JP2004253038A - 半導体記憶装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、半導体記憶装置内の各メモリ装置が同時に並列動作を実行する際に生じるピーク電流を抑制する半導体記憶装置を提供する。
【解決手段】複数のメモリデバイス1a(1b)含む半導体記憶装置において、複数のメモリデバイスをデータ読出時に並列に動作させる第1と第2のグループにそれぞれ分割する。分割した第1および第2のグループに属するセンスアンプを活性化させるタイミングをそれぞれ異ならせる。これに伴い、データ読出時にセンスアンプを活性化させる際に生じるピーク電流の最大値が半導体記憶装置全体において半減する。このピーク電流を抑制することによりデータ読出動作を安定的に実行することができる。
【選択図】 図5
【解決手段】複数のメモリデバイス1a(1b)含む半導体記憶装置において、複数のメモリデバイスをデータ読出時に並列に動作させる第1と第2のグループにそれぞれ分割する。分割した第1および第2のグループに属するセンスアンプを活性化させるタイミングをそれぞれ異ならせる。これに伴い、データ読出時にセンスアンプを活性化させる際に生じるピーク電流の最大値が半導体記憶装置全体において半減する。このピーク電流を抑制することによりデータ読出動作を安定的に実行することができる。
【選択図】 図5
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、同一基板上に複数のメモリデバイスを搭載するメモリモジュールに代表される半導体記憶装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
MOS型半導体記憶装置のうち特にDRAM(Dynamic Random Access Memory)は微細化技術の発達に伴い記憶容量が増加の一途をたどってきた。このようなDRAMの記憶容量の大容量化とともにデータの高速処理すなわちメモリ装置に対して、並列に多ビットのデータ処理を実行することがますます要求される。
【0003】
しかしながら、このような多ビットのデータ処理を実行する構成においては、複数の内部回路が並列に動作することが必要であり、処理するデータ数が増大するのに応じて、消費電流、特にピーク電流値が過大になる。このため回路を駆動する電源系統への負担が増加し、電源電圧の変動の影響で回路の誤動作に至るおそれが生じる。特開2001−167580号公報においては、同時に多ビットのデータを処理する場合たとえばデータ読出時において2つのセンスアンプを同時に活性化させる場合にその活性化タイミングをずらすことにより誤動作の原因となるピーク電流を抑制する方式が開示されている。
【0004】
【特許文献1】
特開2001−167580号公報(図1,p4,5)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
一方、近年においては、微細化とともに、複数のメモリ装置を同一基板上に搭載することにより記憶容量の大容量化を図るメモリモジュールが注目されている。これは、大容量の情報を格納することができるととともに複数のメモリ装置が独立に並列動作するため多ビットのデータを高速に処理することができる点で効果的である。
【0006】
しかしながら、このメモリモジュールにおいても複数のメモリ装置の各々が同時に並列動作するため上記において説明したのと同様にメモリモジュール全体としてのピーク電流が増大する。
【0007】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであって、ピーク電流を抑制することにより誤動作を生じさせること無く、安定的な回路動作を実行する半導体記憶装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る半導体記憶装置は、同一基板上に形成された、各々が独立にデータ記憶を実行する複数のメモリチップを含む。各メモリチップは、各々が、行列状に配置された複数のメモリセルを有するメモリアレイと、センスアンプと、活性化信号生成部とを含む。センスアンプは、データ読出時に活性化されて、複数のメモリセルのうちのデータ読出対象として選択された選択メモリセルに記憶された記憶データを増幅する。活性化信号生成部は、外部からの所定のコマンド入力に応じてセンスアンプを活性化させる。複数のメモリチップは、データ読出時に並列に動作する第1および第2のグループにそれぞれ分割される。第1のグループに属する各センスアンプと第2のグループに属する各センスアンプとは異なるタイミングで活性化される。
【0009】
また、半導体記憶装置は、同一基板上に形成された、各々が独立にデータを記憶する複数のメモリチップを含む。各メモリチップは、各々が、行列状に配置されるとともにデータを記憶する複数のメモリセルを有するメモリアレイと、プリチャージ回路と、活性化信号生成部とを含む。メモリアレイは、複数のメモリセルのうちの所定領域毎に設けられたビット線を有する。プリチャージ回路は、データ読出前に、活性化信号に応答してビット線を所定の電圧レベルにプリチャージする。活性化信号生成部は、外部からの所定のコマンド入力に応じて、プリチャージ回路を活性化させる。複数のメモリチップは、データ読出前に並列に動作する第1および第2のグループにそれぞれ分割される。第1のグループに属する各プリチャージ回路と第2のグループに属する各プリチャージ回路は異なるタイミングで活性化される。
【0010】
また、半導体記憶装置は、同一基板上に形成された、各々が独立にデータを記憶する複数のメモリチップを含む。各メモリチップは、各々が、行列状に配置されるとともにデータを記憶する複数のメモリセルを有するメモリアレイと、センスアンプと、プリアンプと、活性化信号生成部とを含む。センスアンプは、データ読出時に複数のメモリセルのうちのデータ読出対象として選択された選択メモリセルに記憶された記憶データを増幅する。プリアンプは、データ読出時に、活性化されてセンスアンプで増幅された記憶データをさらに増幅する。活性化信号生成部は、外部からの所定のコマンド入力に応じてプリアンプを活性化させる。複数のメモリチップは、データ読出時に並列に動作する第1および第2のグループにそれぞれ分割される。第1のグループに属する各プリアンプと第2のグループに属する各プリアンプとは異なるタイミングで活性化される。
【0011】
また、半導体記憶装置は、同一基板上に形成された、各々が独立にデータを記憶する複数のメモリチップを含む。各メモリチップは、各々が、行列状に配置されるとともにデータを記憶する複数のメモリセルを有するメモリアレイと、センスアンプと、出力バッファと、活性化信号生成部とを含む。センスアンプは、データ読出時に、複数のメモリセルのうちのデータ読出対象として選択された選択メモリセルに記憶された記憶データを増幅する。出力バッファは、データ読出時に、活性化されてセンスアンプで増幅された記憶データを外部に出力する。活性化信号生成部は、外部からの所定のコマンド入力に応じて出力バッファを活性化する。複数のメモリチップは、データ読出時に並列に動作する第1および第2のグループにそれぞれ分割される。第1のグループに属する各出力バッファと第2のグループに属する各出力バッファとは異なるタイミングで活性化される。
【0012】
また、半導体記憶装置は、複数のメモリバンクと、複数のセンスアンプと、活性化信号生成回路とを含む。複数のメモリバンクは、各々が、行列状に配置された複数のメモリセルを有する。複数のセンスアンプは、複数のメモリバンクにそれぞれ対応して設けられ、各々がデータ読出対象に選択された複数のメモリセルのうちの選択メモリセルの記憶データを増幅する。活性化信号生成回路は、複数のセンスアンプの活性化を制御する。データ読出時に、複数のメモリバンクのうちの一つが選択され、リフレッシュ動作時に、複数のメモリバンクが選択される。リフレッシュ動作時において、活性化信号生成回路は、複数のセンスアンプが活性化するタイミングをそれぞれ異ならせる。
【0013】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付しその説明は繰返さない。
【0014】
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に従うメモリモジュール1000の構成を示す概略ブロック図である。
【0015】
メモリモジュール1000は、メモリデバイス1a,1bを同一基板上に複数搭載した半導体記憶装置である。本例においては、この2種類のメモリデバイス1aおよび1bをm/2個ずつ搭載する。
【0016】
メモリモジュール1000は、各メモリデバイス1a(1b)のデータの入出力および信号の授受等に用いられるコネクタ端子群12を有する。このコネクタ端子群12に入力される種々の制御信号等に応じてm個のメモリデバイスがそれぞれ並列な動作を実行する。
【0017】
メモリデバイス1aおよび1bは、コネクタ端子群12と接続されて制御信号の入力やデータの入出力のために用いられる外部ピン群11を有する。
【0018】
一例として図1においては、メモリモジュール1000が有するコネクタ端子群12の1つのコネクタ端子に電源電圧VCCが接続され、各メモリデバイスに共通に配置される電源線13を介して、各メモリデバイスの外部ピン群11の1つの外部ピンと接続されて動作電圧として電源電圧VCCを各メモリデバイスに対して供給する構成が示されている。
【0019】
他のコネクタ端子についても同様の構成であり、コネクタ端子に入力された制御信号等は、各メモリデバイス1a(1b)の外部ピンより入力される。
【0020】
図2は、本発明の実施の形態1に従うメモリデバイス1a(1b)の概略ブロック図である。
【0021】
図2を参照して、本発明の実施の形態1に従うメモリデバイス1aは、行列状に集積配置されたメモリアレイ5と、外部ピン群11のうちの1つであるアドレスピン7♯から入力されるアドレスADDのうちロウアドレスRAに基づいてメモリアレイ5の行選択を実行する行選択回路3と、アドレスADDのうちコラムアドレスCAに基づいてメモリアレイ5の列選択を実行する列選択回路4と、列選択回路4の列選択結果に基づいてメモリアレイ5の選択列と入出力線対IOPとを電気的に結合する入出力制御回路9と、入出力線対IOPとデータデータ入出力ピン8との間でデータの授受を実行するデータ入出力回路6と、種々の制御信号に応じてメモリデバイス1a全体を制御するコントロール回路2とを備える。
【0022】
コントロール回路2は、制御信号ピン7から入力される種々の制御信号(/CS,/RAS,/CAS,/WE)およびクロック信号ピン10から入力されるクロック信号CLKとに基づいてデバイス内に存在する内部回路に対してコマンド信号および種々の制御信号を出力する。
【0023】
図3は、本発明の実施の形態1に従うメモリアレイ5および入出力制御回路9の回路構成図である。
【0024】
図3を参照して、メモリアレイ5は行列状に集積配置された複数のメモリセルMCを有する。また、メモリアレイ5は、メモリセル行にそれぞれ対応して設けられる複数のワード線WLと、隣接する2つのメモリセル列を一つのメモリセル列組として、メモリセル列組にそれぞれ対応して設けられる複数のビット線対BLPとを含む。ビット線対BLPは、一方のメモリセル列に対応して設けられるビット線BLと、他方のメモリセル列に対応して設けられるビット線/BLとを含む。
【0025】
各メモリセルMCは、アクセストランジスタATRと、キャパシタCpとを有する。アクセストランジスタATRとキャパシタCpは、ビット線BLとセルプレート電圧Vcpとの間に直列に配置され、アクセストランジスタATRのゲートは、対応するワード線WLと電気的に結合される。
【0026】
この対応するワード線WLの活性化に応答してキャパシタCpとビット線BLとが電気的に結合される。このキャパシタCpに電荷を充電もしくは放電することにより1ビットのデータ記憶を実行することができる。
【0027】
本例においては、メモリセル行にそれぞれ対応して設けられたワード線WL1〜WL4と、メモリセル列組にそれぞれ対応して設けられたビット線対BLP1〜BLPn(n:自然数)とが示される。
【0028】
奇数行のワード線WL1,WL3に対応するメモリセルMCはビット線BLと電気的に結合され、偶数行のワード線WL2,WL4に対応するメモリセルMCは相補のビット線/BLと電気的に結合される。なお、ワード線WL、ビット線対BLPおよびビット線BL,/BLは、複数のワード線、複数のビット線対、およびビット線を総括的に標記したものである。なお、本明細書においては、「/」の記号は、反転、否定、相補等を示すものとする。
【0029】
次に、入出力制御回路9の構成について説明する。
入出力制御回路9は、ビット線対BLPを電圧VBLレベル(=VCC/2)にプリチャージするためのVBL発生回路15と、ビット線対BLP1〜BLPnにそれぞれ対応して設けられた、複数のイコライズ回路EQ1〜EQn(以下、総称してイコライズ回路EQとも称する)および複数のセンスアンプSA1〜SAn(以下、総称して、センスアンプSAとも称する)とを含む。
【0030】
イコライズ回路EQは、ビット線対BLPのビット線BLおよび相補のビット線/BLの間に直列に接続されたトランジスタTQaおよびTQbを有する。
【0031】
トランジスタTQaおよびTQbの接続ノードは、電圧VBLを発生するVBL発生回路15と電気的に結合される。またトランジスタTQaおよびTQbのそれぞれのゲートは、制御信号BLEQの入力を受ける。たとえば、制御信号BLEQ(「H」レベル)に応答して、各イコライズ回路EQのトランジスタTQaおよびTQbは、ターンオンし、各ビット線対BLPは電圧VBLレベルにプリチャージされる。なお、トランジスタTQaおよびTQbは、一例としてNチャンネルMOSトランジスタとする。
【0032】
センスアンプSAは、ビット線BLおよび相補のビット線/BLの電圧レベルを制御信号SN(「H」レベル)および/SN(「L」レベル)の入力に応答して増幅するとともに、データ読出時において増幅したデータ信号を入出力線対IOPに伝達する。入出力線対IOPは、入出力線IO,/IOを含み、それぞれに増幅したデータ信号が伝達される。
【0033】
図4は、センスアンプSAnの回路構成図である。ここでは、代表的にセンスアンプSAnの構成について説明するが他のセンスアンプSAについても同様の構成である。
【0034】
図4を参照して、センスアンプSAnは、いわゆるクロスカップル型のセンスアンプであり、トランジスタPT0〜PT2と、トランジスタNT1〜NT3とを含む。トランジスタPT0は、電源電圧VCCとノードN2との間に配置され、そのゲートは制御信号/SNの入力を受ける。トランジスタPT2およびNT1は、ノードN2とノードN3との間に配置され、そのゲートはノードN1と電気的に結合される。トランジスタPT2とトランジスタNT1とが接続されるノードN0は、ビット線BLnと電気的に結合される。トランジスタPT1およびトランジスタNT2は、ノードN2とノードN3との間に配置され、そのゲートはそれぞれノードN0と電気的に結合される。トランジスタPT1とトランジスタNT2とが接続されるノードN1は、ビット線/BLnと電気的に結合される。トランジスタNT3は、ノードN3と接地電圧GNDとの間に配置され、そのゲートは制御信号SNの入力を受ける。なお、トランジスタPT0〜PT2は、一例としてPチャンネルMOSトランジスタとする。トランジスタNT1〜NT3は、一例としてNチャンネルMOSトランジスタとする。
【0035】
