JP2005332538A - Semiconductor memory and memory system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体記憶装置及びメモリシステムに関し、特に、擬似SRAM(Static Random Access Memory)に用いて好適なものである。 The present invention relates to a semiconductor memory device and a memory system, and is particularly suitable for use in a pseudo SRAM (Static Random Access Memory).
半導体記憶装置の1つである擬似SRAMは、データを記憶するためのメモリセルがDRAM(Dynamic Random Access Memory)と同様のセルで構成され、かつ外部インタフェースがSRAMと互換性をもつメモリである。擬似SRAMは、SRAMに比べて大容量でビットコストが低いというDRAMの特徴、及びSRAMと同等の使いやすさを有しており、大容量化及びシステム設計の容易化を実現している。例えば、ローパワー(低消費電力)擬似SRAMは、携帯電話のメモリ(RAM)として利用されている。 A pseudo SRAM, which is one of semiconductor memory devices, is a memory in which memory cells for storing data are composed of cells similar to DRAM (Dynamic Random Access Memory), and an external interface is compatible with the SRAM. The pseudo SRAM has the features of a DRAM that has a larger capacity and lower bit cost than the SRAM, and has the same ease of use as the SRAM, and realizes a larger capacity and easier system design. For example, a low power (low power consumption) pseudo SRAM is used as a memory (RAM) of a mobile phone.
図17は、従来の擬似SRAM101の構成を示すブロック図である。擬似SRAM101は、メモリセルアレイ102、アレイ制御回路103、リフレッシュ制御回路104、チップ制御回路105、アドレスデコーダ106、データ信号制御回路107、及びインタフェース回路108を有する。
FIG. 17 is a block diagram showing a configuration of a
メモリセルアレイ102は、ロー方向及びコラム方向に関してアレイ状に配置された複数のメモリセルで構成される。各メモリセルは、上述したようにDRAMと同様の1T−1C型(1トランジスタ1キャパシタ型)メモリセルである。アレイ制御回路103は、メモリセルアレイ102内のメモリセルに対してデータ読み出し(リード)動作、データ書き込み(ライト)動作、及びリフレッシュ動作を行う。
The
リフレッシュ制御回路104は、内部に備えるタイマー値に応じて、メモリセルに記憶されているデータを保持するために必要なリフレッシュ動作の要求を出力する。
The
チップ制御回路105は、インタフェース回路108を介して供給される外部からのコマンド信号(外部コマンド)CMDをデコードし、そのデコード結果やリフレッシュ制御回路104からのリフレッシュ要求に基づく制御信号をアレイ制御回路103に出力する。コマンド信号CMDは、後述するようにチップイネーブル信号/CE、アドレスバリッド(有効)信号/ADV、アウトプットイネーブル信号/OE、及びライトイネーブル信号/WEからなる(各信号の符号に付した“/”は、当該信号が負論理であることを示す。)。
また、チップ制御回路105は、コマンド信号CMDによるアクセス要求(データ読み出し・書き込み)とリフレッシュ要求とのアービトレーション(調停処理)を行う。このアービトレーションでは、先に発生した要求が優先して処理される。
The
Further, the
アドレスデコーダ106は、インタフェース回路108を介して供給される外部からのアドレス信号ADDをデコードし、そのデコード結果をアレイ制御回路103に出力する。
データ信号制御回路107は、外部コマンドに応じて行われるリード動作及びライト動作におけるメモリ内部と外部との間でのデータ信号の授受を制御する。
The address decoder 106 decodes an external address signal ADD supplied via the
The data signal control circuit 107 controls exchange of data signals between the inside and outside of the memory in the read operation and the write operation performed according to the external command.
なお、インタフェース回路108には、コマンド信号CMD及びデータ信号DQの入出力タイミングを同期させるクロック信号CLKが外部から入力され、擬似SRAM101内の各機能部に供給されている。
Note that a clock signal CLK that synchronizes the input / output timings of the command signal CMD and the data signal DQ is input to the
図18は、従来の擬似SRAMにおける動作(データ読み出し動作)を説明するタイミングチャートである。図18において、コア動作とは、メモリセルアレイ102の選択動作、言い換えればアレイ制御回路103がメモリセルアレイ102に対して実行する動作である。また、Peri動作とは、チップ制御回路105やデータ信号制御回路107等のメモリセルアレイ102(アレイ制御回路103)に係る周辺回路の動作である。
FIG. 18 is a timing chart for explaining the operation (data read operation) in the conventional pseudo SRAM. In FIG. 18, the core operation is an operation of selecting the
まず、時刻T51において、デバイス(擬似SRAM)を動作状態にするチップイネーブル信号/CE、アドレス信号ADDが有効であることを示すアドレスバリッド信号/ADV、及びアウトプットイネーブル信号/OEが“L”に変化する。チップ制御回路105は、これらコマンド信号CMDをデコードし、外部からのアクセス要求がデータ読み出し動作RD(A)であると判断する。また、アドレスデコーダ106は、アドレス信号ADDを取り込んでデコードする。
First, at time T51, the chip enable signal / CE for setting the device (pseudo SRAM) to the operating state, the address valid signal / ADV indicating that the address signal ADD is valid, and the output enable signal / OE are set to “L”. Change. The
しかしながら、外部からのアクセス要求を受ける時刻T51以前に、リフレッシュ制御回路104からのリフレッシュ要求が発生していると、メモリセルアレイ102ではリフレッシュ動作REFが実行される(時刻T52)。そして、リフレッシュ動作REFが終了する時刻T53からメモリセルアレイ102にてデータ読み出し動作RD(A)が実行され、アドレスデコーダ106でのデコード結果に対応するメモリセルのデータ1A、2A、3Aを順次読み出してデータ信号DQとして出力する。
However, if a refresh request from the
時刻T54において、チップイネーブル信号/CEが“H”に変化すると、チップ制御回路105は、データ読み出し動作RD(A)の終了をアレイ制御回路103に指示する。これにより、メモリセルアレイ102にて実行しているデータ読み出し動作RD(A)が終了する(時刻T55)。
When the chip enable signal / CE changes to “H” at time T54, the
また、時刻T55において、チップイネーブル信号/CE、アドレスバリッド信号/ADVが“L”に変化すると、チップ制御回路105は、このときのコマンド信号CMDをデコードし、外部からのアクセス要求がデータ読み出し動作RD(B)であると判断する。また、アドレスデコーダ106は、アドレス信号ADDを取り込んでデコードする。
At time T55, when the chip enable signal / CE and the address valid signal / ADV change to “L”, the
そして、時刻T55からリフレッシュエントリー期間TRENが経過した時刻T56において、メモリセルアレイ102にてデータ読み出し動作RD(B)が実行され、データ1B、2B、3B、4B、5Bをデータ信号DQとして出力する。なお、リフレッシュエントリー期間TRENは、リフレッシュ要求が発生した際にメモリセルアレイ102にてリフレッシュ動作を実行できるように、外部からのアクセス要求によるデータ読み出し/書き込み動作間に常に設けられている。
Then, at time T56 when the refresh entry period TREN elapses from time T55, the data read operation RD (B) is executed in the
その後、データ読み出し動作RD(A)と同様に、時刻T57において、チップイネーブル信号/CEが“H”に変化することで、メモリセルアレイ102にて実行しているデータ読み出し動作RD(B)を終了する(時刻T58)。
Thereafter, similarly to the data read operation RD (A), the data read operation RD (B) being executed in the
図19は、従来の擬似SRAMにおける動作(データ書き込み動作)を説明するタイミングチャートである。図19に示すデータ書き込み動作は、ライトイネーブル信号/WEを“L”にしてアウトプットイネーブル信号/OEを“H”に維持する点と、データ信号DQとして供給されたデータ1A〜3A、1B〜5Bをメモリセルに書き込む点とが異なるだけで、図18に示したデータ読み出し動作と同様である(時刻T61〜T68が、時刻T51〜T58にそれぞれ対応する。)ので説明は省略する。
図18、図19に示したようにして、従来の擬似SRAMではデータ読み出し動作及びデータ書き込み動作等が行われていた。
FIG. 19 is a timing chart for explaining the operation (data write operation) in the conventional pseudo SRAM. In the data write operation shown in FIG. 19, the write enable signal / WE is set to "L" and the output enable signal / OE is maintained at "H", and the
As shown in FIGS. 18 and 19, in the conventional pseudo SRAM, a data read operation and a data write operation are performed.
