JP2005222574A - Semiconductor memory device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、半導体記憶装置に関し、特に、動作モードを設定するモードレジスタを有し、記憶データを保持するためのリフレッシュを行なう半導体記憶装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor memory device, and more particularly to a semiconductor memory device having a mode register for setting an operation mode and performing refresh for holding stored data.
半導体記憶装置の代表格の1つであるDRAM(Dynamic Random Access Memory)は、メモリセルが1つのトランジスタおよび1つのキャパシタで構成され、メモリセル自体の構造が単純であることから、半導体デバイスの高集積化および大容量化に最適なものとして、様々なシステムにおいて使用されている。DRAMのデータはコンデンサに蓄積された電荷によって保持されるが、この電荷はリーク電流によって徐々に失われ、ある一定時間を過ぎるとデータが消失してしまう。このためDRAMでは、保持データが消える前にメモリセルのデータのリフレッシュが必要である。DRAMが利用されるシステムの性能、用途、規模などによって、様々なタイプのDRAMがこれまで開発されている。 DRAM (Dynamic Random Access Memory), which is one of the typical semiconductor memory devices, has a memory cell composed of one transistor and one capacitor, and the structure of the memory cell itself is simple. It is used in various systems as the optimum for integration and large capacity. Data in the DRAM is held by charges accumulated in the capacitor, but this charge is gradually lost due to a leakage current, and the data is lost after a certain time. Therefore, in the DRAM, the memory cell data needs to be refreshed before the retained data disappears. Various types of DRAM have been developed so far depending on the performance, application, scale, etc. of the system in which the DRAM is used.
擬似SRAM(Pseudo Static Random Access Memory)は、メモリセルの構造をDRAMと同じにして低消費電力化を図り、外部とのインターフェースをSRAMと同じにして高速化を図ったものである。この擬似SRAMは、リフレッシュ用の補助回路を内蔵する。 A pseudo static random access memory (SRAM) has a memory cell structure the same as that of a DRAM to reduce power consumption and an external interface same as that of an SRAM to increase the speed. This pseudo SRAM incorporates an auxiliary circuit for refresh.
SDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory)は、外部からのクロックに同期してデータの入出力を行なう。このSDRAMは、シリアルデータを連続して出力するバースト動作による高速動作が可能である。 An SDRAM (Synchronous Dynamic Random Access Memory) inputs and outputs data in synchronization with an external clock. This SDRAM is capable of high-speed operation by a burst operation that continuously outputs serial data.
記憶データのリフレッシュには、チップ内部にタイマを内蔵して定期的にリフレッシュタイミングを作り、自動的にリフレッシュを行なうセルフリフレッシュという方式がある。このセルフリフレッシュにより、データを保持するだけのスタンバイ状態などにおいてメモリの消費電力を低く抑えことができる。 For refreshing stored data, there is a method called self-refresh, in which a timer is built in the chip, refresh timing is periodically generated, and refresh is performed automatically. By this self-refresh, the power consumption of the memory can be kept low in a standby state where data is only retained.
セルフリフレッシュ時において、単位時間あたりのリフレッシュ動作の回数が少ないほど消費電流は小さくなる。また、一般に、温度が低いほどデバイスのリフレッシュ特性はよくなり、リフレッシュ動作の回数は少なくてすむ。そこで、デバイスの温度に合わせてリフレッシュ周期を調整するTCSR(Temperature Compensated Self Refresh)という方法がある。このTCSRでは、温度が低いほどリフレッシュ周期を長くすることによって、セルフリフレッシュ時の消費電流を低減する。 During self-refreshing, the smaller the number of refresh operations per unit time, the smaller the current consumption. In general, the lower the temperature, the better the refresh characteristics of the device and the fewer the number of refresh operations. Therefore, there is a method called TCSR (Temperature Compensated Self Refresh) that adjusts the refresh cycle according to the temperature of the device. In this TCSR, the current consumption during self-refreshing is reduced by extending the refresh cycle as the temperature decreases.
TCSRには、モードレジスタによって温度に対応したリフレッシュ周期を設定する方法がある。この場合、デバイスの温度に適したリフレッシュ周期をユーザが設定することができる。また、温度に依存したバイアス電圧によって発振回路が発振動作を行なうことにより、温度に対応したリフレッシュ周期を自己制御的に調整する方法もある。 In TCSR, there is a method of setting a refresh cycle corresponding to temperature by a mode register. In this case, the user can set a refresh cycle suitable for the temperature of the device. There is also a method in which a refresh cycle corresponding to temperature is adjusted in a self-control manner by causing the oscillation circuit to oscillate with a bias voltage depending on temperature.
下記の特許文献1では、リフレッシュ周期を使用周波数に応じて最適化しうるSDRAM等の半導体記憶装置が開示されている。
下記の特許文献2では、ヒューズを用いてセルフリフレッシュ周期を調節する半導体メモリ装置が開示されている。
下記の特許文献3では、リフレッシュ間隔を規定する発振回路の動作電流を、正の温度特性を有するバイアス電圧により調整する半導体記憶装置が開示されている。この場合、室温条件下におけるセルフリフレッシュモード時の消費電流を低減することができる。
下記の特許文献4には、モードレジスタに格納されたデータに従ってセルフリフレッシュモード時に実行されるリフレッシュ態様を特定する半導体記憶装置が開示されている。
しかし、従来の半導体記憶装置では、モードレジスタによって温度に対応したリフレッシュ周期を設定する方法と、自己制御的に調整する方法とをうまく共用することができず、生産性が悪かった。また、それらの方法を共用した場合、デバイスの温度に応じてセルフリフレッシュ周期を適切に制御できず、低消費電力化が十分に図れなかった。 However, in the conventional semiconductor memory device, the method of setting the refresh cycle corresponding to the temperature by the mode register and the method of adjusting in a self-control manner cannot be shared well, and the productivity is poor. In addition, when these methods are shared, the self-refresh cycle cannot be appropriately controlled according to the temperature of the device, and the power consumption cannot be sufficiently reduced.
また、1ビットのデータを1個のメモリセルで記憶するシングルセルモードと、1ビットのデータを2個のメモリセルで記憶するツインセルモードとでは、リフレッシュ特性が異なる。しかし、従来はシングルセルモードとツインセルモードのモード切換をワイヤボンディングによって行なう際に、それぞれのモードに対応して、適切にセルフリフレッシュ周期を調整することができなかった。このため、生産性が悪く、低消費電力化が十分に図れなかった。 Also, the refresh characteristics are different between the single cell mode in which 1-bit data is stored in one memory cell and the twin cell mode in which 1-bit data is stored in two memory cells. However, conventionally, when the mode switching between the single cell mode and the twin cell mode is performed by wire bonding, the self-refresh cycle cannot be appropriately adjusted in accordance with each mode. For this reason, productivity was poor and low power consumption could not be sufficiently achieved.
また、従来は外部からの信号のみによって、通常の動作モードからテストモードへの切換を行なっていたため、外部からの信号にノイズが混入した場合に誤ってテストモードに切換えられてしまうことがあった。 In addition, since switching from the normal operation mode to the test mode is conventionally performed only by an external signal, there is a case where the test mode is erroneously switched when noise is mixed in the external signal. .
それゆえに、この発明の主たる目的は、セルフリフレッシュ周期を適切に制御することができる低消費電力、かつ生産性に優れた半導体記憶装置を提供することである。 Therefore, a main object of the present invention is to provide a semiconductor memory device with low power consumption and excellent productivity that can appropriately control the self-refresh cycle.
この発明の他の目的は、動作の信頼性が高い半導体記憶装置を提供することである。 Another object of the present invention is to provide a semiconductor memory device having high operation reliability.
この発明に係る半導体記憶装置は、複数行複数列に配置された複数のメモリセルと、温度条件を示すデータが格納されるモードレジスタと、外部信号によって指定されモードレジスタに格納されたデータが示す温度条件が第1の範囲である場合は、モードレジスタに格納されたデータに基づいてリフレッシュ周期を設定し、外部信号によって指定されモードレジスタに格納されたデータが示す温度条件が第2の範囲である場合は、半導体記憶装置の温度に基づいて自己制御でリフレッシュ周期を設定し、設定したリフレッシュ周期のリフレッシュ要求信号を生成する信号発生回路と、リフレッシュ要求信号に同期して複数のメモリセルを順次選択し、選択したメモリセルの記憶データのリフレッシュを行なうリフレッシュ実行回路をとを備えたものである。 A semiconductor memory device according to the present invention includes a plurality of memory cells arranged in a plurality of rows and a plurality of columns, a mode register storing data indicating temperature conditions, and data stored in the mode register specified by an external signal When the temperature condition is in the first range, the refresh cycle is set based on the data stored in the mode register, and the temperature condition indicated by the data specified by the external signal and stored in the mode register is in the second range. In some cases, a refresh cycle is set by self-control based on the temperature of the semiconductor memory device, a signal generation circuit that generates a refresh request signal of the set refresh cycle, and a plurality of memory cells sequentially in synchronization with the refresh request signal A refresh execution circuit for selecting and refreshing data stored in the selected memory cell. It is intended.
また、この発明に係る他の半導体記憶装置は、複数行複数列に配置された複数のメモリセルと、1ビットのデータを1個のメモリセルで記憶するシングルセルモードと、1ビットのデータを2個のメモリセルで記憶するツインセルモードのうちのいずれか一方のモードを選択する選択回路と、シングルセルモードにおけるリフレッシュ周期を示す信号を記憶する第1のヒューズ回路と、ツインセルモードにおけるリフレッシュ周期を示す信号を記憶する第2のヒューズ回路と、選択回路によってシングルセルモードが選択された場合は、第1のヒューズ回路に記憶された信号に応じたリフレッシュ周期のリフレッシュ要求信号を生成し、選択回路によってツインセルモードが選択された場合は、第2のヒューズ回路に記憶された信号に応じたリフレッシュ周期のリフレッシュ要求信号を生成する信号発生回路と、信号発生回路によって生成されたリフレッシュ要求信号に同期して複数のメモリセルを順次選択し、選択したメモリセルの記憶データのリフレッシュを行なうリフレッシュ実行回路とを備えたものである。 Another semiconductor memory device according to the present invention includes a plurality of memory cells arranged in a plurality of rows and a plurality of columns, a single cell mode in which 1-bit data is stored in one memory cell, and 1-bit data. A selection circuit for selecting one of the twin cell modes stored in two memory cells, a first fuse circuit for storing a signal indicating a refresh cycle in the single cell mode, and a refresh in the twin cell mode When the single-cell mode is selected by the second fuse circuit that stores a signal indicating the cycle and the selection circuit, a refresh request signal having a refresh cycle corresponding to the signal stored in the first fuse circuit is generated, When the twin cell mode is selected by the selection circuit, it corresponds to the signal stored in the second fuse circuit. A signal generation circuit for generating a refresh request signal having a fresh cycle, and a refresh execution for sequentially selecting a plurality of memory cells in synchronization with the refresh request signal generated by the signal generation circuit and refreshing the data stored in the selected memory cells And a circuit.
また、この発明に係るさらに他の半導体記憶装置は、複数の外部信号の論理レベルが予め定められた第1の組合わせにされたことに応じて活性化信号を出力するモードレジスタと、モードレジスタから活性化信号が入力され、かつ複数の外部信号の論理レベルが予め定められた第2の組合わせで予め定められた数のクロック分だけ入力されたことに応じて、テストモードを指示するテストモードエントリ信号を出力するテストモード回路とを備えたものである。 Still another semiconductor memory device according to the present invention includes a mode register that outputs an activation signal in response to the logic levels of a plurality of external signals being set to a first predetermined combination, and a mode register A test for instructing a test mode in response to an activation signal being input from and a logic level of a plurality of external signals being input for a predetermined number of clocks in a predetermined second combination And a test mode circuit for outputting a mode entry signal.
この発明に係る半導体記憶装置では、複数行複数列に配置された複数のメモリセルと、温度条件を示すデータが格納されるモードレジスタと、外部信号によって指定されモードレジスタに格納されたデータが示す温度条件が第1の範囲である場合は、モードレジスタに格納されたデータに基づいてリフレッシュ周期を設定し、外部信号によって指定されモードレジスタに格納されたデータが示す温度条件が第2の範囲である場合は、半導体記憶装置の温度に基づいて自己制御でリフレッシュ周期を設定し、設定したリフレッシュ周期のリフレッシュ要求信号を生成する信号発生回路と、リフレッシュ要求信号に同期して複数のメモリセルを順次選択し、選択したメモリセルの記憶データのリフレッシュを行なうリフレッシュ実行回路をとが設けられる。したがって、モードレジスタによって温度に対応したリフレッシュ周期を設定する方法と、半導体記憶装置の温度に基づいてリフレッシュ周期を自己制御的に調整する方法とを問題なく共用することができ、生産性が向上する。また、デバイスの温度に応じてセルフリフレッシュ周期を適切に制御することができるため、低消費電力化が実現できる。 In the semiconductor memory device according to the present invention, a plurality of memory cells arranged in a plurality of rows and a plurality of columns, a mode register in which data indicating temperature conditions are stored, and data stored in the mode register specified by an external signal are indicated. When the temperature condition is in the first range, the refresh cycle is set based on the data stored in the mode register, and the temperature condition indicated by the data specified by the external signal and stored in the mode register is in the second range. In some cases, a refresh cycle is set by self-control based on the temperature of the semiconductor memory device, a signal generation circuit that generates a refresh request signal of the set refresh cycle, and a plurality of memory cells sequentially in synchronization with the refresh request signal A refresh execution circuit for selecting and refreshing the stored data of the selected memory cell is provided. It is. Therefore, the method for setting the refresh cycle corresponding to the temperature by the mode register and the method for adjusting the refresh cycle in a self-control manner based on the temperature of the semiconductor memory device can be shared without problems, and productivity is improved. . Further, since the self-refresh period can be appropriately controlled according to the temperature of the device, low power consumption can be realized.
