JP2004152420A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リフレッシュが必要なメモリセル部を有する半導体装置に関し、特に、リフレッシュカウンタを用いて、オートリフレッシュ、セルフリフレッシュなどを行う機能を有する半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
DRAMセル(ダイナミックメモリセル)を有する半導体装置では、一定の時間間隔ごとにセルのデータを再書込みするリフレッシュ動作が必要である。このようなリフレッシュには、リフレッシュするアドレスをその都度外部から入力するラスオンリーリフレッシュ、リフレッシュのタイミングだけを入力するオートリフレッシュ、および待機状態で使用され内部だけで自動的にリフレッシュするセルフリフレッシュの3通りの方法がよく知られている。最近の同期型では、内部にリフレッシュカウンタを設けたオートリフレッシュとセルフリフレッシュが主流である。
【0003】
図4は、従来の半導体装置のアドレス制御回路の構成を示すブロック図と、オートリフレッシュのエントリー方法を示す入力波形図である。従来の半導体装置は、図4(a)に示すように、リフレッシュアドレスを保持するリフレッシュカウンタ101、外部アドレスを取り込み保持するアドレスバッファ102、リフレッシュアドレスまたは外部アドレスを選択し内部アドレスバス103に出力する切替回路104、複数の外部信号に従ってこれらを制御する制御回路105を持っている。
【0004】
リフレッシュカウンタ101は、オートリフレッシュおよびセルフリフレッシュにおいて、次にリフレッシュすべきメモリセル部のアドレスを保持し、これをリフレッシュアドレスとして切替回路104に出力する。また、制御回路105の信号を受けて、リフレッシュ動作終了後に、保持しているリフレッシュアドレスをカウントアップする。
【0005】
アドレスバッファ102は、複数のアドレス入力端子106を持ち、制御回路105の信号を受けてアドレス入力端子106の入力信号(以下Addという)を取り込みこれを外部アドレスとして保持する。同時に、この外部アドレスを切替回路104に出力する。
【0006】
切替回路104は、制御回路105からの信号を受けて、リフレッシュアドレスまたは外部アドレスの一方を選択して、内部アドレスバス103に出力する。
【0007】
制御回路105は、クロック入力端子107および複数のコマンド入力端子108を持っている。クロック入力端子107から入力されるクロック信号(以下CLKという)は、この半導体装置全体の同期を取るために使用される。また、コマンド入力端子108から入力される信号は、その組合せによってこの半導体装置の動作を規定する。
【0008】
たとえば、最近の同期型DRAMでは、図に示すように、/RAS、/CAS、および/WEの3つが使用され、リード、ライト、プリチャージ、バンク選択、オートリフレッシュ、セルフリフレッシュなどの主要な動作が規定されている。
【0009】
制御回路105は、これらの入力信号に従って、図4(a)のリフレッシュカウンタ101、アドレスバッファ102、切替回路104をはじめとする半導体装置の各回路ブロックに必要な制御信号を生成し供給している。
【0010】
ここでは、リフレッシュカウンタまわりに必要な回路ブロックと入力信号だけを示した。
【0011】
図4(b)は、同期型DRAMにおけるオートリフレッシュを規定する入力波形図である。クロック入力端子107に入力されるクロック信号(CLK)の立ち上がりで/RAS、/CAS、および/WEの各信号が取り込まれる。これらがそれぞれ”0”、”0”、および”1”であると、オートリフレッシュ動作が開始される。この時、Addは取り込まれず、アドレスパッファ102の外部アドレスは内部では使用されない。
【0012】
オートリフレッシュ動作が開始されると、まず、切替回路104がリフレッシュカウンタ101の出力であるリフレッシュアドレスを選択し、これを内部アドレスバス103に出力する。次に、図には示していないが、制御回路105が作り出す制御信号のタイミングに従って、内部でリード動作が行われ、リフレッシュアドレスに対応するメモリセル部がリフレッシュされる。
【0013】
DRAMにおいては、リード動作がメモリセルの再書込みを兼ねているので、あえてライト動作を行う必要はない。
【0014】
リード動作に続いて、内部で自動的にプリチャージ動作が行われ、最後に、リフレッシュカウンタ101に保持されたリフレッシュアドレスがカウントアップされてオートリフレッシュ動作が完了する。
【0015】
セルフリフレッシュの場合は、制御回路105の内部にタイマー回路を持っていて、リフレッシュするタイミングもこのタイマー回路で発生することを除けば、リフレッシュカウンタ101のリフレッシュアドレスを用いてリフレッシュを行う動作は同様である。
【0016】
このようなオートリフレッシュ、セルフリフレッシュは外部アドレスを入力する必要がないのでユーザにとっては便利である反面、製品開発段階での評価、不良解析等ではリフレッシュアドレスが把握できないという重大な欠点を持っている。
【0017】
すなわち、製造プロセスのばらつきや微細な欠陥などにより、周辺回路、特に、リフレッシュカウンタ101、内部アドレスバス103、あるいはオートリフレッシュにかかわる制御回路105の一部に不良が生じた場合、膨大な評価時間を要する全セルのリード、ライトによるメモリマップ取得以外に、不良症状の確認ができないという問題があった。
【0018】
また、内部信号の針あたりによる不良解析を行う場合でも、リフレッシュアドレスが把握できないため、内部状態を制御できず、効率の良い解析が行えないという問題もあった。外部アドレスを入力してのリード動作は、オートリフレッシュにおける内部リード動作とは、内部制御信号等のタイミングが微妙に異なり、不良症状が再現しないことが多く、不良解析手段としては使えない場合が多かった。
【0019】