また、近年、動画像データなどに係る大容量かつリアルタイムなデータ通信が行われるようになり、携帯電話などを含むデータ通信装置のメモリとして利用される擬似SRAMに対しても、より高速な動作が要求されている。 In recent years, large-capacity and real-time data communication related to moving image data and the like has been performed, and higher speed operation is also possible for a pseudo SRAM used as a memory of a data communication device including a mobile phone. It is requested.
しかしながら、従来の擬似SRAMにおいては、図18、図19に示したようにリフレッシュエントリー期間TRENを常に設けているため、レイテンシはワーストケースであるリフレッシュ要求が先に発生した場合を想定して、これを包含するように外部からのアクセス要求に係るアクセス時間が規定されている。また、外部からのアクセス要求(コマンド)を受けデータを入出力するまでの一連の動作は、あるアクセス要求に応じた一連の動作が終了してから次のアクセス要求に応じた一連の動作を開始するように、すなわち常に1つのアクセス要求に係る処理のみ行うようにして実行している。 However, in the conventional pseudo SRAM, since the refresh entry period TREN is always provided as shown in FIGS. 18 and 19, the latency is assumed assuming that the worst-case refresh request occurs first. The access time related to the access request from the outside is defined so as to include A series of operations from receiving an external access request (command) to inputting / outputting data starts a series of operations corresponding to the next access request after a series of operations corresponding to a certain access request is completed. In other words, the processing is executed so that only processing related to one access request is always performed.
擬似SRAMにおいて動作(アクセス)を高速化する方法としては、まず、図20(A)に示すようにしてレイテンシを短くすることで外部からのアクセス時間を短縮する方法が考えられる。しかしながら、レイテンシを短くすると、外部からのアクセス要求によるデータ読み出し/書き込み動作間の時間間隔TCが短くなり、リフレッシュエントリー期間TRENに相当する期間を確保することができないおそれがある。すなわち、レイテンシを短くした場合には、リフレッシュ要求が発生したとしても、外部からのアクセス要求によるデータ読み出し/書き込み動作間にリフレッシュ動作を実行できず、メモリセルに記憶しているデータが消失してしまうおそれがある。 As a method of speeding up the operation (access) in the pseudo SRAM, first, a method of shortening the access time from the outside by shortening the latency as shown in FIG. However, if the latency is shortened, the time interval TC between data read / write operations due to an external access request is shortened, and there is a possibility that a period corresponding to the refresh entry period TREN cannot be secured. That is, when the latency is shortened, even if a refresh request occurs, the refresh operation cannot be performed between data read / write operations due to an external access request, and the data stored in the memory cell is lost. There is a risk that.
また、擬似SRAMにおいて動作を高速化する他の方法としては、図20(B)に示すようにして外部からのアクセス要求を多重化する方法が考えられる。しかしながら、従来の擬似SRAMにおいては、図20(B)の時刻T91に示されるようにデータ読み出し動作RD(A)を実行しているときに、データ読み出し動作RD(B)が要求されると、その時点でデータ読み出し動作RD(B)に係るアドレス信号ADDが取り込まれデコードされる。そのため、アドレスデコーダ106でのデコード結果が変化し、異なるメモリセルを選択してしまう。したがって、データ読み出し動作RD(A)の実行中にデータ読み出し動作RD(B)が要求された場合には、外部からのアクセス要求を正確に認識することができず、その時点から正しいデータが出力されることを保証できなくなる(図20(B)に示した例ではデータ3A)。データ書き込み動作であっても同様である。
Further, as another method for speeding up the operation in the pseudo SRAM, a method of multiplexing access requests from the outside as shown in FIG. However, in the conventional pseudo SRAM, when the data read operation RD (B) is requested when the data read operation RD (A) is executed as shown at time T91 in FIG. At that time, the address signal ADD related to the data read operation RD (B) is captured and decoded. Therefore, the decoding result in the address decoder 106 changes and a different memory cell is selected. Accordingly, when the data read operation RD (B) is requested during the execution of the data read operation RD (A), the access request from the outside cannot be accurately recognized, and correct data is output from that point. That cannot be guaranteed (
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、擬似SRAMのアクセス動作を高速化できるようにすることを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to increase the speed of access operation of a pseudo SRAM.
本発明の半導体記憶装置は、複数のメモリセルが配置されたメモリセルアレイと、リフレッシュ動作を要求するリフレッシュ要求信号を外部に出力するリフレッシュ要求回路と、上記メモリセルアレイに対する外部アクセス要求に係る情報をデコードし、デコード結果に基づいてメモリセルアレイにて実行する動作を指示する処理回路と、処理回路からの指示に基づいてメモリセルアレイに対する動作を実行するアレイ制御回路とを有する。そして、外部アクセス要求には、リフレッシュ要求信号に対する応答のリフレッシュ実行要求を含む。 A semiconductor memory device according to the present invention decodes a memory cell array in which a plurality of memory cells are arranged, a refresh request circuit for outputting a refresh request signal for requesting a refresh operation to the outside, and information relating to an external access request for the memory cell array And a processing circuit for instructing an operation to be executed in the memory cell array based on the decoding result, and an array control circuit for executing an operation on the memory cell array based on an instruction from the processing circuit. The external access request includes a refresh execution request in response to the refresh request signal.
上記構成よれば、リフレッシュ動作を含むメモリセルアレイに対する動作が外部アクセス要求のみで要求されるので、リフレッシュエントリー期間を設ける必要がなくなり、レイテンシやライトサイクル時間等のメモリセルアレイに対するアクセス動作に要する時間を短縮することができる。
また、処理回路による外部アクセス要求に係る情報のデコード結果を保持するレジスタを設けるようにした場合には、外部アクセス要求に係る動作を処理回路とアレイ制御回路とによるパイプライン動作により実行することができる。
According to the above configuration, since the operation on the memory cell array including the refresh operation is required only by an external access request, it is not necessary to provide a refresh entry period, and the time required for the access operation to the memory cell array such as latency and write cycle time is reduced. can do.
