センスアンプ回路13c中の4つのスペアセンス
アンプを、それぞれ異なるI/Oに属するセンスアンプ
に対しても独立に行うことができるので、より効率的な
置換が行える。
【0041】図9は、この発明の第3の実施の形態に係
る半導体記憶装置のリダンダンシーシステム及びリダン
ダンシー方式について説明するためのもので、メモリセ
ルアレイのカラム構成にも着目して具体的に示してい
る。すなわち、上述した第1,第2の実施の形態に係る
半導体記憶装置のリダンダンシーシステム及びリダンダ
ンシー方式では、全てのスペアDQ線がDQデコーダに
共通に接続されていた。このため、スペアDQ線の容量
は、他の正規のDQ線に比べるとかなり大きくなり、デ
ータ転送のスピードにアンバランスが生じる可能性があ
る。また、図19に示したように、メモリはn個のメモ
リセルアレイから構成されており、このメモリセルアレ
イに共通にDQ線15,15,…が設けられているが、
全てのセルアレイで同時に同じ列アドレスでスペアへの
置換が生じるようになっている。この結果、実際にスペ
アDQ線を用いる必要がないメモリセルアレイがアクセ
スされているときでも、これを区別する手段がないの
で、スペアへの置換が生じる。そこで、これから説明す
る第3の実施の形態では、これらの点を改良し更に救済
効率を向上させている。
【0042】1つのメモリセルアレイには128ペアの
オーバーレイドDQ線15a,15a,…が設けられて
おり、各ペアのオーバーレイドDQ線15a,15a,
…に対してセンスアンプ回路13dが設けられている。
各センスアンプ回路13d中には8つのセンスアンプが
設けられ、1024のセンスアンプが存在する。オーバ
ーレイドDQ線15a,15aの8ペアで一つのI/O
を構成しており、全部では16のI/Oが存在すること
になる。また、独立に活性化されるメモリセルアレイの
数は4つとし、これを区別する行アドレスのビットとし
てr0とr1を割り振っている。
【0043】まず、一つのI/Oには、8×8=64個
のセンスアンプが設けられているので、これを指定する
ためには6ビットが必要であり、一つのカラムの置き換
えに関して6ビットのフューズ回路を有するフューズボ
ックスが必要になる。一方、スペアセンスアンプ回路1
3c中のスペアセンスアンプの数は4つであり、このそ
れぞれを任意のカラムと置き換え可能にするためには、
4つのフューズボックスが必要となる。よって、6ビッ
トのフューズ回路を備えた4つのフューズボックス43
〜46からなるフューズブロック47を設けている。更
に、独立に活性化できるメモリセルアレイが4つあり、
この各々で独立にスペアセンスアンプへの置き換えを可
能にするために、各々のメモリセルアレイに対して上記
と同様なフューズブロック48,49,50を設けてい
る。ここで、フューズブロック48には行アドレスのビ
ットとしてr0=0,r1=0が割り付けられ、フュー
ズブロック49には行アドレスのビットとしてr0=
1,r1=0が割り付けられている。また、フューズブ
ロック50には行アドレスのビットとしてr0=0,r
1=1が割り付けられ、フューズブロック47には行ア
ドレスのビットとしてr0=1,r1=1が割り付けら
れている。
【0044】選択されたメモリセルアレイに送られた列
アドレスの6ビットと一致したフューズボックスからの
信号RDQ0〜RDQ3に従ってスペアセンスアンプが
スペアDQ線15c,15cに接続され、このスペアD
Q線15c,15c上のデータがスペアDQバッファ
(SDQB)51でセンス増幅される。
【0045】4ビットのフューズボックス52−1,5
2−2,…は、正規のDQバッファ17−1,17−
2,…にそれぞれ対応して設けている。フューズボック
ス52−1,52−2,…は、4つのスペアセンスアン
プのどれがどのI/Oで使われているかを示すものであ
る。このフューズビットのいずれかが示すスペアセンス
アンプが使われると、そのI/Oではスペアが使用され
る可能性があるが、どのメモリセルアレイが活性化され
ているかが分からないと確定しない。そこで、どのメモ
リセルアレイが選択されているときに、どのI/Oでス
ペアが使用されているかを示すために、メモリセルアレ
イの数分、すなわち、今の場合、4ビットのフューズボ
ックス53−1,53−2,…を各DQバッファ17−
1,17−2,…に更に設けている。そして、どのメモ
リセルアレイが活性化されているのかを示す行アドレス
の2ビットr0,r1によって生成された信号が4つの
フューズビットのどれかと一致した場合、そのI/Oで
不良カラムが選択されるとスペアが使われる。すなわち
スペアセンスアンプを示すフューズからと活性化セルア
レイを示すフューズからの信号がそのDQバッファで同
時に生じたアクセスであり、そのI/Oではスペアが選
択される。スペアの選択は、データパス切り替え回路5
4−1,54−2,…で、DQバッファ17−1,17
−2,…からのデータ転送路をスペアDQバッファ51
からのデータ転送路に変えて用いることによって行う。
スペアDQ線15c,15cと正規のDQ線15a,1
5aの負荷容量の差をできるだけなくすために、データ
センスバッファであるDQバッファ17−1,17−
2,…とスペアDQバッファ51の入出力データパスで