たとえば、センスアンプSAの活性化すなわち制御信号SN,/SNが「H」レベルおよび「L」レベルに設定されている場合の動作について説明する。一例として、ビット線BLと接続されているノードN0の電位が相補のビット線/BLと接続されているノードN1の電位よりも高い場合、トランジスタNT2およびPT2がオンし、電位差が増幅される。具体的には、ノードN0は「H」レベル(電源電圧VCCレベル)、ノードN1は「L」レベル(接地電圧GNDレベル)に設定される。一方、ビット線BLと接続されているノードN0の電位が相補のビット線/BLと接続されているノードN1の電位よりも低い場合、トランジスタNT1およびPT1がオンし、電位差が増幅される。具体的には、ノードN1は「H」レベル(電源電圧VCCレベル)、ノードN0は「L」レベル(接地電圧GNDレベル)に設定される。
【0036】
図5は、本発明の実施の形態1に従う行選択回路3およびコントロール回路2のブロック概略図である。
【0037】
図5を参照して、行選択回路3はアドレスピン7♯から入力されるアドレスADDのうちロウアドレスRAに基づいてプリデコード信号を生成するプリデコード回路20と、プリデコード回路20により生成されたプリデコード信号に応じて複数のワード線のうちの1本を選択するワード線選択回路21とを含む。
【0038】
図6は、プリデコード回路20を構成するデコードユニット60の一例図である。
【0039】
図6を参照して、デコードユニット60はコマンド生成回路22から入力されるコマンド信号ACTと、ロウアドレスRAを構成する複数ビットのうちの一部ビットであるロウアドレスRAm,RAn(m,n:自然数)の入力に基づいてこれらのAND論理演算結果をプリデコード信号XRAk(k:自然数)として出力する。ここでは、2ビットずつのロウアドレスRAをデコードする構成が示される。
【0040】
図7は、ワード線選択回路21を構成するワード線選択ユニット61の一例図である。ワード線選択ユニット61は、ワード線WL毎に設けられ、入力されるプリデコード信号の所定の組合せに応じて対応するワード線WLを活性化させる。
【0041】
図7を参照して、ワード線選択ユニット61は、プリデコード回路20により生成されたプリデコード信号XRAjおよびXRAk(j,k:自然数)の入力を受けて、そのAND論理演算結果に基づいてワード線WLx(x:自然数)を活性化させる。すなわち、プリデコード信号の所定の組み合わせに応じて、複数のワード線選択ユニットのうちの少なくとも一つが対応する選択ワード線を活性化する。
【0042】
本構成は、プリデコード回路20を用いてロウアドレスRAの一部ビットずつを一旦プリデコード信号にデコードし、ワード線選択回路21において、入力されるデコードしたプリデコード信号に基づいて複数のワード線のうちの選択ワード線を活性化させる。これに伴い、ロウアドレスRAをそのままデコーダ回路等でデコードして複数のワード線のうちの少なくとも1本を選択する構成よりも、デコード処理に用いられるトランジスタ数を少なくすることができる。また、本構成によりロウアドレスのデコード処理に用いる時間を短縮し、高速な行選択動作すなわちワード線選択動作を実行することができる。
【0043】
次に、コントロール回路2について説明する。
コントロール回路2は、コマンド生成回路22と、SN信号生成回路200と、タイミング調整回路24とを含む。コマンド生成回路22は、クロック信号ピン10からのクロック信号CLKに同期して、制御信号ピン7に入力される制御信号/CS,/RAS,/CAS,/WEの所定の組合せに基づいて内部回路の動作を指示するコマンド信号を生成する。SN信号生成回路200は、コマンド信号ACTに応答してセンスアンプSNを活性化させるための制御信号ISNを生成する。タイミング調整回路24は、制御信号ISNを制御信号SNとして出力するタイミングを調整する。SN信号生成回路200の回路構成については、図示しないがコマンド信号ACTが入力されてから内部回路がデータ読出のために動作する際の動作遅延時間を考慮して、コマンド信号ACTに応答して一定期間経過後に制御信号ISNが生成される。たとえば、一例として複数の遅延段を設けて、その遅延段を通過する個数を調整することにより制御信号ISNを出力するタイミングを調整することができる。
【0044】
図8は、コマンド生成回路22内のコマンド信号生成ユニットの構成図である。
【0045】
図8(a)は、コマンド信号ACTを生成するコマンド信号生成ユニット45の回路構成図である。コマンド信号ACTは、データ書込動作もしくはデータ読出動作を実行する際に、外部から入力される制御信号の所定の組み合わせに応じて生成される。
【0046】
図8(a)を参照して、コマンド信号生成ユニット45は、入力される制御信号/CS,/RAS,/CAS,/WEの反転信号をラッチするためのラッチ群50と、インバータ51,52と、AND回路53とを含む。
【0047】
ラッチ群50は、入力される各制御信号に対応してラッチ回路LTが設けられる。ラッチ回路LTは、環状に構成されたインバータIV0およびIV1を含む。ラッチ回路LTは、入力される制御信号の反転信号をラッチして出力する。
【0048】
AND回路53は、クロック信号CLKと、ラッチ群50によりラッチされた制御信号/CS,/RASの反転信号と、ラッチ群50からインバータ51および52を介する制御信号/CAS,/WEの入力をそれぞれ受けて、そのAND論理演算結果をコマンド信号ACTとして出力する。
【0049】
具体的には、制御信号/CS,/RASが「L」レベル、制御信号/CAS,/WEが「H」レベルである場合に、クロック信号CLKの立上がりに同期してコマンド信号ACT(「H」レベル)が生成される。
【0050】
図8(b)は、コマンド信号PRCを生成するコマンド信号生成ユニット46の回路構成図である。コマンド信号PRCは、プリチャージ動作を実行する際に外部から入力される制御信号の所定の組合せに応じて生成される。
【0051】
図8(b)を参照して、コマンド信号生成ユニット46は、ラッチ群50と、インバータ54と、AND回路55とを含む。AND回路55は、クロック信号CLKと、ラッチ群50によりラッチされた制御信号/CS,/RAS,/WEの反転信号およびラッチ群50からインバータ54を介する制御信号/CASの入力をそれぞれ受けて、そのAND論理演算結果をコマンド信号PRCとして出力する。
【0052】
具体的には、一例として制御信号/CS,/RAS,/WEが「L」レベルで、制御信号/CASが「H」レベルである場合に、クロック信号CLKの立上がりに同期して、コマンド信号PRC(「H」レベル)が生成される。
【0053】
再び、図5を参照して、タイミング調整回路24について説明する。
タイミング調整回路24は、インバータ31〜38と、NAND回路40〜42と、DN発生回路23とを含む。インバータ31および34は遅延段30を形成し、また、インバータ35および36も遅延段39を形成する。タイミング調整回路24は、DN発生回路23により生成される制御信号の論理レベルに応じて制御信号SNを出力するタイミングを調整する。
【0054】
SN信号生成回路200から出力された制御信号ISNは、遅延段30を介して内部ノードNdに伝達される。NAND回路40は、DN発生回路23から出力された制御信号DNとインバータ32を介する内部ノードNdに伝達された信号の反転信号とのNAND論理演算結果を遅延段39に出力する。NAND回路41は、インバータ33を介する内部ノードNdに伝達された信号の反転信号とインバータ38を介する制御信号DNの反転信号/DNとの入力に応じてそのNAND論理演算結果をNAND回路42の入力ノードの一方に出力する。NAND回路42は、遅延段39を介して伝達された信号とNAND回路41の出力信号との入力に応じてそのNAND論理演算結果をインバータ37に出力する。インバータ37は、NAND回路42の出力信号を反転して制御信号SNとして出力する。
【0055】
ここで、SN信号生成回路200の動作について説明する。まず初期状態すなわちSN信号生成回路200から「L」レベルの制御信号ISNが入力されている場合について説明する。
【0056】
NAND回路40および41の各々の入力ノードの一方側には、奇数個のインバータを介して制御信号ISN(「L」レベル)の反転信号(「H」レベル)が入力される。また、NAND回路40および41の多方側には、制御信号DNおよびその反転信号/DNがそれぞれ入力される。したがって、NAND回路40および41のいずれか一方はともに「H」レベルの信号の入力に応答してそのNAND論理演算結果を「L」レベルに設定する。したがって、遅延段39を介するNAND回路40の出力信号とNAND回路41の出力信号とのNAND論理演算結果を出力するNAND回路42は、常に「H」レベルを出力する。したがって、その反転信号である制御信号SNは、常に「L」レベルに設定される。それゆえ、センスアンプSAは、非活性化状態である。
【0057】
一方、SN信号生成回路200が制御信号ISNを「H」レベルに設定した場合について考える。ここで、制御信号DN,/DNは、「L」レベルおよび「H」レベルにそれぞれ設定されているものとする。
【0058】
初期状態においては、NAND回路40,41の出力信号は「H」レベルおよび「L」レベルにそれぞれ設定されている。この場合において、制御信号ISNが「H」レベルに設定されると、NAND回路40の出力信号は、制御信号DNが「L」レベルであるためその出力信号は「H」レベルを維持する。一方、NAND回路41には奇数個のインバータを介して制御信号ISNの反転信号(「L」レベル)が入力されるため、NAND回路41の出力信号は、「L」レベルから「H」レベルに遷移する。これに応答して、NAND回路42の出力信号は、「L」レベルに設定される。これに伴い、NAND回路42の出力信号の反転信号である制御信号SNは「H」レベルに設定される。この「H」レベルの制御信号SNに応答してセンスアンプSAが活性化される。この場合においては、遅延段を有する上段の系統に依存することなく、制御信号SNが生成される。
【0059】
次に、制御信号DN,/DNが「H」レベルおよび「L」レベルにそれぞれ設定されている場合について考える。
【0060】
初期状態においては、NAND回路40,41の出力信号は「L」レベルおよび「H」レベルにそれぞれ設定されている。この場合において、制御信号ISNが「H」レベルに設定されると、NAND回路40の出力信号は、奇数個のインバータを介して制御信号ISNの反転信号(「L」レベル)が入力されるため、NAND回路40の出力信号は、「L」レベルから「H」レベルに遷移する。一方、NAND回路41については、制御信号/DNが「L」レベルであるためその出力信号は「H」レベルを維持する。
【0061】
これに伴い、上述したようにNAND回路42の出力信号の反転信号である制御信号SNは「H」レベルに設定される。この「H」レベルの制御信号SNに応答してセンスアンプSAが活性化される。ここで、制御信号DNが「H」レベルに設定されている場合、NAND回路40の出力信号を「L」レベルから「H」レベルに遷移させた信号は、遅延段39を介してNAND回路42の入力ノードに入力される。すなわち、制御信号SNは、遅延段を有する上段の系統に依存して生成される。したがって、遅延段39の遅延時間分、NAND回路42が「L」レベルを出力するすなわち「H」レベルの制御信号SNを出力するタイミングが遅延することとなる。
【0062】
したがって、このタイミング調整回路24において、制御信号DNおよび制御信号/DNの論理レベルに応じて、2種類のタイミングで制御信号SNを出力する。
【0063】
図9は、DN発生回路23の回路構成図である。
図9を参照して、DN発生回路23は、外部ピンPNと、高抵抗70と、インバータ72および73で構成される遅延段71とを含む。
【0064】
外部ピンPNに伝達された信号は、遅延段71を介して制御信号DNとして出力される。また、外部ピンPNと遅延段71との間の接続ノードと接地電圧GNDとの間に高抵抗70が配置される。
【0065】
DN発生回路23は、外部ピンPNに入力される信号の論理レベルに応じて、制御信号DNを生成する。具体的には、外部ピンPNに入力される信号の論理レベルが「H」レベルの場合には、制御信号DNは「H」レベルに設定され、「L」レベルの場合には、制御信号DNは「L」レベルに設定される。なお、高抵抗70は、外部ピンPNが開放状態のときに、制御信号DNを「L」レベルに設定するために設けられているものである。したがって、外部ピンにより簡易に制御信号DNの論理レベルを制御することができる。
【0066】
図10のタイミングチャートを用いて、本発明の実施の形態1に従うデータ読出動作について説明する。
【0067】
図10を参照して、時刻T1においてクロック信号CLKの立上がりに同期して制御信号/CS,/RASが「L」レベルに設定される。また、制御信号/WEおよび制御信号/CASが「H」レベルに設定される。これに従い、上述したようにコマンド生成回路22においてコマンド信号ACT(「H」レベル)が生成される。
【0068】
行選択回路3は、コマンド信号ACTの入力および入力されたアドレスADDのうちのロウアドレスRAに基づいて、プリデコード信号を生成し、プリデコード信号に基づいて複数のワード線WLのうちの少なくとも1本を選択する。本例においては、入力されたアドレスADDのうちのロウアドレスRAによりワード線WLnを選択する。また、コラムアドレスCAの入力に基づき列選択回路4は、ビット線対BLPnを選択する。
【0069】
また、時刻T1とほぼ同様のタイミングにおいて制御信号BLEQが「L」レベルに設定される。これに伴い、ビット線対BLPのイコライズが終了する。具体的にはビット線BLと相補のビット線/BLとが電気的に切離され、データ読出動作のための準備動作が完了する。
【0070】
次に、時刻T1後において、選択されたワード線WLnが活性化される。この選択されたワード線WLnの活性化に応答して、記憶データに応じたメモリセルMCのデータ読出が実行される。選択メモリセルMCのキャパシタに蓄積された電荷に応じて、ビット線対BLPnの一方のビット線BLnと相補のビット線/BLnとの間に電位差が生じ始める。本例においては、選択されたメモリセルのキャパシタによりビット線BLnの電位が上昇する。
【0071】
この電位差が生じ始めるのとほぼ同様のタイミングにおいて、コマンド信号ACT(「H」レベル)に応答して、SN信号生成回路200は、制御信号ISNを「H」レベルに設定する。これに応答して、タイミング調整回路24から制御信号SN(「H」レベル)が出力される。センスアンプSAnは、制御信号SNに応答して増幅動作を実行し、増幅したデータが入出力線対IOPに伝達される。これに伴い、データ入出力回路6は、入出力線対IOPに伝達されたデータに基づいて出力データDQをデータ入出力ピン8に出力する。
【0072】
次に、時刻T2においてクロック信号CLKの立上がりに同期して制御信号/CS,/RAS,/WEが「L」レベルに設定される。また制御信号/CASが「H」レベルに設定される。これに伴い、コマンド信号生成ユニット46において、コマンド信号PRC(「H」レベル)が生成される。このコマンド信号PRC(「H」レベル)の入力に応答して図示しないBLEQ信号生成回路により制御信号BLEQは「H」レベルに設定される。これに伴い、イコライズ回路EQが活性化され、各ビット線対BLPをイコライズするとともに各ビット線BL,/BLに対してVBL発生回路15から電圧VBLが供給される。
【0073】
これにより、また次のデータ読出動作のための準備が実行される。
本実施の形態1のメモリモジュール1000においては、センスアンプSAに対して制御信号SNを入力するタイミングが異なる2種類のメモリデバイス1aおよび1bを設ける。具体的には、一方のメモリデバイスについては、制御信号DNは、「L」レベルに設定される。他方のメモリデバイスについては、制御信号DNは、「H」レベルに設定される。