In addition, when a register is provided to hold a result of decoding information related to the external access request by the processing circuit, the operation related to the external access request can be executed by a pipeline operation by the processing circuit and the array control circuit. it can.
本発明によれば、リフレッシュ動作を要求するリフレッシュ要求信号を外部に出力することで、リフレッシュ動作を含むメモリセルアレイに対する動作が外部アクセス要求のみで制御されるので、各動作間にリフレッシュエントリー期間を設ける必要がなくなり、メモリセルアレイに対するアクセス動作に要する時間を短縮することができ、単位時間あたりのアクセス可能回数を増大させ、半導体記憶装置のアクセス動作の高速化を実現することができる。 According to the present invention, the refresh request signal for requesting the refresh operation is output to the outside, so that the operation on the memory cell array including the refresh operation is controlled only by the external access request. Therefore, the refresh entry period is provided between the operations. This eliminates the need to reduce the time required for the access operation to the memory cell array, increase the number of accessible times per unit time, and realize high-speed access operation of the semiconductor memory device.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態による半導体記憶装置1の構成例を示すブロック図である。
半導体記憶装置1は、擬似SRAMであり、リフレッシュタイマー2、チップ制御回路3、アドレスデコーダ4、データ信号制御回路5、アレイ制御回路6、メモリセルアレイ7、及びインタフェース回路8を有する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a
The
リフレッシュタイマー2は、カウンタ等の計測手段を用いて時間を計測し、所定期間が経過する毎にリフレッシュ投入要求信号REFRを、インタフェース回路8を介して外部に出力する。リフレッシュタイマー2は、本発明におけるリフレッシュ要求回路に相当する。リフレッシュ投入要求信号REFRは、メモリセルアレイ7に対するリフレッシュ動作を実行させるリフレッシュ信号(コマンド)REFEを要求する信号である。
The
チップ制御回路3は、パイプライン実行制御部10及びコマンドレジスタ12を有し、半導体記憶装置1内の各回路の動作を統括的に制御する。
具体的には、チップ制御回路3は、インタフェース回路8を介して外部からのコマンド信号(外部コマンド)CMD及びリフレッシュ信号(コマンド)REFEが供給される。そして、チップ制御回路3は、図示しないデコーダによりそれらをデコードし、デコード結果に基づいてアレイ制御回路6に制御信号を出力する。
The
Specifically, the
コマンドレジスタ12は、チップ制御回路3でのデコードにより得られるデコード結果を保持するレジスタである。
なお、パイプライン実行制御部10については後述する。
The
The pipeline
アドレスデコーダ4は、インタフェース回路8を介して供給される外部からのアドレス信号ADDをデコードし、そのデコード結果に基づく選択アドレス信号をアレイ制御回路6に出力する。また、アドレスデコーダ4は、アドレス信号ADDをデコードして得られるデコード結果を保持するアドレスレジスタ13を有する。このアドレスレジスタ13に保持されるデコード結果とコマンドレジスタ12に保持されるデコード結果とは、同一の要求に関するものであり、コマンドレジスタ12及びアドレスレジスタ13に保持されたデコード結果は、トリガ信号Trigに基づいて同期して出力される。
このチップ制御回路3とアドレスデコーダ4とで、本発明における処理回路が構成される。
The
The
データ信号制御回路5は、外部からのコマンド信号CMDに応じて行われるメモリセルアレイ7に対するリード動作及びライト動作にて、インタフェース回路8を介した半導体記憶装置1内部と外部との間でのデータ信号DQの授受を制御する。
アレイ制御回路6は、チップ制御回路3から供給される制御信号及びアドレスデコーダ4から供給される選択アドレス信号に基づいて、メモリセルアレイ7内のメモリセルに係るデータ読み出し(リード)動作、データ書き込み(ライト)動作、及びリフレッシュ動作を実行する。
The data signal
Based on the control signal supplied from the
メモリセルアレイ7は、ロー(行)方向及びコラム(列)方向に関してアレイ状に配置された複数のメモリセルを有する。具体的には、メモリセルアレイ7は、複数のビット線と、それに交差するように設けられた複数のワード線とを有し、ビット線とワード線との交差部にメモリセルが配置されている。各メモリセルは、DRAMと同様の1T−1C型(1トランジスタ1キャパシタ型)メモリセルで構成され、それぞれ1ビットのデータを記憶する。
また、メモリセルアレイ7は、ビット線に対応して設けられたセンスアンプを有する。
The
The
インタフェース回路8は、半導体記憶装置1内部と外部との間で各信号を授受するためのものである。インタフェース回路8は、コマンド信号CMD、アドレス信号ADD及びリフレッシュ信号REFEが外部から入力されるとともに、リフレッシュ投入要求信号REFRを外部に出力する。また、インタフェース回路8には、データ信号DQが入出力される。また、コマンド信号CMDやデータ信号DQ等の入出力タイミングを同期させるためのクロック信号CLKが外部から入力され、半導体記憶装置1内の各回路に供給される。
The interface circuit 8 is for transferring each signal between the inside and outside of the
図2は、図1に示した半導体記憶装置1を用いたメモリシステムの構成例を示す図である。この図2において、半導体記憶装置1は簡略して図示しているとともに、図1に示したブロック等と同一の機能を有するブロック等には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of a memory system using the
リフレッシュタイマー2より出力されるリフレッシュ投入要求信号REFRがメモリコントローラ21に入力される。また、メモリコントローラ21から出力されるコマンド信号CMD及びリフレッシュ信号REFEがチップ制御回路3に入力されるとともに、メモリコントローラ21から出力されるアドレス信号ADDがアドレスデコーダ4に入力される。データ信号DQがメモリコントローラ21とデータ信号制御回路5とで入出力される。
A refresh input request signal REFR output from the
メモリコントローラ21は、プロセッサ22等からの要求に基づいて半導体記憶装置1を制御する。例えば、メモリコントローラ21は、半導体記憶装置1からのリフレッシュ投入要求信号REFRによるリフレッシュ要求を受信すると、受信後の一定期間内にリフレッシュ信号REFEを出力する。また、メモリコントローラ21は、プロセッサ22からの半導体記憶装置1へのアクセス要求(データの読み出し又は書き込み)を受信すると、当該アクセス要求に応じたコマンド信号CMD及びアドレス信号ADDを出力する。なお、メモリコントローラ21は、プロセッサ22からの半導体記憶装置1へのアクセス要求とリフレッシュ投入要求信号REFRによるリフレッシュ要求との調停処理を行い、調停結果に従ってコマンド信号CMD又はリフレッシュ信号REFEを出力する。
The
このように半導体記憶装置1を用いたメモリシステムでは、半導体記憶装置1内のリフレッシュタイマー2から出力されるリフレッシュ投入要求信号REFRに基づいて、半導体記憶装置1にてリフレッシュ動作を実行させるためのリフレッシュ信号REFEを出力する。したがって、半導体記憶装置1自らがリフレッシュ動作の実行タイミングを制御するので、コントローラ側では、リフレッシュ動作の実行タイミングを制御するためのタイマー等をメモリコントローラ21に備える必要がないとともに、リフレッシュ動作の実行タイミングを考慮する必要がない。これにより、従来の同様のシステムで図2に示すようなメモリシステムを実現でき、仮に新たなシステムを構築する場合でも容易に行うことができる。
As described above, in the memory system using the
図3は、図1に示したパイプライン実行制御部10の構成を示す回路図である。