さらに、セルフリフレッシュでは、待機時電流を抑えるために、通常、タイマー回路によるリフレッシュ周期をメモリセルの実力の限界近くまで長く設定するので、その評価、不良解析にかかる時間も膨大で、製品開発に支障をきたす場合もあった。
【0020】
【発明が解決しようとする課題】
上述のごとく、従来の半導体装置はリフレッシュアドレスが把握できず、オートリフレッシュ、セルフリフレッシュの評価、不良解析に膨大な時間がかかるという問題があった。
【0021】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、任意のリフレッシュアドレスの設定、およびその外部への出力ができる半導体装置を提供することを目的とする。
【0022】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の半導体装置は、複数のグループに分けられたメモリセル部の1つのグループを選択するためのリフレッシュアドレスを保持するリフレッシュカウンタと、アドレス入力端子から入力された外部アドレスを保持するアドレスバッファと、コマンド入力信号およびサブコマンド入力信号を受信し、このコマンド入力信号およびサブコマンド入力信号に基づき前記アドレスバッファに保持された前記外部アドレスをリフレッシュアドレスとして前記リフレッシュカウンタに設定するよう制御する制御回路と、を有することを特徴としている。
【0023】
本発明によれば、リフレッシュカウンタに任意のアドレスを設定できるので、効率良く評価、不良解析ができ、信頼性の高い半導体装置を実現することができる。
【0024】
また、本発明の半導体装置は、複数のグループに分けられたメモリセル部の1つのグループを選択するためのリフレッシュアドレスを保持するリフレッシュカウンタと、出力データを保持する出力バッファと、コマンド入力信号およびサブコマンド入力信号を受信し、このコマンド信号およびサブコマンド信号に基づき前記リフレッシュカウンタに保持された前記リフレッシュアドレスを前記出力バッファを介して外部に出力するよう制御する制御回路と、を有することを特徴としている。
【0025】
本発明によれば、リフレッシュカウンタの保持するリフレッシュアドレスを任意に読出すことができるので、効率良く評価、不良解析ができ、信頼性の高い半導体装置を実現することができる。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
【0027】
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係わる半導体装置のアドレス制御回路の構成を示すブロック図と、その入力波形図である。
【0028】
まず、リフレッシュカウンタまわりの回路ブロック図を説明する。図1(a)に示すように、第1の実施形態の半導体装置は、リフレッシュアドレスを保持するリフレッシュカウンタ11、外部アドレスを取り込み保持するアドレスバッファ12、リフレッシュアドレスまたは外部アドレスを選択し内部アドレスバス13に出力する切替回路14、複数の外部信号に従ってこれらを制御する制御回路15を持っている。
【0029】
リフレッシュカウンタ11は、オートリフレッシュおよびセルフリフレッシュにおいて、次にリフレッシュすべきメモリセル部のアドレスを保持し、これをリフレッシュアドレスとして切替回路14に出力する。また、制御回路15からの設定信号を受けて、アドレスバッファ12から外部アドレスを受け取り、これをリフレッシュアドレスとして再設定する。さらに、リフレッシュ動作終了後は、制御回路15の更新信号を受けて、保持しているリフレッシュアドレスをカウントアップする。
【0030】
アドレスバッファ12は、複数のアドレス入力端子16を持ち、制御回路15からの取込信号を受けてアドレス入力端子16の入力信号(以下Addという)を取り込み、これを外部アドレスとして保持する。同時に、この外部アドレスを切替回路14に出力する。
【0031】
そして、本発明では、アドレスバッファ12は、制御回路15からの設定信号を受けて、保持している外部アドレスを信号線12Aを介してリフレッシュカウンタ11に出力するよう構成されている。
【0032】
切替回路14は、制御回路15からの切替信号を受けて、リフレッシュアドレスまたは外部アドレスの一方を選択し、これを内部アドレスとして内部アドレスバス13に出力する。
【0033】
制御回路15は、クロック入力端子17、複数のコマンド入力端子18、および複数のサブコマンド入力端子19を持っている。クロック入力端子17から入力されるクロック信号(以下CLKという)は、この半導体装置全体の同期を取るために使用される。また、コマンド入力端子18およびサブコマンド入力端子19から入力される信号は、その組合せによってこの半導体装置の動作を規定する。
【0034】
たとえば、ここでは、図に示すように、コマンド入力端子18へのコマンド入力信号として、/RAS、/CAS、および/WEを、サブコマンド入力端子19へのサブコマンド入力信号として、BS0とBS1を使用する。コマンド入力信号は、リード、ライト、プリチャージ、バンク選択、オートリフレッシュ、セルフリフレッシュなどの主要な動作を規定し、サブコマンド入力信号は動作の詳細を区別するオプションを規定する。
【0035】
制御回路15は、これらの入力信号に従って、リフレッシュカウンタ11、アドレスバッファ12、切替回路14をはじめとするこの半導体装置の各回路ブロックに必要な制御信号を生成し供給している。
【0036】
ここでは、リフレッシュカウンタ11まわりに必要な回路ブロックと入力信号だけを示した。
【0037】
図1(b)は、本発明に係わる第1の実施形態におけるオートリフレッシュを規定する入力波形図である。CLKの立ち上がりで/RAS、/CAS、/WE、BS0、およびBS1が取り込まれ、これらがそれぞれ”0”、”0”、”1”、”0”、”0”であると、従来と同様なオートリフレッシュ動作が開始される。この時、アドレス入力端子16からのAddは取り込まれず、アドレスパッファ12の外部アドレスは内部では使用されない。
【0038】