スペアへの切り替えを行うようにしている。スペア使用
時と普通の場合での各I/OでのRWD線18−1,1
8−2,…の負荷の違いは、スペアDQバッファ51の
駆動能力で調整できる。
【0046】図10は、上記図9に示した回路における
フューズボックス43の構成例を示している。フューズ
ボックス43は、フューズ回路43a〜43fで構成さ
れており、各フューズ回路43a〜43f中には、フュ
ーズ素子F1,F2、Pチャネル型MOSトランジスタ
Q1〜Q4、Nチャネル型MOSトランジスタQ5,Q
6、インバータ回路INV1〜INV4、及びアンドゲ
ート23,24,25等が含まれている。この図10で
はフューズ回路43aの回路構成を詳細に示し、フュー
ズ回路43b〜43fはブロック化して示しているが、
フューズ回路43b〜43fもフューズ回路43aと実
質的に同じ回路構成になっている。そして、各フューズ
回路43a〜43fには信号BPRSTが供給されると
共に、各フューズ回路毎に列アドレスの1ビットA0,
/A0〜A5,/A5が供給される。そして、各フュー
ズ回路43a〜43fの出力信号B0〜B5がアンドゲ
ート55に供給され、このアンドゲート55から信号R
DQ0が出力される。
【0047】フューズボックス44〜46は、上記フュ
ーズボックス43と実質的に同じ回路構成であり、各フ
ューズボックス44〜46から同様に信号RDQ1〜R
DQ3が出力される。また、フューズブロック48〜5
0も上記フューズボックス43〜46のブロック47と
同様に構成されている。
【0048】図11は、上記図9に示した回路における
フューズボックス52−1及び53−1とこれらに関係
する回路部を示している。フューズブロック47〜50
から出力される4つのセンスアンプにそれぞれ対応する
信号RDQ0〜RDQ3はそれぞれ、各センスアンプ毎
にオアゲート56−1〜56−4に供給される。オアゲ
ート56−1には、ブロック47から出力された信号R
DQ0−47、ブロック48から出力された信号RDQ
0−48、ブロック49から出力された信号RDQ0−
49及びブロック50から出力された信号RDQ0−5
0が供給され、このオアゲート56−1の出力信号がフ
ューズ回路52−1a中のアンドゲート27に供給され
る。オアゲート56−2には信号RDQ1−47,信号
RDQ1−48,RDQ1−49,信号RDQ1−50
が供給され、このオアゲート56−2の出力信号がフュ
ーズ回路52−1b中のアンドゲートに供給される。オ
アゲート56−3には信号RDQ2−47,信号RDQ
2−48,RDQ2−49,信号RDQ2−50が供給
され、このオアゲート56−3の出力信号がフューズ回
路52−1c中のアンドゲートに供給される。同様に、
オアゲート56−4には信号RDQ3−47,信号RD
Q3−48,RDQ3−49,信号RDQ3−50が供
給され、このオアゲート56−4の出力信号がフューズ
回路52−1d中のアンドゲートに供給される。そし
て、各フューズ回路52−1a〜52−1dの出力信号
FBMTC0〜FBMTC3がオアゲート58に供給さ
れる。
【0049】また、メモリセルアレイの行のブロックを
識別するために、アンドゲート57−1〜57−4を設
けており、これらアンドゲート57−1〜57−4には
それぞれロウアドレスr0,r1が(0,0),(1,
0),(0,1),(1,1)のそれぞれが供給され
る。各アンドゲート57−1〜57−4の出力信号は、
フューズ回路53−1a〜53−1d中のアンドゲート
27に供給され、これらフューズ回路53−1a〜53
−1dの出力信号RBMTC0〜RBMTC3がオアゲ
ート59に供給される。上記オアゲート58,59の出
力信号はアンドゲート60に供給され、このアンドゲー
ト60の出力信号SRとこの信号SRをインバータ回路
61で反転した信号SNによってデータ経路が切り替え
が行われる。
【0050】なお、図11では、フューズボックス52
−1と53−1を例にとって説明したが、フューズボッ
クス52−2,…並びに53−2,…も同様に構成され
ている。
【0051】図12は、図9におけるデータパス切り替
え回路54の概略構成を示している。この回路は、クロ
ックトインバータ回路62,63とインバータ回路64
を含んで構成されている。上記クロックトインバータ回
路62の入力端にはDQバッファ17の出力端が接続さ
れ、クロック入力端には上記図11に示した回路の出力
信号SNが供給される。上記クロックトインバータ回路
63の入力端にはスペアDQバッファ51の出力端が接
続され、クロック入力端には信号SRが供給される。上
記クロックトインバータ回路62,63の出力端はイン
バータ64の入力端に接続され、このインバータ64の
出力端がRWDバス18に接続される。クロックトイン
バータ回路62は、信号SNが“H”レベルの時にイン
バータ回路として動作し、“L”レベルの時に出力端が
ハイインピーダンス状態となる。また、クロックトイン
バータ回路63は、信号SRが“H”レベルの時にイン
バータ回路として動作し、“L”レベルの時に出力端が
ハイインピーダンス状態となる。
【0052】このような構成によれば、不良が発生した
一つのI/Oのみで置換が行われるので、多ビット化が
進行しても効率的に救済できる。また、スペアメモリセ