パイプライン実行制御部10は、NAND(否定論理積演算)回路31、32、33、38、NOR(否定論理和演算)回路39、インバータ30、36、37、及びPチャネル型トランジスタ34とNチャネル型トランジスタ35とからなるトランスファゲート40を有する。また、図3において、CMDAは、単独で入力された通常のコマンド及び本実施形態の特徴であるパイプライン動作(後述する)において先行するコマンドであり、CMDB(P)は、先行するコマンドに続くパイプライン動作に係るコマンドである。また、CE、/CEはコマンド信号の1つであるチップイネーブル信号である(/は負論理信号であることを示す。以下についても同様。)。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of the pipeline
The pipeline
パイプライン動作に係るコマンドCMDB(P)及びチップイネーブル信号CEがNAND回路31に入力され、NAND回路31の出力がNAND回路32に入力される。また、NAND回路32にはNAND回路33の出力が入力される。NAND回路32、38の出力がNAND回路33に入力される。すなわち、NAND回路32、33は、RSフリップフロップを構成している。
A command CMDB (P) and a chip enable signal CE relating to the pipeline operation are input to the
また、NAND回路32の出力は、チップイネーブル信号CE、/CEにより制御されるトランスファゲート40を介して、インバータ36に入力可能になっている。インバータ36、37は、入力端が自らとは異なるインバータの出力端に接続されており、ラッチ回路を構成している。
The output of the
インバータ36の出力がインバータ30に入力され、このインバータ30の出力及びチップイネーブル信号CEが、NAND回路38に入力され、NAND回路38の出力がNOR回路39に入力される。また、NOR回路39には、コマンドCMDAが入力されており、NOR回路39の出力が実行コマンドCMDEとして出力される。
The output of the
図3に示したパイプライン実行制御部10では、コマンドCMDAの実行中(このときチップイネーブル信号CEはハイレベル“H”(/CEはロウレベル“L”))に、パイプライン動作させるコマンドCMDBが入力されると、NAND回路31を介して、NAND回路32、33からなるRSフリップフロップにラッチされる。
In the pipeline
その後、コマンドCMDAに係る動作を停止(終了)させるためにチップイネーブル信号CEが“L”(/CEが“H”)に変化すると、コマンドCMDBがトランスファゲート40を介してインバータ36、37からなるラッチに転送される。そして、チップイネーブル信号CEが再び“H”になると、コマンドCMDBがNAND回路38及びNOR回路39を介して実行コマンドCMDEとして出力される。
Thereafter, when the chip enable signal CE changes to “L” (/ CE is “H”) in order to stop (end) the operation related to the command CMDA, the command CMDB is made up of the
図4は、図1に示したコマンドレジスタ12及びアドレスレジスタ13をそれぞれ構成するレジスタ回路51の構成を示す回路図である。なお、コマンドレジスタ12及びアドレスレジスタ13は、図4に示すレジスタ回路51を必要に応じて所定数だけ用いて構成される。
レジスタ回路51は、インバータ52、55、56、及びPチャネル型トランジスタ53とNチャネル型トランジスタ54とからなるトランスファゲート57を有する。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration of the
The
レジスタ回路51は、クロック信号CLKが、トランジスタ53の制御端子(ゲート)にインバータ52を介して供給されるとともに、トランジスタ54の制御端子(ゲート)に供給される。また、入力信号INがトランスファゲート57を介してインバータ55に入力可能になっており、インバータ55の出力が出力信号OUTとして出力される。なお、インバータ55、56は、互いに入力端と出力端とが接続され、ラッチ回路を構成している。
In the
図5は、図1に示したアレイ制御回路6の構成を示すブロック図であり、アレイ制御回路6は、図5に示したメモリセルアレイ7を除く各回路61〜71を有する。
図5において、ブロック選択指示回路61、ワード線(WL)選択指示回路62、センスアンプ(SA)選択指示回路63、コラム線(CL)選択指示回路64、及びアンプ(AMP)活性指示回路65は、それぞれ対応するブロック選択回路66、ワード線選択回路67、センスアンプ活性化回路68、コラム線選択回路69、及びアンプ活性制御回路70の動作タイミングを制御する。
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of the
In FIG. 5, a block
ブロック選択回路66は、アドレスデコーダ4から供給されるブロック選択アドレス信号BLSAに応じて、ビット線トランスファー信号線BTを選択的に活性化するともに、プリチャージ信号線BRSを不活性化する。ワード線選択回路67は、アドレスデコーダ4から供給されるワード線選択アドレス信号WLSAに応じたワード線WLを選択的に活性化する。センスアンプ活性化回路68は、センスアンプ駆動信号線LEを活性化する。
The
コラム線選択回路69は、アドレスデコーダ4から供給されるコラム線選択アドレス信号CLSAに応じたコラム線CLを選択的に活性化する。アンプ活性制御回路70は、アンプ71を駆動するためのアンプ駆動信号線AENを活性化する。アンプ71は、メモリセル7から読み出されたデータをデータ信号制御回路5に増幅して出力する。
Column
ここで、上述した各回路66〜70が信号線を活性化する動作(選択する動作も含む。)は、それぞれ対応する指示回路61〜65からの指示に基づいて順次行われる。
Here, the operations (including the selecting operation) of activating the signal lines by the
具体的には、チップ制御回路3から供給される制御信号及びアドレスデコーダ4から供給されるアレイ選択アドレス信号ARSAに基づいて、まずブロック選択指示回路61からブロック選択回路66に対して指示が出される。続いて、ブロック選択指示回路61からの指示が出されたことを条件として、ワード線選択指示回路62からワード線選択回路67に対して指示が出される。
Specifically, based on the control signal supplied from the
その後、同様にして、センスアンプ選択指示回路63からセンスアンプ活性化回路68に対し、コラム線選択指示回路64からコラム線選択回路69に対し、アンプ活性指示回路65からアンプ活性制御回路70に対して順次指示が出される。ただし、アンプ活性指示回路65からアンプ活性制御回路70に対しての指示は、センスアンプ選択指示回路63及びコラム線選択指示回路64の双方から指示が出されたことを条件として出される。
Thereafter, similarly, sense amplifier
図6(A)は、図1に示したメモリセルアレイ7の構成を示す回路図であり、複数のメモリセルで構成されるメモリセルアレイ7において、1つのメモリセルとその周辺回路とを図示している。図6(B)は、図6(A)に示した回路におけるデータ読み出し動作を説明するタイミングチャートである。
FIG. 6A is a circuit diagram showing a configuration of the
図6(A)において、C1は容量、NT1〜NT17はNチャネル型トランジスタ、PT1〜PT3はPチャネル型トランジスタである。容量C1とトランジスタNT1は、メモリセル(1T1C型メモリセル)を構成する。トランジスタNT3〜NT5の組、及びトランジスタNT13〜NT15の組は、それぞれプリチャージ回路82、85を構成する。トランジスタNT11、NT12、PT2、PT3は、センスアンプ83を構成する。84はインバータである。
In FIG. 6A, C1 is a capacitor, NT1 to NT17 are N-channel transistors, and PT1 to PT3 are P-channel transistors. The capacitor C1 and the transistor NT1 constitute a memory cell (1T1C type memory cell). A set of transistors NT3 to NT5 and a set of transistors NT13 to NT15 constitute
メモリセル81の容量C1には、1ビットの情報が記憶される。このメモリセル81(容量C1)に記憶されたデータを読み出す際の動作を図6(B)を参照して説明する。
なお、データ読み出し(リード)動作、データ書き込み(ライト)動作、及びリフレッシュ動作の何れも実行されていない場合には、ビット線トランスファー信号線BT0、BT1及びプリチャージ信号線BRSは活性化されており、“H”である。したがって、プリチャージ回路82、83内のトランジスタNT3〜NT5、NT13〜NT15、及びトランジスタNT6、NT7、NT16、NT17が導通し、ビット線BL、/BLの電位は等しい電位となっている。