また、この発明に係る他の半導体記憶装置では、複数行複数列に配置された複数のメモリセルと、1ビットのデータを1個のメモリセルで記憶するシングルセルモードと、1ビットのデータを2個のメモリセルで記憶するツインセルモードのうちのいずれか一方のモードを選択する選択回路と、シングルセルモードにおけるリフレッシュ周期を示す信号を記憶する第1のヒューズ回路と、ツインセルモードにおけるリフレッシュ周期を示す信号を記憶する第2のヒューズ回路と、選択回路によってシングルセルモードが選択された場合は、第1のヒューズ回路に記憶された信号に応じたリフレッシュ周期のリフレッシュ要求信号を生成し、選択回路によってツインセルモードが選択された場合は、第2のヒューズ回路に記憶された信号に応じたリフレッシュ周期のリフレッシュ要求信号を生成する信号発生回路と、信号発生回路によって生成されたリフレッシュ要求信号に同期して複数のメモリセルを順次選択し、選択したメモリセルの記憶データのリフレッシュを行なうリフレッシュ実行回路とが設けられる。したがって、シングルセルモード用の第1のヒューズ回路とツインセルモード用の第2のヒューズ回路を設けたことによって、シングルセルモードおよびツインセルモードの各々に適切なセルフリフレッシュ周期を設定することができる。このため、生産性が向上し、セルフリフレッシュ周期を適切に制御することが可能な低消費電力の半導体装置が実現できる。 In another semiconductor memory device according to the present invention, a plurality of memory cells arranged in a plurality of rows and a plurality of columns, a single cell mode in which 1-bit data is stored in one memory cell, and 1-bit data are stored. A selection circuit for selecting one of the twin cell modes stored in two memory cells, a first fuse circuit for storing a signal indicating a refresh cycle in the single cell mode, and a refresh in the twin cell mode When the single-cell mode is selected by the second fuse circuit that stores a signal indicating the cycle and the selection circuit, a refresh request signal having a refresh cycle corresponding to the signal stored in the first fuse circuit is generated, When the twin cell mode is selected by the selection circuit, according to the signal stored in the second fuse circuit A signal generation circuit for generating a refresh request signal for a refresh cycle, and a refresh execution for sequentially selecting a plurality of memory cells in synchronization with the refresh request signal generated by the signal generation circuit and refreshing the data stored in the selected memory cells A circuit is provided. Therefore, by providing the first fuse circuit for the single cell mode and the second fuse circuit for the twin cell mode, an appropriate self-refresh cycle can be set for each of the single cell mode and the twin cell mode. . Therefore, productivity can be improved, and a low power consumption semiconductor device capable of appropriately controlling the self-refresh cycle can be realized.
また、この発明に係るさらに他の半導体記憶装置は、複数の外部信号の論理レベルが予め定められた第1の組合わせにされたことに応じて活性化信号を出力するモードレジスタと、モードレジスタから活性化信号が入力され、かつ複数の外部信号の論理レベルが予め定められた第2の組合わせで予め定められた数のクロック分だけ入力されたことに応じて、テストモードを指示するテストモードエントリ信号を出力するテストモード回路とが設けられる。したがって、テストモード回路は、モードレジスタによって活性化された後でなければテストモード制御を行なわない。このため、通常の動作モードにおいて、外部からの信号にノイズが混入した場合でもテストモードになることはない。これにより、半導体記憶装置の動作の信頼性が向上する。 Still another semiconductor memory device according to the present invention includes a mode register that outputs an activation signal in response to the logic levels of a plurality of external signals being set to a first predetermined combination, and a mode register A test for instructing a test mode in response to an activation signal being input from and a logic level of a plurality of external signals being input for a predetermined number of clocks in a predetermined second combination A test mode circuit for outputting a mode entry signal. Therefore, the test mode circuit does not perform test mode control unless it is activated by the mode register. Therefore, in the normal operation mode, even when noise is mixed in an external signal, the test mode is not entered. Thereby, the reliability of the operation of the semiconductor memory device is improved.
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1による擬似SRAMの全体構成を示すブロック図である。図1において、この擬似SRAMは、アドレスバッファ1、制御信号バッファ2、制御回路3、モードレジスタ4、メモリアレイ5、およびIOバッファ6を備える。
FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of a pseudo SRAM according to
アドレスバッファ1は、外部アドレス信号A0〜Ai(ただし、iは0以上の整数である)をラッチして制御回路3に与える。制御信号バッファ2は、外部からの制御信号/CE,/WE,/OE,CLK,/ADV,CRE,/LB,/UBをラッチして制御回路3に与える。メモリアレイ5は、行列状に配列された複数のメモリセルを含む。各メモリセルは、行アドレスおよび列アドレスによって決定される所定のアドレスに配置される。
The
制御回路3は、アドレスバッファ1および制御信号バッファ2からの信号に従って種々の内部信号を生成し、擬似SRAM全体を制御する。外部アドレス信号A0〜Aiに従って、メモリアレイ5のメモリセルを選択される。選択されたメモリセルは、活性化されてIOバッファ6に結合される。制御回路3に隣接して、モードレジスタ4が設けられる。モードレジスタ4には、種々の動作モードを設定するためのデータが格納される。制御回路3は、モードレジスタ4に格納されたデータに従って各種動作モードの制御を行なう。
The
メモリアレイ5のメモリセルは、その記憶データを周期的にリフレッシュする必要がある。モードレジスタ4には、擬似SRAMを動作させる温度条件を示す温度条件データも格納される。後に詳細に説明するように、セルフリフレッシュの制御を行なうリフレッシュ制御回路は制御回路3に設けられる。
The memory cells of the memory array 5 need to periodically refresh the stored data. The
IOバッファ6は、読出動作時はメモリアレイ5からの読出データQ0〜Qjを外部に出力し、書込動作時は外部から入力されたデータD0〜Djをメモリアレイ5に与える。 IO buffer 6 outputs read data Q0 to Qj from memory array 5 to the outside during a read operation, and applies data D0 to Dj input from the outside to memory array 5 during a write operation.
図2は、図1に示したメモリアレイ5とそれに関連する部分の構成を示す回路ブロック図である。図2を参照して、行デコーダ11および列デコーダ12は、図1に示した制御回路3に設けられ、列選択ゲート21、センスアンプ22、イコライザ23およびメモリセルMCは、図1に示したメモリアレイ5に設けられる。
FIG. 2 is a circuit block diagram showing a configuration of the memory array 5 shown in FIG. 1 and parts related thereto. Referring to FIG. 2,
行デコーダ11は、外部アドレス信号A0〜Aiから生成される行アドレス信号RA0〜RAiに従って、メモリアレイ5の行アドレスを指定する。列デコーダ12は、外部アドレス信号A0〜Aiから生成される列アドレス信号CA0〜CAiに従って、メモリアレイ5の列アドレスを指定する。
メモリアレイ5は、各列に対応して設けられた列選択ゲート21、センスアンプ22およびイコライザ23を含む。列選択ゲート21は、それぞれビット線BL,/BLとデータ入出力線IO,/IOの間に接続された2つのNチャネルMOSトランジスタを含む。2つのNチャネルMOSトランジスタのゲートは、ともに列選択線CSLを介して列デコーダ12に接続される。列デコーダ12によって列選択線CSLが選択レベルの「H」レベルに立上げられると2つのNチャネルMOSトランジスタが導通し、ビット線対BL,/BLとデータ入出力線対IO,/IOとが結合される。
Memory array 5 includes a
センスアンプ22は、センスアンプ活性化信号SAP,SANがそれぞれ「H」レベルおよび「L」レベルになったことに応じて、ビット線BL,/BL間の微小電位差を電源電圧VCCに増幅する。イコライザ23は、ビット線イコライズ信号BLEQが活性化レベルの「H」レベルになったことに応じて、ビット線BLと/BLの電位をビット線電位VBNにイコライズする。
The
メモリアレイ5は、さらに、行列状に配列された複数のメモリセルMCを含む。各メモリセルMCは、対応する行のワード線WLに接続される。奇数番の列の複数のメモリセルMCは、それぞれビット線BLまたは/BLに交互に接続される。偶数番の列の複数のメモリセルMCは、それぞれビット線/BLまたはBLに交互に接続される。 Memory array 5 further includes a plurality of memory cells MC arranged in a matrix. Each memory cell MC is connected to the word line WL of the corresponding row. The plurality of memory cells MC in the odd-numbered columns are alternately connected to the bit lines BL or / BL, respectively. A plurality of memory cells MC in even-numbered columns are alternately connected to bit lines / BL or BL, respectively.
なお、各メモリセルMCは、アクセス用のNチャネルMOSトランジスタと情報記憶用のキャパシタとを含む周知のものである。ワード線WLは、行デコーダ11の出力を伝達し、選択された行のメモリセルMCを活性化させる。ビット線対BL,/BLは、選択されたメモリセルMCとデータ信号の入出力を行なう。
Each memory cell MC is a well-known one including an N channel MOS transistor for access and a capacitor for information storage. Word line WL transmits the output of
次に、図1および図2を参照して、擬似SRAMの動作について説明する。書込モード時においては、列デコーダ12によって列アドレス信号CA0〜CAiに応じた列の列選択線CSLが活性化レベルの「H」レベルに立上げられ、その列の列選択ゲート21が導通する。IOバッファ6は、外部から与えられた書込データをデータ入出力線対IO,/IOを介して選択された列のビット線対BL,/BLに与える。書込データはビット線BL,/BL間の電位差として与えられる。次いで、行デコーダ11によって、行アドレス信号RA0〜RAiに応じた行のワード線WLが選択レベルの「H」レベルに立上げられ、その行のメモリセルMCのMOSトランジスタが導通する。選択されたメモリセルMCのキャパシタには、ビット線BLまたは/BLの電位に応じた電荷が蓄えられる。
Next, the operation of the pseudo SRAM will be described with reference to FIGS. In the write mode, the
読出モード時においては、まずビット線イコライズ信号BLEQが非活性化レベルの「L」レベルに立下がり、イコライザ23によるビット線BL,/BLのイコライズが停止される。次いで、行デコーダ11によって行アドレス信号RA0〜RAiに対応する行のワード線WLが選択レベルの「H」レベルに立上げられる。これに応じて、ビット線BL,/BLの電位は、活性化されたメモリセルMCのキャパシタの電荷量に応じて微小量だけ変化する。
In the read mode, first, the bit line equalize signal BLEQ falls to the “L” level of the inactivation level, and equalization of the bit lines BL and / BL by the
次いで、センスアンプ活性化信号SAN,SAPがそれぞれ順次「L」レベルおよび「H」レベルとなり、センスアンプ22が活性化される。これに応じて、ビット線BL,/BL間の微小電位差が電源電圧VCCに増幅される。次いで、列デコーダ12によって列アドレス信号CA0〜CAiに対応する列の列選択線CSLが選択レベルの「H」レベルに立上げられ、その列の選択ゲート21が導通する。選択された列のビット線対BL,/BLのデータが列選択ゲート21およびデータ入出力線対IO,/IOを介してIOバッファ6に与えられる。IOバッファ6は、メモリアレイ5から与えられた読出データを外部に出力する。
Next, the sense amplifier activation signals SAN and SAP are sequentially set to the “L” level and the “H” level, respectively, and the