ル、スペアセンスアンプ回路13c、スペアカラムスイ
ッチ14c及びスペアDQ線15c,15cは各I/O
に共通であり、各I/O毎にこれらを設ける必要がない
ので高集積化にも寄与できる。スペアへの置換は、セン
スアンプ回路13c中の4つのスペアセンスアンプを、
それぞれ異なるI/Oに属するセンスアンプに対しても
独立に行うことができ、より効率的な置換が行える。更
に、スペアDQバッファ51を設け、DQバッファ17
−1,17−2,…とスペアDQバッファ51の入出力
データパスでスペアへの切り替えを行うので、スペアD
Q線15c,15cと正規のDQ線15a,15aの負
荷容量の差を小さくでき、データ転送のスピードを均等
化できる。しかも、一つのメモリセルアレイ中で異なる
I/Oの同一列アドレスでスペアの使用要求がある場
合、すなわち二つ以上のI/Oでスペアセンスアンプ選
択フューズビットとセルアレイ選択フューズビットの双
方が同じビットが選択状態にある場合は、複数のI/O
で同時にスペアDQバッファの選択が生じてしまうが、
この場合を除いて、すなわち同時に二つ以上のI/Oで
スペアを使用する必要が生じる場合を除いて、メモリセ
ルアレイ上のカラムの位置に対して任意位置からスペア
への置き換えが可能となる。
【0053】次に、上述した図1,5,9での方式を一
般化して多ビットメモリでのI/O毎に異なるスペアを
使用するリダンダンシーシステム及びリダンダンシー方
法、並びにアドレス識別システム及びアドレス識別方法
を定式化する。
【0054】まず、リダンダンシーが対象とするデータ
のアドレス空間を規定する。実際のメモリ上でまとめて
スペアと置換されるメモリセルまたはデータのまとまり
を表すアドレスは、図13のようになる。アドレスグル
ープのアドレスを指定すると、各I/Oで置換の単位と
なるまとまりを指定できる。このまとまりは、具体的に
は図1では列アドレスの3ビットによって指定される一
つのDQ線ペア、図5では列アドレスの5ビットによっ
て指定される各セルアレイに共通の各々一つのセンスア
ンプ、図9では行アドレスの2ビットと列アドレスの6
ビットで指定される各セルアレイ毎の一つのセンスアン
プである。アドレス空間のI/O軸は、具体的なアドレ
スを指定することのできないデータのグループであり、
多ビットメモリの特徴である。
【0055】次に、I/O軸を除いたアドレス空間での
位置を表すベクトルをXで表す。図13で例えば○印1
00〜103で示したのが各I/Oで置換の対象となる
アドレスで、矢印がベクトルXを表す。I/O軸の座標
をzで表すと、Xを指定してもzは識別されないので、
zはシステムに与えられるアドレス以外、すなわちシス
テム外で識別される。
【0056】次に、アドレスフューズボックスを規定す
る。図14に示すように、アドレスフューズボックスfb
は、ベクトルXを入力されると“0”または“1”を出
力する。すなわち、フューズボックスにプログラムされ
たアドレスと不一致か一致かを判断して出力する。図1
では、3フューズビットよりなるフューズボックス2
0、図5では5フューズビットよりなるフューズボック
ス33〜36、図9では6フューズビットよりなるフュ
ーズボックス43〜46がこれに相当する。次に、フュ
ーズボックス空間を規定する。
【0057】フューズボックス空間は、独立に置換され
うるスペアの数に相当するフューズボックスからなり、
個々のフューズボックスを指定するための座標の設定の
仕方に特徴がある。図15は、352個のフューズボッ
クスからなるフューズボックス空間の例を示している。
座標としては3種類を想定しているが、これは普通の意
味での座標とは異なる。各座標軸は、単位ベクトルの集
まりよりなり、これらを{e(1)i1}、{e(2)i
2}、{e(3)i3}で示した。具体的には、{e
(1)i1}軸は図13の例では4層のフューズボックス
アレイで構成されているので、4次元の単位ベクトルで
構成される。右側から、第1層、第2層、第3層、第4
層とすると、各々はそれぞれ単位ベクトル[1,0,
0,0]、[0,1,0,0]、[0,0,1,0]、
[0,0,0,1]と表される。これらを記号としては
e(1)1、e(1)2、e(1)3、e(1)4と表
す。他の座標についても同様である。
【0058】{e(1)i1}、{e(2)i2}、{e
(3)i3}はそれぞれ、4次元、8次元、11次元の単
位ベクトルよりなり、各々からそれぞれ一つの単位ベク
トルを指定すれば、あるフューズボックスがフューズボ
ックス空間で指定及び特定できる。この座標軸の設定の
仕方はもちろん種々あり得るが、なるべく全単位ベクト
ルの数が少なくなり、且つフューズの実際の並びなどが
直観的に分かりやすいものが採用される。図15の例は
その一例である。
【0059】図15に比べてフューズボックスの配置の
直観は得にくいが、フューズ総数が最も少ない他の座標
の設定の仕方の例を示す。まず、フューズボックスの総
数352を素因数分解すると、352=2・2・2・2
・2・11である。この素因数に現れた素数の数だけの
座標軸と各々の素数を次元とする単位ベクトルを用い
る。すなわち、2次元の単位ベクトルからなる座標5個
と11次元の単位ベクトルからなる座標1個の計6座標
で、このフューズボックス空間を表すことができる。各