One-bit information is stored in the capacitor C1 of the
Note that when none of the data read (read) operation, data write (write) operation, and refresh operation is performed, the bit line transfer signal lines BT0 and BT1 and the precharge signal line BRS are activated. , “H”. Therefore, the transistors NT3 to NT5 and NT13 to NT15 in the
データを読み出す際には、まず、メモリセル81に対応するビット線トランスファー信号線BT0を除くビット線トランスファー信号線(図6(A)に示す回路ではビット線トランスファー信号線BT1)と、プリチャージ信号線BRSを不活性化して“L”にする。したがって、プリチャージ回路82、83が非動作状態になるとともに、トランジスタNT16、NT17が非導通状態になる(センスアンプ83のリセット状態解除)。ビット線トランスファー信号線BT0は、“H”を維持する。
When reading data, first, a bit line transfer signal line (bit line transfer signal line BT1 in the circuit shown in FIG. 6A) excluding the bit line transfer signal line BT0 corresponding to the
次に、ワード線WLが選択的に活性化されて“H”になると、トランジスタNT1が導通し、容量C1に記憶されているデータがビット線BLに読み出される。これにより、容量C1に記憶されているデータに応じて、ビット線BLの電位が変化する(SQ1)。ここで、トランジスタNT6、NT7は導通状態であり、トランジスタNT16、NT17は非導通状態であるので、トランジスタNT6、NT7を介してビット線BL、/BLのデータ(電位)がセンスアンプ83に供給される。
Next, when the word line WL is selectively activated and becomes “H”, the transistor NT1 is turned on, and the data stored in the capacitor C1 is read out to the bit line BL. As a result, the potential of the bit line BL changes according to the data stored in the capacitor C1 (SQ1). Here, since the transistors NT6 and NT7 are conductive and the transistors NT16 and NT17 are nonconductive, the data (potential) of the bit lines BL and / BL is supplied to the
次に、センスアンプ駆動信号線LEが活性化されて“H”になると、トランジスタNT8、PT1が導通し電源供給が行われることによりセンスアンプ83が動作し、ビット線BL、/BLのデータが増幅される(SQ2)。続いて、コラム線CLが選択的に活性化されて“H”になると、コラムゲートとしてのトランジスタNT9、NT10が導通し、増幅されたビット線BL、/BLのデータがデータバスDB、/DBに出力される(SQ3)。
Next, when the sense amplifier drive signal line LE is activated and becomes “H”, the transistors NT8 and PT1 are turned on and the power is supplied to operate the
その後、コラム線CLを不活性化して“L”にし、読み出したデータのメモリセル81(容量C1)への再書き込みを行った(SQ4)後、ワード線WLを不活性化して“L”にする。さらに、センスアンプ駆動信号線LEを不活性化して“L”にすることで、センスアンプ83を非動作状態にした後、すべてのビット線トランスファー信号線BT0、BT1及びプリチャージ信号線BRSを活性化してデータ読み出し動作を終了する。
なお、メモリセル81へのデータ書き込み動作は、従来と同様であり、その説明は省略する。
Thereafter, the column line CL is deactivated to “L”, and the read data is rewritten to the memory cell 81 (capacitance C1) (SQ4), and then the word line WL is deactivated to “L”. To do. Further, by inactivating the sense amplifier drive signal line LE to “L”, the
Note that the data write operation to the
図7(A)〜(C)は、第1の実施形態による半導体記憶装置1のリフレッシュ動作を説明するための図である。
図7(A)は、図1に示した半導体記憶装置1にてリフレッシュ動作を実行させるために供給されるコマンド信号CMD及びリフレッシュ信号REFEの駆動波形を示している。半導体記憶装置1がリフレッシュ信号REFEを入力するための専用端子(専用ピン)を備えている場合には、図7(A)に示すように、コマンド信号CMD(/CE、/ADV、/OE、/WE)のすべてを不活性化した状態(“H”)で、リフレッシュ信号REFEをパルス状に“L”に変化させることにより、半導体記憶装置1にてリフレッシュ動作が実行される。
7A to 7C are diagrams for explaining the refresh operation of the
FIG. 7A shows drive waveforms of the command signal CMD and the refresh signal REFE supplied to execute the refresh operation in the
なお、半導体記憶装置1にリフレッシュ信号REFEを入力するための専用端子を設けずに、コマンド信号CMDによりリフレッシュ動作を実行させようとする場合には、例えば図7(B)に示す駆動波形のように、チップイネーブル信号/CEを除くコマンド信号CMDを不活性化した状態で、チップイネーブル信号/CEをパルス状に“L”に変化させることにより、半導体記憶装置1にてリフレッシュ動作を実行させるようにしても良い。このようにコマンド信号CMDのみでリフレッシュ動作を実行させようとする場合には、リフレッシュ動作を実行させるための専用コマンドを予め規定しておけば良い。
When the
図7(C)は、半導体記憶装置1におけるリフレッシュ動作の流れを示す図である。外部から供給されるリフレッシュ信号REFE(あるいは上述したような専用コマンド)によりリフレッシュ動作の実行が指示されると、まずインタフェース回路8を介してリフレッシュ信号REFEが半導体記憶装置1内部に取り込まれ(S11)、チップ制御回路3がコマンド判定を行いリフレッシュ動作であると判定する(S12)。続いて、リフレッシュ動作を実行するメモリのアドレスを読み込み(S13)、コア(アレイ制御回路6及びメモリセルアレイ7)が活性化される(S14)。そして、アレイ制御回路6が、ステップS13において読み込まれたアドレスに対応するメモリセルアレイ7内のメモリセルに対してリフレッシュ動作を行い(S15)、プリチャージして処理を終了する(S16)。
FIG. 7C is a diagram showing a flow of refresh operation in the
図8(A)、(B)は、第1の実施形態による半導体記憶装置1のコマンド例を示す図である。
8A and 8B are diagrams illustrating command examples of the
図8(A)は、半導体記憶装置1がリフレッシュ信号REFEを入力するための専用端子を備えている場合のコマンド例を示している。
データ読み出し動作を行うリードコマンドRDは、信号/CE及び/OEが“L”、かつ信号/WE及びREFEが“H”である。データ書き込み動作を行うライトコマンドWRは、信号/CE及び/WEが“L”、かつ信号/OE及びREFEが“H”である。
リフレッシュ動作を行うリフレッシュコマンドREFは、信号REFEのみが“L”で他の信号/CE、/OE及び/WEが“H”である。なお、信号/CE、REFEが“H”のときは、待機状態(非動作状態)であるスタンバイ状態となる。
FIG. 8A shows a command example in the case where the
In the read command RD for performing the data read operation, the signals / CE and / OE are “L”, and the signals / WE and REFE are “H”. In the write command WR for performing the data write operation, the signals / CE and / WE are “L” and the signals / OE and REFE are “H”.