また、擬似SRAMにおいては、メモリアクセスサイクル内で通常の書込/読出を行なうサイクルとリフレッシュサイクルとを連続して行なうように構成している。これにより、アクセスサイクル時にリフレッシュが実行され、外部アクセスに対してリフレッシュを隠すことができ、DRAMを見かけ上SRAMとして動作させることができる。リフレッシュモード時においては、ワード線WLが順次選択レベルの「H」レベルに立上げられ、その行のメモリセルMCが選択される。選択されたメモリセルMCのデータをセンスアンプ22によって増幅し、各メモリセルMCが保持していたデータを再書込みする。
The pseudo SRAM is configured such that a normal write / read cycle and a refresh cycle are continuously performed within a memory access cycle. As a result, refresh is executed during the access cycle, the refresh can be hidden from external access, and the DRAM can be apparently operated as an SRAM. In the refresh mode, the word lines WL are sequentially raised to the “H” level of the selection level, and the memory cells MC in that row are selected. The data of the selected memory cell MC is amplified by the
次に、この擬似SRAMの特徴となるセルフリフレッシュの制御について詳細に説明する。図3は、セルフリフレッシュの制御を行なうリフレッシュ制御回路31、およびモードレジスタ4の構成を示すブロック図である。このリフレッシュ制御回路31は、図1に示した制御回路3に設けられる。図3において、リフレッシュ制御回路31は、基準電圧発生回路32、正温度特性回路33、バイアス電圧制御回路34および発振回路35を含む。
Next, self-refresh control, which is a feature of the pseudo SRAM, will be described in detail. FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the
モードレジスタ4は、擬似SRAMを動作させる温度条件を示す温度条件データA3,A4を格納する。リフレッシュ制御回路31は、モードレジスタ4に格納された温度条件データA3,A4に従って、セルフリフレッシュモード時に実行するリフレッシュ動作を制御する。
The
基準電圧発生回路32は、安定した一定レベルの基準電圧VREFを生成する。正温度特性回路33は、基準電圧VREFを受け、正の温度特性を有する(温度が高いほどその電圧レベルが上昇する)基準電圧VREFTを出力する。基準電圧VREFは、基準電圧VREFTと比べ実質的に温度依存性を有しない。
The reference
バイアス電圧制御回路34は、基準電圧VREF,VREFTを受け、モードレジスタ4からの温度条件データA3,A4に従って、デバイスの温度に対応した電圧レベルのバイアス電圧VBを生成する。発振回路35は、セルフリフレッシュ活性化信号SREが活性化レベルにされたことに応じて活性化され、バイアス電圧VBに従って動作電流が規定される発振動作を行なう。この発振回路35は、発振動作によってバイアス電圧VBの電圧レベルに対応した発振周期を有するリフレッシュ要求信号PHYを生成する。このリフレッシュ要求信号PHYの発振周期は、デバイスの温度が低いほど周期が長くなるように制御される。
The bias
図4は、図3に示した正温度特性回路33の構成を示す回路図である。図4において、この正温度特性回路33は、NチャネルMOSトランジスタ41,42、PチャネルMOSトランジスタ43,44および抵抗素子45を含む。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration of the positive temperature
抵抗素子45およびPチャネルMOSトランジスタ43は、電源電位VDDのラインとノードN1との間に直列接続される。抵抗素子45は、その抵抗値が大きな正の温度特性を有する。すなわち、温度が上昇すると抵抗値が増大し、温度が低下すると抵抗値が小さくなる。PチャネルMOSトランジスタ44は、電源電位VDDのラインと出力ノードN2との間に接続される。PチャネルMOSトランジスタ43,44のゲートはともにノードN1に接続される。ここで、PチャネルMOSトランジスタ43,44のゲート長は十分に大きく、短チャネル効果は生じない。さらに、PチャネルMOSトランジスタ43のゲート幅は、PチャネルMOSトランジスタ44のゲート幅よりも十分に大きい。これらのPチャネルMOSトランジスタ43,44はカレントミラー回路を構成している。
NチャネルMOSトランジスタ41は、ノードN1と接地電位GNDのラインとの間に接続され、そのゲートは基準電圧発生回路32からの基準電圧VREFを受ける。NチャネルMOSトランジスタ42は、出力ノードN2と接地電位GNDのラインとの間に接続され、そのゲートは出力ノードN2に接続される。出力ノードN2からは、正の温度特性を有する基準電圧VREFTがバイアス電圧制御回路34に与えられる。
N-
温度に依存しない一定レベルの基準電圧VREFに応じて、NチャネルMOSトランジスタ41には安定した一定レベルのリファレンス電流Irが流れる。抵抗素子45には同じ大きさの電流Irが流れる。PチャネルMOSトランジスタ44には、ノードN1の電位に応じた大きさの電流Itが流れる。ここで、温度が上昇した場合、抵抗素子45の抵抗値が増大し、電圧降下によりノードN1の電位は低下する。これに応じて、PチャネルMOSトランジスタ44に流れる電流Itが増加し、出力ノードN2の電位(VREFT)は上昇する。一方、温度が低下した場合、抵抗素子45の抵抗値が小さくなるため、出力ノードN2の電位(VREFT)が低下する。
A stable constant level reference current Ir flows through the N-
図5は、図3に示したバイアス電圧制御回路34の構成を示す回路図である。図5において、このバイアス電圧制御回路34は、電圧選択部61、電圧制御部62、PチャネルMOSトランジスタ63,64およびレジスタ入力部65を含む。電圧選択部61は、インバータ51,52およびNチャネルMOSトランジスタ71〜74を含む。電圧制御部62は、インバータ53〜56、論理回路57〜60およびNチャネルMOSトランジスタ75〜82を含む。レジスタ入力部65は、EX−ORゲート66およびインバータ67を含む。
FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration of bias
レジスタ入力部65において、EX−ORゲート66は、モードレジスタ4からの温度条件データA3,A4を受け、それらの排他的論理和信号を出力する。すなわち、温度条件データA3,A4の論理レベルが同じ場合は「L」レベルの信号を出力し、温度条件データA3,A4の論理レベルが異なる場合は「H」レベルの信号を出力する。インバータ67は、EX−ORゲート66の出力信号の論理レベルを反転させ、リフレッシュ構成指示データSRT<1>を出力する。また、温度条件データA3は、リフレッシュ構成指示データSRT<0>として出力される。
In the
図6は、図3に示したモードレジスタ4に格納される温度条件データA3,A4と、リフレッシュ構成指示データSRT<0>,SRT<1>と、温度条件との対応関係を一覧にして示す図である。図6において、各温度条件に対応した85℃モード、70℃モード、45℃モードおよび15℃モードにおける温度条件データA3,A4およびリフレッシュ構成指示データSRT<0>,SRT<1>の論理レベルを示す。
FIG. 6 shows a list of correspondence relationships between the temperature condition data A3 and A4 stored in the
85℃モードにおいて、温度条件データA3,A4はともに「H」レベルに設定される。これに応じて、レジスタ入力部65は「H」レベルのリフレッシュ構成指示データSRT<0>,SRT<1>を出力する。70℃モードにおいて、温度条件データA3,A4はともに「L」レベルに設定される。これに応じて、レジスタ入力部65は「L」レベルのリフレッシュ構成指示データSRT<0>、および「H」レベルのリフレッシュ構成指示データSRT<1>を出力する。45℃モードにおいて、温度条件データA3は「H」レベルに設定され、温度条件データA4は「L」レベルに設定される。これに応じて、レジスタ入力部65は「H」レベルのリフレッシュ構成指示データSRT<0>、および「L」レベルのリフレッシュ構成指示データSRT<1>を出力する。15℃モードにおいて、温度条件データA3は「L」レベルに設定され、温度条件データA4は「H」レベルに設定される。これに応じて、レジスタ入力部65は「L」レベルのリフレッシュ構成指示データSRT<0>,SRT<1>を出力する。
In the 85 ° C. mode, the temperature condition data A3 and A4 are both set to the “H” level. In response to this, the
このように、モードレジスタ4には、85℃モード、70℃モード、45℃モードおよび15℃モードの各々に対応した温度条件データA3,A4が格納される。ユーザによって外部からモードレジスタ4が設定されると、デバイスの温度に対応した温度条件(モード)が選択される。これに応じて、レジスタ入力部65によってリフレッシュ構成指示データSRT<0>,SRT<1>が生成される。リフレッシュ構成指示データSRT<0>,SRT<1>に基づいて、セルフリフレッシュ周期が制御される。
Thus, the
電圧選択部61において、インバータ51は、レジスタ入力部65からのリフレッシュ構成指示データSRT<1>の論理レベルを反転させて出力する。インバータ52は、インバータ51からの信号の論理レベルを反転させて出力する。
In
NチャネルMOSトランジスタ71,72は、ノードN11と接地電位GNDのラインとの間に直列接続される。NチャネルMOSトランジスタ71のゲートは、基準電圧発生回路32からの基準電圧VREFを受ける。NチャネルMOSトランジスタ72のゲートは、インバータ51を介してレジスタ入力部65からのリフレッシュ構成指示データSRT<1>を受ける。NチャネルMOSトランジスタ73,74は、ノードN11と接地電位GNDのラインとの間に直列接続される。NチャネルMOSトランジスタ73のゲートは、正温度特性回路33からの基準電圧VREFTを受ける。NチャネルMOSトランジスタ74のゲートは、インバータ52,51を介してレジスタ入力部65からのリフレッシュ構成指示データSRT<1>を受ける。
N
PチャネルMOSトランジスタ63は、電源電位VDDのラインとノードN11との間に接続される。PチャネルMOSトランジスタ64は、電源電位VDDのラインと出力ノードN12との間に接続される。PチャネルMOSトランジスタ63,64のゲートはともにノードN11に接続される。これらのPチャネルMOSトランジスタ63,64はカレントミラー回路を構成している。
P-
電圧制御部62において、NチャネルMOSトランジスタ75,76は、出力ノードN12と接地電位GNDのラインとの間に直列接続される。NチャネルMOSトランジスタ75のゲートは、そのドレインに接続される。論理回路57は、レジスタ入力部65からのリフレッシュ構成指示データSRT<0>,SRT<1>を受ける。論理回路57の出力ノードは、インバータ53を介してNチャネルMOSトランジスタ76のゲートに接続される。
In
NチャネルMOSトランジスタ77,78は、出力ノードN12と接地電位GNDのラインとの間に直列接続される。NチャネルMOSトランジスタ77のゲートは、そのドレインに接続される。論理回路58は、レジスタ入力部65からのリフレッシュ構成指示データSRT<0>,SRT<1>を受ける。論理回路58の出力ノードは、インバータ54を介してNチャネルMOSトランジスタ78のゲートに接続される。
N
NチャネルMOSトランジスタ79,80は、出力ノードN12と接地電位GNDのラインとの間に直列接続される。NチャネルMOSトランジスタ79のゲートは、そのドレインに接続される。論理回路59は、レジスタ入力部65からのリフレッシュ構成指示データSRT<0>,SRT<1>を受ける。論理回路59の出力ノードは、インバータ55を介してNチャネルMOSトランジスタ80のゲートに接続される。
N
NチャネルMOSトランジスタ81,82は、出力ノードN12と接地電位GNDのラインとの間に直列接続される。NチャネルMOSトランジスタ81のゲートは、そのドレインに接続される。論理回路60は、レジスタ入力部65からのリフレッシュ構成指示データSRT<0>,SRT<1>を受ける。論理回路60の出力ノードは、インバータ56を介してNチャネルMOSトランジスタ82のゲートに接続される。出力ノードN12からのバイアス電圧VBは、発振回路35に与えられる。
N
なお、NチャネルMOSトランジスタ75,77はともに所定のゲート幅を有するNチャネルMOSトランジスタを16個並列接続したものであり、NチャネルMOSトランジスタ79は所定のゲート幅を有するNチャネルMOSトランジスタを10個並列接続したものであり、NチャネルMOSトランジスタ81は所定のゲート幅を有するNチャネルMOSトランジスタを8個並列接続したものである。すなわち、NチャネルMOSトランジスタ75,77の電流駆動能力はともにNチャネルMOSトランジスタ81の電流駆動能力の2倍であり、NチャネルMOSトランジスタ79の電流駆動能力はNチャネルMOSトランジスタ81の電流駆動能力の1.25倍である。
N-
このように、NチャネルMOSトランジスタ75,77,79,81は、それぞれ所定の抵抗値を有する抵抗素子として機能する。また、NチャネルMOSトランジスタ76,78,80,82は、それぞれ対応するNチャネルMOSトランジスタ75,77,79,81と基準電位のラインとの接続を切換えるスイッチングトランジスタとして機能する。
Thus, N
次に、図5および図6を参照して、このバイアス電圧制御回路34の動作について説明する。まず、電圧選択部61の動作について説明する。モードレジスタ4が85℃モードまたは70℃モードに設定された場合(SRT<1>=「H」レベル)、インバータ51の出力信号は「L」レベルにされ、インバータ52の出力信号は「H」レベルにされる。これに応じて、NチャネルMOSトランジスタ72が非導通になり、NチャネルMOSトランジスタ74が導通する。この場合、NチャネルMOSトランジスタ73に流れる電流は、正の温度特性を有する基準電圧VREFTによって変動する。すなわち、温度が上昇すると基準電圧VREFTが上昇するため、NチャネルMOSトランジスタ73に流れる電流は増加する。これに応じて、ノードN11の電位は低下し、PチャネルMOSトランジスタ64に流れる電流は増加する。このため、出力ノードN12の電位(VB)は上昇する。一方、温度が低下すると基準電圧VREFTが低下するため、NチャネルMOSトランジスタ73に流れる電流は減少する。これに応じて、ノードN11の電位は上昇し、PチャネルMOSトランジスタ64に流れる電流は減少する。このため、出力ノードN12の電位(VB)は低下する。
Next, the operation of the bias
また、モードレジスタ4が45℃モードまたは15℃モードに設定された場合(SRT<1>=「L」レベル)、インバータ51の出力信号は「H」レベルにされ、インバータ52の出力信号は「L」レベルにされる。これに応じて、NチャネルMOSトランジスタ72が導通し、NチャネルMOSトランジスタ74が非導通になる。この場合、NチャネルMOSトランジスタ71に流れる電流は、温度に依存しない一定レベルの基準電圧VREFによって定められる。すなわち、温度が変動してもノードN11の電位、および出力ノードN12の電位(VB)は一定である。
When the
このように、モードレジスタ4が85℃モードまたは70℃モードに設定された場合は、正の温度特性を有する基準電圧VREFTに応じた電流がノードN11に与えられる。一方、モードレジスタ4が45℃モードまたは15℃モードに設定された場合は、温度に依存しない一定レベルの基準電圧VREFに応じた電流がノードN11に与えられる。
Thus, when the
次に、電圧制御部62の動作について説明する。製品出荷時のモードレジスタ4の設定のデフォルトは70℃モードである。モードレジスタ4が70℃モードに設定された場合(SRT<0>=「L」レベル、SRT<1>=「H」レベル)、論理回路58の出力信号が「L」レベルにされ、論理回路57,59,60の出力信号が「H」レベルにされる。このため、インバータ54の出力信号が「H」レベルにされ、インバータ53,55,56の出力信号が「L」レベルにされる。これに応じて、NチャネルMOSトランジスタ78が導通し、NチャネルMOSトランジスタ76,80,82が非導通になる。したがって、出力ノードN12の電位(VB)は、NチャネルMOSトランジスタ77,78によって定められる。