々の座標軸から一つずつ単位ベクトルを指定すれば、あ
る特定のフューズボックスを特定できる。図15の全フ
ューズボックスを指定するのに用いられる前述した例の
単位ベクトルの総数は、先の場合が23であるが、この
場合は21となる。
【0060】さて、フューズボックス空間の座標軸がm
=1、2、…、nとして{e(m)im}であり、各単位
ベクトルの次元をdim(e(m)im)=k(m)とす
ると、imは1、2、…、k(m)の値を取り、フューズ
ボックス空間のフューズボックス総数は、k(1)×k
(2)×…×k(n)となる。あるフューズボックス
は、Y=[e(m)im]で指定され({ }ではmが固
定でimが変化し、[ ]ではmが変化し各mに対してim
が決まるとする)、このフューズボックスの作用をfbY
で表すと、データのアドレス空間の座標Xに対して、fb
Y(X)=0または1 fbY(X)・fbY(X´)=0 となる。すなわち、一つのフューズボックスは、一つの
Xに対してのみ“1”を出力する。これは、具体的には
各々のXに対してただ一つのフューズボックスをフュー
ズボックス空間にプログラムして指定し、プログラムし
たフューズボックスから“1”を出力(スペアに置き換
える)するようにするか、全くフューズボックスを指定
しないかと言うことである。
【0061】このフューズボックス空間に割り付けられ
たXがどのI/Oに対応するか、すなわち、システム外
でのみ識別される座標zを指定する方法を以下に示す。
【0062】フューズボックス空間に割り付けられたア
ドレス空間の座標(z,X)を識別する方法は、各z毎
にf1z、f2z、…、fmz、…、fnzなる“0”と“1”
を要素とする固定ベクトルを生成する。但し、fmzの次
元は、dim(fmz)=dim(e(m)im)=k
(m)である。これを以下、識別空間と称することにす
る。
【0063】この識別空間の固定ベクトルを以下のよう
に生成することによって、zを識別する方法が得られ
る。
【0064】各(z,X)に対して、fbY(X)=1な
らY=[e(m)im]であるので、この各mに対して、
fmz・e(m)im=1となるように、fmzのk(m)個
の要素に“1”を入れる。
【0065】識別空間は、各zすなわちI/O毎にk
(1)+k(2)+…+k(n)個の要素からなり、フ
ューズボックス空間の要素よりずっと少ない要素数の指
定で、そのI/Oに属するフューズボックスを識別でき
ることになる。
【0066】次に、図15の例で識別空間の作り方の具
体例を示す。ここで、図15には、図13のアドレス空
間の3つのzが割り付けられているものとする。
【0067】図15においてフューズボックス104,
105がI/O2、すなわちz=2に属するアドレスに
対してプログラムされ、フューズボックス106がI/
O1、すなわちz=1に属するアドレスに対してプログ
ラムされたフューズボックスとする。z=2に対するフ
ューズボックス104,105の座標はそれぞれ、[e
(1)2 ,e(2)1 ,e(3)7 ]と[e(1)4 ,
e(2)1 ,e(3)5 ]であり、z=1に対するフュ
ーズボックス106の座標は[e(1)2 ,e(2)1
,e(3)2 ]である。各単位ベクトルは具体的には
以下の通りである。
【0068】e(1)2 =[0,1,0,0] e(2)1 =[1,0,0,0,0,0,0,0] e(3)7 =[0,0,0,0,0,0,1,0,0,
0,0] e(1)4 =[0,0,0,1] e(2)5 =[0,0,0,0,1,0,0,0,0,
0,0] e(3)2 =[0,1,0,0,0,0,0,0,0,
0,0] z=1に対しては、fm1・e(m)im=1が[e(1)
2 ,e(2)1 ,e(3)2 ]に対して満たされるよう
にfm1を構成すると、図16(a),(b)に示すよう
になる。z=2に対しては、fm2・e(m)im=1が
[e(1)2 ,e(2)1 ,e(3)7 ]と[e(1)
4 ,e(2)1 ,e(3)5 ]に対して成り立つように
fm2を構成すると図16(a),(b)のようになる。
【0069】この例ではfm3には割付けがないので全て
値が“0”となる。なお、図16(a)における縦縞の
フューズビット107〜109、及び点の網掛けのフュ
ーズビット110〜114が識別空間の固定ベクトルの
“1”の要素を表している。図15では6座標でフュー
ズボックス空間を表現する方法について触れたが、これ
に対応する識別空間を図16(b)に示す。
【0070】識別空間の固定ベクトルの要素を具体的に
言うと、図1、図5、図9の各DQバッファに付属して
いるフューズビットである。
【0071】図1では、フューズボックス空間は1次元
の単位ベクトル、すなわち“1”で示される。これに対
しては、識別空間も1次元である。すなわち、フューズ
ボックス21−1,21−2,…があるアドレスに対し
て、そのzで使用されているか否かの状態を示す。
【0072】図5では、フューズボックス空間は4次元
の単位ベクトルで表されている。識別空間も4次元の固
定ベクトルからなる。
【0073】図9では、フューズボックス空間は4次元
の単位ベクトルの2組で表現されている。フューズボッ
クスの数は16であるので、素因数分解すると2・2・
2・2とからなる2次元の単位ベクトルの4組でも表現