In the refresh command REF for performing the refresh operation, only the signal REFE is “L” and the other signals / CE, / OE and / WE are “H”. When the signals / CE and REFE are “H”, the standby state (non-operating state) is set.
図8(B)は、半導体記憶装置1がリフレッシュ信号REFEを入力するための専用端子を備えない場合の、コマンド信号CMDのみで規定したコマンド例を示している。
リードコマンドRD及びライトコマンドWRは、信号REFEがないだけで図8(A)に示した例と同様である。また、信号/CEが“H”のときは、待機状態(非動作状態)であるスタンバイ状態となる。
リフレッシュコマンドREFは、信号/OE及び/WEが“H”の状態で、信号/CEをパルス状に“L”にする。
FIG. 8B shows a command example defined only by the command signal CMD when the
The read command RD and the write command WR are the same as the example shown in FIG. 8A except that there is no signal REFE. Further, when the signal / CE is “H”, a standby state (non-operation state) is entered.
The refresh command REF changes the signal / CE to “L” in the form of a pulse while the signals / OE and / WE are “H”.
次に、第1の実施形態による半導体記憶装置1でのパイプライン動作について説明する。
図9は、第1の実施形態による半導体記憶装置の動作例を示すタイミングチャートである。図9においては、半導体記憶装置1を動作状態にするチップイネーブル信号/CE、アドレス信号ADDが有効であることを示すアドレスバリッド信号/ADV、アウトプットイネーブル信号/OE、及びライトイネーブル信号/WEをコマンド信号CMDとして用い、さらにリフレッシュ信号REFEを用いる半導体記憶装置1が、パイプライン動作によりリフレッシュ動作REF−データ読み出し動作RD(A)−データ読み出し動作RD(B)を実行する場合を一例として示している。なお、図9において、コア動作とは、メモリセルアレイ7の選択動作(アレイ制御回路6がメモリセルアレイ7に対して実行する動作)であり、Peri動作とは、アレイ制御回路6及びメモリセルアレイ7を除く回路2〜5、8が実行する動作である。
Next, a pipeline operation in the
FIG. 9 is a timing chart showing an operation example of the semiconductor memory device according to the first embodiment. In FIG. 9, a chip enable signal / CE for setting the
まず、リフレッシュタイマー2からインタフェース回路8を介してリフレッシュ投入要求信号REFRを出力したことの応答として、時刻T11において、リフレッシュ信号REFEが“L”に変化する。チップ制御回路3は、コマンド信号CMD及びリフレッシュ信号REFEをデコードし、外部からリフレッシュ動作が要求されたと判断する。
時刻T12において、リフレッシュ信号REFEが“H”に変化するとともに、メモリセルアレイ7ではリフレッシュコア動作が実行される。
First, in response to the output of the refresh input request signal REFR from the
At time T12, the refresh signal REFE changes to “H” and a refresh core operation is performed in the
メモリセルアレイ7にてリフレッシュコア動作を実行中である時刻T13において、チップイネーブル信号/CE、アドレスバリッド信号/ADV、及びアウトプットイネーブル信号/OEが“L”に変化する。チップ制御回路3は、これらコマンド信号CMDをデコードし、外部からのアクセス要求がデータ読み出し動作RD(A)であると判断する。また、アドレスデコーダ106は、アドレス信号ADDを取り込んでデコードする。このとき、コア動作としてリフレッシュ動作を実行中であるので、チップ制御回路3及びアドレスデコーダ4は、データ読み出し動作RD(A)に係るそれぞれのデコード結果をコマンドレジスタ12及びアドレスレジスタ13に保持する。
At time T13 when the
なお、本実施形態では、時刻T13としているが、コントロール側ではコア動作としてのリフレッシュ動作に要求する時間を予め知っているので、リフレッシュ信号REFEを変化させてから所定時間が経過した後にこのリードコマンドを入力する。
その後、アドレスバリッド信号/ADVが“H”に変化する。
In this embodiment, the time T13 is used. However, since the control side knows in advance the time required for the refresh operation as the core operation, this read command is executed after a predetermined time has elapsed since the refresh signal REFE was changed. Enter.
Thereafter, the address valid signal / ADV changes to “H”.
時刻T14において、コア動作としてのリフレッシュ動作が終了すると、チップ制御回路3内のパイプライン実行制御部10によりコア動作としてのデータ読み出し動作RD(A)の実行が指示され、コマンドレジスタ12及びアドレスレジスタ13に保持されているデコード結果に基づいて、メモリセルアレイ7に対するデータ読み出し動作RD(A)の実行が開始される。これにより、時刻T15以降、アドレスレジスタ13に保持されていたデコード結果に対応するメモリセルのデータ1A、2A、3Aが順次読み出されてデータ信号DQとして出力される。
When the refresh operation as the core operation ends at time T14, the pipeline
メモリセルアレイ7に対してデータ読み出し動作RD(A)を実行中である時刻T16において、アドレスバリッド信号/ADVが“L”に変化すると、チップ制御回路3は、コマンド信号CMDをデコードし、外部からのアクセス要求がデータ読み出し動作RD(B)であると判断する。また、アドレスデコーダ4は、アドレス信号ADDを取り込んでデコードする。このとき、コア動作として動作RD(A)をメモリセルアレイ7にて実行中であるので、チップ制御回路3及びアドレスデコーダ4は、データ読み出し動作RD(B)に係るそれぞれのデコード結果をコマンドレジスタ12及びアドレスレジスタ13に保持する。
When the address valid signal / ADV changes to “L” at time T16 during which the data read operation RD (A) is being performed on the
次に、時刻T17において、アドレスバリッド信号/ADV及びチップイネーブル信号/CEが“H”に変化する。チップイネーブル信号/CEが“H”に変化することにより、チップ制御回路3が、データ読み出し動作RD(A)の終了をアレイ制御回路6に指示し、時刻T18においてメモリセルアレイ7にて実行しているデータ読み出し動作RD(A)が終了する。なお、このようにデータ読み出し動作等でバースト動作している場合に、チップイネーブル信号/CEを“H”にして当該動作を終了させるコマンドをターミネーションコマンドと称する。
Next, at time T17, the address valid signal / ADV and the chip enable signal / CE change to "H". When the chip enable signal / CE changes to “H”, the
また、時刻T18において、チップイネーブル信号/CEが再び“L”に変化すると、チップ制御回路3内のパイプライン実行制御部10によりコア動作としてのデータ読み出し動作RD(B)の実行が指示される。そして、時刻T19において、コマンドレジスタ12及びアドレスレジスタ13に保持されているデコード結果に基づき、メモリセルアレイ7に対するデータ読み出し動作RD(B)の実行が開始される。
At time T18, when the chip enable signal / CE changes to “L” again, the pipeline
時刻T20以降、アドレスレジスタ13に保持されていたデコード結果に対応するメモリセルのデータ1B、2B、3B、4B、5Bが順次読み出されてデータ信号DQとして出力される。そして、時刻T21において、チップイネーブル信号/CEが“H”に変化する、すなわちターミネーションコマンドが発行されることにより、時刻T22においてコア動作としてのデータ読み出し動作RD(B)が終了する。