Next, the operation of the
モードレジスタ4が85℃モードに設定された場合(SRT<0>=SRT<1>=「H」レベル)、論理回路57の出力信号が「L」レベルにされ、論理回路58〜60の出力信号が「H」レベルにされる。このため、インバータ53の出力信号が「H」レベルにされ、インバータ54〜56の出力信号が「L」レベルにされる。これに応じて、NチャネルMOSトランジスタ76が導通し、NチャネルMOSトランジスタ78,80,82が非導通になる。したがって、出力ノードN12の電位(VB)は、NチャネルMOSトランジスタ75,76によって定められる。
When
ここで、NチャネルMOSトランジスタ75,77の電流駆動能力は同じであるため、製品出荷後にユーザがモードレジスタ4の設定を70℃モードと85℃モードとで切換えても、電圧制御部62による出力ノードN12の電位制御は行なわれない。
Here, since the N-
モードレジスタ4が45℃モードに設定された場合(SRT<0>=「H」レベル、SRT<1>=「L」レベル)、論理回路59の出力信号が「L」レベルにされ、論理回路57,58,60の出力信号が「H」レベルにされる。このため、インバータ55の出力信号が「H」レベルにされ、インバータ53,54,56の出力信号が「L」レベルにされる。これに応じて、NチャネルMOSトランジスタ80が導通し、NチャネルMOSトランジスタ76,78,82が非導通になる。したがって、出力ノードN12の電位(VB)は、NチャネルMOSトランジスタ79,80によって定められる。
When the
モードレジスタ4が15℃モードに設定された場合(SRT<0>=SRT<1>=「L」レベル)、論理回路60の出力信号が「L」レベルにされ、論理回路57〜59の出力信号が「H」レベルにされる。このため、インバータ56の出力信号が「H」レベルにされ、インバータ53〜55の出力信号が「L」レベルにされる。これに応じて、NチャネルMOSトランジスタ82が導通し、NチャネルMOSトランジスタ76,78,80が非導通になる。したがって、出力ノードN12の電位(VB)は、NチャネルMOSトランジスタ81,82によって定められる。
When the
ここで、NチャネルMOSトランジスタ75,77の電流駆動能力は、ともにNチャネルMOSトランジスタ81の電流駆動能力の2倍であるため、モードレジスタ4が70℃モードまたは85℃モードに設定された場合の出力ノードN12の電位(VB)は、ともにモードレジスタ4が15℃モードに設定された場合の1/2倍にされる。また、NチャネルMOSトランジスタ79の電流駆動能力は、NチャネルMOSトランジスタ81の電流駆動能力の1.25倍であるため、モードレジスタ4が45℃モードに設定された場合の出力ノードN12の電位(VB)は、モードレジスタ4が15℃モードに設定された場合の1/1.25倍にされる。
Here, since the current drive capability of N
したがって、製品出荷後に、ユーザがモードレジスタ4の設定を70℃モード(または85℃モード)と45℃モードと15℃モードとで切換えた場合、電圧制御部62によって出力ノードN12の電位制御が行なわれる。
Therefore, when the user switches the setting of the
なお、ここでは、モードレジスタ4による70℃モードと85℃モードの設定切換を無効にする方法として、NチャネルMOSトランジスタ75,77の電流駆動能力を同じにする方法を示したが、この方法に限定されるものではない。たとえば、NチャネルMOSトランジスタ75,76、インバータ53および論理回路57を削除し、70℃モードおよび85℃モードの両方においてNチャネルMOSトランジスタ78が導通するような構成にしてもよい。
Here, as a method of invalidating the setting switching between the 70 ° C. mode and the 85 ° C. mode by the
図7は、図3に示した発振回路35の構成を示す回路図である。図7において、この発振回路35は、PチャネルMOSトランジスタ91〜100およびNチャネルMOSトランジスタ101〜115を含む。
FIG. 7 is a circuit diagram showing a configuration of
PチャネルMOSトランジスタ91は、電源電位VDDのラインとノードN21との間に接続され、そのゲートはセルフリフレッシュ活性化信号SREを受ける。PチャネルMOSトランジスタ92は、電源電位VDDのラインとノードN21との間に接続される。NチャネルMOSトランジスタ101〜103は、ノードN21と接地電位GNDのラインとの間に直列接続される。PチャネルMOSトランジスタ92およびNチャネルMOSトランジスタ101は、それらのゲートがともにノードN25に接続され、インバータを構成する。NチャネルMOSトランジスタ102のゲートは、バイアス電圧VBを受ける。NチャネルMOSトランジスタ103のゲートは、セルフリフレッシュ活性化信号SREを受ける。
P-
PチャネルMOSトランジスタ93は、電源電位VDDのラインとノードN22との間に接続される。NチャネルMOSトランジスタ104,105は、ノードN22と接地電位GNDのラインとの間に直列接続される。PチャネルMOSトランジスタ93およびNチャネルMOSトランジスタ104は、それらのゲートがともにノードN21に接続され、インバータを構成する。NチャネルMOSトランジスタ105のゲートは、セルフリフレッシュ活性化信号SREを受ける。PチャネルMOSトランジスタ94は、電源電位VDDのラインとノードN23との間に接続される。NチャネルMOSトランジスタ106,107は、ノードN23と接地電位GNDのラインとの間に直列接続される。PチャネルMOSトランジスタ94およびNチャネルMOSトランジスタ106は、それらのゲートがともにノードN22に接続され、インバータを構成する。NチャネルMOSトランジスタ107のゲートは、セルフリフレッシュ活性化信号SREを受ける。PチャネルMOSトランジスタ95は、電源電位VDDのラインとノードN24との間に接続される。NチャネルMOSトランジスタ108,109は、ノードN24と接地電位GNDのラインとの間に直列接続される。PチャネルMOSトランジスタ95およびNチャネルMOSトランジスタ108のゲートは、それらのゲートがともにノードN23に接続され、インバータを構成する。NチャネルMOSトランジスタ109のゲートは、セルフリフレッシュ活性化信号SREを受ける。PチャネルMOSトランジスタ96は、電源電位VDDのラインとノードN25との間に接続される。NチャネルMOSトランジスタ110,111は、ノードN25と接地電位GNDのラインとの間に直列接続される。PチャネルMOSトランジスタ96およびNチャネルMOSトランジスタ110は、それらのゲートがともにノードN24に接続され、インバータを構成する。NチャネルMOSトランジスタ111のゲートは、セルフリフレッシュ活性化信号SREを受ける。
P-
PチャネルMOSトランジスタ92〜96およびNチャネルMOSトランジスタ101、104,106,108,110は、インバータをリング状に接続したリングオシレータを構成する。また、NチャネルMOSトランジスタ102,105,107,109,111は、それらのゲートがともにバイアス電圧VBを受けてリングオシレータの電流源を構成し、それぞれバイアス電圧VBの電圧レベルに応じた大きさの動作電流をリングオシレータに供給する。
P-
PチャネルMOSトランジスタ97およびNチャネルMOSトランジスタ112は、電源電位VDDのラインと接地電位GNDのラインとの間に直列接続され、それらのゲートはともにノードN25に接続され、インバータを構成する。PチャネルMOSトランジスタ98は、電源電位VDDのラインとノードN27との間に接続される。NチャネルMOSトランジスタ113,114は、ノードN27と接地電位GNDのラインとの間に直列接続される。PチャネルMOSトランジスタ98およびNチャネルMOSトランジスタ113は、それらのゲートがともにPチャネルMOSトランジスタ97とNチャネルMOSトランジスタ112の間のノードN26に接続され、インバータを構成する。NチャネルMOSトランジスタ114のゲートは、セルフリフレッシュ活性化信号SREを受ける。
P-
PチャネルMOSトランジスタ99は、電源電位VDDのラインと、PチャネルMOSトランジスタ98とNチャネルMOSトランジスタ113の間のノードN27との間に接続され、そのゲートはセルフリフレッシュ活性化信号SREを受ける。PチャネルMOSトランジスタ100およびNチャネルMOSトランジスタ115は、電源電位VDDのラインと接地電位GNDのラインとの間に直列接続され、それらのゲートはともにノードN27に接続され、インバータを構成する。PチャネルMOSトランジスタ100とNチャネルMOSトランジスタ115の間の出力ノードN28からは、リフレッシュ要求信号PHYが出力される。
P
次に、この発振回路35の動作について説明する。まず、セルフリフレッシュ活性化信号SREが非活性化レベルの「L」レベルの場合について説明する。セルフリフレッシュ活性化信号SREが「L」レベルにされたことに応じて、PチャネルMOSトランジスタ91が導通し、NチャネルMOSトランジスタ103が非導通になる。このため、ノードN21は「H」レベルになる。これに応じて、ノードN22が「L」レベル、ノードN23が「H」レベル、ノードN24が「L」レベル、ノードN25が「H」レベルになる。このとき、ノードN25が「H」レベルにされたことに応じて、NチャネルMOSトランジスタ101が導通するが、NチャネルMOSトランジスタ103が非導通になっているため、ノードN21は「H」レベルを保持する。したがって、この場合、リングオシレータによる発振動作は行なわれない。
Next, the operation of the
また、セルフリフレッシュ活性化信号SREが「H」レベルにされたことに応じて、PチャネルMOSトランジスタ99が導通し、NチャネルMOSトランジスタ114が非導通になる。このため、ノードN27は「H」レベルになる。これに応じて、出力ノードN28からは、「L」レベルのリフレッシュ要求信号PHYが出力される。
Further, in response to self refresh activation signal SRE being set to “H” level, P
次に、セルフリフレッシュ活性化信号SREが活性化レベルの「H」レベルの場合について説明する。セルフリフレッシュ活性化信号SREが「H」レベルにされたことに応じて、PチャネルMOSトランジスタ91が非導通になり、NチャネルMOSトランジスタ103が導通する。この場合、奇数個(ここでは、5個)のインバータによって構成されるリングオシレータが発振動作を行ない、ノードN21〜N25の論理レベルは交互に切換えられる。このリングオシレータの動作電流はバイアス電圧VBによって規定されるため、発振周期はバイアス電圧VBの電圧レベルに応じて変化する。すなわち、バイアス電圧VBが上昇した場合は、リングオシレータの動作電流が大きくなるため発振周期が短くなる。一方、バイアス電圧VBが低下した場合は、リングオシレータの動作電流が小さくなるため発振周期が長くなる。
Next, the case where the self-refresh activation signal SRE is at the “H” level of the activation level will be described. In response to self refresh activation signal SRE being set to “H” level, P
また、セルフリフレッシュ活性化信号SREが「H」レベルにされたことに応じて、PチャネルMOSトランジスタ99が非導通になり、NチャネルMOSトランジスタ114が導通する。このため、ノードN25の論理レベルが交互に切換えられることに応じて、ノードN26〜N28の論理レベルが交互に切換えられる。したがって、出力ノードN28からは、所定周期のリフレッシュ要求信号PHYが出力される。
Further, in response to self refresh activation signal SRE being set to “H” level, P
したがって、デバイスの温度が高い場合は、バイアス電圧発生回路34によってバイアス電圧VBを上昇させることにより、リフレッシュ要求信号PHYの発振周期が短くなるように制御される。一方、デバイスの温度が低い場合は、バイアス電圧制御回路34によってバイアス電圧VBを低下させることにより、リフレッシュ要求信号PHYの発振周期が長くなるように制御される。セルフリフレッシュモード時におけるセルフリフレッシュ周期は、このリフレッシュ要求信号PHYの発振周期に応じて定められる。これにより、温度が低いほどセルフリフレッシュ周期が長くなるため、セルフリフレッシュモード時における消費電流が低減される。
Therefore, when the temperature of the device is high, the bias
従来は、モードレジスタ4によって温度に対応したリフレッシュ周期を設定する方法と、正温度特性回路33によってリフレッシュ周期を自己制御的に調整する方法とを共用していなかった。このため、ユーザの要望に合わせて回路を構成する必要があり、生産性が悪かった。
Conventionally, the method of setting the refresh cycle corresponding to the temperature by the
図5に示したバイアス電圧制御回路34を参照して、従来のバイアス電圧制御回路では、NチャネルMOSトランジスタ77は、所定のゲート幅を有するNチャネルMOSトランジスタを12個並列接続したもので構成していた。このため、NチャネルMOSトランジスタ77の電流駆動能力は、NチャネルMOSトランジスタ81の電流駆動能力の1.5倍であった。ここで、NチャネルMOSトランジスタ71,72を設けずに、モードレジスタ4によるリフレッシュ制御と、正温度特性回路33によるリフレッシュ制御とを単純に組合わせた場合、セルフリフレッシュ周期が2重に制御されるために適切な制御が行なわれない可能性があった。たとえば、高温におけるリフレッシュ制御を保証した場合、低温におけるセルフリフレッシュ周期が適正値よりも長くなり、リフレッシュオーバーしてしまう可能性があった。この場合、リフレッシュが適切に行なわれずに、保持すべきデータが消失してしまうことになる。
Referring to bias
そこで、この実施の形態1では、モードレジスタ4が85℃モードまたは70℃モードに設定された場合は、正温度特性回路33からの基準電圧VREFTを用いたリフレッシュ制御を行なう。一方、モードレジスタ4が45℃モードまたは15℃モードに設定された場合は、基準電圧発生回路32からの基準電圧VREFを用いたリフレッシュ制御を行なう。また、モードレジスタ4の70℃モードと85℃モードとの設定切換を無効にし、70℃モード(または85℃モード)と45℃モードと15℃モードとの設定切換を有効にする。
Therefore, in the first embodiment, when the
たとえば、デバイスの温度が70℃よりも高い場合、製品出荷後にユーザがモードレジスタ4の設定をデフォルトの70℃モードから85℃モードに切換えても設定切換は無効にされ、リフレッシュ周期は温度に依存して自己制御的に調整される。また、デバイスの温度が70℃よりも低い場合、製品出荷後にユーザがモードレジスタ4の設定をデフォルトの70℃モードから45℃モードまたは15℃モードに切換えた場合、リフレッシュ周期はモードレジスタ4の設定によって温度に対応した周期にされる。したがって、モードレジスタによって温度に対応したリフレッシュ周期を設定する方法と、正温度特性回路によってリフレッシュ周期を自己制御的に調整する方法とを問題なく共用することができ、生産性が向上する。また、デバイスの温度に応じてセルフリフレッシュ周期を適切に制御することができるため、低消費電力化が実現できる。
For example, if the temperature of the device is higher than 70 ° C., even if the user switches the
なお、ここでは、擬似SRAMを例に挙げて説明したが、SDRAMなど他の半導体記憶装置においても同様の効果が得られる。 Here, the pseudo SRAM has been described as an example, but the same effect can be obtained in other semiconductor memory devices such as SDRAM.
実施の形態2.