できるが、単位ベクトルの数はいずれも8であり、より
直観的に分かりやすい方を使用している。識別空間は各
zが4次元の固定ベクトル二つよりなる。
【0074】さて、識別空間の固定ベクトルがあり、あ
るアドレスがフューズボックス空間に与えられ、“1”
を出力したフューズボックスの座標が分かったとき、こ
のアドレスのzを識別する方法を次に示す。これによっ
て、どのI/Oでスペアへの置き換えを行えば良いかが
分かることになる。
【0075】あるアドレスXに対してfbY(X)=1な
らY=[e(m)im]が決まる。このYを識別空間の固
定ベクトルと作用させて内積とAND演算を行い、
“1”となるzを探せば良い。すなわち、
【数1】 となるzがfbY(X)=1となる一つのYに対しては一
つずつ対応するように、固定ベクトルが生成されている
から、このzがアドレスが属するzである。
【0076】具体的には、図9において、この演算はフ
ューズボックス43〜46からの信号RDQ0〜RDQ
3を各DQバッファ17−1,17−2,…のフューズ
ビットに送り、対応するフューズビットがプログラムさ
れていれば一致信号を出し、この一致信号のANDを取
り、このANDが成立したI/Oでスペアが使われるよ
うにすることに対応することは図9で説明した通りであ
る。
【0077】以上のように、多ビット並列入出力のメモ
リ等において、システムに与えるアドレスのみでは識別
不可能なI/O情報をアドレス識別システムに持たせる
一般的な方法を示した。これによって、多ビットメモリ
でのスペアへの置き換えが効率的に行えるようになる。
【0078】図17は、上述したようなメモリチップを
システムに組み込んだ状態の一部を抽出して概略構成を
示すブロック図である。メモリチップ100は、基本的
には上述した各実施の形態で説明した構成と同様になっ
ている。このメモリチップ100は、バス(アドレスバ
ス、コマンドバス、データバス)101を介してCPU
102に接続され、CPU102からアドレス及びコマ
ンドを受け、且つこのCPU102との間でデータの授
受を行うようになっている。上記メモリチップ100中
には、メモリセルアレイ103、読み出し・書き込み回
路104、入力回路105、出力回路106、同期回路
107、クロックバッファ108、及びフューズプログ
ラム回路109等が含まれている。上記CPU102か
ら出力されたクロック信号CKは、クロックバッファ1
08に入力され、このクロックバッファ108の出力が
メモリチップ100の内部クロックCLKとして用いら
れる。この内部クロックCLKは読み出し・書き込み回
路104及び同期回路107に供給される。上記読み出
し・書き込み回路104は、CPU102からバス10
1を介してアドレスとコマンドを受け、上記内部クロッ
クCLKに同期してメモリセルアレイ103からのデー
タの読み出し、及びメモリセルアレイ103へのデータ
の書き込みを行う。同期回路107は、クロック信号C
Kと内部クロック信号CLKとのずれ(スキュー)を取
り除くもので、このずれを取り除いた内部クロック信号
CK´が上記入力回路105及び出力回路106に供給
され、これらの回路105,106が信号CK´に同期
して動作する。上記フューズプログラム回路109は、
CPU102からフューズプログラム信号FPを受け、
上記読み出し・書き込み回路104を制御して不良DQ
線から対応するDQバッファへのデータパスを、スペア
DQ線からDQバッファへのデータパスに切り替えるよ
うになっている。
【0079】上記のような構成において、経年変化等に
よってメモリチップ(メモリセル)100に不良が発生
した場合、CPU102からメモリセルアレイ103中
の各メモリセルにデータを書き込み、このデータを読み
出してベリファイを行う。そして、不一致のときにCP
U102からフューズプログラム回路109にフューズ
プログラム信号FPを供給し、フューズプログラム回路
109で前述した各実施の形態におけるフューズボック
スに不良アドレスをプログラムし、不良DQ線から対応
するDQバッファへのデータパスを、スペアDQ線から
DQバッファへのデータパスに切り替えて不良が発生し
たメモリセルをスペアメモリセルに置換する。これによ
って、システムに組み込んだ後で、経年変化等によって
メモリセルに不良が発生した場合でもシステムそのもの
を不良にすることなく救済が可能となる。
【0080】図18は、上記図17に示したメモリシス
テムにおけるリダンダンシー方式について説明するため
のフローチャートである。まず、システムの電源を立ち
上げ(ステップ1)、CPU102からメモリチップ1
00にアドレス及びデータを与えて書き込みを行う(ス
テップ2)。次に、CPU102から同じアドレスを与
えてメモリチップ100の上記書き込みを行ったアドレ
スからCPU102にデータを読み出し(ステップ
3)、この読み出したデータと書き込んだデータとを比
較する(ステップ4)。そして、両データが一致してい
るときには、全てのアドレスに対してテストを行ったか
否か判定し(ステップ5)、全てのアドレスに対してテ
ストを行っていないと判定されたときには、アドレスを
変更して(ステップ7)、ステップ2からステップ6の
動作を順次繰り返す。そして、ステップ5で書き込んだ