After time T20, the
図10は、第1の実施形態による半導体記憶装置の他の動作例を示すタイミングチャートである。図10においては、チップイネーブル信号/CE、アドレスバリッド信号/ADV、アウトプットイネーブル信号/OE、及びライトイネーブル信号/WEをコマンド信号CMDとして用い、さらにリフレッシュ信号REFEを用いる半導体記憶装置1が、パイプライン動作によりリフレッシュ動作REF−データ書き込み動作WR(A)−データ書き込み動作WR(B)を実行する場合を一例として示している。
FIG. 10 is a timing chart showing another operation example of the semiconductor memory device according to the first embodiment. In FIG. 10, the
図10にタイミングチャートを示す動作については、アウトプットイネーブル信号/OEにかえてライトイネーブル信号/WEを“L”にし、データ信号DQにより供給されるデータをメモリセルに書き込む点が異なるだけで、図9にタイミングチャートを示した動作例と半導体記憶装置1内の動作は同様であるので、詳細な説明は省略する。なお、図10における時刻T31〜T42が、図9に示した時刻T11〜時刻T22にそれぞれ対応している。
The operation shown in the timing chart of FIG. 10 differs only in that the write enable signal / WE is set to "L" instead of the output enable signal / OE and the data supplied by the data signal DQ is written to the memory cell. Since the operation example shown in the timing chart of FIG. 9 and the operation in the
以上、説明したように第1の本実施形態によれば、リフレッシュ動作を含むメモリセルアレイに対する動作を外部からのアクセス要求だけで要求するようにしたので、従来のように各動作間にリフレッシュエントリー期間を設ける必要がなくなり、データ読み出し動作におけるレイテンシやデータ書き込み動作におけるサイクル時間を短縮することができ、単位時間あたりのアクセス可能回数を増大させることができるとともに、データ信号DQに係るバス占有率を高めることができ、アクセス動作を高速化することができる。また、デコード結果を保持するコマンドレジスタ12及びアドレスレジスタ13とを設け、その前段と後段でパイプライン動作を実現することにより、さらにデータ信号DQに係るバス占有率を高めることができ、アクセス動作を高速化することができる。例えば、画像処理、リアルタイム処理に係る回路に用いた場合には処理の高速化を図ることができる。
As described above, according to the first embodiment, an operation for a memory cell array including a refresh operation is requested only by an external access request. Can be reduced, the latency in the data read operation and the cycle time in the data write operation can be shortened, the number of accessible times per unit time can be increased, and the bus occupancy rate related to the data signal DQ is increased. And the access operation can be speeded up. In addition, by providing a
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
図11は、本発明の第2の実施形態による半導体記憶装置201の基本構成を示す図である。この図11において、図1に示したブロック等と同一の機能を有するブロック等には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
半導体記憶装置201は、擬似SRAMであり、チップ制御回路202、アドレスデコーダ203、リフレッシュアドレス制御回路204、データ信号制御回路5、アレイ制御回路6、メモリセルアレイ7、及びインタフェース回路205を有する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 11 is a diagram showing a basic configuration of a
The
チップ制御回路202は、半導体記憶装置1内の各回路の動作を統括的に制御する。チップ制御回路202は、インタフェース回路205を介して外部からのコマンド信号(外部コマンド)CMD及びアドレス信号ADDが供給される。そして、チップ制御回路202は、図示しないデコーダによりそれらをデコードし、デコード結果に基づいてアレイ制御回路6に制御信号を出力する。
The
また、チップ制御回路202は、所定のアドレス信号ADDとコマンド信号CMDとの組み合わせである場合には、リフレッシュ動作の要求であると判断し、リフレッシュコマンドREFCを発生し出力する。すなわち、特定のアドレスにアクセスすることで、チップ制御回路202は、リフレッシュ動作の要求であると判断する。このアクセスは、例えば正規コマンド(データ読み出し、データ書き込み)もしくはその組み合わせ(例えば、データ読み出し−データ読み出し、データ読み出し−データ書き込み−データ書き込み)とする。また、この所定のアドレス信号ADDとコマンド信号CMDとの組み合わせである場合には、メモリセルアレイ7へのアクセス動作は行わず、メモリセルからデータが読み出されたりすることがない。
The
アドレスデコーダ203は、リフレッシュコマンドREFCに応じて、インタフェース回路8を介して供給される外部からのアドレス信号ADD又はリフレッシュアドレス制御回路204から供給されるリフレッシュアドレス信号REFAを選択的にデコードし、デコード結果に基づく選択アドレス信号をアレイ制御回路6に出力する。
The
リフレッシュアドレス制御回路204は、内部カウンタを有し、アドレスデコーダ203から供給されるリフレッシュコマンドREFC’に基づいてカウンタを動作させるとともに、カウンタ値により指定されたリフレッシュアドレスを示す信号REFAをアドレスデコーダ203に出力する。
The refresh
インタフェース回路205は、半導体記憶装置201内部と外部との間で各信号を授受するためのものである。インタフェース回路205は、コマンド信号CMD及びアドレス信号ADDが外部から入力される。また、インタフェース回路205には、データ信号DQが入出力される。また、コマンド信号CMDやデータ信号DQ等の入出力タイミングを同期させるためのクロック信号CLKが外部から入力され、半導体記憶装置201内の各回路に供給される。
The
図12は、図11に示したチップ制御回路202の機能構成を示す図である。
チップ制御回路202は、図12(A)に示すようにコマンドデコーダ211を有する。コマンドデコーダ211は、コマンド信号CMD及びアドレス信号ADDが入力され、それらをデコードする。さらに、コマンドデコーダ211は、デコード結果に応じて、実行コマンドEXC又はリフレッシュコマンドREFCを出力する。リフレッシュコマンドREFCは、上述したように所定のアドレス信号ADDとコマンド信号CMDとの組み合わせである場合に出力される。
FIG. 12 is a diagram showing a functional configuration of the
The
なお、図12(A)に示したチップ制御回路202は、所定のアドレス信号ADDとコマンド信号CMDとの組み合わせが入力される度にリフレッシュコマンドREFCを出力するように構成しているが、これに限定されず、例えば図12(B)に示すようにチップ制御回路202を構成しても良い。
The
図12(B)に示すチップ制御回路202は、コマンドデコーダ212とカウンタ213を有し、コマンドデコーダ212は、図12(A)に示したコマンドデコーダ211に対応するものである。図12(B)に示すチップ制御回路202では、所定のアドレス信号ADDとコマンド信号CMDとの組み合わせが入力される度にカウンタ213のカウンタ値をインクリメントする(デクリメントでも良い)。そして、カウンタ213は、カウンタ値が所定の値になったときに、リフレッシュコマンドREFCを出力する。すなわち、図12(B)に示すチップ制御回路202は、所定のアドレス信号ADDとコマンド信号CMDとの組み合わせが所定回数入力されるとリフレッシュコマンドREFCを出力する。
A
図13は、図11に示したアドレスデコーダ203の機能構成を示す図である。