【0074】
したがって、制御信号DNが「L」レベルに設定されたメモリデバイスについては、第1のタイミングで入力された制御信号SNに応答してピーク電流が流れる。一方、制御信号DNが「H」レベルに設定されたメモリデバイスについては、第1のタイミングよりも遅い第2のタイミングで入力された制御信号SNに応答してピーク電流が流れる。具体的には、本実施の形態1の構成においてはm個のメモリデバイスのうちの半数が第1のタイミングで、メモリモジュール1000全体としてIp×m/2のピーク電流が流れる。また、他方の半数が第2のタイミングで、メモリモジュール1000全体としてIp×m/2のピーク電流が流れる。
【0075】
したがって、メモリモジュール1000全体として、各メモリデバイスを並列に動作させた場合のピーク電流の最大値を半減することができる。
【0076】
本構成により、メモリモジュール1000全体におけるピーク電流の最大値を抑制することにより、各メモリデバイスにおける誤動作を防止し安定的にデータ読出動作を実行することができる。
【0077】
特に、センスアンプSA等においては、過大なピーク電流が流れる場合には、電源電圧VCC−接地電圧GNDの動作領域が狭まり、動作領域の確保が難しくなるため誤作動を生じさせる可能性が高い。したがって、本構成のように、ピーク電流を抑制することにより、センスアンプSA等において、安定した動作領域を確保し、精度の高いセンス動作を実行することができる。また、ピーク電流は、高周波ノイズであるため一般的にはそれを抑制するためにデカップリング容量を設けて抑制するが、デカップリング容量のレイアウト面積は、比較的大きく取る必要があるため、本構成とすることにより、デカップリング容量を縮小し、レイアウト効率の改善を図ることができる。
【0078】
なお、本実施の形態においては、クロック信号CLKに同期して動作する同期型半導体記憶装置を用いて説明したがクロック信号CLKに同期して動作を実行しない非同期の半導体記憶装置についても同様に適用することが可能である。
【0079】
(実施の形態1の変形例1)
本発明の実施の形態1の変形例1は、DN発生回路23と置換可能なDN信号生成回路23#について説明する。
【0080】
図11は、本発明の実施の形態1の変形例1に従うDN発生回路23♯の回路構成図である。
【0081】
図11を参照して、DN発生回路23♯は、ヒューズ74と、高抵抗75と、インバータ77,78で形成される遅延段76とを含む。ヒューズ74は、電源電圧VCCとノードNhとの間に配置される。また、高抵抗75は、ノードNhと接地電圧GNDとの間に配置される。ノードNhに伝達された信号は、遅延段76を介して制御信号DNとして出力される。
【0082】
ヒューズ74は、高電圧を印加することにより電気的に切断状態となる電気ヒューズもしくは外部からレーザ等を照射することにより電気的に切断状態となるレーザヒューズ等を用いることができる。
【0083】
非切断状態にある場合において、ノードNhの電圧レベルは「H」レベルである。したがって、この場合において制御信号DNは「H」レベルに設定される。一方、ヒューズ74が切断状態の場合においては、高抵抗75によりノードNhの電圧レベルは「L」レベルに設定される。したがって制御信号DNは「L」レベルに設定される。
【0084】
本実施の形態1の変形例1に従うDN発生回路23#においては、ヒューズ74を用いてヒューズを切断/非切断とすることにより、外部ピンを用いることなく簡易に制御信号DNを生成することができる。したがって、外部ピンのピン数に制約があるメモリデバイス等において本実施の形態1の変形例1に従うDN発生回路23♯を有効に活用することができる。
【0085】
(実施の形態1の変形例2)
上記の実施の形態1においては、センスアンプSAを活性化させる制御信号SNを出力するタイミングを調整するタイミング調整回路24を用いて、センスアンプSA活性化時におけるピーク電流を抑制する構成について説明してきた。
【0086】
本発明の実施の形態1の変形例2においては、ビット線対BLPをプリチャージするプリチャージ動作においてピーク電流を抑制する構成について説明する。
【0087】
図12は、本発明の実施の形態1の変形例2に従う行選択回路3およびコントロール回路2の構成図である。
【0088】
図12を参照して、本発明の実施の形態1の変形例2に従う行選択回路3は、図5で説明した行選択回路と同様であるのでその詳細な説明は繰り返さない。
【0089】
本発明の実施の形態1の変形例2に従うコントロール回路2は、コマンド生成回路22と、BLEQ信号生成回路210と、タイミング調整回路25とを含む。
【0090】
本発明の実施の形態1の変形例2に従うBLEQ信号生成回路210は、コマンド生成回路22から生成されたコマンド信号PRCに応答して制御信号IBLEQを出力する。具体的には、コマンド信号PRC(「H」レベル)の入力に応答して制御信号IBLEQは、「H」レベルに設定される。
【0091】
タイミング調整回路25は、BLEQ信号生成回路210から出力された制御信号IBLEQを制御信号BLEQとして出力するタイミングを調整する。タイミング調整回路25の構成は上記のタイミング調整回路24の構成と同様であるのでその説明は繰返さない。すなわち、DN発生回路23によって生成される制御信号DNおよび/DNに応じて制御信号BLEQが出力されるタイミングが異なる。具体的には、制御信号DNが「H」レベルの場合には制御信号DNが「L」レベルの場合に比べて所定期間遅延した制御信号BLEQが生成される。
【0092】
したがって、本発明の実施の形態1の変形例2の構成によりビット線対BLPをプリチャージするタイミングを制御信号DNの論理レベルを用いて調整することが可能である。
【0093】
したがって、たとえばメモリデバイス1aおよび1bとでタイミング調整回路25から出力される制御信号BLEQのタイミングを変えることにより、メモリモジュール1000全体におけるプリチャージ動作時のピーク電流の最大値を抑制することができる。これにより、各ビット線対BLPに対して安定したプリチャージ動作を実行することができる。また、ピーク電流の最大値を抑制することにより、メモリモジュール1000全体におけるイコライズ動作の消費電力を低減することが可能である。
【0094】
(実施の形態1の変形例3)
本発明の実施の形態1の変形例3は、データ入出力回路6を動作させる際に生じるピーク電流を抑制する構成について説明する。
【0095】
図13は、本発明の実施の形態1の変形例3に従うデータ入出力回路6とコントロール回路2の概略ブロック図である。
【0096】
図13を参照して、本発明の実施の形態1の変形例3に従うデータ入出力回路6は、入出力線対IOPからのデータを受けて制御信号PEに応答して、データを増幅するプリアンプPAと、プリアンプPAにより増幅されたデータDT,/DTを出力データDQとしてデータ入出力ピン8に出力するための出力バッファOBとを含む。
【0097】
コントロール回路2は、コマンド生成回路22と、OE信号生成回路90と、タイミング調整回路26とを含む。OE信号生成回路90は、コマンド生成回路22から生成されたコマンド信号ACTに応答して、一定期間遅延させた制御信号IOEを出力する。一例としてOE信号生成回路90は、複数の遅延段を有し、データ出力動作にともなう内部回路の動作遅延等を考慮してその個数を調整することにより制御信号IOEを出力するタイミングを調整する。
【0098】
タイミング調整回路26は、OE信号生成回路90から出力された制御信号IOEを制御信号OEとして出力するタイミングを調整する。タイミング調整回路26の構成は上記のタイミング調整回路24の構成と同様であるのでその説明は繰返さない。すなわち、DN発生回路23によって生成される制御信号DNおよび/DNに応じて制御信号OEが出力されるタイミングが異なる。具体的には、制御信号DNが「H」レベルの場合には制御信号DNが「L」レベルの場合に比べて所定期間遅延した制御信号OEが生成される。
【0099】
図14は、プリアンプPAの回路構成図である。
図14を参照して、プリアンプPAは、図4で説明したセンスアンプSAnの回路構成と同様の構成であるので、図4で説明したセンスアンプSAnを構成するトランジスタについて同一符号を用いて示している。プリアンプPAは、センスアンプSAnと異なり、制御信号PE,/PE(「H」レベル、「L」レベル)に応答して活性化され、入出力線IOおよび/IOの電圧レベル差を増幅する。
【0100】
再び、図13を参照して、出力バッファOBは、AND回路80,81と、インバータ83〜85と、PチャンネルMOSトランジスタ87と、NチャンネルMOSトランジスタ88とを含む。なお、インバータ84および85は、遅延段86を形成する。
【0101】
AND回路80は、プリアンプPAにより増幅された入出力線対IOPの一方の入出力線の電圧レベルをデータDTとして、その入力と制御信号OEとのAND論理演算結果をインバータ83に出力する。AND回路81は、プリアンプPAにより増幅された入出力線対IOPの他方の入出力線の電圧レベルをデータ/DTとして、その入力と制御信号OEとのAND論理演算結果を遅延段86に出力する。トランジスタ87は、電源電圧VCCと出力ノードNfとの間に配置され、そのゲートはインバータ83の出力信号を受ける。トランジスタ88は、出力ノードNfと接地電圧GNDとの間に配置され、そのゲートは遅延段86の出力信号を受ける。
【0102】
ここで、出力バッファOBの動作について説明する。
出力バッファOBが活性化状態の時、すなわち、制御信号OEが「H」レベルに設定されている場合について考える。データDT,/DTが「H」レベルおよび「L」レベルの場合、AND回路80および81は、「H」レベルおよび「L」レベルにそれぞれ設定される。これに応答して、トランジスタ87および88のゲートには「L」レベルおよび「H」レベルが入力される。これに伴い、トランジスタ87がオンし、出力ノードNfと電源電圧VCCとが電気的に結合され、データ入出力ピン8に「H」レベルの出力データDQが出力される。
【0103】
一方、データDT,/DTが「L」レベルおよび「H」レベルの場合には、同様の方式にしたがって、トランジスタ87および88のゲートには「H」レベルおよび「L」レベルが入力される。これに伴い、トランジスタ88がオンし、出力ノードNfと接地電圧GNDとが電気的に結合され、データ入出力ピン8に「L」レベルの出力データDQが出力される。
【0104】
本発明の実施の形態1の変形例3の構成においては、出力バッファOBを活性化させる制御信号OEを出力するタイミングを制御信号DNの論理レベルに応じて調整する。
【0105】
たとえば、メモリデバイス1aおよび1bでタイミング調整回路26から出力される制御信号OEのタイミングを変えることにより、メモリモジュール1000全体におけるデータ出力動作時のピーク電流の最大値を抑制することができる。これにより、データ出力動作において誤作動を生じさせること無く、安定的な回路動作を実行することができる。また、ピーク電流の最大値を抑制することにより、メモリモジュール1000全体におけるデータ出力動作の消費電力を低減することが可能である。
【0106】
図15は、プリアンプPAを活性化させる制御信号PEを出力するコントロール回路2の概略ブロック図である。
【0107】
図15を参照して、コントロール回路2は、コマンド生成回路22と、PE信号生成回路220、タイミング調整回路27とを含む。
【0108】
PE信号生成回路220は、コマンド生成回路22から生成されたコマンド信号ACTに応答して、一定期間遅延させた制御信号IPEを出力する。一例としてPE信号生成回路220は、複数の遅延段を有し、データ出力動作にともなう内部回路の動作遅延等を考慮してその個数を調整することにより制御信号PEを出力するタイミングを調整する。
【0109】
タイミング調整回路27は、PE信号生成回路220から出力された制御信号IPEを制御信号PEとして出力するタイミングを調整する。タイミング調整回路27の構成は上記のタイミング調整回路24の構成と同様であるのでその説明は繰返さない。すなわち、DN発生回路23によって生成される制御信号DNおよび/DNに応じて制御信号PEが出力されるタイミングが異なる。具体的には、制御信号DNが「H」レベルの場合には制御信号DNが「L」レベルの場合に比べて所定期間遅延した制御信号PEが生成される。
【0110】
これに伴い、たとえば、メモリデバイス1aおよび1bとでタイミング調整回路27から出力される制御信号PEのタイミングを変えることにより、メモリモジュール1000全体におけるプリアンプ動作時のピーク電流の最大値を抑制することができる。これにより、プリアンプ動作において誤作動を生じさせること無く、安定的な増幅動作を実行することができる。具体的には、センスアンプSA動作時と同様にピーク電流を抑制することにより充分な動作領域を確保することができる。また、ピーク電流の最大値を抑制することにより、メモリモジュール1000全体におけるデータ出力動作の消費電力を低減することが可能である。
【0111】
(実施の形態2)
本発明の実施の形態2は、メモリデバイス1a(1b)のメモリアレイ5が複数のメモリバンクMBで構成されている場合のメモリバンクのオートリフレッシュ動作(以下、単にリフレッシュ動作とも称する)時のピーク電流を抑制する構成について説明する。
【0112】
図16は、複数のメモリバンクMBが配置された実施の形態2に従う構成の概略ブロック図である。
【0113】
図16を参照して、本実施の形態2の構成においては4つのメモリバンクMBa〜MBdと、メモリバンクMBa〜MBdにそれぞれ対応してセンスアンプ帯SAGa〜SAGdとが配置されている。メモリバンクMBは、メモリバンクMBa〜MBdを総称したものである。また、センスアンプ帯SAGは、センスアンプ帯SAGa〜SAGdを総称したものである。
【0114】
各メモリバンクMBは、図3で説明したメモリアレイ5と同様の構成であり、図16においては、各メモリバンクMB毎に1つずつのメモリセルMCが示されており、メモリバンクMBa〜MBdにおいて、n番目のメモリセル行に対応して設けられるワード線WLna,WLnb,WLnc,WLndと、メモリセル列に対応して設けられるビット線BLがそれぞれ一本ずつ示されている。
【0115】
センスアンプ帯SAGa〜SAGdの各々は、図3で説明したのと同様の複数のセンスアンプSAを有する。また、各センスアンプ帯SAGa〜SAGdに含まれるセンスアンプSAは、制御信号SNa〜SNdにそれぞれ応答して、対応するメモリバンクMBにおけるセンス動作を実行する。
【0116】
ここで、リフレッシュ動作について説明する。
DRAMのメモリセルMCのデータ記憶は、メモリセルMC内のキャパシタCpに電荷を蓄積することにより実行する構成であるため、一定期間が経過すれば蓄積した電荷がリークにより消失してしまう。したがって、電荷保持のために一定期間内にリフレッシュ動作を実行する必要がある。リフレッシュ動作は、リフレッシュ対象となるメモリセルの各々において、データ読出、増幅および再書込を一定期間内に実行することにより記憶データを保持する。本実施の形態2の構成においては、リフレッシュ動作時に、各メモリバンクMBa〜MBdにおいて、ロウアドレスで選択されたワード線に接続されるメモリセル全てが同時にリフレッシュされる。たとえば、リフレッシュ動作時において、各メモリバンクMBa〜MBdのワード線WLna〜WLndが全て並列に活性化される。
【0117】
図17は、本発明の実施の形態2に従うコントロール回路2と、行選択回路3の構成を示す概略ブロック図である。
【0118】