データと読み出したデータとが全てのアドレスで一致し
ていたと判定されると、メモリチップ100は正常動作
をしているものと判断してテストを終了する(ステップ
7)。
【0081】一方、ステップ4で両データの不一致が検
出されたときには、使用されているフューズボックスの
数を確認し(ステップ8)、使用可能なフューズが残っ
ているか否か判定する(ステップ9)。使用可能なフュ
ーズが残っていると判定された場合には、CPU102
からフューズプログラム信号FPを発生してフューズプ
ログラム回路109に供給し(ステップ10)、不良ア
ドレスをフューズにプログラムする(ステップ11)。
その後、ステップ6に戻ってアドレスを変更し、ステッ
プ2に戻って上述した動作を繰り返す。一方、ステップ
9で使用可能なフューズが残っていないと判定された場
合には、メモリ不良としてシステムを停止する(ステッ
プ12)。
【0082】上記のような方式によれば、メモリチップ
100をシステムに組み込んだ後で経年変化等によって
不良が発生しても、使用可能なフューズ(スペアメモリ
セル)が存在すれば容易に救済可能である。また、使用
可能なフューズボックスの数を確認しつつテストを行う
ので、使用可能なフューズボックスがない場合に無駄な
テスト動作を繰り返すこともない。
【0083】なお、上記図17に示したシステムにおい
て、CPU102からフューズプログラム回路に109
に信号線を介してフューズプログラム信号FPを独立し
た信号として与える場合を例にとって説明したが、CP
U102からバス101を介してコマンドで入力するよ
うに構成しても良い。
【0084】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、多ビットメモリにおけるアドレスをI/O毎に識別
でき、スペアへの置き換えが効率的に行えるアドレス識
別システム及びアドレス識別方法が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施の形態に係る半導体記憶
装置について説明するためのもので、多ビットメモリに
おける列アドレス信号によるデコードに関係する部分の
みを抽出して模式的に示す回路図。
【図2】図1に示した回路におけるフューズボックスの
構成例を示す回路図。
【図3】図1に示した回路におけるフューズ回路の構成
例を示す回路図。
【図4】図1に示した回路において、リダンダンシーを
行った時に、不良DQ線からDQバッファへのデータパ
スを、スペアメモリセルから上記DQバッファへのデー
タパスに切り替えるためのデータパス切り替え回路を簡
略化して示す回路図。
【図5】この発明の第2の実施の形態に係る半導体記憶
装置について説明するためのもので、多ビットメモリに
おける列アドレス信号によるデコードに関係する部分の
みを抽出して模式的に示す回路図。
【図6】図5に示した回路において、各I/Oに属する
センスアンプ回路中のセンスアンプを選択するためのフ
ューズボックスの構成例を示す回路図。
【図7】図5に示した回路において、スペアセンスアン
プ回路中のセンスアンプがどのI/Oで使用されている
かを示すためのフューズボックスの構成例を示す回路
図。
【図8】図5に示した回路において、リダンダンシーを
行った時に、不良DQ線からDQバッファへのデータパ
スを、スペアメモリセルから上記DQバッファへのデー
タパスに切り替えるためのデータパス切り替え回路を簡
略化して示す回路図。
【図9】この発明の第3の実施の形態に係る半導体記憶
装置について説明するためのもので、多ビットメモリに
おける列アドレス信号によるデコードに関係する部分の
みを抽出して模式的に示す回路図。
【図10】図9に示した回路において、各I/Oに属す
るセンスアンプ回路中のセンスアンプを独立に活性化で
きるメモリセルアレイ毎に選択するためのフューズボッ
クスの構成例を示す回路図。
【図11】図9に示した回路において、スペアセンスア
ンプ回路中のセンスアンプのどれがどのI/Oで使用さ
れているかを示すためのフューズボックス、メモリセル
アレイが選択されている時にどのI/Oでスペアが使用
されているかを示すフューズボックス及びこれらに関係
する回路部の構成例を示す回路図。
【図12】図9におけるデータパス切り替え回路の概略
構成を示す回路図。
【図13】この発明の第4の実施の形態に係るリダンダ
ンシーシステム及びリダンダンシー方法、並びにアドレ
ス識別システム及びアドレス識別方法について説明する
ためのもので、実際のメモリ上でまとめてスペアと置換
されるメモリセルまたはデータのまとまりを表すアドレ
ス空間を示す図。
【図14】アドレスフューズボックスの作用について説
明するための図。
【図15】352個のフューズボックスからなるフュー
ズボックス空間の例を示す図。
【図16】図15に対応した識別空間の固定ベクトルの
説明図。
【図17】この発明の第5の実施の形態に係るメモリシ
ステムの概略構成を示すブロック図。
【図18】図17に示したメモリシステムにおけるリダ
ンダンシー方式について説明するためのフローチャー
ト。
【図19】従来の多ビットメモリの概略構成例を示すブ
ロック図。
【図20】図19の多ビットメモリに、どのようにカラ
ムのリダンダンシーを取り込むかの一例を模式的に示し
た回路図。
【符号の説明】