オートリフレッシュ動作が開始されると、まず、切替回路14がリフレッシュカウンタ11の出力であるリフレッシュアドレスを選択し、これを内部アドレスバス13に出力する。次に、図には示していないが、制御回路15が作り出す制御信号のタイミングに従って、内部でリード動作が行われ、リフレッシュアドレスに対応するメモリセル部がリフレッシュされる。
【0039】
メモリセル部がDRAMの場合は、リード動作がメモリセルの再書込みを兼ねているので、あえてライト動作を行う必要はない。
【0040】
リード動作に続いて、内部で自動的にプリチャージ動作が行われ、最後に、リフレッシュカウンタ11に保持されたリフレッシュアドレスがカウントアップされてオートリフレッシュ動作が完了する。
【0041】
従来、オートリフレッシュ動作の開始コマンドはBS0、BS1の入力を必要としなかったが、本発明では以下に述べるアドレス指定オートリフレッシュと区別するため、サブコマンド入力信号としてBS0、BS1に“0”、“0”を指定する。
【0042】
図1(c)は、本発明に係わる第1の実施形態におけるアドレス指定オートリフレッシュを規定する入力波形図である。第1の実施形態の半導体装置は、リフレッシュカウンタの設定を行うサブコマンドを、オートリフレッシュコマンドに追加定義し、リフレッシュカウンタまわりの制御をそれに合わせて変更したものである。
【0043】
まず、CLKの立ち上がりで/RAS、/CAS、/WE、BS0、およびBS1が取り込まれ、これらがそれぞれ”0”、”0”、”1”、”1”、”0”であると、アドレス指定オートリフレッシュ動作が開始される。
【0044】
この時、アドレス入力端子16からのAddが同時に取り込まれ、アドレスバッファ12に外部アドレスとして保持される。
【0045】
制御回路15は、まず、アドレスバッファ12とリフレッシュカウンタ11に設定信号を出し、アドレスバッファ12の外部アドレスをリフレッシュアドレスとして設定するため、信号線12Aを介してリフレッシュカウンタ11に出力する。次に、切替回路14に切替信号を出し、設定したリフレッシュカウンタ11のリフレッシュアドレスを内部アドレスバス13に出力させる。
【0046】
その後、上述したオートリフレッシュ動作と同様に、内部でリード動作とプリチャージ動作を行い、最後に、リフレッシュカウンタ11をカウントアップしてアドレス指定オートリフレッシュが完了する。
【0047】
セルフリフレッシュに対しても、同様に、コマンド、サブコマンドを定義することができる。たとえば、最近主流となっている同期型DRAMでは、オートリフレッシュとセルフリフレッシュのエントリーコマンドの違いはCKE(図示していない)だけなので、上述したコマンド、サブコマンドの定義をそのまま用いることができる。
【0048】
上記第1の実施形態によれば、任意のアドレスをリフレッシュアドレスとして設定できるので、オートリフレッシュやセルフリフレッシュを特定のアドレスからスタートでき、また、特定のアドレス範囲で実行でき、評価、不良解析において飛躍的な効率の向上を実現することができる。
【0049】
(第2の実施形態)
図2は、本発明の第2の実施形態に係わる半導体装置のアドレス制御回路の構成を示すブロック図と、その入力波形図である。
【0050】
まず、リフレッシュカウンタまわりの回路ブロック図を説明する。図2(a)に示すように、第2の実施形態の半導体装置は、リフレッシュアドレスを保持するリフレッシュカウンタ21、データを外部へ出力する出力バッファ22、リフレッシュカウンタ21からのリフレッシュアドレスを複数のグループに分割する変換回路23、複数の外部信号に従ってこれらを制御する制御回路24を持っている。
【0051】
リフレッシュカウンタ21は、オートリフレッシュおよびセルフリフレッシュにおいて、次にリフレッシュすべきメモリセル部のアドレスを保持し、これをリフレッシュアドレスとして当該メモリセル部に出力するとともに、変換回路23に出力する。また、リフレッシュ動作終了後、制御回路15の更新信号を受けて、保持しているリフレッシュアドレスをカウントアップする。
【0052】
出力バッファ22は、分割されたリフレッシュアドレスを変換回路23から受け取り、制御回路24のシフト信号を受けて、これを複数の出力端子25から外部に出力する。
【0053】
変換回路23は、リフレッシュカウンタ21からnビットのリフレッシュアドレスを受け取り、これを出力バッファ22のビット幅mに合うように複数のグループに分割し、制御回路24の転送信号を受けて、これを出力バッファ22に出力する。リフレッシュアドレスのビット幅nと出力バッファ22のビット幅mは製品によって異なり、たとえば、出力DQのデータ幅が16ビットある、いわゆる16ビット品などでmがn以上である場合には、変換回路23は省略することができる。
【0054】
制御回路24は、クロック入力端子26、複数のコマンド入力端子27、および複数のサブコマンド入力端子28を持っている。クロック入力端子26から入力されるクロック信号CLKは、この半導体装置全体の同期を取るために使用される。また、コマンド入力端子27およびサブコマンド入力端子28から入力される信号は、その組合せによってこの半導体装置の動作を規定する。
【0055】
たとえば、第1の実施形態と同様に、コマンド入力信号として、/RAS、/CAS、および/WEを、サブコマンド入力信号として、BS0とBS1を使用する。
【0056】
制御回路24は、これらの入力信号に従って、リフレッシュカウンタ21、出力バッファ22、変換回路23をはじめとするこの半導体装置の各回路ブロックに必要な制御信号を生成し供給している。
【0057】
ここでは、リフレッシュカウンタまわりに必要な回路ブロックと入力信号だけを示した。
【0058】
図2(b)は、本発明に係わる第2の実施形態におけるオートリフレッシュを規定する入力波形図である。第2の実施形態の半導体装置は、リフレッシュアドレスの出力を行うサブコマンドを、オートリフレッシュコマンドに追加定義し、リフレッシュカウンタまわりの制御をそれに合わせて変更したものである。
【0059】