本発明の実施の形態2に従う構成においては、図示しないが、各メモリバンクMB毎に行選択回路3が配置され、各行選択回路3は、入力されたアドレスADDに応じて、対応するメモリバンクMBにおけるワード線WLna(WLb,WLc,WLd)を活性化させる。
【0119】
コントロール回路2は、コマンド生成回路22と、SN信号生成回路200と、タイミング調整回路28とを含む。
【0120】
SN信号生成回路200については、上記の実施の形態1で説明したのと同様であるのでその説明は繰返さない。
【0121】
図18は、コマンド信号AREFを生成するコマンド信号生成ユニット47の回路構成図である。コマンド信号AREFは、オートリフレッシュ動作を実行する際に、外部から入力される制御信号の所定の組み合わせに応じて生成される。
【0122】
図18を参照して、コマンド信号生成ユニット47は、ラッチ群50と、インバータ56と、AND回路57とを含む。
【0123】
AND回路57は、クロック信号CLKと、ラッチ群50によりラッチされた制御信号/CS,/RAS,/CASの反転信号と、ラッチ群50からインバータ56を介する制御信号/WEの入力をそれぞれ受けて、そのAND論理演算結果をコマンド信号AREF(「H」レベル)として出力する。
【0124】
具体的には、制御信号/CS,/RAS,/CASが「L」レベル、制御信号/WEが「H」レベルである場合に、クロック信号CLKの立上がりに同期してコマンド信号AREFが生成される。
【0125】
再び図17を参照して、本実施の形態2に従うタイミング調整回路28は、オートリフレッシュ動作時において、各メモリバンクMBにおけるリフレッシュタイミングを調整する。
【0126】
タイミング調整回路28は、インバータ111〜114,117と、遅延段118〜120と、NAND回路115,116と、信号生成ユニット150とを含む。インバータ111および112は遅延段110を形成する。
【0127】
SN信号生成回路200から生成された制御信号ISNは、遅延段110およびインバータ113を介してNAND回路115の入力ノードの一方に入力される。NAND回路115は、コマンド信号AREFおよびインバータ113からの出力信号とのNAND論理演算結果をインバータ117に出力する。インバータ117はNAND回路115からの出力信号を反転して内部ノードNaにその反転信号を伝達する。遅延段118は、内部ノードNaに伝達された信号を所定期間遅延して内部ノードNbに伝達する。遅延段119は、内部ノードNbに伝達された信号を遅延して内部ノードNcに伝達する。遅延段120は、内部ノードNcに伝達された信号を所定期間遅延して内部ノードNdに伝達する。NAND回路116は、遅延段110およびインバータ114を介する制御信号ISNの反転信号の入力とコマンド/AREFとの入力を受けて、そのNAND論理演算結果を信号生成ユニット150に出力する。
【0128】
信号生成ユニット150は、NAND回路151〜154と、インバータ155〜158と、OR回路159〜162とを含む。
【0129】
OR回路159は、内部ノードNaに伝達された信号とコマンド信号/AREFとのOR論理演算結果をNAND回路151の入力ノードの一方に出力する。OR回路160は、内部ノードNbに伝達された信号とコマンド信号/AREFとのOR論理演算結果をNAND回路152の入力ノードの一方に出力する。OR回路161は、内部ノードNcに伝達された信号とコマンド信号/AREFとのOR論理演算結果をNAND回路153の入力ノードの一方に出力する。OR回路162は、内部ノードNdに伝達された信号とコマンド信号/AREFとのOR論理演算結果をNAND回路154の入力ノードの一方に出力する。
【0130】
NAND回路151は、NAND回路116およびOR回路159の出力信号のNAND論理演算結果をインバータ155により反転して、制御信号SNaとして出力する。NAND回路152は、NAND回路116およびOR回路160の出力信号のNAND論理演算結果をインバータ156により反転して、制御信号SNbとして生成する。NAND回路153は、NAND回路116およびOR回路161の出力信号のNAND論理演算結果をインバータ157により反転して、制御信号SNcとして出力する。NAND回路154は、NAND回路116およびOR回路162の出力信号NAND論理演算結果をインバータ158により反転して、制御信号SNdとして出力する。
【0131】
ここで、タイミング調整回路28の動作について説明する。なお、コマンド信号AREF,/AREFは、初期状態において「L」レベルおよび「H」レベルに設定されているものとする。
【0132】
制御信号ISNが「L」レベルの場合すなわち初期状態においては、奇数個のインバータを介してNAND回路116の入力ノードの一方に「H」レベルが入力される。また、コマンド信号/AREFは、「H」レベルである。したがって、NAND回路116の出力信号は、「L」レベルに設定される。これに伴い、信号生成ユニット150の各NAND回路151〜154は、制御信号SNa〜Sndを「L」レベルに設定する。したがって、各センスアンプ帯SAGのセンスアンプSAは非活性化状態となる。
【0133】
制御信号ISNが「H」レベルの場合には、NAND回路116の一方に「L」レベルが入力される。これに伴い、NAND回路116の出力信号は、「H」レベルに設定される。信号生成ユニット150の各NAND回路151〜154は、NAND回路116の出力信号(「H」レベル)とコマンド信号/AREF(「H」レベル)の入力を受けるため、制御信号SNa〜SNdを「H」レベルに設定する。したがって、各センスアンプ帯SAGのセンスアンプSAは活性化状態となる。
【0134】
次に、コマンド信号AREF,/AREFが「H」レベルおよび「L」レベルにそれぞれ設定された場合について考える。
【0135】
上述したように初期状態において、NAND回路115の入力ノードの一方は、「H」レベルに設定される。したがって、NAND回路115は、コマンド信号AREF(「H」レベル)およびインバータ113の出力信号(「H」レベル)のNAND論理演算結果に基づいて「L」レベルを出力する。これに伴い、内部ノードの電圧レベルは、インバータ117を介して「H」レベルに設定される。また、この「H」レベルの信号は、遅延段118〜120を介して、他の内部ノードNb〜Ndに所定期間ずつ遅延して伝達される。
【0136】
一方、コマンド信号/AREF(「L」レベル)がNAND回路116の入力ノードに入力される。したがって、信号生成ユニット150は、NAND回路116から「H」レベルの入力信号を受ける。NAND回路151〜154は、NAND回路116の出力信号(「H」レベル)とOR回路159〜162の出力信号すなわち各内部ノードNa〜Ndに伝達される遅延信号(「H」レベル)により、制御信号SNa〜SNdを「H」レベルに設定する。その際、制御信号SNa〜SNdは、各内部ノードNa〜Ndに伝達される遅延信号により所定期間ずつのタイミング差が生じる。
【0137】
図19のタイミングチャート図を用いて本発明の実施の形態2に従うリフレッシュ動作について説明する。本例においては、一例としてワード線WLna,WLnb,WLnc,WLndが選択されるものとする。
【0138】
図19を参照して、時刻T11においてクロック信号CLKの立上がりに同期して制御信号/CS,/RAS,/CASが「L」レベルに設定される。また、制御信号/WEが「H」レベルに設定される。コマンド信号生成ユニット47は、コマンド信号AREF(「H」レベル)を生成する。
【0139】
また、同様のタイミングにおいて、行選択回路3は、図示しないが入力されたアドレスADDに応答して選択行のワード線WLna,WLnb,WLnc,WLndを活性化させる。
【0140】
これに伴い、選択行におけるメモリセルMCのキャパシタとビット線BLとが電気的に結合される。この状態においてセンスアンプ帯SAGにおけるセンスアンプSAを活性化させることによりキャパシタに対して記憶されていたデータの再書込みすなわちリフレッシュ動作を実行する。
【0141】
上述したように本実施の形態2のタイミング調整回路28においては、コマンド信号AREFの入力により制御信号SNa,SNb,SNc,SNdは「H」レベルに設定され、それぞれ異なるタイミングで出力される。
【0142】
したがって、コマンド信号AREFを生成することによりリフレッシュ動作時におけるセンスアンプの活性化信号である制御信号SNa,SNb,SNc,SNdをそれぞれ異なるタイミングで各センスアンプ帯に入力することにより、点線で示される様に同時にセンスアンプ帯に制御信号を入力する場合と比較して、メモリデバイスにおけるリフレッシュ動作時のピーク電流を抑制することができる。
【0143】
これに伴い、リフレッシュ動作時のピーク電流を抑制することによって安定したリフレッシュ動作を実行することができる。またリフレッシュ動作時における消費電力を低減することも可能である。
【0144】
なお、本実施の形態においては、1つのメモリデバイスについて説明してきたがその他のメモリデバイスについても同様に適用可能である。
【0145】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【0146】
【発明の効果】
この発明は以上説明したように、複数のメモリチップを含む半導体記憶装置において、複数のメモリチップをデータ読出時に並列に動作する第1と第2のグループにそれぞれ分割し、センスアンプを活性化させるタイミングをそれぞれ異ならせる。これに伴い、データ読出時にセンスアンプを活性化させる際に生じるピーク電流の最大値が半導体記憶装置全体において半減する。このピーク電流を抑制することによりデータ読出を安定的に実行することができる。
【0147】
また、この発明は複数のメモリチップを含む半導体記憶装置において、複数のメモリチップをデータ読出前に並列に動作する第1と第2のグループにそれぞれ分割し、プリチャージ回路を活性化させるタイミングをそれぞれ異ならせる。これに伴い、データ読出前にプリチャージ回路を活性化させる際に生じるピーク電流の最大値が半導体記憶装置全体において半減する。このピーク電流を抑制することによりプリチャージ動作を安定的に実行することができる。
【0148】
また、この発明は複数のメモリチップを含む半導体記憶装置において、複数のメモリチップをデータ読出時に並列に動作する第1と第2のグループにそれぞれ分割し、プリアンプを活性化させるタイミングをそれぞれ異ならせる。これに伴い、データ読出時にプリアンプを活性化させる際に生じるピーク電流の最大値が半導体記憶装置全体において半減する。このピーク電流を抑制することによりデータ出力動作を安定的に実行することができる。
【0149】
また、この発明は複数のメモリチップを含む半導体記憶装置において、複数のメモリチップをデータ読出時に並列に動作する第1と第2のグループにそれぞれ分割し、出力バッファを活性化させるタイミングをそれぞれ異ならせる。これに伴い、データ読出時に出力バッファを活性化させる際に生じるピーク電流の最大値が半導体記憶装置全体において半減する。このピーク電流を抑制することによりデータ出力動作を安定的に実行することができる。
【0150】
また、この発明は複数のメモリバンクを有する半導体記憶装置において、活性化信号生成回路は、リフレッシュ動作時に複数のメモリバンクにそれぞれ対応して設けられた複数のセンスアンプを活性化させるタイミングをそれぞれ異ならせる。これに伴い、リフレッシュ動作時にセンスアンプを活性化させる際に生じるピーク電流の最大値が半導体記憶装置全体において低減される。このピーク電流を抑制することによりデータ出力動作を安定的に実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1に従うメモリモジュール1000の構成を示す概略ブロック図である。
【図2】本発明の実施の形態1に従うメモリデバイス1a(1b)の概略ブロック図である。
【図3】本発明の実施の形態1に従うメモリアレイ5および入出力制御回路9の回路構成図である。
【図4】センスアンプSAnの回路構成図である。
【図5】本発明の実施の形態1に従う行選択回路3およびコントロール回路2のブロック概略図である。
【図6】プリデコード回路20を構成するデコードユニット60の一例図である。
【図7】ワード線選択回路21を構成するワード線選択ユニット61の一例図である。
【図8】コマンド生成回路22内のコマンド信号生成ユニットの構成図である。
【図9】DN発生回路23の回路構成図である。
【図10】本発明の実施の形態1に従うデータ読出動作について説明するタイミングチャート図である。
【図11】本発明の実施の形態1の変形例1に従うDN発生回路23♯の回路構成図である。
【図12】本発明の実施の形態1の変形例2に従う行選択回路3およびコントロール回路2の構成図である。
【図13】本発明の実施の形態1の変形例3に従うデータ入出力回路6とコントロール回路2の概略ブロック図である。
【図14】プリアンプPAの回路構成図である。
【図15】プリアンプPAを活性化させる制御信号PEを出力するコントロール回路2の概略ブロック図である。
【図16】複数のメモリバンクMBが配置された実施の形態2に従う構成の概略ブロック図である。
【図17】本発明の実施の形態2に従うコントロール回路2と、行選択回路3の構成を示す概略ブロック図である。
【図18】コマンド信号AREFを生成するコマンド信号生成ユニット47の回路構成図である。
【図19】本発明の実施の形態2に従うリフレッシュ動作について説明するのタイミングチャート図である。
【符号の説明】
1a,1b メモリデバイス、2 コントロール回路、3 行選択回路、4 列選択回路、5 メモリアレイ、6 データ入出力回路、20 プリデコード回路、21 ワード線選択回路、22 コマンド生成回路、23 DN発生回路、24〜28 タイミング調整回路。
【発明の属する技術分野】
本発明は、同一基板上に複数のメモリデバイスを搭載するメモリモジュールに代表される半導体記憶装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
MOS型半導体記憶装置のうち特にDRAM(Dynamic Random Access Memory)は微細化技術の発達に伴い記憶容量が増加の一途をたどってきた。このようなDRAMの記憶容量の大容量化とともにデータの高速処理すなわちメモリ装置に対して、並列に多ビットのデータ処理を実行することがますます要求される。
【0003】
しかしながら、このような多ビットのデータ処理を実行する構成においては、複数の内部回路が並列に動作することが必要であり、処理するデータ数が増大するのに応じて、消費電流、特にピーク電流値が過大になる。このため回路を駆動する電源系統への負担が増加し、電源電圧の変動の影響で回路の誤動作に至るおそれが生じる。特開2001−167580号公報においては、同時に多ビットのデータを処理する場合たとえばデータ読出時において2つのセンスアンプを同時に活性化させる場合にその活性化タイミングをずらすことにより誤動作の原因となるピーク電流を抑制する方式が開示されている。
【0004】
【特許文献1】
特開2001−167580号公報(図1,p4,5)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
一方、近年においては、微細化とともに、複数のメモリ装置を同一基板上に搭載することにより記憶容量の大容量化を図るメモリモジュールが注目されている。これは、大容量の情報を格納することができるととともに複数のメモリ装置が独立に並列動作するため多ビットのデータを高速に処理することができる点で効果的である。
【0006】