11−1〜11−n…メモリセルアレイ、12−1〜1
2−n…行デコーダ、13−1〜13−n,13a,1
3d…センスアンプ、13c…スペアセンスアンプ、1
4−1〜14−n,14a,14d…カラムスイッチ、
14c…スペアカラムスイッチ、15…DQ線、15a
…オーバーレイドDQ線、15c…スペアオーバーレイ
ドDQ線、16,16−1,16−2…DQデコーダ、
17−1〜17−m…DQバッファ、18−1,18−
2…RWDバス、20,33〜36,43〜46,52
−1,52−2,53−1,53−2…フューズボック
ス、20a〜20c,21−1,21−2,33a〜3
3e,37−1,37−2,43a〜43f…フューズ
回路、30,31,40,41,62,63…クロック
トインバータ回路、32,42,64…インバータ回
路、47〜50…フューズボックスのブロック、51…
スペアDQバッファ、54−1,54−2,54…デー
タパス切り替え回路、100…メモリチップ、101…
バス、102…CPU、103…メモリセルアレイ、1
04…読み出し・書き込み回路、105…入力回路、1
06…出力回路、107…同期回路、108…クロック
バッファ、109…フューズプログラム回路。

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 1つのアドレスに対して複数のデータ層
    を並列に持つデータアクセスシステムと、不良アドレス
    を記憶するフューズボックスの集合と、前記フューズボ
    ックスを指定する座標システムと、前記データアクセス
    システムの1つのアドレスに対して並列に出力されるデ
    ータの入出力経路毎に設けられ、前記データアクセスシ
    ステムのデータ層に対応した入出力経路毎に使用された
    フューズボックスの座標がプログラムされる識別フュー
    ズビットの集合とを具備し、入力されたアドレスに対し
    て、前記フューズボックスに記憶されたアドレスのデー
    タ層を識別することを特徴とするアドレス識別システ
    ム。
  2. 【請求項2】 1つのアドレスに対して複数のデータ層
    を並列に持つデータアクセスシステムと、不良アドレス
    を記憶するフューズボックスの集合と、前記フューズボ
    ックスを指定する座標システムと、前記データアクセス
    システムの1つのアドレスに対して並列に出力されるデ
    ータの入出力経路毎に設けられ、前記データアクセスシ
    ステムのデータ層に対応した入出力経路毎に使用された
    フューズボックスの座標を識別フューズビットにプログ
    ラムした識別フューズビットの集合とを具備するアドレ
    ス識別システムにおけるアドレス識別方法であって、 前記データアクセスシステム中の識別フューズビットの
    データ層に対応した入出力経路毎に使用されたフューズ
    ボックスの座標をプログラムし、 入力されたアドレスに対して前記フューズボックスに記
    憶されたアドレスのデータ層を識別することを特徴とす
    るアドレス識別システムにおけるアドレス識別方法。
  3. 【請求項3】 前記フューズボックスは、アドレスのビ
    ットに対応した複数のフューズビットを有し、このフュ
    ーズビットをプログラムすることによりアドレスに選択
    的に応答することを特徴とする請求項2に記載のアドレ
    ス識別方法。
  4. 【請求項4】 前記フューズボックスを指定する座標シ
    ステムは、複数のビットによって構成される複数のビッ
    トグループによってなり、これらのビットグループの各
    々で1ビットを指定することにより一つのフューズボッ
    クスを指定し、各々のビットグループからの1ビットず
    つの組み合わせで全てのフューズボックスを指定するこ
    とを特徴とする請求項2または3に記載のアドレス識別
    方法。
  5. 【請求項5】 前記並列に出力されるデータの入出力経
    路毎に設けられた座標システムを表現する識別フューズ
    ビットの集合は、複数のビットによって構成される複数
    のビットグループの各々のビットに対応したフューズビ
    ットを有することを特徴とする請求項2乃至4いずれか
    1つの項に記載のアドレス識別方法。
  6. 【請求項6】 データの層に対応した入出力経路毎に使
    用されたフューズボックス座標に対応するビットを識別
    フューズビットに重ねてプログラムし、アドレスに対し
    てフューズボックスに応答したデータの層を識別するこ
    とを特徴とする請求項2乃至5いずれか1つの項に記載
    のアドレス識別方法。
  7. 【請求項7】 複数のアドレスの組み合わせをフューズ
    でプログラミングすることにより場所を特定する装置で
    あって、 一部のアドレスが共通であるn(n≧2)個の領域と、 n個の領域で共有され、プログラムされたことで前記n
    個の領域内の特定のアドレスを指定するフューズブロッ
    クと、 n個の領域の中から、プログラムされたことで、少なく
    とも1つの領域を特定するフューズ素子とを具備し、 前記フューズブロックと前記フューズ素子のプログラム