図8は、この発明の実施の形態2によるリフレッシュ制御に関連する部分の構成を示すブロック図である。図8において、シングル用ヒューズ部121,123、ツイン用ニューズ部122,124、モード選択回路125、リフレッシュ制御回路126、カウンタ回路127およびインバータ131〜150は、図1に示した制御回路3に設けられる。
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a portion related to refresh control according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 8, the fuse units for
シングル用ヒューズ部121,123は、それぞれ複数(たとえば、3個)のヒューズ回路121a〜121c,123a〜123cを含む。ツイン用ヒューズ部122,124は、それぞれ複数(たとえば、3個)のヒューズ回路122a〜122c,124a〜124cを含む。
ヒューズ回路121aの出力信号は、インバータ132,138を介して制御信号VR1としてリフレッシュ制御回路126に与えられる。ヒューズ回路121bの出力信号は、インバータ134,139を介して制御信号VR2としてリフレッシュ制御回路126に与えられる。ヒューズ回路121cの出力信号は、インバータ136,140を介して制御信号VR3としてリフレッシュ制御回路126に与えられる。
The output signal of the
ヒューズ回路122aの出力信号は、インバータ133,138を介して制御信号VR1としてリフレッシュ制御回路126に与えられる。ヒューズ回路122bの出力信号は、インバータ135,139を介して制御信号VR2としてリフレッシュ制御回路126に与えられる。ヒューズ回路122cの出力信号は、インバータ137,140を介して制御信号VR3としてリフレッシュ制御回路126に与えられる。
The output signal of fuse circuit 122a is applied to refresh
モード選択回路125は、1ビットを1個のメモリセルで実現するシングルセルモードと、1ビットを2個のメモリセルで実現するツインセルモードのうちどちらか一方のモードを選択する選択信号STSを生成する。インバータ132,134,136は、それぞれHigh側制御端子が選択信号STSをインバータ131を介して受け、それぞれLow側制御端子が選択信号STSを直接受ける。インバータ133,135,137は、それぞれHigh側制御端子が選択信号STSを直接受け、それぞれLow側制御端子が選択信号STSをインバータ131を介して受ける。インバータ132〜137は、トライステートインバータであり、それぞれHigh側制御端子およびLow側制御端子の入力信号が、「L」レベルおよび「H」レベルの組合わせの場合に活性化され、「H」レベルおよび「L」レベルの組合わせの場合に非活性化される。
The
リフレッシュ制御回路126は、インバータ138,139,140からの制御信号VR1,VR2,VR3に応じた周期で発振し、所定周期のリフレッシュ要求信号PHYを生成する。
The
ヒューズ回路123aの出力信号は、インバータ142,148を介して制御信号VC1としてカウンタ回路127に与えられる。ヒューズ回路123bの出力信号は、インバータ144,149を介して制御信号VC2としてカウンタ回路127に与えられる。ヒューズ回路123cの出力信号は、インバータ146,150を介して制御信号VC3としてカウンタ回路127に与えられる。
The output signal of the
ヒューズ回路124aの出力信号は、インバータ143,148を介して制御信号VC1としてカウンタ回路127に与えられる。ヒューズ回路124bの出力信号は、インバータ145,149を介して制御信号VC2としてカウンタ回路127に与えられる。ヒューズ回路124cの出力信号は、インバータ147,150を介して制御信号VC3としてカウンタ回路127に与えられる。
The output signal of the
インバータ142,144,146は、それぞれHigh側制御端子が選択信号STSをインバータ141を介して受け、それぞれLow側制御端子が選択信号STSを直接受ける。インバータ143,145,147は、それぞれHigh側制御端子が選択信号STSを直接受け、それぞれLow側制御端子が選択信号STSをインバータ141を介して受ける。インバータ142〜147は、トライステートインバータであり、それぞれHigh側制御端子およびLow側制御端子の入力信号が、「L」レベルおよび「H」レベルの組合わせの場合に活性化され、「H」レベルおよび「L」レベルの組合わせの場合に非活性化される。
In the
カウンタ回路127は、インバータ148,149,150からの制御信号VC1,VC2,VC3に応じた分周比で、リフレッシュ制御回路126からのリフレッシュ要求信号PHYを分周してリフレッシュ要求信号PHYCを生成する。
The
図9は、図8に示したヒューズ回路121aの構成を示す回路図である。図8において、このヒューズ回路121aは、PチャネルMOSトランジスタ161、NチャネルMOSトランジスタ162〜164、ヒューズ165,166およびインバータ167,168を含む。
FIG. 9 is a circuit diagram showing a configuration of
PチャネルMOSトランジスタ161およびヒューズ165は、電源電位VDDのラインとノードN31との間に直列接続される。NチャネルMOSトランジスタ162は、ノードN31と接地電位GNDのラインとの間に接続される。PチャネルMOSトランジスタ161およびNチャネルMOSトランジスタ162のゲートは、ともに接地電位GNDのラインに接続される。
P
ヒューズ166およびNチャネルMOSトランジスタ163は、ノードN31と接地電位GNDのラインとの間に直列接続される。NチャネルMOSトランジスタ163のゲートは、後で図11に示す基準電圧発生回路32からの基準電圧VREFを受ける。この基準電圧VREFは、NチャネルMOSトランジスタ163のしきい値電圧よりも少し高い一定レベルの電圧である。
Fuse 166 and N
インバータ167,168は、ノードN31とヒューズ回路121aの出力ノードとの間に直列接続される。NチャネルMOSトランジスタ164は、ノードN31と接地電位GNDのラインとの間に接続される。NチャネルMOSトランジスタ164のゲートは、インバータ167とインバータ168の間のノードに接続される。
ウェハテスト時において、ヒューズ165,166のうちのいずれか一方がブローされる。まず、ヒューズ165がブローされた場合について説明する。PチャネルMOSトランジスタ161はそのゲートが接地電位GNDを受けて導通し、NチャネルMOSトランジスタ162は、そのゲートが接地電位GNDを受けて非導通になっている。ノードN31は、ヒューズ165がブローされているため、PチャネルMOSトランジスタ161を介して電源電位VDDを受けない。ヒューズ166はブローされていないため、ノードN31は、NチャネルMOSトランジスタ163を介して接地電位GNDを受け、「L」レベルにされる。ノードN31からの「L」レベルの信号は、インバータ167、168によってその論理レベルが2回反転され、ヒューズ回路121aの出力信号は「L」レベルにされる。なお、NチャネルMOSトランジスタ164は、そのゲートがインバータ167からの「H」レベルの信号を受けて導通する。このため、ノードN31は、NチャネルMOSトランジスタ164を介して接地電位GNDを受け、「L」レベルに固定される。
During the wafer test, one of the
一方、ヒューズ166がブローされた場合、ノードN31は、NチャネルMOSトランジスタ163を介して接地電位GNDを受けない。ノードN31は、ヒューズ165がブローされていないため、PチャネルMOSトランジスタ161を介して電源電位VDDを受け、「H」レベルにされる。ノードN31からの「H」レベルの信号は、インバータ167、168によってその論理レベルが2回反転され、ヒューズ回路121aの出力信号は「H」レベルにされる。このとき、NチャネルMOSトランジスタ164は、そのゲートがインバータ167からの「L」レベルの信号を受けて非導通になる。このため、ノードN31は、NチャネルMOSトランジスタ164を介して接地電位GNDを受けず、「H」レベルに固定される。
On the other hand, when
このように、ウェハテスト時のヒューズブローによって、ヒューズ回路121aの出力信号は「H」レベルまたは「L」レベルにされる。ヒューズ回路121a〜121c,122a〜122c,123a〜123c,124a〜124cは、それぞれ同様の構成であり、同様の動作を行なう。
As described above, the output signal of the
図10は、図8に示したモード選択回路125の構成を示す回路図である。図8において、このモード選択回路125は、ボンディングパッド171、PチャネルMOSトランジスタ172〜175およびインバータ176,177を含む。
FIG. 10 is a circuit diagram showing a configuration of
ボンディングパッド171は、ワイヤボンディングによってその出力ノードN41をフローディング状態または「L」レベルにする。出力ノードN41は、シングルセルモードにおいてフローティング状態にされ、ツインセルモードにおいてを「L」レベルにされる。
PチャネルMOSトランジスタ172〜174は、電源電位VDDのラインとノードN41との間に直列接続され、それらのゲートはともに接地電位GNDのラインに接続される。インバータ176,177は、ノードN41とモード選択回路125の出力ノードとの間に直列接続される。PチャネルMOSトランジスタ175は、電源電位VDDのラインとノードN41との間に接続される。PチャネルMOSトランジスタ175のゲートは、インバータ176とインバータ177の間のノードに接続される。
P
シングルモードにおいて、出力ノードN41がフローティング状態にされる。ノードN41は、PチャネルMOSトランジスタ172〜174を介して電源電位VDDを受け、「H」レベルにされる。ノードN41からの「H」レベルの信号は、インバータ167、168によってその論理レベルが2回反転され、モード選択回路125の出力選択信号STSは「H」レベルにされる。このとき、PチャネルMOSトランジスタ175は、そのゲートがインバータ176からの「L」レベルの信号を受けて導通する。このため、ノードN41は、PチャネルMOSトランジスタ175を介して電源電位VDDを受け、「H」レベルに固定される。
In the single mode, output node N41 is brought into a floating state. Node N41 receives power supply potential VDD via P
一方、ツインセルモードにおいて、出力ノードN41が「L」レベルにされる。ノードN41からの「L」レベルの信号は、インバータ167、168によってその論理レベルが2回反転され、モード選択回路125の出力選択信号STSは「L」レベルにされる。このとき、PチャネルMOSトランジスタ175は、そのゲートがインバータ176からの「H」レベルの信号を受けて非導通になる。このため、ノードN41は、PチャネルMOSトランジスタ175を介して電源電位VDDを受けず、「L」レベルに固定される。
On the other hand, in the twin cell mode, output node N41 is set to the “L” level. The logic level of the “L” level signal from node N41 is inverted twice by
図8に戻って、モード選択回路125の出力選択信号STSは、シングルセルモードにおいて「H」レベルにされ、ツインセルモードにおいて「L」レベルにされる。シングルセルモードにおいて、選択信号STSが「H」レベルにされたことに応じて、インバータ132,134,136が活性化され、インバータ133,135,137が非活性化される。したがって、ヒューズ回路121a,121b,121cの出力信号は、それぞれインバータ132,134,136およびインバータ138,139,140を介して制御信号VR1,VR2,VR3としてリフレッシュ制御回路126に与えられる。
Returning to FIG. 8, the output selection signal STS of the
一方、ツインセルモードにおいて、選択信号STSが「L」レベルにされたことに応じて、インバータ133,135,137が活性化され、インバータ132,134,136が非活性化される。したがって、ヒューズ回路122a,122b,122cの出力信号は、それぞれインバータ133,135,137およびインバータ138,139,140を介して制御信号VR1,VR2,VR3としてリフレッシュ制御回路126に与えられる。
On the other hand, in the twin cell mode, in response to selection signal STS being set to “L” level,
図11は、図8に示したリフレッシュ制御回路126の構成を示すブロック図であって、図3と対比される図である。図8のリフレッシュ制御回路126を参照して、図3のリフレッシュ制御回路31と異なる点は、バイアス電圧制御回路34がバイアス電圧制御回路181で置換されている点である。このバイアス電圧制御回路181は、インバータ138,139,140からの制御信号VR1,VR2,VR3を受ける。なお、図11において、図3と対応する部分においては同一符号を付し、その詳細説明を省略する。
FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of the
図12は、図11に示したバイアス電圧制御回路181の構成を示す回路図であって、図5と対比される図である。図12のバイアス電圧制御回路181を参照して、図5のバイアス電圧制御回路34と異なる点は、NチャネルMOSトランジスタ191〜193およびPチャネルMOSトランジスタ194〜196が追加されている点である。なお、図12において、図5と対応する部分においては同一符号を付し、その詳細説明を省略する。
FIG. 12 is a circuit diagram showing a configuration of the bias
NチャネルMOSトランジスタ191およびPチャネルMOSトランジスタ194は、電源電位VDDのラインとノードN11との間に直列接続される。NチャネルMOSトランジスタ192およびPチャネルMOSトランジスタ195は、電源電位VDDのラインとノードN11との間に直列接続される。NチャネルMOSトランジスタ193およびPチャネルMOSトランジスタ196は、電源電位VDDのラインとノードN11との間に直列接続される。NチャネルMOSトランジスタ191のゲートは制御信号VR1を受け、NチャネルMOSトランジスタ192のゲートは制御信号VR2を受け、NチャネルMOSトランジスタ193のゲートは制御信号VR3を受ける。PチャネルMOSトランジスタ194〜196のゲートは、ともにノードN11に接続される。
N
制御信号VR1,VR2,VR3がすべて「L」レベルの場合、NチャネルMOSトランジスタ191〜193が非導通になるため、バイアス電圧制御回路181の動作は、図5に示したバイアス電圧制御回路34の動作と同様である。
When all of control signals VR1, VR2, and VR3 are at "L" level, N
制御信号VR1,VR2,VR3のうち少なくとも1つが「H」レベルの場合、NチャネルMOSトランジスタ191〜193のうちそのゲートが「H」レベルの制御信号を受けたNチャネルMOSトランジスタが導通する。これに応じて、ノードN11の電位は上昇し、PチャネルMOSトランジスタ64に流れる電流は減少する。このため、出力ノードN12の電位(VB)は低下する。また、制御信号VR1,VR2,VR3がすべて「H」レベルの場合は出力ノードN12の電位(VB)が大きく低下する。
When at least one of control signals VR1, VR2 and VR3 is at "H" level, an N channel MOS transistor whose gate receives an "H" level control signal among N
このように、制御信号VR1,VR2,VR3の論理レベルの組合わせに応じて、出力ノードN12の電位(VB)が微調整される。これに応じて、発振回路35の発振周期が制御され、リフレッシュ要求信号PHYの周期が微調整される。
As described above, the potential (VB) of the output node N12 is finely adjusted according to the combination of the logic levels of the control signals VR1, VR2, and VR3. In response to this, the oscillation cycle of the
図8に戻って、シングルセルモードにおいて、選択信号STSが「H」レベルにされたことに応じて、インバータ142,144,146が活性化され、インバータ143,145,147が非活性化される。したがって、ヒューズ回路123a,123b,123cの出力信号は、それぞれインバータ142,144,146およびインバータ148,149,150を介して制御信号VC1,VC2,VC3としてカウンタ回路127に与えられる。
Referring back to FIG. 8, in the single cell mode, in response to selection signal STS being set to “H” level,
一方、ツインセルモードにおいて、選択信号STSが「L」レベルにされたことに応じて、インバータ143,145,147が活性化され、インバータ142,144,146が非活性化される。したがって、ヒューズ回路124a,124b,124cの出力信号は、それぞれインバータ143,145,147およびインバータ148,149,150を介して制御信号VC1,VC2,VC3としてカウンタ回路127に与えられる。
On the other hand, in the twin cell mode,
図13は、図8に示したカウンタ回路127の構成を示すブロック図である。図13において、このカウンタ回路127は、カウンタ入力回路201、カウンタ202〜204、論理回路205およびカウンタ出力回路206を含む。
FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of
カウンタ入力回路201は、リフレッシュ制御回路126からのリフレッシュ要求信号PHYに応答して、クロック信号CLKT,CLKLを生成する。カウンタ202は、制御信号VC1が「H」レベルの場合は、クロック信号CLKTを分周した信号CY1を生成する。一方、制御信号VC1が「L」レベルの場合は、出力回路206からのリセット信号RSTに応答してリセット動作を行ない、クロック信号CLKTを分周しない。カウンタ203は、制御信号VC2が「H」レベルの場合は、カウンタ202の出力信号CY1を分周した信号CY2を生成する。一方、制御信号VC2が「L」レベルの場合は、出力回路206からのリセット信号RSTに応答してリセット動作を行ない、カウンタ202の出力信号CY1を分周しない。カウンタ204は、制御信号VC3が「H」レベルの場合は、カウンタ203の出力信号CY2を分周した信号CY3を生成する。一方、制御信号VC3が「L」レベルの場合は、出力回路206からのリセット信号RSTに応答してリセット動作を行ない、カウンタ203の出力信号CY2を分周しない。
論理回路205は、カウンタ202〜204の出力信号CY1〜CY3がすべて「H」レベルの場合にのみ「L」レベルの信号を出力し、他の場合は「H」レベルの信号を出力する。
The
カウンタ出力回路206は、論理回路205の出力信号およびカウンタ入力回路201からのクロック信号CLKLに基づいて、リフレッシュ要求信号PHYCおよびリセット信号RSTを生成する。リフレッシュ要求信号PHYCおよびリセット信号RSTは、論理回路205の出力信号が「L」レベルにされたことに応じて、所定期間だけ「H」レベルにされる。
The
図14は、制御信号VC1〜VC3がすべて「H」レベルである場合のカウンタ回路127の動作を示すタイムチャートである。図14において、リフレッシュ要求信号PHYは所定周期のパルス信号列である。カウンタ入力回路201は、リフレッシュ要求信号PHYに応答して、所定周期のクロック信号CLKT,CLKLを生成する。
FIG. 14 is a time chart showing the operation of the
カウンタ202は、時刻t1において、クロック信号CLKTが「H」レベルに立上げられたことに応じて出力信号CY1を「H」レベルに立上げ、時刻t3において、クロック信号CLKTが再び「H」レベルに立上げられたことに応じて出力信号CY1を「L」レベルに立下げる。このように、カウンタ202は、制御信号VC1が「H」レベルの場合に、入力クロック信号CLKTを分周した信号を信号CY1として出力する。
カウンタ203は、時刻t1において、信号CY1が「H」レベルに立上げられたことに応じて出力信号CY2を「H」レベルに立上げ、時刻t4において、信号CY1が再び「H」レベルに立上げられたことに応じて出力信号CY2を「L」レベルに立下げる。このように、カウンタ203は、制御信号VC2が「H」レベルの場合に、入力信号CY1を分周した信号を信号CY2として出力する。
カウンタ204は、時刻t1において、信号CY2が「H」レベルに立上げられたことに応じて出力信号CY3を「H」レベルに立上げ、時刻t5において、信号CY2が再び「H」レベルに立上げられたことに応じて出力信号CY3を「L」レベルに立下げる。このように、カウンタ204は、制御信号VC3が「H」レベルの場合に、入力信号CY2を分周した信号を信号CY3として出力する。このように、カウンタ202,203,204は、それぞれ制御信号CY1〜CY3が「H」レベルの場合は、カウンタ出力回路206からのリセット信号RSTに基づくリセット動作を行なわない。
カウンタ出力回路206は、時刻t2において、カウンタ202〜204の出力信号CY1〜CY3がともに「H」レベルにされた状態でクロック信号CLKLが「L」レベルに立下げられたことに応じて、リフレッシュ要求信号PHYCおよびリセット信号RSTを所定期間だけ「H」レベルに立上げる。カウンタ回路127は、このような動作を周期的に繰返すことによって、所定周期のリフレッシュ要求信号PHYCを生成する。
The
図15は、制御信号VC1,VC2が「H」レベル、制御信号VC3が「L」レベルである場合のカウンタ回路127の動作を示すタイムチャートであって、図14と対比される図である。図15のタイムチャートを参照して、図14のタイムチャートと異なる部分は、信号CY3、リセット信号RSTおよびリフレッシュ要求信号PHYCの波形である。なお、図15において、図14と対応する部分においてはその詳細説明を省略する。
FIG. 15 is a time chart showing the operation of the
カウンタ202,203は、制御信号VC1,VC2が「H」レベルであることに応じて、それぞれ入力信号CLKT,CY1を分周した信号を信号CY1,CY2として出力する。カウンタ204は、制御信号CY3が「L」レベルであることに応じて、カウンタ出力回路206からのリセット信号RSTに基づくリセット動作を行なう。すなわち、時刻t2において、リセット信号RSTが「H」レベルに立上げられたことに応じて、出力信号CY3を「L」レベルに立下げる。
カウンタ出力回路206は、時刻t11において、カウンタ202〜204の出力信号CY1〜CY3がともに「H」レベルにされた状態でクロック信号CLKLが「L」レベルに立下げられたことに応じて、リフレッシュ要求信号PHYCおよびリセット信号RSTを所定期間だけ「H」レベルに立上げる。
The
時刻t11において、カウンタ204は再びリセット動作を行なう。すなわち、リセット信号RSTが「H」レベルに立上げられたことに応じて、出力信号CY3を「L」レベルに立下げる。カウンタ回路127は、このような動作を周期的に繰返すことによって、所定周期のリフレッシュ要求信号PHYCを生成する。このように、制御信号VC1,VC2が「H」レベル、制御信号VC3が「L」レベルである場合は、図14に示したように制御信号VC1〜VC3がすべて「H」レベルである場合に比べて、生成されるリフレッシュ要求信号PHYCの周期が短くなる。
At time t11, the
図示しないが、制御信号VC1〜VC3のうちの1つが「H」レベル、他の2つが「L」レベルの場合は、リフレッシュ要求信号PHYCの周期がさらに短くなる。このように、制御信号VC1〜VC3のうち「L」レベルの制御信号が多いほど、リフレッシュ要求信号PHYCの周期は短くなる。 Although not shown, when one of the control signals VC1 to VC3 is at “H” level and the other two are at “L” level, the cycle of the refresh request signal PHYC is further shortened. As described above, the cycle of the refresh request signal PHYC becomes shorter as the “L” level of the control signals VC1 to VC3 increases.