しかしながら、このメモリモジュールにおいても複数のメモリ装置の各々が同時に並列動作するため上記において説明したのと同様にメモリモジュール全体としてのピーク電流が増大する。
【0007】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであって、ピーク電流を抑制することにより誤動作を生じさせること無く、安定的な回路動作を実行する半導体記憶装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る半導体記憶装置は、同一基板上に形成された、各々が独立にデータ記憶を実行する複数のメモリチップを含む。各メモリチップは、各々が、行列状に配置された複数のメモリセルを有するメモリアレイと、センスアンプと、活性化信号生成部とを含む。センスアンプは、データ読出時に活性化されて、複数のメモリセルのうちのデータ読出対象として選択された選択メモリセルに記憶された記憶データを増幅する。活性化信号生成部は、外部からの所定のコマンド入力に応じてセンスアンプを活性化させる。複数のメモリチップは、データ読出時に並列に動作する第1および第2のグループにそれぞれ分割される。第1のグループに属する各センスアンプと第2のグループに属する各センスアンプとは異なるタイミングで活性化される。
【0009】
また、半導体記憶装置は、同一基板上に形成された、各々が独立にデータを記憶する複数のメモリチップを含む。各メモリチップは、各々が、行列状に配置されるとともにデータを記憶する複数のメモリセルを有するメモリアレイと、プリチャージ回路と、活性化信号生成部とを含む。メモリアレイは、複数のメモリセルのうちの所定領域毎に設けられたビット線を有する。プリチャージ回路は、データ読出前に、活性化信号に応答してビット線を所定の電圧レベルにプリチャージする。活性化信号生成部は、外部からの所定のコマンド入力に応じて、プリチャージ回路を活性化させる。複数のメモリチップは、データ読出前に並列に動作する第1および第2のグループにそれぞれ分割される。第1のグループに属する各プリチャージ回路と第2のグループに属する各プリチャージ回路は異なるタイミングで活性化される。
【0010】
また、半導体記憶装置は、同一基板上に形成された、各々が独立にデータを記憶する複数のメモリチップを含む。各メモリチップは、各々が、行列状に配置されるとともにデータを記憶する複数のメモリセルを有するメモリアレイと、センスアンプと、プリアンプと、活性化信号生成部とを含む。センスアンプは、データ読出時に複数のメモリセルのうちのデータ読出対象として選択された選択メモリセルに記憶された記憶データを増幅する。プリアンプは、データ読出時に、活性化されてセンスアンプで増幅された記憶データをさらに増幅する。活性化信号生成部は、外部からの所定のコマンド入力に応じてプリアンプを活性化させる。複数のメモリチップは、データ読出時に並列に動作する第1および第2のグループにそれぞれ分割される。第1のグループに属する各プリアンプと第2のグループに属する各プリアンプとは異なるタイミングで活性化される。
【0011】
また、半導体記憶装置は、同一基板上に形成された、各々が独立にデータを記憶する複数のメモリチップを含む。各メモリチップは、各々が、行列状に配置されるとともにデータを記憶する複数のメモリセルを有するメモリアレイと、センスアンプと、出力バッファと、活性化信号生成部とを含む。センスアンプは、データ読出時に、複数のメモリセルのうちのデータ読出対象として選択された選択メモリセルに記憶された記憶データを増幅する。出力バッファは、データ読出時に、活性化されてセンスアンプで増幅された記憶データを外部に出力する。活性化信号生成部は、外部からの所定のコマンド入力に応じて出力バッファを活性化する。複数のメモリチップは、データ読出時に並列に動作する第1および第2のグループにそれぞれ分割される。第1のグループに属する各出力バッファと第2のグループに属する各出力バッファとは異なるタイミングで活性化される。
【0012】
また、半導体記憶装置は、複数のメモリバンクと、複数のセンスアンプと、活性化信号生成回路とを含む。複数のメモリバンクは、各々が、行列状に配置された複数のメモリセルを有する。複数のセンスアンプは、複数のメモリバンクにそれぞれ対応して設けられ、各々がデータ読出対象に選択された複数のメモリセルのうちの選択メモリセルの記憶データを増幅する。活性化信号生成回路は、複数のセンスアンプの活性化を制御する。データ読出時に、複数のメモリバンクのうちの一つが選択され、リフレッシュ動作時に、複数のメモリバンクが選択される。リフレッシュ動作時において、活性化信号生成回路は、複数のセンスアンプが活性化するタイミングをそれぞれ異ならせる。
【0013】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付しその説明は繰返さない。
【0014】
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に従うメモリモジュール1000の構成を示す概略ブロック図である。
【0015】
メモリモジュール1000は、メモリデバイス1a,1bを同一基板上に複数搭載した半導体記憶装置である。本例においては、この2種類のメモリデバイス1aおよび1bをm/2個ずつ搭載する。
【0016】
メモリモジュール1000は、各メモリデバイス1a(1b)のデータの入出力および信号の授受等に用いられるコネクタ端子群12を有する。このコネクタ端子群12に入力される種々の制御信号等に応じてm個のメモリデバイスがそれぞれ並列な動作を実行する。
【0017】
メモリデバイス1aおよび1bは、コネクタ端子群12と接続されて制御信号の入力やデータの入出力のために用いられる外部ピン群11を有する。
【0018】
一例として図1においては、メモリモジュール1000が有するコネクタ端子群12の1つのコネクタ端子に電源電圧VCCが接続され、各メモリデバイスに共通に配置される電源線13を介して、各メモリデバイスの外部ピン群11の1つの外部ピンと接続されて動作電圧として電源電圧VCCを各メモリデバイスに対して供給する構成が示されている。
【0019】
他のコネクタ端子についても同様の構成であり、コネクタ端子に入力された制御信号等は、各メモリデバイス1a(1b)の外部ピンより入力される。
【0020】
図2は、本発明の実施の形態1に従うメモリデバイス1a(1b)の概略ブロック図である。
【0021】
図2を参照して、本発明の実施の形態1に従うメモリデバイス1aは、行列状に集積配置されたメモリアレイ5と、外部ピン群11のうちの1つであるアドレスピン7♯から入力されるアドレスADDのうちロウアドレスRAに基づいてメモリアレイ5の行選択を実行する行選択回路3と、アドレスADDのうちコラムアドレスCAに基づいてメモリアレイ5の列選択を実行する列選択回路4と、列選択回路4の列選択結果に基づいてメモリアレイ5の選択列と入出力線対IOPとを電気的に結合する入出力制御回路9と、入出力線対IOPとデータデータ入出力ピン8との間でデータの授受を実行するデータ入出力回路6と、種々の制御信号に応じてメモリデバイス1a全体を制御するコントロール回路2とを備える。
【0022】
コントロール回路2は、制御信号ピン7から入力される種々の制御信号(/CS,/RAS,/CAS,/WE)およびクロック信号ピン10から入力されるクロック信号CLKとに基づいてデバイス内に存在する内部回路に対してコマンド信号および種々の制御信号を出力する。
【0023】
図3は、本発明の実施の形態1に従うメモリアレイ5および入出力制御回路9の回路構成図である。
【0024】
図3を参照して、メモリアレイ5は行列状に集積配置された複数のメモリセルMCを有する。また、メモリアレイ5は、メモリセル行にそれぞれ対応して設けられる複数のワード線WLと、隣接する2つのメモリセル列を一つのメモリセル列組として、メモリセル列組にそれぞれ対応して設けられる複数のビット線対BLPとを含む。ビット線対BLPは、一方のメモリセル列に対応して設けられるビット線BLと、他方のメモリセル列に対応して設けられるビット線/BLとを含む。
【0025】
各メモリセルMCは、アクセストランジスタATRと、キャパシタCpとを有する。アクセストランジスタATRとキャパシタCpは、ビット線BLとセルプレート電圧Vcpとの間に直列に配置され、アクセストランジスタATRのゲートは、対応するワード線WLと電気的に結合される。
【0026】
この対応するワード線WLの活性化に応答してキャパシタCpとビット線BLとが電気的に結合される。このキャパシタCpに電荷を充電もしくは放電することにより1ビットのデータ記憶を実行することができる。
【0027】
本例においては、メモリセル行にそれぞれ対応して設けられたワード線WL1〜WL4と、メモリセル列組にそれぞれ対応して設けられたビット線対BLP1〜BLPn(n:自然数)とが示される。
【0028】
奇数行のワード線WL1,WL3に対応するメモリセルMCはビット線BLと電気的に結合され、偶数行のワード線WL2,WL4に対応するメモリセルMCは相補のビット線/BLと電気的に結合される。なお、ワード線WL、ビット線対BLPおよびビット線BL,/BLは、複数のワード線、複数のビット線対、およびビット線を総括的に標記したものである。なお、本明細書においては、「/」の記号は、反転、否定、相補等を示すものとする。
【0029】
次に、入出力制御回路9の構成について説明する。
入出力制御回路9は、ビット線対BLPを電圧VBLレベル(=VCC/2)にプリチャージするためのVBL発生回路15と、ビット線対BLP1〜BLPnにそれぞれ対応して設けられた、複数のイコライズ回路EQ1〜EQn(以下、総称してイコライズ回路EQとも称する)および複数のセンスアンプSA1〜SAn(以下、総称して、センスアンプSAとも称する)とを含む。
【0030】
イコライズ回路EQは、ビット線対BLPのビット線BLおよび相補のビット線/BLの間に直列に接続されたトランジスタTQaおよびTQbを有する。
【0031】
トランジスタTQaおよびTQbの接続ノードは、電圧VBLを発生するVBL発生回路15と電気的に結合される。またトランジスタTQaおよびTQbのそれぞれのゲートは、制御信号BLEQの入力を受ける。たとえば、制御信号BLEQ(「H」レベル)に応答して、各イコライズ回路EQのトランジスタTQaおよびTQbは、ターンオンし、各ビット線対BLPは電圧VBLレベルにプリチャージされる。なお、トランジスタTQaおよびTQbは、一例としてNチャンネルMOSトランジスタとする。
【0032】
センスアンプSAは、ビット線BLおよび相補のビット線/BLの電圧レベルを制御信号SN(「H」レベル)および/SN(「L」レベル)の入力に応答して増幅するとともに、データ読出時において増幅したデータ信号を入出力線対IOPに伝達する。入出力線対IOPは、入出力線IO,/IOを含み、それぞれに増幅したデータ信号が伝達される。
【0033】
図4は、センスアンプSAnの回路構成図である。ここでは、代表的にセンスアンプSAnの構成について説明するが他のセンスアンプSAについても同様の構成である。
【0034】
図4を参照して、センスアンプSAnは、いわゆるクロスカップル型のセンスアンプであり、トランジスタPT0〜PT2と、トランジスタNT1〜NT3とを含む。トランジスタPT0は、電源電圧VCCとノードN2との間に配置され、そのゲートは制御信号/SNの入力を受ける。トランジスタPT2およびNT1は、ノードN2とノードN3との間に配置され、そのゲートはノードN1と電気的に結合される。トランジスタPT2とトランジスタNT1とが接続されるノードN0は、ビット線BLnと電気的に結合される。トランジスタPT1およびトランジスタNT2は、ノードN2とノードN3との間に配置され、そのゲートはそれぞれノードN0と電気的に結合される。トランジスタPT1とトランジスタNT2とが接続されるノードN1は、ビット線/BLnと電気的に結合される。トランジスタNT3は、ノードN3と接地電圧GNDとの間に配置され、そのゲートは制御信号SNの入力を受ける。なお、トランジスタPT0〜PT2は、一例としてPチャンネルMOSトランジスタとする。トランジスタNT1〜NT3は、一例としてNチャンネルMOSトランジスタとする。
【0035】
たとえば、センスアンプSAの活性化すなわち制御信号SN,/SNが「H」レベルおよび「L」レベルに設定されている場合の動作について説明する。一例として、ビット線BLと接続されているノードN0の電位が相補のビット線/BLと接続されているノードN1の電位よりも高い場合、トランジスタNT2およびPT2がオンし、電位差が増幅される。具体的には、ノードN0は「H」レベル(電源電圧VCCレベル)、ノードN1は「L」レベル(接地電圧GNDレベル)に設定される。一方、ビット線BLと接続されているノードN0の電位が相補のビット線/BLと接続されているノードN1の電位よりも低い場合、トランジスタNT1およびPT1がオンし、電位差が増幅される。具体的には、ノードN1は「H」レベル(電源電圧VCCレベル)、ノードN0は「L」レベル(接地電圧GNDレベル)に設定される。
【0036】
図5は、本発明の実施の形態1に従う行選択回路3およびコントロール回路2のブロック概略図である。
【0037】
図5を参照して、行選択回路3はアドレスピン7♯から入力されるアドレスADDのうちロウアドレスRAに基づいてプリデコード信号を生成するプリデコード回路20と、プリデコード回路20により生成されたプリデコード信号に応じて複数のワード線のうちの1本を選択するワード線選択回路21とを含む。
【0038】
図6は、プリデコード回路20を構成するデコードユニット60の一例図である。
【0039】
図6を参照して、デコードユニット60はコマンド生成回路22から入力されるコマンド信号ACTと、ロウアドレスRAを構成する複数ビットのうちの一部ビットであるロウアドレスRAm,RAn(m,n:自然数)の入力に基づいてこれらのAND論理演算結果をプリデコード信号XRAk(k:自然数)として出力する。ここでは、2ビットずつのロウアドレスRAをデコードする構成が示される。
【0040】
図7は、ワード線選択回路21を構成するワード線選択ユニット61の一例図である。ワード線選択ユニット61は、ワード線WL毎に設けられ、入力されるプリデコード信号の所定の組合せに応じて対応するワード線WLを活性化させる。
【0041】
図7を参照して、ワード線選択ユニット61は、プリデコード回路20により生成されたプリデコード信号XRAjおよびXRAk(j,k:自然数)の入力を受けて、そのAND論理演算結果に基づいてワード線WLx(x:自然数)を活性化させる。すなわち、プリデコード信号の所定の組み合わせに応じて、複数のワード線選択ユニットのうちの少なくとも一つが対応する選択ワード線を活性化する。
【0042】
本構成は、プリデコード回路20を用いてロウアドレスRAの一部ビットずつを一旦プリデコード信号にデコードし、ワード線選択回路21において、入力されるデコードしたプリデコード信号に基づいて複数のワード線のうちの選択ワード線を活性化させる。これに伴い、ロウアドレスRAをそのままデコーダ回路等でデコードして複数のワード線のうちの少なくとも1本を選択する構成よりも、デコード処理に用いられるトランジスタ数を少なくすることができる。また、本構成によりロウアドレスのデコード処理に用いる時間を短縮し、高速な行選択動作すなわちワード線選択動作を実行することができる。
【0043】
次に、コントロール回路2について説明する。