    状態の組み合わせで場所を特定することを特徴とする装
    置。
  8. 【請求項8】 前記複数のアドレスは、行アドレスと列
    アドレスを含み、前記行アドレスの一部によって前記n
    個の領域の1つが特定され、この行アドレスの一部は前
    記フューズ素子にプログラムされることを特徴とする請
    求項7に記載の装置。
  9. 【請求項9】 前記複数のアドレスは、行アドレスと列
    アドレスを含み、列アドレスが前記n個の領域で共通で
    あり、この列アドレスは前記フューズブロックにプログ
    ラムされることを特徴とする請求項7または8に記載の
    装置。
  10. 【請求項10】 前記nを素因数分解してn=p1×p
    2×p3×…×pi×…×pm(piは1以外の素数)
    となったとき、前記フューズ素子の個数nがΣpi(i
    =1〜m)以上、n以下で、Nがnより小さいときは、
    n個のうちの2つ以上の前記フューズ素子をプログラム
    して前記n個の領域から1つの領域を特定することを特
    徴とする請求項7乃至9いずれか1つの項に記載の装
    置。
  11. 【請求項11】 前記特定される領域は、メモリセルア
    レイであることを特徴とする請求項7乃至10いずれか
    1つの項に記載の装置。
  12. 【請求項12】 複数のアドレスの組み合わせをフュー
    ズでプログラミングすることにより場所を特定する方法
    であって、 一部のアドレスが共通であるn(n≧2)個の領域で共
    有されたフューズブロックをプログラムすることで前記
    n個の領域内の特定のアドレスを指定するステップと、 フューズ素子をプログラムすることで、n個の領域の中
    から少なくとも1つの領域を特定するステップと、 前記第1ステップと第2ステップのプログラム状態の組
    み合わせで場所を特定するステップとを具備することを
    特徴とする方法。
  13. 【請求項13】 前記複数のアドレスは行アドレスと列
    アドレスを含み、前記行アドレスの一部によって前記n
    個の領域の1つが特定され、この行アドレスの一部は前
    記フューズ素子にプログラムされることを特徴とする請
    求項12に記載の方法。
  14. 【請求項14】 前記複数のアドレスは行アドレスと列
    アドレスを含み、列アドレスが前記n個の領域で共通で
    あり、この列アドレスは前記フューズブロックにプログ
    ラムされることを特徴とする請求項12または13に記
    載の方法。
  15. 【請求項15】 前記nを素因数分解してn=p1×p
    2×p3×…×pi×…×pm(piは1以外の素数)
    となったとき、前記フューズ素子の個数nがΣpi(i
    =1〜m)以上、n以下で、Nがnより小さいときは、
    n個のうちの2つ以上の前記フューズ素子をプログラム
    して前記n個の領域から1つの領域を特定することを特
    徴とする請求項12乃至14いずれか1つの項に記載の
    方法。
  16. 【請求項16】 前記特定される領域は、メモリセルア
    レイであることを特徴とする請求項12乃至15いずれ
    か1つの項に記載の方法。
  17. 【請求項17】 複数のアドレスの組み合わせをフュー
    ズでプログラミングすることにより場所を特定する機能
    を有する半導体装置であって、 一部のアドレスが共通であるn(n≧2)個の領域内の
    特定のアドレスを指定するように、前記n個の領域で共
    有されたフューズブロックをプログラムする機能と、 n個の領域の中から少なくとも1つの領域を特定するよ
    うにフューズ素子をプログラムする機能とを具備し、 前記機能のプログラム状態の組み合わせで場所を特定す
    ることを特徴とする半導体装置。
  18. 【請求項18】 前記複数のアドレスは行アドレスと列
    アドレスを含み、前記行アドレスの一部によって前記n
    個の領域の1つが特定され、この行アドレスの一部は前
    記フューズ素子にプログラムされることを特徴とする請
    求項17に記載の半導体装置。
  19. 【請求項19】 前記複数のアドレスは行アドレスと列
    アドレスを含み、列アドレスが前記n個の領域で共通で
    あり、この列アドレスは前記フューズブロックにプログ
    ラムされることを特徴とする請求項17または18に記
    載の半導体装置。
  20. 【請求項20】 前記nを素因数分解してn=p1×p
    2×p3×…×pi×…×pm(piは1以外の素数)
    となったとき、前記フューズ素子の個数nがΣpi(i
    =1〜m)以上、n以下で、Nがnより小さいときは、
    n個のうちの2つ以上の前記フューズ素子をプログラム
    して前記n個の領域から1つの領域を特定することを特
    徴とする請求項17乃至19いずれか1つの項に記載の
    半導体装置。
  21. 【請求項21】 前記特定される領域は、メモリセルア
    レイであることを特徴とする請求項20に記載の半導体
    装置。
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