以上のように、制御信号VC1,VC2,VC3の論理レベルの組合わせに応じて、カウンタ回路127の分周比が制御される。これにより、リフレッシュ要求信号PHYCの周期が調整される。セルフリフレッシュモード時におけるセルフリフレッシュ周期は、このリフレッシュ要求信号PHYCの周期に応じて定められる。すなわち、セルフリフレッシュ周期は、制御信号VC1,VC2,VC3によって調整される。
As described above, the frequency division ratio of the
図8に戻って、シングル用ヒューズ部121およびツイン用ヒューズ部122によって生成される制御信号VR1〜VR3により、リフレッシュ制御回路126からのリフレッシュ要求信号PHYの周期が微調整される。このため、シングルセルモードおよびツインセルモードにおいて、個別にリフレッシュ要求信号PHYの周期を微調整することができる。また、シングル用ヒューズ部123およびツイン用ヒューズ部124によって生成される制御信号VC1〜VC3により、カウンタ回路127からのリフレッシュ要求信号PHYCの周期が調整される。このため、シングルセルモードおよびツインセルモードにおいて、個別にリフレッシュ要求信号PHYCの周期を調整することができる。
Returning to FIG. 8, the cycle of the refresh request signal PHY from the
従来は、シングルセルモードおよびツインセルモードにおいて同一のヒューズ回路を設けていたため、シングルセルモードとツインセルモードのモード切換をワイヤボンディングによって行なう際に、各モードに対応してセルフリフレッシュ周期を調整することができなかった。 Conventionally, since the same fuse circuit is provided in the single cell mode and the twin cell mode, when the mode switching between the single cell mode and the twin cell mode is performed by wire bonding, the self-refresh cycle is adjusted corresponding to each mode. I couldn't.
そこで、この実施の形態2では、シングルセル用ヒューズ部121,123およびツインセル用ヒューズ部122,124を設け、それらをワイヤボンディングによって切換えて使用する。これにより、リフレッシュ制御回路126とカウンタ回路127を共有化し、シングルセルモードおよびツインセルモードの各々に適切なセルフリフレッシュ周期を設定することができる。このため、生産性が向上し、セルフリフレッシュ周期を適切に制御することが可能な低消費電力の半導体装置が実現できる。
Therefore, in the second embodiment, the single
なお、ここでは、擬似SRAMを例に挙げて説明したが、SDRAMなど他の半導体記憶装置においても同様の効果が得られる。 Here, the pseudo SRAM has been described as an example, but the same effect can be obtained in other semiconductor memory devices such as SDRAM.
実施の形態3.
図16は、この発明の実施の形態3によるテストモード制御に関連する部分の構成を示すブロック図である。図16において、テストモード回路211は図1に示した制御回路3に設けられる。
FIG. 16 is a block diagram showing a configuration of a part related to the test mode control according to the third embodiment of the present invention. In FIG. 16, a
モードレジスタ4は、外部からの信号/CE,CLK,/ADV,CRE,/WE,ADD<20:0>に応じて、テストモードイネーブル信号TMEを生成する。テストモード回路211は、モードレジスタ4からのテストモードイネーブル信号TMEが活性化レベルにされたことに応じて活性化され、外部からの信号/OE,/CE,CLK,/ADV,CRE,/WE,ADD<20:0>に応じて、テストモードエントリ信号TMENTを生成する。テストモード回路211は、このテストモードエントリ信号TMENTを活性化レベルにすることによって、擬似SRAMの動作を通常の動作モードからテストモードに切換える。なお、ここでは、アドレス信号ADD<20:0>を21ビットの信号として説明するが、アドレス信号ADDのビット数は任意である。
The
図17は、図16に示したモードレジスタ4の構成を示す回路ブロック図である。図17において、このモードレジスタ4は、インバータ221,222,224、論理回路223,225、フリップフロップ(FF)231〜233、データラッチ部234,236および遅延回路235を含む。
FIG. 17 is a circuit block diagram showing a configuration of
フリップフロップ231は、クロック信号CLKに同期して動作し、アドレスバリッド信号/ADVをインバータ221を介して取込み、取込んだ信号を保持して出力する。フリップフロップ232は、クロック信号CLKに同期して動作し、レジスタイネーブル信号CREを取込み、取込んだ信号を保持して出力する。フリップフロップ233は、クロック信号CLKに同期して動作し、ライトイネーブル信号/WEをインバータ222を介して取込み、取込んだ信号を保持して出力する。
The flip-
論理回路223は、フリップフロップ231〜233からの信号がすべて「H」レベルの場合にのみ「L」レベルの信号を出力し、他の場合は「H」レベルの信号を出力する。遅延回路235は、論理回路223の出力信号を所定時間だけ遅延させて出力する。論理回路225は、その一方入力端子が論理回路223の出力信号をインバータ224を介して受け、その他方入力端子が論理回路223の出力信号を遅延回路235を介して受ける。論理回路225は、インバータ224および遅延回路235からの信号の両方が「H」レベルの場合は「L」レベルのクロック信号CLKTMを出力し、インバータ224および遅延回路235からの信号のうち少なくとも一方が「L」レベルの場合は「H」レベルのクロック信号CLKTMを出力する。
The
データラッチ部234は、クロック信号CLKに応答してラッチ動作を行ない、アドレス信号ADD<20:0>を取込んで信号DLOを生成する。データラッチ部235は、クロック信号CLKTMに応答してラッチ動作を行ない、データラッチ部234の出力信号DLOを取込んでテストモードイネーブル信号TMEを生成する。
The data latch
図18は、図17に示したフリップフロップ231の構成を示す回路図である。図18において、このフリップフロップ231は、インバータ241〜245、PチャネルMOSトランジスタQP1〜QP4およびNチャネルMOSトランジスタQN1〜QN4を含む。
18 is a circuit diagram showing a configuration of flip-
インバータ241は、クロック信号CKLの論理レベルを反転させ、クロック信号/CLKを出力する。PチャネルMOSトランジスタQP1およびNチャネルMOSトランジスタQN1は、ともに入力ノードN51とノードN52との間に接続される。PチャネルMOSトランジスタQP1のゲートはクロック信号CLKを受け、NチャネルMOSトランジスタQN1のゲートはクロック信号/CLKを受ける。
インバータ242,243は、ノードN52とノードN53との間に直列接続される。PチャネルMOSトランジスタQP2およびNチャネルMOSトランジスタQN2は、ともにノードN53とノードN52との間に接続される。PチャネルMOSトランジスタQP2のゲートはクロック信号/CLKを受け、NチャネルMOSトランジスタQN2のゲートはクロック信号CLKを受ける。
PチャネルMOSトランジスタQP3およびNチャネルMOSトランジスタQN3は、ともにノードN53とノードN54との間に接続される。PチャネルMOSトランジスタQP3のゲートはクロック信号/CLKを受け、NチャネルMOSトランジスタQN3のゲートはクロック信号CLKを受ける。 P channel MOS transistor QP3 and N channel MOS transistor QN3 are both connected between nodes N53 and N54. P channel MOS transistor QP3 has its gate receiving clock signal / CLK, and N channel MOS transistor QN3 has its gate receiving clock signal CLK.
インバータ244,245は、ノードN54と出力ノードN55の間に直列接続される。PチャネルMOSトランジスタQP4およびNチャネルMOSトランジスタQN4は、ともに出力ノードN55とノードN54との間に接続される。PチャネルMOSトランジスタQP4のゲートはクロック信号CLKを受け、NチャネルMOSトランジスタQN4のゲートはクロック信号/CLKを受ける。
図19は、図18に示したフリップフロップ231の動作を示すタイムチャートである。図19を参照して、フリップフロップ231には所定周期のクロック信号CLKが与えられる。時刻t21において、クロック信号CLKは「L」レベル、クロック信号/CLKは「H」レベルである。これに応じて、PチャネルMOSトランジスタQP1およびNチャネルMOSトランジスタQN1は導通しており、PチャネルMOSトランジスタQP2およびNチャネルMOSトランジスタQN2は非導通になっている。このため、時刻t21において、入力ノードN51が「H」レベルに立上げられたことに応じて、ノードN53は「H」レベルに立上げられる。また、クロック信号/CLKが「H」レベルであり、クロック信号CLKが「L」レベルであることに応じて、PチャネルMOSトランジスタQP3およびNチャネルMOSトランジスタQN3は非導通になっており、PチャネルMOSトランジスタQP4およびNチャネルMOSトランジスタQN4は導通している。このため、ノードN53の電位変化はノードN54に伝達せず、出力ノードN55は「L」レベルを保持する。
FIG. 19 is a time chart showing the operation of the flip-
時刻t22において、クロック信号CLKが「H」レベルに立上げられ、クロック信号/CLKが「L」レベルに立下げられる。これに応じて、PチャネルMOSトランジスタQP1およびNチャネルMOSトランジスタQN1が非導通になり、PチャネルMOSトランジスタQP2およびNチャネルMOSトランジスタQN2が導通する。このため、入力ノードN51の電位変化はノードN52に伝達せず、ノードN53は次にクロック信号CLKが「L」レベルに立下げられる時刻t23まで「H」レベルを保持する。また、クロック信号/CLKが「L」レベルに立下げられ、クロック信号CLKが「H」レベルに立上げられたことに応じて、PチャネルMOSトランジスタQP3およびNチャネルMOSトランジスタQN3が導通し、PチャネルMOSトランジスタQP4およびNチャネルMOSトランジスタQN4が非導通になる。このため、ノードN53の電位(「H」レベル)がノードN54に伝達し、出力ノードN55が「H」レベルに立上げられる。 At time t22, clock signal CLK is raised to “H” level, and clock signal / CLK is lowered to “L” level. In response, P channel MOS transistor QP1 and N channel MOS transistor QN1 are turned off, and P channel MOS transistor QP2 and N channel MOS transistor QN2 are turned on. Therefore, the potential change of input node N51 is not transmitted to node N52, and node N53 maintains the “H” level until time t23 when clock signal CLK is subsequently lowered to the “L” level. In response to clock signal / CLK falling to "L" level and clock signal CLK rising to "H" level, P channel MOS transistor QP3 and N channel MOS transistor QN3 conduct, Channel MOS transistor QP4 and N channel MOS transistor QN4 are rendered non-conductive. Therefore, the potential of node N53 ("H" level) is transmitted to node N54, and output node N55 is raised to "H" level.
時刻t22と時刻t23の間のある時刻において、入力ノードN51が「L」レベルに立下げられる。時刻t23において、クロック信号CLKが「L」レベルに立下げられ、クロック信号/CLKが「H」レベルに立上げられる。これに応じて、PチャネルMOSトランジスタQP1およびNチャネルMOSトランジスタQN1が導通し、PチャネルMOSトランジスタQP2およびNチャネルMOSトランジスタQN2が非導通になる。このため、入力ノードN51の電位(「L」レベル)がノードN52に伝達し、ノードN53が「L」レベルに立下げられる。また、クロック信号/CLKが「H」レベルに立上げられ、クロック信号CLKが「L」レベルに立下げられたことに応じて、PチャネルMOSトランジスタQP3およびNチャネルMOSトランジスタQN3が非導通になり、PチャネルMOSトランジスタQP4およびNチャネルMOSトランジスタQN4が導通する。このため、ノードN53の電位変化はノードN54に伝達せず、出力ノードN55次にクロック信号CLKが「H」レベルに立上げられる時刻t24まで「H」レベルを保持する。 At a certain time between time t22 and time t23, input node N51 falls to "L" level. At time t23, clock signal CLK is lowered to "L" level, and clock signal / CLK is raised to "H" level. In response, P channel MOS transistor QP1 and N channel MOS transistor QN1 are turned on, and P channel MOS transistor QP2 and N channel MOS transistor QN2 are turned off. Therefore, the potential (“L” level) of input node N51 is transmitted to node N52, and node N53 falls to “L” level. In response to clock signal / CLK rising to "H" level and clock signal CLK falling to "L" level, P channel MOS transistor QP3 and N channel MOS transistor QN3 are rendered non-conductive. P channel MOS transistor QP4 and N channel MOS transistor QN4 are rendered conductive. Therefore, the potential change at node N53 is not transmitted to node N54, and remains at "H" level until output node N55 and then at time t24 when clock signal CLK is raised to "H" level.