コントロール回路2は、コマンド生成回路22と、SN信号生成回路200と、タイミング調整回路24とを含む。コマンド生成回路22は、クロック信号ピン10からのクロック信号CLKに同期して、制御信号ピン7に入力される制御信号/CS,/RAS,/CAS,/WEの所定の組合せに基づいて内部回路の動作を指示するコマンド信号を生成する。SN信号生成回路200は、コマンド信号ACTに応答してセンスアンプSNを活性化させるための制御信号ISNを生成する。タイミング調整回路24は、制御信号ISNを制御信号SNとして出力するタイミングを調整する。SN信号生成回路200の回路構成については、図示しないがコマンド信号ACTが入力されてから内部回路がデータ読出のために動作する際の動作遅延時間を考慮して、コマンド信号ACTに応答して一定期間経過後に制御信号ISNが生成される。たとえば、一例として複数の遅延段を設けて、その遅延段を通過する個数を調整することにより制御信号ISNを出力するタイミングを調整することができる。
【0044】
図8は、コマンド生成回路22内のコマンド信号生成ユニットの構成図である。
【0045】
図8(a)は、コマンド信号ACTを生成するコマンド信号生成ユニット45の回路構成図である。コマンド信号ACTは、データ書込動作もしくはデータ読出動作を実行する際に、外部から入力される制御信号の所定の組み合わせに応じて生成される。
【0046】
図8(a)を参照して、コマンド信号生成ユニット45は、入力される制御信号/CS,/RAS,/CAS,/WEの反転信号をラッチするためのラッチ群50と、インバータ51,52と、AND回路53とを含む。
【0047】
ラッチ群50は、入力される各制御信号に対応してラッチ回路LTが設けられる。ラッチ回路LTは、環状に構成されたインバータIV0およびIV1を含む。ラッチ回路LTは、入力される制御信号の反転信号をラッチして出力する。
【0048】
AND回路53は、クロック信号CLKと、ラッチ群50によりラッチされた制御信号/CS,/RASの反転信号と、ラッチ群50からインバータ51および52を介する制御信号/CAS,/WEの入力をそれぞれ受けて、そのAND論理演算結果をコマンド信号ACTとして出力する。
【0049】
具体的には、制御信号/CS,/RASが「L」レベル、制御信号/CAS,/WEが「H」レベルである場合に、クロック信号CLKの立上がりに同期してコマンド信号ACT(「H」レベル)が生成される。
【0050】
図8(b)は、コマンド信号PRCを生成するコマンド信号生成ユニット46の回路構成図である。コマンド信号PRCは、プリチャージ動作を実行する際に外部から入力される制御信号の所定の組合せに応じて生成される。
【0051】
図8(b)を参照して、コマンド信号生成ユニット46は、ラッチ群50と、インバータ54と、AND回路55とを含む。AND回路55は、クロック信号CLKと、ラッチ群50によりラッチされた制御信号/CS,/RAS,/WEの反転信号およびラッチ群50からインバータ54を介する制御信号/CASの入力をそれぞれ受けて、そのAND論理演算結果をコマンド信号PRCとして出力する。
【0052】
具体的には、一例として制御信号/CS,/RAS,/WEが「L」レベルで、制御信号/CASが「H」レベルである場合に、クロック信号CLKの立上がりに同期して、コマンド信号PRC(「H」レベル)が生成される。
【0053】
再び、図5を参照して、タイミング調整回路24について説明する。
タイミング調整回路24は、インバータ31〜38と、NAND回路40〜42と、DN発生回路23とを含む。インバータ31および34は遅延段30を形成し、また、インバータ35および36も遅延段39を形成する。タイミング調整回路24は、DN発生回路23により生成される制御信号の論理レベルに応じて制御信号SNを出力するタイミングを調整する。
【0054】
SN信号生成回路200から出力された制御信号ISNは、遅延段30を介して内部ノードNdに伝達される。NAND回路40は、DN発生回路23から出力された制御信号DNとインバータ32を介する内部ノードNdに伝達された信号の反転信号とのNAND論理演算結果を遅延段39に出力する。NAND回路41は、インバータ33を介する内部ノードNdに伝達された信号の反転信号とインバータ38を介する制御信号DNの反転信号/DNとの入力に応じてそのNAND論理演算結果をNAND回路42の入力ノードの一方に出力する。NAND回路42は、遅延段39を介して伝達された信号とNAND回路41の出力信号との入力に応じてそのNAND論理演算結果をインバータ37に出力する。インバータ37は、NAND回路42の出力信号を反転して制御信号SNとして出力する。
【0055】
ここで、SN信号生成回路200の動作について説明する。まず初期状態すなわちSN信号生成回路200から「L」レベルの制御信号ISNが入力されている場合について説明する。
【0056】
NAND回路40および41の各々の入力ノードの一方側には、奇数個のインバータを介して制御信号ISN(「L」レベル)の反転信号(「H」レベル)が入力される。また、NAND回路40および41の多方側には、制御信号DNおよびその反転信号/DNがそれぞれ入力される。したがって、NAND回路40および41のいずれか一方はともに「H」レベルの信号の入力に応答してそのNAND論理演算結果を「L」レベルに設定する。したがって、遅延段39を介するNAND回路40の出力信号とNAND回路41の出力信号とのNAND論理演算結果を出力するNAND回路42は、常に「H」レベルを出力する。したがって、その反転信号である制御信号SNは、常に「L」レベルに設定される。それゆえ、センスアンプSAは、非活性化状態である。
【0057】
一方、SN信号生成回路200が制御信号ISNを「H」レベルに設定した場合について考える。ここで、制御信号DN,/DNは、「L」レベルおよび「H」レベルにそれぞれ設定されているものとする。
【0058】
初期状態においては、NAND回路40,41の出力信号は「H」レベルおよび「L」レベルにそれぞれ設定されている。この場合において、制御信号ISNが「H」レベルに設定されると、NAND回路40の出力信号は、制御信号DNが「L」レベルであるためその出力信号は「H」レベルを維持する。一方、NAND回路41には奇数個のインバータを介して制御信号ISNの反転信号(「L」レベル)が入力されるため、NAND回路41の出力信号は、「L」レベルから「H」レベルに遷移する。これに応答して、NAND回路42の出力信号は、「L」レベルに設定される。これに伴い、NAND回路42の出力信号の反転信号である制御信号SNは「H」レベルに設定される。この「H」レベルの制御信号SNに応答してセンスアンプSAが活性化される。この場合においては、遅延段を有する上段の系統に依存することなく、制御信号SNが生成される。
【0059】
次に、制御信号DN,/DNが「H」レベルおよび「L」レベルにそれぞれ設定されている場合について考える。
【0060】
初期状態においては、NAND回路40,41の出力信号は「L」レベルおよび「H」レベルにそれぞれ設定されている。この場合において、制御信号ISNが「H」レベルに設定されると、NAND回路40の出力信号は、奇数個のインバータを介して制御信号ISNの反転信号(「L」レベル)が入力されるため、NAND回路40の出力信号は、「L」レベルから「H」レベルに遷移する。一方、NAND回路41については、制御信号/DNが「L」レベルであるためその出力信号は「H」レベルを維持する。
【0061】
これに伴い、上述したようにNAND回路42の出力信号の反転信号である制御信号SNは「H」レベルに設定される。この「H」レベルの制御信号SNに応答してセンスアンプSAが活性化される。ここで、制御信号DNが「H」レベルに設定されている場合、NAND回路40の出力信号を「L」レベルから「H」レベルに遷移させた信号は、遅延段39を介してNAND回路42の入力ノードに入力される。すなわち、制御信号SNは、遅延段を有する上段の系統に依存して生成される。したがって、遅延段39の遅延時間分、NAND回路42が「L」レベルを出力するすなわち「H」レベルの制御信号SNを出力するタイミングが遅延することとなる。
【0062】
したがって、このタイミング調整回路24において、制御信号DNおよび制御信号/DNの論理レベルに応じて、2種類のタイミングで制御信号SNを出力する。
【0063】
図9は、DN発生回路23の回路構成図である。
図9を参照して、DN発生回路23は、外部ピンPNと、高抵抗70と、インバータ72および73で構成される遅延段71とを含む。
【0064】
外部ピンPNに伝達された信号は、遅延段71を介して制御信号DNとして出力される。また、外部ピンPNと遅延段71との間の接続ノードと接地電圧GNDとの間に高抵抗70が配置される。
【0065】
DN発生回路23は、外部ピンPNに入力される信号の論理レベルに応じて、制御信号DNを生成する。具体的には、外部ピンPNに入力される信号の論理レベルが「H」レベルの場合には、制御信号DNは「H」レベルに設定され、「L」レベルの場合には、制御信号DNは「L」レベルに設定される。なお、高抵抗70は、外部ピンPNが開放状態のときに、制御信号DNを「L」レベルに設定するために設けられているものである。したがって、外部ピンにより簡易に制御信号DNの論理レベルを制御することができる。
【0066】
図10のタイミングチャートを用いて、本発明の実施の形態1に従うデータ読出動作について説明する。
【0067】
図10を参照して、時刻T1においてクロック信号CLKの立上がりに同期して制御信号/CS,/RASが「L」レベルに設定される。また、制御信号/WEおよび制御信号/CASが「H」レベルに設定される。これに従い、上述したようにコマンド生成回路22においてコマンド信号ACT(「H」レベル)が生成される。
【0068】
行選択回路3は、コマンド信号ACTの入力および入力されたアドレスADDのうちのロウアドレスRAに基づいて、プリデコード信号を生成し、プリデコード信号に基づいて複数のワード線WLのうちの少なくとも1本を選択する。本例においては、入力されたアドレスADDのうちのロウアドレスRAによりワード線WLnを選択する。また、コラムアドレスCAの入力に基づき列選択回路4は、ビット線対BLPnを選択する。
【0069】
また、時刻T1とほぼ同様のタイミングにおいて制御信号BLEQが「L」レベルに設定される。これに伴い、ビット線対BLPのイコライズが終了する。具体的にはビット線BLと相補のビット線/BLとが電気的に切離され、データ読出動作のための準備動作が完了する。
【0070】
次に、時刻T1後において、選択されたワード線WLnが活性化される。この選択されたワード線WLnの活性化に応答して、記憶データに応じたメモリセルMCのデータ読出が実行される。選択メモリセルMCのキャパシタに蓄積された電荷に応じて、ビット線対BLPnの一方のビット線BLnと相補のビット線/BLnとの間に電位差が生じ始める。本例においては、選択されたメモリセルのキャパシタによりビット線BLnの電位が上昇する。
【0071】
この電位差が生じ始めるのとほぼ同様のタイミングにおいて、コマンド信号ACT(「H」レベル)に応答して、SN信号生成回路200は、制御信号ISNを「H」レベルに設定する。これに応答して、タイミング調整回路24から制御信号SN(「H」レベル)が出力される。センスアンプSAnは、制御信号SNに応答して増幅動作を実行し、増幅したデータが入出力線対IOPに伝達される。これに伴い、データ入出力回路6は、入出力線対IOPに伝達されたデータに基づいて出力データDQをデータ入出力ピン8に出力する。
【0072】
次に、時刻T2においてクロック信号CLKの立上がりに同期して制御信号/CS,/RAS,/WEが「L」レベルに設定される。また制御信号/CASが「H」レベルに設定される。これに伴い、コマンド信号生成ユニット46において、コマンド信号PRC(「H」レベル)が生成される。このコマンド信号PRC(「H」レベル)の入力に応答して図示しないBLEQ信号生成回路により制御信号BLEQは「H」レベルに設定される。これに伴い、イコライズ回路EQが活性化され、各ビット線対BLPをイコライズするとともに各ビット線BL,/BLに対してVBL発生回路15から電圧VBLが供給される。
【0073】
これにより、また次のデータ読出動作のための準備が実行される。
本実施の形態1のメモリモジュール1000においては、センスアンプSAに対して制御信号SNを入力するタイミングが異なる2種類のメモリデバイス1aおよび1bを設ける。具体的には、一方のメモリデバイスについては、制御信号DNは、「L」レベルに設定される。他方のメモリデバイスについては、制御信号DNは、「H」レベルに設定される。
【0074】
したがって、制御信号DNが「L」レベルに設定されたメモリデバイスについては、第1のタイミングで入力された制御信号SNに応答してピーク電流が流れる。一方、制御信号DNが「H」レベルに設定されたメモリデバイスについては、第1のタイミングよりも遅い第2のタイミングで入力された制御信号SNに応答してピーク電流が流れる。具体的には、本実施の形態1の構成においてはm個のメモリデバイスのうちの半数が第1のタイミングで、メモリモジュール1000全体としてIp×m/2のピーク電流が流れる。また、他方の半数が第2のタイミングで、メモリモジュール1000全体としてIp×m/2のピーク電流が流れる。
【0075】
したがって、メモリモジュール1000全体として、各メモリデバイスを並列に動作させた場合のピーク電流の最大値を半減することができる。
【0076】
本構成により、メモリモジュール1000全体におけるピーク電流の最大値を抑制することにより、各メモリデバイスにおける誤動作を防止し安定的にデータ読出動作を実行することができる。
【0077】
特に、センスアンプSA等においては、過大なピーク電流が流れる場合には、電源電圧VCC−接地電圧GNDの動作領域が狭まり、動作領域の確保が難しくなるため誤作動を生じさせる可能性が高い。したがって、本構成のように、ピーク電流を抑制することにより、センスアンプSA等において、安定した動作領域を確保し、精度の高いセンス動作を実行することができる。また、ピーク電流は、高周波ノイズであるため一般的にはそれを抑制するためにデカップリング容量を設けて抑制するが、デカップリング容量のレイアウト面積は、比較的大きく取る必要があるため、本構成とすることにより、デカップリング容量を縮小し、レイアウト効率の改善を図ることができる。
【0078】
なお、本実施の形態においては、クロック信号CLKに同期して動作する同期型半導体記憶装置を用いて説明したがクロック信号CLKに同期して動作を実行しない非同期の半導体記憶装置についても同様に適用することが可能である。
【0079】
(実施の形態1の変形例1)
本発明の実施の形態1の変形例1は、DN発生回路23と置換可能なDN信号生成回路23#について説明する。
【0080】
図11は、本発明の実施の形態1の変形例1に従うDN発生回路23♯の回路構成図である。
【0081】
図11を参照して、DN発生回路23♯は、ヒューズ74と、高抵抗75と、インバータ77,78で形成される遅延段76とを含む。ヒューズ74は、電源電圧VCCとノードNhとの間に配置される。また、高抵抗75は、ノードNhと接地電圧GNDとの間に配置される。ノードNhに伝達された信号は、遅延段76を介して制御信号DNとして出力される。
【0082】
ヒューズ74は、高電圧を印加することにより電気的に切断状態となる電気ヒューズもしくは外部からレーザ等を照射することにより電気的に切断状態となるレーザヒューズ等を用いることができる。
【0083】
非切断状態にある場合において、ノードNhの電圧レベルは「H」レベルである。したがって、この場合において制御信号DNは「H」レベルに設定される。一方、ヒューズ74が切断状態の場合においては、高抵抗75によりノードNhの電圧レベルは「L」レベルに設定される。したがって制御信号DNは「L」レベルに設定される。
【0084】