まず、CLKの立ち上がりで/RAS、/CAS、/WE、BS0、およびBS1が取り込まれ、これらがそれぞれ”0”、”0”、”1”、”0”、”1”であると、従来と同様なオートリフレッシュ動作が開始されると同時に、リフレッシュアドレスの出力が行われる。
【0060】
オートリフレッシュ動作は第1の実施形態と同様に行われるので、ここでは説明は省略する。
【0061】
一方、リフレッシュアドレスの出力は、制御回路24の転送信号で開始され、これを受けて、リフレッシュアドレスが変換回路23で複数のデータ群に分割される。具体的には、パラレル−シリアル変換回路などを用いる。たとえば、4バンク構成の256Mビット同期型DRAMで出力ビット幅が8ビットの製品では、リフレッシュアドレスが13ビット(n=13)で出力バッファ22のビット幅が8ビット(m=8)なので、2ビットのパラレル−シリアル変換回路を8個並列に並べて、8ビット幅の2つのデータ群に分割する。2つ目のデータ群でリフレッシュアドレスが不足するビットには、”0”または”1”が補充される。
【0062】
次に、CLKの立ち下がりに同期した制御回路24のシフト信号を受けて、出力バッファ22が、分割されたリフレッシュアドレスを出力端子25から順次出力する。
【0063】
上記第2の実施形態によれば、任意の時点でリフレッシュカウンタ21が保持するリフレッシュアドレスを出力できるので、全セルデータのリード、ライトによるメモリマップを取得することなく、オートリフレッシュやセルフリフレッシュ時の不良アドレスを出力端子25からの出力DQによって確認でき、評価、不良解析において飛躍的な効率の向上を実現することができる。
【0064】
上記第2の実施形態においては、リフレッシュアドレスを出力DQのビット幅mに合わせるために、変換回路23を使用したが、いわゆる16ビット品の様に出力DQのビット幅mがリフレッシュアドレスのビット幅nより大きい場合には、変換回路23を用いず、一度にリフレッシュアドレスを出力することもできる。
【0065】
(第3の実施形態)
図3は、本発明の第3の実施形態に係わる半導体装置のアドレス制御回路の構成を示すブロック図と、その入力波形図である。
【0066】
まず、リフレッシュカウンタまわりの回路ブロック図を説明する。図3(a)に示すように、第3の実施形態の半導体装置は、リフレッシュアドレスを保持するリフレッシュカウンタ31、外部アドレスを取り込み保持するアドレスバッファ32、リフレッシュアドレスまたは外部アドレスを選択し内部アドレスバス33に出力する切替回路34、データを外部へ出力する出力バッファ35、リフレッシュカウンタ31からのリフレッシュアドレスを複数のデータ群に分割する変換回路36、および、複数の外部信号に従ってこれらを制御する制御回路37を持っている。
【0067】
リフレッシュカウンタ31は、オートリフレッシュおよびセルフリフレッシュにおいて、次にリフレッシュすべきメモリセル部のアドレスを保持し、これをリフレッシュアドレスとして切替回路34に出力する。また、制御回路37からの設定信号を受けて、アドレスバッファ32から外部アドレスを受け取り、これをリフレッシュアドレスとして再設定する。さらに、リフレッシュ動作終了後は、制御回路37の更新信号を受けて、保持しているリフレッシュアドレスをカウントアップする。
【0068】
アドレスバッファ32は、複数のアドレス入力端子38を持ち、制御回路37からの取込信号を受けてアドレス入力端子38の入力信号Addを取り込み、これを外部アドレスとして保持する。同時に、この外部アドレスを切替回路34に出力する。
【0069】
また、アドレスバッファ32は、制御回路37からの設定信号を受けて、保持している外部アドレスを信号線32Aを介してリフレッシュカウンタ31に出力する。
【0070】
切替回路34は、制御回路37からの切替信号を受けて、リフレッシュアドレスまたは外部アドレスの一方を選択し、これを内部アドレスとして内部アドレスバス33に出力する。
【0071】
出力バッファ35は、変換回路34により分割されたリフレッシュアドレスを受け取り、制御回路37からのシフト信号を受けて、これを複数の出力端子39から外部に出力する。
【0072】
変換回路36は、リフレッシュカウンタ31からリフレッシュアドレスを受け取り、これを出力バッファ35のビット幅mに合うように複数のデータ群に分割し、制御回路37の転送信号を受けて、これを出力バッファ35に出力する。第2の実施形態と同様に、いわゆる16ビット品などでmがn以上である場合には、変換回路36は省略することができる。
【0073】
制御回路37は、クロック入力端子40、複数のコマンド入力端子41、および複数のサブコマンド入力端子42を持っている。クロック入力端子40から入力されるクロック信号CLKは、この半導体装置全体の同期を取るために使用される。また、コマンド入力端子41およびサブコマンド入力端子42から入力される信号は、その組合せによってこの半導体装置の動作を規定する。
【0074】
たとえば、第1の実施形態と同様に、コマンド入力信号として、/RAS、/CAS、および/WEを、サブコマンド入力信号として、BS0とBS1を使用する。
【0075】
制御回路37は、これらの入力信号に従って、リフレッシュカウンタ31、アドレスバッファ32、切替回路34、出力バッファ35、および、変換回路36をはじめとするこの半導体装置の各回路ブロックに必要な制御信号を生成し供給している。
【0076】
ここでは、リフレッシュカウンタまわりに必要な回路ブロックと入力信号だけを示した。
【0077】
図3(b)は、本発明に係わる第3の実施形態におけるアドレス指定オートリフレッシュを規定する入力波形図である。第3の実施形態の半導体装置は、リフレッシュカウンタの設定とリフレッシュアドレスの出力を同時に行うサブコマンドを、オートリフレッシュコマンドに追加定義し、リフレッシュカウンタまわりの制御をそれに合わせて変更したものである。
【0078】
まず、CLKの立ち上がりで/RAS、/CAS、/WE、BS0、およびBS1が取り込まれ、これらがそれぞれ”0”、”0”、”1”、”1”、”1”であると、アドレス指定オートリフレッシュ動作が開始されると同時に、リフレッシュアドレスの出力が行われる。