時刻t24において、クロック信号CLKが「H」レベルに立上げられ、クロック信号/CLKが「L」レベルに立下げられる。これに応じて、PチャネルMOSトランジスタQP1およびNチャネルMOSトランジスタQN1が非導通になり、PチャネルMOSトランジスタQP2およびNチャネルMOSトランジスタQN2が導通する。このため、ノードN53は「L」レベルを保持する。また、クロック信号/CLKが「L」レベルに立下げられ、クロック信号CLKが「H」レベルに立上げられたことに応じて、PチャネルMOSトランジスタQP3およびNチャネルMOSトランジスタQN3が導通し、PチャネルMOSトランジスタQP4およびNチャネルMOSトランジスタQN4が非導通になる。このため、ノードN53の電位(「L」レベル)がノードN54に伝達し、出力ノードN55が「L」レベルに立下げられる。 At time t24, clock signal CLK is raised to “H” level, and clock signal / CLK is lowered to “L” level. In response, P channel MOS transistor QP1 and N channel MOS transistor QN1 are turned off, and P channel MOS transistor QP2 and N channel MOS transistor QN2 are turned on. Therefore, the node N53 holds the “L” level. In response to clock signal / CLK falling to "L" level and clock signal CLK rising to "H" level, P channel MOS transistor QP3 and N channel MOS transistor QN3 conduct, Channel MOS transistor QP4 and N channel MOS transistor QN4 are rendered non-conductive. Therefore, the potential of node N53 ("L" level) is transmitted to node N54, and output node N55 is lowered to "L" level.
このように、フリップフロップ231は、クロック信号CLKに同期してインバータ221の出力信号を保持し、保持した信号を論理回路223に与える。なお、図17に示したフリップフロップ232,233は、フリップフロップ231と同様の構成であり、同様の動作を行なう。
As described above, the flip-
図20は、図17に示したデータラッチ部234の構成を示す回路ブロック図である。図20において、このデータラッチ部234は、それぞれアドレス信号ADD<20>〜ADD<0>に対応した複数のラッチ回路(DL)251を含む。
FIG. 20 is a circuit block diagram showing a configuration of data latch
ラッチ回路251は、インバータ261〜263、PチャネルMOSトランジスタQP11,QP12およびNチャネルMOSトランジスタQN11,QN12を含む。
インバータ261は、クロック信号CKLの論理レベルを反転させ、クロック信号/CLKを出力する。入力ノードN61は、アドレス信号ADD<20>を受ける。PチャネルMOSトランジスタQP11およびNチャネルMOSトランジスタQN11は、ともに入力ノードN61とノードN62との間に接続される。PチャネルMOSトランジスタQP11のゲートはクロック信号CLKを受け、NチャネルMOSトランジスタQN11のゲートはクロック信号/CLKを受ける。
インバータ262,263は、ノードN62と出力ノードN63との間に直列接続される。PチャネルMOSトランジスタQP12およびNチャネルMOSトランジスタQN12は、ともに出力ノードN63とノードN62との間に接続される。PチャネルMOSトランジスタQP12のゲートはクロック信号/CLKを受け、NチャネルMOSトランジスタQN12のゲートはクロック信号CLKを受ける。出力ノードN63からは、信号DLO<20>が出力される。
図21は、図20に示したラッチ回路251の動作を示すタイムチャートである。図21を参照して、ラッチ回路251には所定周期のクロック信号CLKが与えられる。時刻t31において、クロック信号CLKは「L」レベル、クロック信号/CLKは「H」レベルである。これに応じて、PチャネルMOSトランジスタQP11およびNチャネルMOSトランジスタQN11は導通しており、PチャネルMOSトランジスタQP12およびNチャネルMOSトランジスタQN12は非導通になっている。このため、時刻t31において、入力アドレス信号ADD<20>が「H」レベルに立上げられたことに応じて、出力信号DLO<20>は「H」レベルに立上げられる。
FIG. 21 is a time chart showing the operation of the
時刻t32において、クロック信号CLKが「H」レベルに立上げられ、クロック信号/CLKが「L」レベルに立下げられる。これに応じて、PチャネルMOSトランジスタQP11およびNチャネルMOSトランジスタQN11が非導通になり、PチャネルMOSトランジスタQP12およびNチャネルMOSトランジスタQN12が導通する。このため、入力アドレス信号ADD<20>の電位変化はノードN62に伝達せず、出力信号DLO<20>は次にクロック信号CLKが「L」レベルに立下げられる時刻t33まで「H」レベルを保持する。 At time t32, clock signal CLK is raised to “H” level, and clock signal / CLK is lowered to “L” level. In response, P channel MOS transistor QP11 and N channel MOS transistor QN11 are rendered non-conductive, and P channel MOS transistor QP12 and N channel MOS transistor QN12 are rendered conductive. Therefore, the potential change of input address signal ADD <20> is not transmitted to node N62, and output signal DLO <20> remains at “H” level until time t33 when clock signal CLK is subsequently lowered to “L” level. Hold.
時刻t32と時刻t33の間のある時刻において、入力アドレス信号ADD<20>が「L」レベルに立下げられる。時刻t33において、クロック信号CLKが「L」レベルに立下げられ、クロック信号/CLKが「H」レベルに立上げられる。これに応じて、PチャネルMOSトランジスタQP11およびNチャネルMOSトランジスタQN11が導通し、PチャネルMOSトランジスタQP12およびNチャネルMOSトランジスタQN12が非導通になる。このため、入力アドレス信号ADD<20>の電位(「L」レベル)がノードN62に伝達し、出力信号DLO<20>が「L」レベルに立下げられる。 At a certain time between time t32 and time t33, input address signal ADD <20> falls to "L" level. At time t33, clock signal CLK is lowered to "L" level, and clock signal / CLK is raised to "H" level. In response, P channel MOS transistor QP11 and N channel MOS transistor QN11 are turned on, and P channel MOS transistor QP12 and N channel MOS transistor QN12 are turned off. Therefore, the potential (“L” level) of input address signal ADD <20> is transmitted to node N62, and output signal DLO <20> is lowered to “L” level.
このように、ラッチ回路251は、クロック信号CLKの立上がりエッジに応答して入力アドレス信号ADD<20>をラッチし、信号DLO<20>をデータラッチ部236に出力する。なお、図20に示した複数のラッチ回路251は、それぞれ同様の構成であり、同様の動作を行なう。
Thus, the
図22は、図17に示したモードレジスタ4の動作を示すタイムチャートである。図22を参照して、時刻t41において、アドレスバリッド信号/ADVおよびライトイネーブル信号/WEが「L」レベルに立下げられ、レジスタイネーブル信号CREが「H」レベルに立上げられる。すなわち、フリップフロップ231〜233の入力信号がすべて「H」レベルに立上げられる。
FIG. 22 is a time chart showing the operation of the
時刻t42において、クロック信号CLKが「H」レベルに立上げられたことに応じて、フリップフロップ231〜233の出力信号がすべて「H」レベルに立上げられる。これに応じて、論理回路223の出力信号が所定期間だけ「L」レベルに立下げられる。この論理回路223の出力信号がインバータ224および遅延回路235を介して論理回路225に与えられるため、論理回路225の出力クロック信号CLKTMは、時刻t43に「L」レベルに立下げられるワンショットパルスの信号となる。論理回路225の出力クロック信号CLKTMは、時刻t45において、アドレスバリッド信号/ADVおよびライトイネーブル信号/WEが「H」レベルに立上げられ、レジスタイネーブル信号CREが「L」レベルに立下げられたことに応じて、「H」レベルに立上げられる。
At time t42, all the output signals of flip-
データラッチ部234は、時刻41において、入力アドレス信号ADD<20:0>のデータXを取込み、信号DLO<20:0>として出力する。時刻t42において、クロック信号CLKの立上がりエッジに応答してデータXをラッチし、時刻t46にクロック信号CLKが「L」レベルに立下げられるまでの期間、データXを保持する。
The data latch
次に、データラッチ部236の動作について説明する。図23は、図17に示したデータラッチ部236の構成を示す回路ブロック図である。図23において、このデータラッチ部236は、それぞれ信号DLO<20>〜DLO<0>に対応した複数のラッチ回路(DL)271、インバータ281,282,284,286および論理回路283,285を含む。
Next, the operation of the data latch
複数のラッチ回路271は、それぞれ図20に示したラッチ回路251と同様の構成であり、同様の動作を行なう。すなわち、それぞれ信号DLO<20>〜DLO<0>に対応した複数のラッチ回路271は、クロック信号CLKTMの立上がりエッジに応答して信号DLO<20>〜DLO<0>をラッチする。
Each of the plurality of
論理回路283の第1入力端子は信号DLO<20>をラッチ回路271およびインバータ281を介して受け、第2入力端子は信号DLO<19>をラッチ回路271を介して受け、第3入力端子は信号DLO<18>をラッチ回路271およびインバータ282を介して受ける。論理回路283は、第1〜第3入力端子の信号がすべて「H」レベルの場合にのみ「L」レベルの信号を出力し、他の場合は「H」レベルの信号を出力する。
The first input terminal of the
論理回路285の一方入力端子は論理回路283の出力信号をインバータ284を介して受け、他方入力端子は信号DLO<0>をラッチ回路271を介して受ける。論理回路285は、2つ入力端子の信号がともに「H」レベルの場合に出力信号を「L」レベルにし、2つの入力端子の信号のうち少なくとも1つが「L」レベルの場合は出力信号を「H」レベルにする。インバータ286は、論理回路285の出力信号の論理レベルを反転させ、テストモードイネーブル信号TMEを出力する。
One input terminal of the
なお、信号DLO<17>〜DLO<1>に対応する部分は、通常の内部動作モードの設定に用いられる。このため、通常の内部動作モードに使用しない信号DLO<20>〜DLO<18>,DLO<0>をテストモード制御に用いる。 A portion corresponding to signals DLO <17> to DLO <1> is used for setting a normal internal operation mode. Therefore, signals DLO <20> to DLO <18>, DLO <0> that are not used in the normal internal operation mode are used for the test mode control.
図17および図22を参照して、データラッチ部236は、時刻t43において、クロック信号CLKTMが「L」レベルに立下げられたことに応じて信号DLO<20:0>を取込み、取込んだ信号DLO<20:0>に応じて出力テストモードイネーブル信号TMEを活性化レベルの「H」レベルに立上げる。時刻t45において、クロック信号CLKTMが「H」レベルに立上げられたことに応じてラッチ動作を行ない、出力テストモードイネーブル信号TMEを活性化レベルの「H」レベルに固定する。
Referring to FIGS. 17 and 22, data latch
図16に戻って、テストモード回路211は、モードレジスタ4からのテストモードイネーブル信号TMEが活性化レベルの「H」レベルにされたことに応じて、活性化される。図24は、図16に示したテストモード回路211の構成を示す回路ブロック図である。図24において、このテストモード回路211は、インバータ291〜293,295,297、論理回路294,297およびフリップフロップ301〜303,304を含む。ここで、フリップフロップ301〜303,304は、それぞれ図18に示したフリップフロップ231と同様の構成であり、同様の動作を行なう。
Returning to FIG. 16, the
インバータ291〜293は、それぞれ信号/ADV,/WE,/OEの論理レベルを反転させて出力する。論理回路294は、テストモードイネーブル信号TMEおよびインバータ291,292の出力信号がすべて「H」レベルの場合にのみ「L」レベルの信号を出力し、他の場合は「H」レベルの信号を出力する。インバータ295は、論理回路294からの信号の論理レベルを反転させて出力する。
フリップフロップ301は、クロック信号CLKに同期してインバータ295の出力信号を保持し、保持した信号をフリップフロップ302および論理回路296に与える。フリップフロップ302は、クロック信号CLKに同期してフリップフロップ301の出力信号を保持し、保持した信号をフリップフロップ303および論理回路296に与える。フリップフロップ303は、クロック信号CLKに同期してフリップフロップ302の出力信号を保持し、保持した信号を論理回路296に与える。
Flip-
論理回路296は、フリップフロップ301〜303の出力信号がすべて「H」レベルの場合にのみ「L」レベルの信号を出力し、他の場合は「H」レベルの信号を出力する。インバータ297は、論理回路296からの信号の論理レベルを反転させて出力する。
フリップフロップ304は、インバータ297の出力信号に同期してインバータ293の出力信号を保持し、保持した信号をテストモードエントリ信号TMENTとして出力する。
The flip-
図25は、図24に示したテストモード回路211の動作を示すタイムチャートである。図25を参照して、時刻t51までの期間(時刻t41,t44を含む)における信号波形は、図22に示した信号波形を対応している。
FIG. 25 is a time chart showing the operation of the
時刻t44において、モードレジスタ4からのテストモードイネーブル信号TMEが活性化レベルの「H」レベルに立上げられたことに応じて、テストモード回路211が活性化される。
At time t44,
時刻t51,t52,t53において、3回連続して信号/ADV,/WEが「L」レベルに立下げられる。これに応じて、フリップフロップ301〜303の出力信号がすべて「H」レベルにされ、インバータ297はワンショットパルスのクロック信号を出力する。フリップフロップ304は、インバータ297からのワンショットパルスのクロック信号に応答してインバータ293の出力信号(信号/OEの反転信号)を取込み、時刻t54において、出力テストモードエントリ信号TMENTを活性化レベルの「H」レベルに立上げる。これに応じて、図1に示した擬似SRAMはテストモードにされる。
At times t51, t52, and t53, signals / ADV and / WE are lowered to “L” level three times in succession. In response to this, all the output signals of flip-
なお、図23において、テストモード制御を行なう際に、信号DLO<20>,DLO<18>を「L」レベル、信号DLO<19>,DLO<0>を「H」レベルに設定するのは以下の理由による。信号DLO<20>〜DLO<0>に対応する複数のラッチ回路271はすべて同じ回路構成であるため、電源投入時にすべてのラッチ回路271が「H」レベルに初期設定されてしまう可能性がある。このため、内部動作モードで使用する信号DLO<17>〜DLO<1>を「L」レベル、テストモード制御で使用する信号DLO<20>〜DLO<18>,DLO<0>を「H」レベルに設定してテストモード制御を行なう構成にした場合、電源投入時にすべてのラッチ回路271が「H」レベルに初期設定されると誤ってテストモードになってしまう可能性がある。しかし、この実施の形態3では、信号DLO<20>,DLO<18>が「L」レベル、信号DLO<19>,DLO<0>が「H」レベルである場合にテストモードイネーブル信号TMEを活性化レベルの「H」レベルに立上げる。したがって、電源投入時にすべてのラッチ回路271が「H」レベルに初期設定されてしまった場合でも、誤ってテストモードになってしまうことはない。
In FIG. 23, when the test mode control is performed, the signals DLO <20> and DLO <18> are set to the “L” level, and the signals DLO <19> and DLO <0> are set to the “H” level. For the following reasons. Since the plurality of
従来のテストモード回路は、外部からの信号/OE,/CE,CLK,/ADV,CRE,/WE,ADD<20:0>のみを用いてテストモード制御を行なっていた。このため、通常の動作モード時において、外部からの信号/OE,/CE,CLK,/ADV,CRE,/WE,ADD<20:0>にノイズが混入した場合に、誤ってテストモードになってしまうことがあった。また、このように誤ってテストモードになるのを防止するために、通常の動作モードでは使用しない高電圧をテストモードで外部端子に印加していた。このため、高電圧の影響によりトランジスタの信頼性に問題が生じていた。 The conventional test mode circuit performs test mode control using only external signals / OE, / CE, CLK, / ADV, CRE, / WE, and ADD <20: 0>. For this reason, in the normal operation mode, when noise is mixed in the external signals / OE, / CE, CLK, / ADV, CRE, / WE, ADD <20: 0>, the test mode is erroneously entered. There was a case. Further, in order to prevent the test mode from being erroneously set in this way, a high voltage that is not used in the normal operation mode is applied to the external terminal in the test mode. For this reason, a problem has arisen in the reliability of the transistor due to the influence of the high voltage.