本実施の形態1の変形例1に従うDN発生回路23#においては、ヒューズ74を用いてヒューズを切断/非切断とすることにより、外部ピンを用いることなく簡易に制御信号DNを生成することができる。したがって、外部ピンのピン数に制約があるメモリデバイス等において本実施の形態1の変形例1に従うDN発生回路23♯を有効に活用することができる。
【0085】
(実施の形態1の変形例2)
上記の実施の形態1においては、センスアンプSAを活性化させる制御信号SNを出力するタイミングを調整するタイミング調整回路24を用いて、センスアンプSA活性化時におけるピーク電流を抑制する構成について説明してきた。
【0086】
本発明の実施の形態1の変形例2においては、ビット線対BLPをプリチャージするプリチャージ動作においてピーク電流を抑制する構成について説明する。
【0087】
図12は、本発明の実施の形態1の変形例2に従う行選択回路3およびコントロール回路2の構成図である。
【0088】
図12を参照して、本発明の実施の形態1の変形例2に従う行選択回路3は、図5で説明した行選択回路と同様であるのでその詳細な説明は繰り返さない。
【0089】
本発明の実施の形態1の変形例2に従うコントロール回路2は、コマンド生成回路22と、BLEQ信号生成回路210と、タイミング調整回路25とを含む。
【0090】
本発明の実施の形態1の変形例2に従うBLEQ信号生成回路210は、コマンド生成回路22から生成されたコマンド信号PRCに応答して制御信号IBLEQを出力する。具体的には、コマンド信号PRC(「H」レベル)の入力に応答して制御信号IBLEQは、「H」レベルに設定される。
【0091】
タイミング調整回路25は、BLEQ信号生成回路210から出力された制御信号IBLEQを制御信号BLEQとして出力するタイミングを調整する。タイミング調整回路25の構成は上記のタイミング調整回路24の構成と同様であるのでその説明は繰返さない。すなわち、DN発生回路23によって生成される制御信号DNおよび/DNに応じて制御信号BLEQが出力されるタイミングが異なる。具体的には、制御信号DNが「H」レベルの場合には制御信号DNが「L」レベルの場合に比べて所定期間遅延した制御信号BLEQが生成される。
【0092】
したがって、本発明の実施の形態1の変形例2の構成によりビット線対BLPをプリチャージするタイミングを制御信号DNの論理レベルを用いて調整することが可能である。
【0093】
したがって、たとえばメモリデバイス1aおよび1bとでタイミング調整回路25から出力される制御信号BLEQのタイミングを変えることにより、メモリモジュール1000全体におけるプリチャージ動作時のピーク電流の最大値を抑制することができる。これにより、各ビット線対BLPに対して安定したプリチャージ動作を実行することができる。また、ピーク電流の最大値を抑制することにより、メモリモジュール1000全体におけるイコライズ動作の消費電力を低減することが可能である。
【0094】
(実施の形態1の変形例3)
本発明の実施の形態1の変形例3は、データ入出力回路6を動作させる際に生じるピーク電流を抑制する構成について説明する。
【0095】
図13は、本発明の実施の形態1の変形例3に従うデータ入出力回路6とコントロール回路2の概略ブロック図である。
【0096】
図13を参照して、本発明の実施の形態1の変形例3に従うデータ入出力回路6は、入出力線対IOPからのデータを受けて制御信号PEに応答して、データを増幅するプリアンプPAと、プリアンプPAにより増幅されたデータDT,/DTを出力データDQとしてデータ入出力ピン8に出力するための出力バッファOBとを含む。
【0097】
コントロール回路2は、コマンド生成回路22と、OE信号生成回路90と、タイミング調整回路26とを含む。OE信号生成回路90は、コマンド生成回路22から生成されたコマンド信号ACTに応答して、一定期間遅延させた制御信号IOEを出力する。一例としてOE信号生成回路90は、複数の遅延段を有し、データ出力動作にともなう内部回路の動作遅延等を考慮してその個数を調整することにより制御信号IOEを出力するタイミングを調整する。
【0098】
タイミング調整回路26は、OE信号生成回路90から出力された制御信号IOEを制御信号OEとして出力するタイミングを調整する。タイミング調整回路26の構成は上記のタイミング調整回路24の構成と同様であるのでその説明は繰返さない。すなわち、DN発生回路23によって生成される制御信号DNおよび/DNに応じて制御信号OEが出力されるタイミングが異なる。具体的には、制御信号DNが「H」レベルの場合には制御信号DNが「L」レベルの場合に比べて所定期間遅延した制御信号OEが生成される。
【0099】
図14は、プリアンプPAの回路構成図である。
図14を参照して、プリアンプPAは、図4で説明したセンスアンプSAnの回路構成と同様の構成であるので、図4で説明したセンスアンプSAnを構成するトランジスタについて同一符号を用いて示している。プリアンプPAは、センスアンプSAnと異なり、制御信号PE,/PE(「H」レベル、「L」レベル)に応答して活性化され、入出力線IOおよび/IOの電圧レベル差を増幅する。
【0100】
再び、図13を参照して、出力バッファOBは、AND回路80,81と、インバータ83〜85と、PチャンネルMOSトランジスタ87と、NチャンネルMOSトランジスタ88とを含む。なお、インバータ84および85は、遅延段86を形成する。
【0101】
AND回路80は、プリアンプPAにより増幅された入出力線対IOPの一方の入出力線の電圧レベルをデータDTとして、その入力と制御信号OEとのAND論理演算結果をインバータ83に出力する。AND回路81は、プリアンプPAにより増幅された入出力線対IOPの他方の入出力線の電圧レベルをデータ/DTとして、その入力と制御信号OEとのAND論理演算結果を遅延段86に出力する。トランジスタ87は、電源電圧VCCと出力ノードNfとの間に配置され、そのゲートはインバータ83の出力信号を受ける。トランジスタ88は、出力ノードNfと接地電圧GNDとの間に配置され、そのゲートは遅延段86の出力信号を受ける。
【0102】
ここで、出力バッファOBの動作について説明する。
出力バッファOBが活性化状態の時、すなわち、制御信号OEが「H」レベルに設定されている場合について考える。データDT,/DTが「H」レベルおよび「L」レベルの場合、AND回路80および81は、「H」レベルおよび「L」レベルにそれぞれ設定される。これに応答して、トランジスタ87および88のゲートには「L」レベルおよび「H」レベルが入力される。これに伴い、トランジスタ87がオンし、出力ノードNfと電源電圧VCCとが電気的に結合され、データ入出力ピン8に「H」レベルの出力データDQが出力される。
【0103】
一方、データDT,/DTが「L」レベルおよび「H」レベルの場合には、同様の方式にしたがって、トランジスタ87および88のゲートには「H」レベルおよび「L」レベルが入力される。これに伴い、トランジスタ88がオンし、出力ノードNfと接地電圧GNDとが電気的に結合され、データ入出力ピン8に「L」レベルの出力データDQが出力される。
【0104】
本発明の実施の形態1の変形例3の構成においては、出力バッファOBを活性化させる制御信号OEを出力するタイミングを制御信号DNの論理レベルに応じて調整する。
【0105】
たとえば、メモリデバイス1aおよび1bでタイミング調整回路26から出力される制御信号OEのタイミングを変えることにより、メモリモジュール1000全体におけるデータ出力動作時のピーク電流の最大値を抑制することができる。これにより、データ出力動作において誤作動を生じさせること無く、安定的な回路動作を実行することができる。また、ピーク電流の最大値を抑制することにより、メモリモジュール1000全体におけるデータ出力動作の消費電力を低減することが可能である。
【0106】
図15は、プリアンプPAを活性化させる制御信号PEを出力するコントロール回路2の概略ブロック図である。
【0107】
図15を参照して、コントロール回路2は、コマンド生成回路22と、PE信号生成回路220、タイミング調整回路27とを含む。
【0108】
PE信号生成回路220は、コマンド生成回路22から生成されたコマンド信号ACTに応答して、一定期間遅延させた制御信号IPEを出力する。一例としてPE信号生成回路220は、複数の遅延段を有し、データ出力動作にともなう内部回路の動作遅延等を考慮してその個数を調整することにより制御信号PEを出力するタイミングを調整する。
【0109】
タイミング調整回路27は、PE信号生成回路220から出力された制御信号IPEを制御信号PEとして出力するタイミングを調整する。タイミング調整回路27の構成は上記のタイミング調整回路24の構成と同様であるのでその説明は繰返さない。すなわち、DN発生回路23によって生成される制御信号DNおよび/DNに応じて制御信号PEが出力されるタイミングが異なる。具体的には、制御信号DNが「H」レベルの場合には制御信号DNが「L」レベルの場合に比べて所定期間遅延した制御信号PEが生成される。
【0110】
これに伴い、たとえば、メモリデバイス1aおよび1bとでタイミング調整回路27から出力される制御信号PEのタイミングを変えることにより、メモリモジュール1000全体におけるプリアンプ動作時のピーク電流の最大値を抑制することができる。これにより、プリアンプ動作において誤作動を生じさせること無く、安定的な増幅動作を実行することができる。具体的には、センスアンプSA動作時と同様にピーク電流を抑制することにより充分な動作領域を確保することができる。また、ピーク電流の最大値を抑制することにより、メモリモジュール1000全体におけるデータ出力動作の消費電力を低減することが可能である。
【0111】
(実施の形態2)
本発明の実施の形態2は、メモリデバイス1a(1b)のメモリアレイ5が複数のメモリバンクMBで構成されている場合のメモリバンクのオートリフレッシュ動作(以下、単にリフレッシュ動作とも称する)時のピーク電流を抑制する構成について説明する。
【0112】
図16は、複数のメモリバンクMBが配置された実施の形態2に従う構成の概略ブロック図である。
【0113】
図16を参照して、本実施の形態2の構成においては4つのメモリバンクMBa〜MBdと、メモリバンクMBa〜MBdにそれぞれ対応してセンスアンプ帯SAGa〜SAGdとが配置されている。メモリバンクMBは、メモリバンクMBa〜MBdを総称したものである。また、センスアンプ帯SAGは、センスアンプ帯SAGa〜SAGdを総称したものである。
【0114】
各メモリバンクMBは、図3で説明したメモリアレイ5と同様の構成であり、図16においては、各メモリバンクMB毎に1つずつのメモリセルMCが示されており、メモリバンクMBa〜MBdにおいて、n番目のメモリセル行に対応して設けられるワード線WLna,WLnb,WLnc,WLndと、メモリセル列に対応して設けられるビット線BLがそれぞれ一本ずつ示されている。
【0115】
センスアンプ帯SAGa〜SAGdの各々は、図3で説明したのと同様の複数のセンスアンプSAを有する。また、各センスアンプ帯SAGa〜SAGdに含まれるセンスアンプSAは、制御信号SNa〜SNdにそれぞれ応答して、対応するメモリバンクMBにおけるセンス動作を実行する。
【0116】
ここで、リフレッシュ動作について説明する。
DRAMのメモリセルMCのデータ記憶は、メモリセルMC内のキャパシタCpに電荷を蓄積することにより実行する構成であるため、一定期間が経過すれば蓄積した電荷がリークにより消失してしまう。したがって、電荷保持のために一定期間内にリフレッシュ動作を実行する必要がある。リフレッシュ動作は、リフレッシュ対象となるメモリセルの各々において、データ読出、増幅および再書込を一定期間内に実行することにより記憶データを保持する。本実施の形態2の構成においては、リフレッシュ動作時に、各メモリバンクMBa〜MBdにおいて、ロウアドレスで選択されたワード線に接続されるメモリセル全てが同時にリフレッシュされる。たとえば、リフレッシュ動作時において、各メモリバンクMBa〜MBdのワード線WLna〜WLndが全て並列に活性化される。
【0117】
図17は、本発明の実施の形態2に従うコントロール回路2と、行選択回路3の構成を示す概略ブロック図である。
【0118】
本発明の実施の形態2に従う構成においては、図示しないが、各メモリバンクMB毎に行選択回路3が配置され、各行選択回路3は、入力されたアドレスADDに応じて、対応するメモリバンクMBにおけるワード線WLna(WLb,WLc,WLd)を活性化させる。
【0119】
コントロール回路2は、コマンド生成回路22と、SN信号生成回路200と、タイミング調整回路28とを含む。
【0120】
SN信号生成回路200については、上記の実施の形態1で説明したのと同様であるのでその説明は繰返さない。
【0121】
図18は、コマンド信号AREFを生成するコマンド信号生成ユニット47の回路構成図である。コマンド信号AREFは、オートリフレッシュ動作を実行する際に、外部から入力される制御信号の所定の組み合わせに応じて生成される。
【0122】
図18を参照して、コマンド信号生成ユニット47は、ラッチ群50と、インバータ56と、AND回路57とを含む。
【0123】
AND回路57は、クロック信号CLKと、ラッチ群50によりラッチされた制御信号/CS,/RAS,/CASの反転信号と、ラッチ群50からインバータ56を介する制御信号/WEの入力をそれぞれ受けて、そのAND論理演算結果をコマンド信号AREF(「H」レベル)として出力する。
【0124】
具体的には、制御信号/CS,/RAS,/CASが「L」レベル、制御信号/WEが「H」レベルである場合に、クロック信号CLKの立上がりに同期してコマンド信号AREFが生成される。
【0125】
再び図17を参照して、本実施の形態2に従うタイミング調整回路28は、オートリフレッシュ動作時において、各メモリバンクMBにおけるリフレッシュタイミングを調整する。
【0126】
タイミング調整回路28は、インバータ111〜114,117と、遅延段118〜120と、NAND回路115,116と、信号生成ユニット150とを含む。インバータ111および112は遅延段110を形成する。
【0127】
SN信号生成回路200から生成された制御信号ISNは、遅延段110およびインバータ113を介してNAND回路115の入力ノードの一方に入力される。NAND回路115は、コマンド信号AREFおよびインバータ113からの出力信号とのNAND論理演算結果をインバータ117に出力する。インバータ117はNAND回路115からの出力信号を反転して内部ノードNaにその反転信号を伝達する。遅延段118は、内部ノードNaに伝達された信号を所定期間遅延して内部ノードNbに伝達する。遅延段119は、内部ノードNbに伝達された信号を遅延して内部ノードNcに伝達する。遅延段120は、内部ノードNcに伝達された信号を所定期間遅延して内部ノードNdに伝達する。NAND回路116は、遅延段110およびインバータ114を介する制御信号ISNの反転信号の入力とコマンド/AREFとの入力を受けて、そのNAND論理演算結果を信号生成ユニット150に出力する。
【0128】
信号生成ユニット150は、NAND回路151〜154と、インバータ155〜158と、OR回路159〜162とを含む。
【0129】
OR回路159は、内部ノードNaに伝達された信号とコマンド信号/AREFとのOR論理演算結果をNAND回路151の入力ノードの一方に出力する。OR回路160は、内部ノードNbに伝達された信号とコマンド信号/AREFとのOR論理演算結果をNAND回路152の入力ノードの一方に出力する。OR回路161は、内部ノードNcに伝達された信号とコマンド信号/AREFとのOR論理演算結果をNAND回路153の入力ノードの一方に出力する。OR回路162は、内部ノードNdに伝達された信号とコマンド信号/AREFとのOR論理演算結果をNAND回路154の入力ノードの一方に出力する。