【0079】
この時、アドレス入力端子38からのAddが同時に取り込まれ、アドレスバッファ32に外部アドレスとして保持される。
【0080】
アドレス指定オートリフレッシュ動作は、第1の実施形態と同様に行われる。すなわち、制御回路37は、まず、アドレスバッファ32とリフレッシュカウンタ31に設定信号を出し、アドレスバッファ32の外部アドレスをリフレッシュアドレスとして設定するため、信号線32Aを介してリフレッシュカウンタ31に出力する。次に、切替回路34に切替信号を出し、設定したリフレッシュカウンタ31のリフレッシュアドレスを内部アドレスバス33に出力させる。
【0081】
その後、第1の実施形態のオートリフレッシュ動作と同様に、内部でリード動作とプリチャージ動作を行い、最後に、リフレッシュカウンタ31をカウントアップしてアドレス指定オートリフレッシュが完了する。
【0082】
一方、リフレッシュアドレスの出力は、第2の実施形態と同様に行われる。すなわち、制御回路37は、まず、転送信号を変換回路36に出力する。これを受けて、変換回路36はリフレッシュカウンタ31からのnビットのリフレッシュアドレスを複数のグループに分割して出力する。具体的な方法は、第2の実施形態と同様なので省略する。
【0083】
次に、CLKの立ち下がりに同期した制御回路37のシフト信号を受けて、出力バッファ35は、分割されたリフレッシュアドレスを出力端子39から順次出力する。
【0084】
上記第3の実施形態によれば、リフレッシュカウンタへのリフレッシュアドレスの設定と、リフレッシュアドレスの出力を1コマンドでできるので、評価、不良解析において飛躍的な効率の向上を実現することができる。
【0085】
上記第1〜第3の実施形態の説明では、リフレッシュアドレスの設定および出力を従来のオートリフレッシュ動作と同時に実行するようにしたが、本発明はこれに限られるものではなく、たとえば、リフレッシュアドレスの設定および出力を単独のコマンドとして定義してもよい。
【0086】
また、コマンド入力として従来の同期型DRAMのオートリフレッシュコマンドを利用し、サブコマンド入力としてオートリフレッシュでは使用されていないBS0およびBS1を用いたが、本発明はこれに限られるものではない。他の入力を組み合わせてもよいし、新しい入力を定義してもよい。
【0087】
さらに、従来の同期型DRAMの仕様との互換性を保つために、電源投入直後のモードレジスタセットコマンドなどを使用して、従来のコマンド定義と、本発明のコマンド定義を選択できるようにしてもよい。
【0088】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、リフレッシュカウンタに任意のアドレスを設定でき、また、リフレッシュカウンタの保持するリフレッシュアドレスを任意に読出すことができるので、効率良く評価、不良解析ができ、信頼性の高い半導体装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係わる半導体装置のアドレス制御回路の構成を示すブロック図とその入力波形図。
【図2】本発明の第2の実施形態に係わる半導体装置のアドレス制御回路の構成を示すブロック図とその入力波形図。
【図3】本発明の第3の実施形態に係わる半導体装置のアドレス制御回路の構成を示すブロック図とその入力波形図。
【図4】従来の半導体装置のアドレス制御回路の構成を示すブロック図と、オートリフレッシュのエントリー方法を示す入力波形図。
【符号の説明】
11、21、31 リフレッシュカウンタ
12、32 アドレスバッファ
12A、32A アドレス設定のための信号線
13、33 内部アドレスバス
14、34 切替回路
15、24、37 制御回路
16、38 アドレス入力端子
17、26、40 クロック入力端子
18、27、41 コマンド入力端子
19、28、42 サブコマンド入力端子
22、35 出力バッファ
23、36 変換回路
25、39 出力端子[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor device having a memory cell portion requiring refresh, and more particularly to a semiconductor device having a function of performing auto refresh, self refresh, and the like using a refresh counter.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art A semiconductor device having a DRAM cell (dynamic memory cell) requires a refresh operation for rewriting cell data at regular time intervals. There are three types of refreshing: a ras-only refresh in which an address to be refreshed is input from the outside each time, an auto-refresh in which only a refresh timing is input, and a self-refresh used in a standby state and automatically refreshed only inside. The method is well known. In recent synchronous types, auto refresh and self refresh provided with a refresh counter therein are mainstream.