しかし、この実施の形態3では、テストモード回路211は、モードレジスタ4によって活性化された場合に、信号/OE,/CE,CLK,/ADV,CRE,/WE,ADD<20:0>に応じてテストモードエントリ信号TMENTを生成する。すなわち、テストモード回路211は、モードレジスタ4によって活性化された後でなければテストモード制御を行なわない。このため、通常の動作モードにおいて、外部からの信号にノイズが混入した場合でもテストモードになることはない。したがって、半導体記憶装置の動作の信頼性が向上する。
However, in the third embodiment, when the
なお、ここでは、擬似SRAMを例に挙げて説明したが、SDRAMなど他の半導体記憶装置においても同様の効果が得られる。 Here, the pseudo SRAM has been described as an example, but the same effect can be obtained in other semiconductor memory devices such as SDRAM.
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。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1 アドレスバッファ、2 制御信号バッファ、3 制御回路、4 モードレジスタ、5 メモリアレイ、6 IOバッファ、11 行デコーダ、12 列デコーダ、21 列選択ゲート、22 センスアンプ、23 イコライザ、31,126 リフレッシュ制御回路、32,181 基準電圧発生回路、33 正温度特性回路、34 バイアス電圧制御回路、35 発振回路、41,42,71〜82,101〜115,162〜164 NチャネルMOSトランジスタ、43,44,63,64,91〜100,161,172〜175,191〜196 PチャネルMOSトランジスタ、45 抵抗素子、51〜56,67,167,168,176,177,221,222,224,241〜245,261〜263,281,282,284,286,291〜293,295,297 インバータ、57〜60,205,223,225,283,285,294,297 論理回路、61 電圧選択部、62 電圧制御部、65 レジスタ入力部、66 EX−ORゲート、121,123 シングル用ヒューズ部、121a〜121c,122a〜122c,123a〜123c,124a〜124c ヒューズ回路、122,124 ツイン用ニューズ部、125 モード選択回路、127 カウンタ回路、165,166 ヒューズ、171 ボンディングパッド、201 カウンタ入力回路、202〜204 カウンタ、206 カウンタ出力回路、211 テストモード回路、231〜233,301〜303,304 フリップフロップ、234,236 データラッチ部、235 遅延回路、251,271 ラッチ回路、QP1〜QP4,QP11,QP12 PチャネルMOSトランジスタ、QN1〜QN4,QN11,QN12 NチャネルMOSトランジスタ。 1 address buffer, 2 control signal buffer, 3 control circuit, 4 mode register, 5 memory array, 6 IO buffer, 11 row decoder, 12 column decoder, 21 column selection gate, 22 sense amplifier, 23 equalizer, 31, 126 refresh control Circuit, 32,181 reference voltage generation circuit, 33 positive temperature characteristic circuit, 34 bias voltage control circuit, 35 oscillation circuit, 41, 42, 71-82, 101-115, 162-164 N-channel MOS transistor, 43, 44, 63, 64, 91 to 100, 161, 172 to 175, 191 to 196 P-channel MOS transistor, 45 resistance element, 51 to 56, 67, 167, 168, 176, 177, 221, 222, 224, 241-245 261 to 263, 281, 282, 28 , 286, 291-293, 295, 297 Inverter, 57-60, 205, 223, 225, 283, 285, 294, 297 Logic circuit, 61 Voltage selection unit, 62 Voltage control unit, 65 Register input unit, 66 EX- OR gate, 121,123 single fuse part, 121a-121c, 122a-122c, 123a-123c, 124a-124c fuse circuit, 122,124 twin news part, 125 mode selection circuit, 127 counter circuit, 165,166 fuse 171 Bonding pad 201 Counter input circuit 202-204 Counter 206 Counter output circuit 211 Test mode circuit 231-233 301-303 Flip-flop 234 236 Data latch unit 2 5 delay circuit, 251,271 latch circuit, QP1~QP4, QP11, QP12 P-channel MOS transistor, Qn1 to Qn4, QN11, QN12 N-channel MOS transistor.
Claims (10)
複数行複数列に配置された複数のメモリセル、
温度条件を示すデータが格納されるモードレジスタ、
外部信号によって指定され前記モードレジスタに格納されたデータが示す温度条件が第1の範囲である場合は、前記モードレジスタに格納されたデータに基づいてリフレッシュ周期を設定し、前記外部信号によって指定され前記モードレジスタに格納されたデータが示す温度条件が第2の範囲である場合は、前記半導体記憶装置の温度に基づいて自己制御でリフレッシュ周期を設定し、設定したリフレッシュ周期のリフレッシュ要求信号を生成する信号発生回路、および
前記リフレッシュ要求信号に同期して前記複数のメモリセルを順次選択し、選択したメモリセルの記憶データのリフレッシュを行なうリフレッシュ実行回路を備える、半導体記憶装置。 A semiconductor memory device,
Multiple memory cells arranged in multiple rows and multiple columns,
A mode register that stores data indicating temperature conditions,
When the temperature condition indicated by the data specified by the external signal and stored in the mode register is within the first range, the refresh cycle is set based on the data stored in the mode register and specified by the external signal. When the temperature condition indicated by the data stored in the mode register is in the second range, a refresh cycle is set by self-control based on the temperature of the semiconductor memory device, and a refresh request signal of the set refresh cycle is generated And a refresh execution circuit for sequentially selecting the plurality of memory cells in synchronization with the refresh request signal and refreshing data stored in the selected memory cells.
前記モードレジスタに格納されたデータが示す温度条件が前記第1の範囲である場合は、前記モードレジスタに格納されたデータに応じたバイアス電圧を生成し、前記モードレジスタに格納されたデータが示す温度条件が前記第2の範囲である場合は、前記半導体記憶装置の温度に応じたバイアス電圧を生成するバイアス電圧発生回路、および
前記バイアス電圧発生回路によって生成されたバイアス電圧に応じた周期の前記リフレッシュ要求信号を生成する発振回路を含む、請求項1に記載の半導体記憶装置。 The signal generation circuit includes:
When the temperature condition indicated by the data stored in the mode register is in the first range, a bias voltage corresponding to the data stored in the mode register is generated, and the data stored in the mode register indicates When the temperature condition is in the second range, a bias voltage generation circuit that generates a bias voltage corresponding to the temperature of the semiconductor memory device, and a cycle corresponding to the bias voltage generated by the bias voltage generation circuit The semiconductor memory device according to claim 1, further comprising an oscillation circuit that generates a refresh request signal.
温度依存性を有する第1の基準電圧を生成する第1の基準電圧発生回路、
前記第1の基準電圧と比べ実質的に温度依存性を有しない第2の基準電圧を生成する第2の基準電圧発生回路、および
前記モードレジスタに格納されたデータが示す温度条件が前記第1の範囲である場合は、前記第2の基準電圧に応じた電流を所定のノードに与え、前記モードレジスタに格納されたデータが示す温度条件が前記第2の範囲である場合は、前記第1の基準電圧に応じた電流を前記所定のノードに与える選択回路、
それぞれ複数の温度条件に対応して設けられ、各々が対応の温度条件に応じた抵抗値を有する複数の抵抗素子、および
前記複数の抵抗素子のうち、前記モードレジスタに格納されたデータが示す温度条件に対応する抵抗素子を前記所定のノードと基準電位のラインとの間に接続する切換回路を含み、
前記バイアス電圧は、前記所定のノードから出力される、請求項2に記載の半導体記憶装置。 The bias voltage generation circuit includes:
A first reference voltage generating circuit for generating a first reference voltage having temperature dependence;
A second reference voltage generating circuit for generating a second reference voltage having substantially no temperature dependence as compared with the first reference voltage, and a temperature condition indicated by data stored in the mode register is the first reference voltage When the temperature condition indicated by the data stored in the mode register is within the second range, a current corresponding to the second reference voltage is applied to the predetermined node. A selection circuit for supplying a current corresponding to the reference voltage of the predetermined node to the predetermined node;
A plurality of resistance elements each provided corresponding to a plurality of temperature conditions, each having a resistance value corresponding to the corresponding temperature condition, and a temperature indicated by data stored in the mode register among the plurality of resistance elements A switching circuit for connecting a resistance element corresponding to a condition between the predetermined node and a reference potential line;
The semiconductor memory device according to claim 2, wherein the bias voltage is output from the predetermined node.
複数行複数列に配置された複数のメモリセル、
1ビットのデータを1個のメモリセルで記憶するシングルセルモードと、1ビットのデータを2個のメモリセルで記憶するツインセルモードのうちのいずれか一方のモードを選択する選択回路、
前記シングルセルモードにおけるリフレッシュ周期を示す信号を記憶する第1のヒューズ回路、
前記ツインセルモードにおけるリフレッシュ周期を示す信号を記憶する第2のヒューズ回路、
前記選択回路によって前記シングルセルモードが選択された場合は、前記第1のヒューズ回路に記憶された信号に応じたリフレッシュ周期のリフレッシュ要求信号を生成し、前記選択回路によって前記ツインセルモードが選択された場合は、前記第2のヒューズ回路に記憶された信号に応じたリフレッシュ周期のリフレッシュ要求信号を生成する信号発生回路、および
前記信号発生回路によって生成されたリフレッシュ要求信号に同期して前記複数のメモリセルを順次選択し、選択したメモリセルの記憶データのリフレッシュを行なうリフレッシュ実行回路を備える、半導体記憶装置。 A semiconductor memory device,
Multiple memory cells arranged in multiple rows and multiple columns,
A selection circuit for selecting one of a single cell mode for storing 1-bit data in one memory cell and a twin-cell mode for storing 1-bit data in two memory cells;
A first fuse circuit for storing a signal indicating a refresh cycle in the single cell mode;
A second fuse circuit for storing a signal indicating a refresh cycle in the twin cell mode;
When the single cell mode is selected by the selection circuit, a refresh request signal having a refresh period corresponding to the signal stored in the first fuse circuit is generated, and the twin cell mode is selected by the selection circuit. A signal generation circuit for generating a refresh request signal having a refresh period corresponding to the signal stored in the second fuse circuit, and the plurality of the synchronization signals generated in synchronization with the refresh request signal generated by the signal generation circuit. A semiconductor memory device comprising a refresh execution circuit that sequentially selects memory cells and refreshes storage data of the selected memory cells.
発振周期を示す信号を記憶する第1の副ヒューズ回路、および
分周比を示す信号を記憶する第2の副ヒューズ回路を含み、
前記第2のヒューズ回路は、
発振周期を示す信号を記憶する第3の副ヒューズ回路、および
分周比を示す信号を記憶する第4の副ヒューズ回路を含み、
前記信号発生回路は、
前記選択回路によって前記シングルセルモードが選択された場合は、前記第1の副ヒューズ回路に記憶された信号に応じた周期で発振し、前記選択回路によって前記ツインセルモードが選択された場合は、前記第3の副ヒューズ回路に記憶された信号に応じた周期で発振する発振回路、および
前記選択回路によって前記シングルセルモードが選択された場合は、前記第2の副ヒューズ回路に記憶された信号に応じた分周比で前記発振回路の出力信号を分周し、前記選択回路によって前記ツインセルモードが選択された場合は、前記第4のヒューズ回路に記憶された信号に応じた分周比で前記発振回路の出力信号を分周するカウンタ回路を含み、
前記カウンタ回路の出力信号が前記リフレッシュ要求信号となる、請求項6に記載の半導体記憶装置。 The first fuse circuit includes:
A first sub-fuse circuit for storing a signal indicating an oscillation period, and a second sub-fuse circuit for storing a signal indicating a frequency division ratio;
The second fuse circuit includes:
A third sub-fuse circuit for storing a signal indicating an oscillation period, and a fourth sub-fuse circuit for storing a signal indicating a frequency division ratio;
The signal generation circuit includes:
When the single cell mode is selected by the selection circuit, it oscillates in a cycle according to the signal stored in the first sub-fuse circuit, and when the twin cell mode is selected by the selection circuit, An oscillation circuit that oscillates at a period corresponding to a signal stored in the third sub-fuse circuit; and when the single-cell mode is selected by the selection circuit, a signal stored in the second sub-fuse circuit When the twin cell mode is selected by the selection circuit, the frequency division ratio according to the signal stored in the fourth fuse circuit is divided by the frequency division ratio according to Including a counter circuit that divides the output signal of the oscillation circuit.
The semiconductor memory device according to claim 6, wherein an output signal of the counter circuit is the refresh request signal.
複数の外部信号の論理レベルが予め定められた第1の組合わせにされたことに応じて活性化信号を出力するモードレジスタ、
前記モードレジスタから前記活性化信号が入力され、かつ前記複数の外部信号の論理レベルが予め定められた第2の組合わせで予め定められた数のクロック分だけ入力されたことに応じて、テストモードを指示するテストモードエントリ信号を出力するテストモード回路を備える、半導体記憶装置。 A semiconductor memory device,
A mode register for outputting an activation signal in response to the logic levels of a plurality of external signals being set to a first predetermined combination;
In response to the activation signal being input from the mode register and the logic levels of the plurality of external signals being input for a predetermined number of clocks in a predetermined second combination. A semiconductor memory device comprising a test mode circuit for outputting a test mode entry signal indicating a mode.
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