【0130】
NAND回路151は、NAND回路116およびOR回路159の出力信号のNAND論理演算結果をインバータ155により反転して、制御信号SNaとして出力する。NAND回路152は、NAND回路116およびOR回路160の出力信号のNAND論理演算結果をインバータ156により反転して、制御信号SNbとして生成する。NAND回路153は、NAND回路116およびOR回路161の出力信号のNAND論理演算結果をインバータ157により反転して、制御信号SNcとして出力する。NAND回路154は、NAND回路116およびOR回路162の出力信号NAND論理演算結果をインバータ158により反転して、制御信号SNdとして出力する。
【0131】
ここで、タイミング調整回路28の動作について説明する。なお、コマンド信号AREF,/AREFは、初期状態において「L」レベルおよび「H」レベルに設定されているものとする。
【0132】
制御信号ISNが「L」レベルの場合すなわち初期状態においては、奇数個のインバータを介してNAND回路116の入力ノードの一方に「H」レベルが入力される。また、コマンド信号/AREFは、「H」レベルである。したがって、NAND回路116の出力信号は、「L」レベルに設定される。これに伴い、信号生成ユニット150の各NAND回路151〜154は、制御信号SNa〜Sndを「L」レベルに設定する。したがって、各センスアンプ帯SAGのセンスアンプSAは非活性化状態となる。
【0133】
制御信号ISNが「H」レベルの場合には、NAND回路116の一方に「L」レベルが入力される。これに伴い、NAND回路116の出力信号は、「H」レベルに設定される。信号生成ユニット150の各NAND回路151〜154は、NAND回路116の出力信号(「H」レベル)とコマンド信号/AREF(「H」レベル)の入力を受けるため、制御信号SNa〜SNdを「H」レベルに設定する。したがって、各センスアンプ帯SAGのセンスアンプSAは活性化状態となる。
【0134】
次に、コマンド信号AREF,/AREFが「H」レベルおよび「L」レベルにそれぞれ設定された場合について考える。
【0135】
上述したように初期状態において、NAND回路115の入力ノードの一方は、「H」レベルに設定される。したがって、NAND回路115は、コマンド信号AREF(「H」レベル)およびインバータ113の出力信号(「H」レベル)のNAND論理演算結果に基づいて「L」レベルを出力する。これに伴い、内部ノードの電圧レベルは、インバータ117を介して「H」レベルに設定される。また、この「H」レベルの信号は、遅延段118〜120を介して、他の内部ノードNb〜Ndに所定期間ずつ遅延して伝達される。
【0136】
一方、コマンド信号/AREF(「L」レベル)がNAND回路116の入力ノードに入力される。したがって、信号生成ユニット150は、NAND回路116から「H」レベルの入力信号を受ける。NAND回路151〜154は、NAND回路116の出力信号(「H」レベル)とOR回路159〜162の出力信号すなわち各内部ノードNa〜Ndに伝達される遅延信号(「H」レベル)により、制御信号SNa〜SNdを「H」レベルに設定する。その際、制御信号SNa〜SNdは、各内部ノードNa〜Ndに伝達される遅延信号により所定期間ずつのタイミング差が生じる。
【0137】
図19のタイミングチャート図を用いて本発明の実施の形態2に従うリフレッシュ動作について説明する。本例においては、一例としてワード線WLna,WLnb,WLnc,WLndが選択されるものとする。
【0138】
図19を参照して、時刻T11においてクロック信号CLKの立上がりに同期して制御信号/CS,/RAS,/CASが「L」レベルに設定される。また、制御信号/WEが「H」レベルに設定される。コマンド信号生成ユニット47は、コマンド信号AREF(「H」レベル)を生成する。
【0139】
また、同様のタイミングにおいて、行選択回路3は、図示しないが入力されたアドレスADDに応答して選択行のワード線WLna,WLnb,WLnc,WLndを活性化させる。
【0140】
これに伴い、選択行におけるメモリセルMCのキャパシタとビット線BLとが電気的に結合される。この状態においてセンスアンプ帯SAGにおけるセンスアンプSAを活性化させることによりキャパシタに対して記憶されていたデータの再書込みすなわちリフレッシュ動作を実行する。
【0141】
上述したように本実施の形態2のタイミング調整回路28においては、コマンド信号AREFの入力により制御信号SNa,SNb,SNc,SNdは「H」レベルに設定され、それぞれ異なるタイミングで出力される。
【0142】
したがって、コマンド信号AREFを生成することによりリフレッシュ動作時におけるセンスアンプの活性化信号である制御信号SNa,SNb,SNc,SNdをそれぞれ異なるタイミングで各センスアンプ帯に入力することにより、点線で示される様に同時にセンスアンプ帯に制御信号を入力する場合と比較して、メモリデバイスにおけるリフレッシュ動作時のピーク電流を抑制することができる。
【0143】
これに伴い、リフレッシュ動作時のピーク電流を抑制することによって安定したリフレッシュ動作を実行することができる。またリフレッシュ動作時における消費電力を低減することも可能である。
【0144】
なお、本実施の形態においては、1つのメモリデバイスについて説明してきたがその他のメモリデバイスについても同様に適用可能である。
【0145】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【0146】
【発明の効果】
この発明は以上説明したように、複数のメモリチップを含む半導体記憶装置において、複数のメモリチップをデータ読出時に並列に動作する第1と第2のグループにそれぞれ分割し、センスアンプを活性化させるタイミングをそれぞれ異ならせる。これに伴い、データ読出時にセンスアンプを活性化させる際に生じるピーク電流の最大値が半導体記憶装置全体において半減する。このピーク電流を抑制することによりデータ読出を安定的に実行することができる。
【0147】
また、この発明は複数のメモリチップを含む半導体記憶装置において、複数のメモリチップをデータ読出前に並列に動作する第1と第2のグループにそれぞれ分割し、プリチャージ回路を活性化させるタイミングをそれぞれ異ならせる。これに伴い、データ読出前にプリチャージ回路を活性化させる際に生じるピーク電流の最大値が半導体記憶装置全体において半減する。このピーク電流を抑制することによりプリチャージ動作を安定的に実行することができる。
【0148】
また、この発明は複数のメモリチップを含む半導体記憶装置において、複数のメモリチップをデータ読出時に並列に動作する第1と第2のグループにそれぞれ分割し、プリアンプを活性化させるタイミングをそれぞれ異ならせる。これに伴い、データ読出時にプリアンプを活性化させる際に生じるピーク電流の最大値が半導体記憶装置全体において半減する。このピーク電流を抑制することによりデータ出力動作を安定的に実行することができる。
【0149】
また、この発明は複数のメモリチップを含む半導体記憶装置において、複数のメモリチップをデータ読出時に並列に動作する第1と第2のグループにそれぞれ分割し、出力バッファを活性化させるタイミングをそれぞれ異ならせる。これに伴い、データ読出時に出力バッファを活性化させる際に生じるピーク電流の最大値が半導体記憶装置全体において半減する。このピーク電流を抑制することによりデータ出力動作を安定的に実行することができる。
【0150】
また、この発明は複数のメモリバンクを有する半導体記憶装置において、活性化信号生成回路は、リフレッシュ動作時に複数のメモリバンクにそれぞれ対応して設けられた複数のセンスアンプを活性化させるタイミングをそれぞれ異ならせる。これに伴い、リフレッシュ動作時にセンスアンプを活性化させる際に生じるピーク電流の最大値が半導体記憶装置全体において低減される。このピーク電流を抑制することによりデータ出力動作を安定的に実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1に従うメモリモジュール1000の構成を示す概略ブロック図である。
【図2】本発明の実施の形態1に従うメモリデバイス1a(1b)の概略ブロック図である。
【図3】本発明の実施の形態1に従うメモリアレイ5および入出力制御回路9の回路構成図である。
【図4】センスアンプSAnの回路構成図である。
【図5】本発明の実施の形態1に従う行選択回路3およびコントロール回路2のブロック概略図である。
【図6】プリデコード回路20を構成するデコードユニット60の一例図である。
【図7】ワード線選択回路21を構成するワード線選択ユニット61の一例図である。
【図8】コマンド生成回路22内のコマンド信号生成ユニットの構成図である。
【図9】DN発生回路23の回路構成図である。
【図10】本発明の実施の形態1に従うデータ読出動作について説明するタイミングチャート図である。
【図11】本発明の実施の形態1の変形例1に従うDN発生回路23♯の回路構成図である。
【図12】本発明の実施の形態1の変形例2に従う行選択回路3およびコントロール回路2の構成図である。
【図13】本発明の実施の形態1の変形例3に従うデータ入出力回路6とコントロール回路2の概略ブロック図である。
【図14】プリアンプPAの回路構成図である。
【図15】プリアンプPAを活性化させる制御信号PEを出力するコントロール回路2の概略ブロック図である。
【図16】複数のメモリバンクMBが配置された実施の形態2に従う構成の概略ブロック図である。
【図17】本発明の実施の形態2に従うコントロール回路2と、行選択回路3の構成を示す概略ブロック図である。
【図18】コマンド信号AREFを生成するコマンド信号生成ユニット47の回路構成図である。
【図19】本発明の実施の形態2に従うリフレッシュ動作について説明するのタイミングチャート図である。
【符号の説明】
1a,1b メモリデバイス、2 コントロール回路、3 行選択回路、4 列選択回路、5 メモリアレイ、6 データ入出力回路、20 プリデコード回路、21 ワード線選択回路、22 コマンド生成回路、23 DN発生回路、24〜28 タイミング調整回路。
Claims (8)
- 同一基板上に形成された、各々が独立にデータ記憶を実行する複数のメモリチップを備え、
各前記メモリチップは、
各々が、行列状に配置された複数のメモリセルを有するメモリアレイと、
データ読出時に活性化されて、前記複数のメモリセルのうちのデータ読出対象として選択された選択メモリセルに記憶された記憶データを増幅するセンスアンプと、
外部からの所定のコマンド入力に応じて前記センスアンプを活性化させる活性化信号生成部とを含み、
前記複数のメモリチップは、前記データ読出時に並列に動作する第1および第2のグループにそれぞれ分割され、
前記第1のグループに属する各前記センスアンプと前記第2のグループに属する各前記センスアンプとは異なるタイミングで活性化される、半導体記憶装置。 - 同一基板上に形成された、各々が独立にデータを記憶する複数のメモリチップを備え、
各前記メモリチップは、
各々が、行列状に配置されるとともに前記データを記憶する複数のメモリセルを有するメモリアレイを含み、
前記メモリアレイは、前記複数のメモリセルのうちの所定領域毎に設けられたビット線を有し、
各前記メモリチップは、
データ読出前に、活性化されて前記ビット線を所定の電圧レベルにプリチャージするプリチャージ回路と、
外部からの所定のコマンド入力に応じて、前記プリチャージ回路を活性化させる活性化信号生成部とをさらに含み、
前記複数のメモリチップは、前記データ読出前に並列に動作する第1および第2のグループにそれぞれ分割され、
前記第1のグループに属する各前記プリチャージ回路と前記第2のグループに属する各前記プリチャージ回路は異なるタイミングで活性化される、半導体記憶装置。 - 同一基板上に形成された、各々が独立にデータを記憶する複数のメモリチップを備え、
各前記メモリチップは、
各々が、行列状に配置されるとともに前記データを記憶する複数のメモリセルを有するメモリアレイと、
データ読出時に前記複数のメモリセルのうちのデータ読出対象として選択された選択メモリセルに記憶された記憶データを増幅するセンスアンプと、
前記データ読出時に、活性化されて前記センスアンプで増幅された前記記憶データをさらに増幅するプリアンプと、
外部からの所定のコマンド入力に応じて前記プリアンプを活性化させる活性化信号生成部とを含み、
前記複数のメモリチップは、前記データ読出時に並列に動作する第1および第2のグループにそれぞれ分割され、
前記第1のグループに属する各前記プリアンプと前記第2のグループに属する各前記プリアンプとは異なるタイミングで活性化される、半導体記憶装置。 - 同一基板上に形成された、各々が独立にデータを記憶する複数のメモリチップを備え、
各前記メモリチップは、
各々が、行列状に配置されるとともに前記データを記憶する複数のメモリセルを有するメモリアレイと、
データ読出時に、前記複数のメモリセルのうちのデータ読出対象として選択された選択メモリセルに記憶された記憶データを増幅するセンスアンプと、
前記データ読出時に、活性化されて前記センスアンプで増幅された前記記憶データを外部に出力する出力バッファと、
外部からの所定のコマンド入力に応じて前記出力バッファを活性化する活性化信号生成部とを含み、
前記複数のメモリチップは、前記データ読出時に並列に動作する第1および第2のグループにそれぞれ分割され、
前記第1のグループに属する各前記出力バッファと前記第2のグループに属する各前記出力バッファとは異なるタイミングで活性化される、半導体記憶装置。 - 各前記活性化信号生成部は、
外部からの前記所定のコマンド入力に応じて活性化信号を生成する信号生成回路と、
外部ピンと、
前記外部ピンに入力された信号に応じて、前記信号生成回路により生成された前記活性化信号を所定期間遅延させるタイミング調整回路とを有する、請求項1〜4のいずれか一項に記載の半導体記憶装置。 - 各前記活性化信号生成部は、
外部からの前記所定のコマンド入力に応じて活性化信号を生成する信号生成回路と、
外部からの入力に基づいて電気的に切断可能なヒューズ素子と、
前記ヒューズ素子の切断/非切断に応じて、前記信号生成回路により生成された前記活性化信号を所定期間遅延させるタイミング調整回路とを有する、請求項1〜4のいずれか一項に記載の半導体記憶装置。 - 各々が、行列状に配置された複数のメモリセルを有する複数のメモリバンクと、
前記複数のメモリバンクにそれぞれ対応して設けられ、各々がデータ読出対象に選択された複数のメモリセルのうちの選択メモリセルの記憶データを増幅する複数のセンスアンプと、
前記複数のセンスアンプの活性化を制御する活性化信号生成回路とを備え、
データ読出時に、前記複数のメモリバンクのうちの一つが選択され、リフレッシュ動作時に、前記複数のメモリバンクが選択され、
前記リフレッシュ動作時において、前記活性化信号生成回路は、前記複数のセンスアンプが活性化するタイミングをそれぞれ異ならせる、半導体記憶装置。 - 各前記活性化信号生成回路は、
外部からの第1のコマンド入力に応じて、前記複数のセンスアンプに出力する活性化信号を生成するとともに、外部からの第2のコマンド入力に応じて、前記複数のセンスアンプに出力する活性化信号を出力するタイミングをそれぞれ調整する、請求項7に記載の半導体記憶装置。
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