[0003]
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of an address control circuit of a conventional semiconductor device, and an input waveform diagram showing an auto-refresh entry method. In the conventional semiconductor device, as shown in FIG. 4A, a
[0004]
The
[0005]
The
[0006]
The
[0007]
The
[0008]
For example, in a recent synchronous DRAM, as shown in the figure, three of / RAS, / CAS, and / WE are used, and main operations such as read, write, precharge, bank selection, auto refresh, and self refresh are performed. Is stipulated.
[0009]
The
[0010]
Here, only the necessary circuit blocks and input signals around the refresh counter are shown.
[0011]
FIG. 4 (b) is an input waveform diagram defining auto-refresh in the synchronous DRAM. At the rising edge of the clock signal (CLK) input to the
[0012]
When the auto-refresh operation is started, first, the
[0013]
In a DRAM, since a read operation also serves to rewrite a memory cell, it is not necessary to perform a write operation.
[0014]
Following the read operation, a precharge operation is automatically performed internally, and finally, the refresh address held in the
[0015]
In the case of the self-refresh, the timer circuit is provided inside the
[0016]
Such auto refresh and self refresh are convenient for the user because there is no need to input an external address, but have the serious disadvantage that the refresh address cannot be grasped in the evaluation and failure analysis at the product development stage. .
[0017]
In other words, if a defect occurs in a peripheral circuit, particularly the
[0018]
In addition, even when a failure analysis is performed due to a stylus hit of an internal signal, the refresh address cannot be grasped, so that the internal state cannot be controlled and efficient analysis cannot be performed. The read operation by inputting an external address is slightly different from the internal read operation in auto-refresh in the timing of the internal control signal and the like, and the failure symptom is not often reproduced, and often cannot be used as the failure analysis means. Was.
[0019]
In addition, in self-refresh, the refresh cycle by the timer circuit is usually set to be close to the limit of the ability of the memory cell in order to suppress the standby current. In some cases, this was a problem.
[0020]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the conventional semiconductor device has a problem that the refresh address cannot be grasped, and it takes an enormous amount of time to evaluate the auto-refresh and the self-refresh and analyze the failure.
[0021]
The present invention has been made to solve the above problems, and has as its object to provide a semiconductor device that can set an arbitrary refresh address and output the refresh address to the outside.
[0022]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a semiconductor device according to the present invention includes a refresh counter for holding a refresh address for selecting one of a plurality of groups of memory cell units, and a refresh counter for inputting an address from an address input terminal. An address buffer for holding an external address, a command input signal and a subcommand input signal are received, and based on the command input signal and the subcommand input signal, the external address held in the address buffer is used as a refresh address for the refresh counter. And a control circuit for controlling the setting.
[0023]
According to the present invention, an arbitrary address can be set in the refresh counter, so that evaluation and failure analysis can be performed efficiently, and a highly reliable semiconductor device can be realized.
[0024]
Further, the semiconductor device of the present invention includes a refresh counter for holding a refresh address for selecting one of the memory cell units divided into a plurality of groups, an output buffer for holding output data, a command input signal, A control circuit for receiving a sub-command input signal and controlling the refresh address held in the refresh counter to be output to the outside via the output buffer based on the command signal and the sub-command signal. And
[0025]
According to the present invention, since the refresh address held by the refresh counter can be read arbitrarily, the evaluation and the failure analysis can be performed efficiently, and a highly reliable semiconductor device can be realized.
[0026]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0027]
(1st Embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an address control circuit of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention, and an input waveform diagram thereof.
[0028]
First, a circuit block diagram around the refresh counter will be described. As shown in FIG. 1A, the semiconductor device according to the first embodiment includes a
[0029]
The
[0030]
The
[0031]
In the present invention, the
[0032]
The switching
[0033]
The
[0034]
For example, here, as shown in the figure, / RAS, / CAS and / WE are command input signals to command
[0035]
The
[0036]
Here, only the circuit blocks and input signals required around the
[0037]
FIG. 1B is an input waveform diagram that defines auto-refresh in the first embodiment according to the present invention. At the rising edge of CLK, / RAS, / CAS, / WE, BS0, and BS1 are fetched, and if these are "0", "0", "1", "0", and "0", respectively, as in the conventional case. Auto-refresh operation is started. At this time, Add from the
[0038]
When the auto refresh operation is started, first, the switching
[0039]
When the memory cell section is a DRAM, it is not necessary to perform a write operation because the read operation also serves to rewrite the memory cell.
[0040]
Following the read operation, a precharge operation is automatically performed internally, and finally, the refresh address held in the
[0041]
Conventionally, the start command of the auto refresh operation did not require the input of BS0 and BS1, but in the present invention, in order to distinguish it from the addressing auto refresh described below, "0" and "0" are input to BS0 and BS1 as subcommand input signals. Specify "0".
[0042]
FIG. 1 (c) is an input waveform diagram defining an addressing auto-refresh in the first embodiment according to the present invention. In the semiconductor device according to the first embodiment, a subcommand for setting a refresh counter is additionally defined in an auto-refresh command, and control around the refresh counter is changed accordingly.
[0043]
First, at the rising edge of CLK, / RAS, / CAS, / WE, BS0, and BS1 are fetched. If these are "0", "0", "1", "1", and "0", respectively, The designated auto refresh operation is started.
[0044]
At this time, Add from the
[0045]
The
[0046]
Thereafter, similarly to the above-described auto refresh operation, a read operation and a precharge operation are performed internally, and finally, the
[0047]
Commands and sub-commands can be similarly defined for self-refresh. For example, in a synchronous DRAM that has become mainstream recently, the only difference between the entry commands of the auto refresh and the self refresh is the CKE (not shown). Therefore, the above-described definitions of the commands and subcommands can be used as they are.
[0048]
According to the first embodiment, an arbitrary address can be set as a refresh address, so that auto-refresh or self-refresh can be started from a specific address, and can be executed in a specific address range. Efficiency can be improved.
[0049]
(Second embodiment)
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of an address control circuit of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention, and an input waveform diagram thereof.
[0050]
First, a circuit block diagram around the refresh counter will be described. As shown in FIG. 2A, the semiconductor device according to the second embodiment includes a
[0051]
The
[0052]
The
[0053]
The
[0054]
The
[0055]
For example, as in the first embodiment, / RAS, / CAS, and / WE are used as command input signals, and BS0 and BS1 are used as subcommand input signals.
[0056]
The
[0057]
Here, only the necessary circuit blocks and input signals around the refresh counter are shown.
[0058]
FIG. 2B is an input waveform diagram that defines auto-refresh in the second embodiment according to the present invention. In the semiconductor device according to the second embodiment, a subcommand for outputting a refresh address is additionally defined in an auto-refresh command, and the control around the refresh counter is changed accordingly.
[0059]
First, at the rising edge of CLK, / RAS, / CAS, / WE, BS0, and BS1 are taken in. If these are "0", "0", "1", "0", and "1", respectively, At the same time as the auto-refresh operation is started, the refresh address is output.
[0060]
Since the auto-refresh operation is performed in the same manner as in the first embodiment, the description is omitted here.
[0061]
On the other hand, the output of the refresh address is started by the transfer signal of the
[0062]
Next, in response to the shift signal of the
[0063]
According to the second embodiment, the refresh address held by the
[0064]
In the second embodiment, the
[0065]
(Third embodiment)
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of an address control circuit of a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention, and an input waveform diagram thereof.
[0066]
First, a circuit block diagram around the refresh counter will be described. As shown in FIG. 3A, the semiconductor device according to the third embodiment includes a
[0067]
The
[0068]
The
[0069]
Further, the
[0070]
The switching
[0071]
The
[0072]
The
[0073]
The
[0074]
For example, as in the first embodiment, / RAS, / CAS, and / WE are used as command input signals, and BS0 and BS1 are used as subcommand input signals.
[0075]
The
[0076]
Here, only the necessary circuit blocks and input signals around the refresh counter are shown.
[0077]
FIG. 3 (b) is an input waveform diagram defining addressing auto refresh in the third embodiment according to the present invention. In the semiconductor device according to the third embodiment, a subcommand for simultaneously setting a refresh counter and outputting a refresh address is additionally defined in an auto-refresh command, and the control around the refresh counter is changed accordingly.
[0078]
First, at the rising edge of CLK, / RAS, / CAS, / WE, BS0, and BS1 are fetched. If these are "0", "0", "1", "1", and "1", respectively, The refresh address is output simultaneously with the start of the designated auto refresh operation.
[0079]
At this time, Add from the
[0080]
The addressing auto-refresh operation is performed in the same manner as in the first embodiment. That is, the
[0081]
Thereafter, similarly to the auto-refresh operation of the first embodiment, a read operation and a precharge operation are internally performed, and finally, the
[0082]
On the other hand, the output of the refresh address is performed in the same manner as in the second embodiment. That is, the
[0083]
Next, in response to the shift signal of the
[0084]
According to the third embodiment, the setting of the refresh address in the refresh counter and the output of the refresh address can be performed by one command, so that a dramatic improvement in evaluation and failure analysis can be realized.
[0085]
In the description of the first to third embodiments, the setting and output of the refresh address are performed simultaneously with the conventional auto refresh operation. However, the present invention is not limited to this. Settings and outputs may be defined as a single command.
[0086]
In addition, a conventional synchronous DRAM auto-refresh command is used as a command input, and BS0 and BS1, which are not used in the auto-refresh, are used as subcommand inputs. However, the present invention is not limited to this. Other inputs may be combined or new inputs may be defined.
[0087]
Further, in order to maintain compatibility with the specification of the conventional synchronous DRAM, the conventional command definition and the command definition of the present invention can be selected by using a mode register set command immediately after turning on the power. Good.
[0088]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, an arbitrary address can be set in the refresh counter, and the refresh address held by the refresh counter can be arbitrarily read. A highly reliable semiconductor device can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an address control circuit of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention, and an input waveform diagram thereof.
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of an address control circuit of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention, and an input waveform diagram thereof.
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of an address control circuit of a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention, and an input waveform diagram thereof.
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of an address control circuit of a conventional semiconductor device, and an input waveform diagram showing an auto-refresh entry method.
[Explanation of symbols]
11, 21, 31 refresh counter
12, 32 address buffer
12A, 32A Signal line for address setting
13, 33 Internal address bus
14, 34 switching circuit
15, 24, 37 control circuit
16, 38 Address input terminal
17, 26, 40 clock input terminals
18, 27, 41 Command input terminal
19, 28, 42 Subcommand input terminal
22, 35 output buffer
23, 36 conversion circuit
25, 39 output terminals
Claims (8)
アドレス入力端子から入力された外部アドレスを保持するアドレスバッファと、コマンド入力信号およびサブコマンド入力信号を受信し、このコマンド入力信号およびサブコマンド入力信号に基づき前記アドレスバッファに保持された前記外部アドレスをリフレッシュアドレスとして前記リフレッシュカウンタに設定するよう制御する制御回路と、
を有することを特徴とする半導体装置。A refresh counter for holding a refresh address for selecting one group of the memory cell unit divided into a plurality of groups;
An address buffer for holding an external address input from an address input terminal, a command input signal and a subcommand input signal are received, and the external address held in the address buffer is received based on the command input signal and the subcommand input signal. A control circuit for controlling a refresh address to be set in the refresh counter;
A semiconductor device comprising:
前記内部アドレスにしたがって選択された前記メモリセル部の1つのグループをリフレッシュするリフレッシュ手段とをさらに有し、
前記制御回路は、前記外部アドレスを前記リフレッシュカウンタに設定した時、連続して前記切替回路が、前記リフレッシュカウンタに設定された前記外部アドレスをリフレッシュアドレスとして選択し、前記内部アドレスとして出力するよう制御することを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。A switching circuit that selects one of the address from the refresh counter or the address from the address buffer and outputs the selected address as an internal address;
Refresh means for refreshing one group of the memory cell unit selected according to the internal address;
When the external address is set in the refresh counter, the control circuit continuously controls the switching circuit to select the external address set in the refresh counter as a refresh address and output the selected external address as the internal address. The semiconductor device according to claim 1, wherein:
出力データを保持する出力バッファと、
コマンド入力信号およびサブコマンド入力信号を受信し、このコマンド信号およびサブコマンド信号に基づき前記リフレッシュカウンタに保持された前記リフレッシュアドレスを前記出力バッファを介して外部に出力するよう制御する制御回路と、
を有することを特徴とする半導体装置。A refresh counter for holding a refresh address for selecting one group of the memory cell unit divided into a plurality of groups;
An output buffer for holding output data;
A control circuit that receives a command input signal and a subcommand input signal, and controls the refresh address held in the refresh counter to be output to the outside via the output buffer based on the command signal and the subcommand signal;
A semiconductor device comprising:
アドレス入力端子から入力された外部アドレスを保持するアドレスバッファと、出力データを保持する出力バッファと、
コマンド入力信号およびサブコマンド入力信号を受信し、このコマンド信号およびサブコマンド信号に基づき前記アドレスバッファに保持された前記外部アドレスをリフレッシュアドレスとして前記リフレッシュカウンタに設定するとともに、このリフレッシュカウンタに設定されたリフレッシュアドレスを前記出力バッファを介して外部に出力するように制御する制御回路と、
を有することを特徴とする半導体装置。A refresh counter for holding a refresh address for selecting one group of the memory cell unit divided into a plurality of groups;
An address buffer for holding an external address input from an address input terminal, an output buffer for holding output data,
A command input signal and a subcommand input signal are received, and based on the command signal and the subcommand signal, the external address held in the address buffer is set as a refresh address in the refresh counter, and the refresh counter is set in the refresh counter. A control circuit for controlling a refresh address to be output to the outside via the output buffer;
A semiconductor device comprising:
前記内部アドレスにしたがって選択された前記メモリセル部の1つのグループをリフレッシュするリフレッシュ手段とをさらに有し、
前記制御回路は、前記外部アドレスをリフレッシュアドレスとして前記リフレッシュカウンタに設定した時、連続して前記リフレッシュカウンタに設定されたリフレッシュアドレスを前記出力バッファを介して外部に出力するとともに、前記切替回路が、前記リフレッシュカウンタに設定されたリフレッシュアドレスを前記内部アドレスとして選択出力するよう制御することを特徴とする請求項5に記載の半導体装置。A switching circuit that selects one of the address from the refresh counter or the address from the address buffer and outputs the selected address as an internal address;
Refresh means for refreshing one group of the memory cell unit selected according to the internal address;
The control circuit, when the external address is set as the refresh address in the refresh counter, continuously outputs the refresh address set in the refresh counter to the outside via the output buffer, and the switching circuit, 6. The semiconductor device according to claim 5, wherein control is performed such that a refresh address set in said refresh counter is selectively output as said internal address.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2007035151A (en) * | 2005-07-26 | 2007-02-08 | Elpida Memory Inc | Semiconductor memory device and refresh control method of memory system |
JP2008524774A (en) * | 2004-12-21 | 2008-07-10 | インテル・コーポレーション | Method, apparatus and system for active refresh management |
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2002
- 2002-10-31 JP JP2002317061A patent/JP2004152420A/en active Pending
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