アドレスデコーダ203は、バッファ221とセレクタ222を有する。セレクタ222は、外部からのアドレス信号ADDに基づくアドレスEXA及びリフレッシュアドレスREFAが入力され、リフレッシュコマンドREFCに応じてアドレスEXA又はREFAを選択的にバッファ221に出力する。例えば、セレクタ222は、リフレッシュコマンドREFCが“H”である場合にはアドレスREFAを出力し、リフレッシュコマンドREFCが“L”である場合にはアドレスEXAを出力する。さらに、バッファ221に入力されたアドレスがアドレスデコーダ203より出力される。
FIG. 13 is a diagram showing a functional configuration of the
The
図14は、図11に示したリフレッシュアドレス制御回路204の機能を説明するための図である。
リフレッシュアドレス制御回路204は、図14(A)に示すようにカウンタ231及びリフレッシュアドレス決定部232を有する。カウンタ231は、リフレッシュコマンドREFC’が入力される度にカウンタ値CNTをインクリメントし(デクリメントでも良い)、カウンタ値CNTをリフレッシュアドレス決定部232に出力する。リフレッシュアドレス決定部232は、供給されるカウンタ値CNTに基づいてリフレッシュアドレスREFAを決定し出力する。
FIG. 14 is a diagram for explaining the function of refresh
The refresh
図14(B)は、リフレッシュアドレス制御回路204でのリフレッシュアドレスREFAの決定方法を説明するための図である。カウンタ231は、リフレッシュコマンドREFC’が入力される度にカウンタ値を1ずつインクリメントする。ただし、カウンタ値がnの場合にリフレッシュコマンドREFC’が入力されると、カウンタ値は0に戻る。なお、nはメモリセルアレイ7にてリフレッシュ動作を行うために選択する必要がある全ワードライン数に相当する。
FIG. 14B is a diagram for explaining a method for determining the refresh address REFA in the refresh
カウンタ値とリフレッシュアドレスとは1対1に対応しており、例えばカウンタ値が0の場合にはリフレッシュアドレスREFAとしてA0が選択決定され、カウンタ値が1の場合にはリフレッシュアドレスREFAとしてA1が選択決定される。 The counter value and the refresh address have a one-to-one correspondence. For example, when the counter value is 0, A0 is selected and determined as the refresh address REFA, and when the counter value is 1, A1 is selected as the refresh address REFA. It is determined.
図15は、第2の実施形態による半導体記憶装置の動作を説明するための図である。
図15において、241はバンクAに係る回路であり、メモリセルアレイ7におけるバンクA243とそれを制御するための制御回路242を含む。244はバンクBに係る回路であり、メモリセルアレイ7におけるバンクB246とそれを制御するための制御回路245及びデータ信号制御回路247を含む。また、248はインタフェース回路である。なお、制御回路242、245は、1つのブロックとしてそれぞれ示しているが、図11に示したチップ制御回路202、アドレスデコーダ203、リフレッシュアドレス制御回路204等の機能を有している。
FIG. 15 is a diagram for explaining the operation of the semiconductor memory device according to the second embodiment.
In FIG. 15,
このようにメモリセルアレイ7におけるバンク241、246毎に制御回路242、245をそれぞれ具備することで、各バンク241、246毎に独立して制御することができる。これにより、例えばバンクA241でリフレッシュ動作を行いながら、バンクB246にアクセスすることができ、あるバンクでリフレッシュ動作を行いながら、リフレッシュ動作を行っていない他のバンクにアクセスしデータの読み出しや書き込みを行うことができる。
Thus, by providing the
図16は、第2の実施形態による半導体記憶装置でのリフレッシュコマンドの一例を示す図である。
どのバンクに対してリフレッシュ動作を行うかにかかわらず、リフレッシュコマンドの場合には、信号/CE及び/OEが“L”、かつ信号/WEが“H”である。リフレッシュ動作を行うバンクの指定は、アドレス信号ADDの一部(図16においては、ビットA0〜A2に対応するアドレス信号ADD)を使用して行う。
FIG. 16 is a diagram showing an example of a refresh command in the semiconductor memory device according to the second embodiment.
Regardless of which bank is subjected to the refresh operation, in the case of a refresh command, the signals / CE and / OE are “L” and the signal / WE is “H”. The bank for performing the refresh operation is specified by using a part of the address signal ADD (in FIG. 16, the address signal ADD corresponding to the bits A0 to A2).
また、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化のほんの一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
本発明の諸態様を付記として以下に示す。
In addition, each of the above-described embodiments is merely an example of implementation in carrying out the present invention, and the technical scope of the present invention should not be construed as being limited thereto. That is, the present invention can be implemented in various forms without departing from the technical idea or the main features thereof.
Various aspects of the present invention will be described below as supplementary notes.
(付記1)データを記憶する複数のメモリセルが配置されたメモリセルアレイと、
上記メモリセルに記憶されているデータを保持するためのリフレッシュ動作を要求するリフレッシュ要求信号を外部に出力するリフレッシュ要求回路と、
外部から供給される上記メモリセルアレイに対する外部アクセス要求に係る情報をデコードし、デコード結果に基づいて、上記メモリセルアレイにて実行する動作を指示する処理回路と、
上記処理回路からの指示に基づいて、上記メモリセルアレイに対する動作を実行するアレイ制御回路とを備え、
上記外部アクセス要求には、上記リフレッシュ要求信号に対する応答のリフレッシュ実行要求を含むことを特徴とする半導体記憶装置。
(付記2)上記リフレッシュ要求回路は、タイマー機能を有し、一定期間が経過する度に上記リフレッシュ要求信号を外部に出力することを特徴とする付記1記載の半導体記憶装置。
(付記3)上記リフレッシュ実行要求は、個別信号線による信号を用いることを特徴とする付記1記載の半導体記憶装置。
(付記4)上記リフレッシュ実行要求は、特定のコマンドを用いることを特徴とする付記1記載の半導体記憶装置。
(付記5)上記処理回路による外部アクセス要求に係る情報のデコード結果を保持するレジスタをさらに備えることを特徴とする付記1記載の半導体記憶装置。
(付記6)上記処理回路は、上記メモリセルアレイにて第1の外部アクセス要求に対応する動作の実行中に第2の外部アクセス要求を受けた場合には、当該第2の外部アクセス要求に係る情報のデコード結果を上記レジスタに保持し、上記第1の外部アクセス要求に対応する動作が終了した後、上記レジスタに保持されているデコード結果に基づいて、上記メモリセルアレイにて実行する動作を指示することを特徴とする付記5記載の半導体記憶装置。
(付記7)上記メモリセルアレイにて上記第1の外部アクセス要求に対応する動作が終了した後、上記第2の外部アクセス要求に対応する動作の実行を指示するパイプライン実行制御回路をさらに備えることを特徴とする付記6記載の半導体記憶装置。
(付記8)上記レジスタは、上記外部アクセス要求に係るコマンド情報のデコード結果を保持するコマンドレジスタと、アドレス情報のデコード結果を保持するアドレスレジスタとを有することを特徴とする付記5記載の半導体記憶装置。
(付記9)上記外部アクセス要求に係る動作を上記処理回路と上記アレイ制御回路とによるパイプライン動作により実行することを特徴とする付記1記載の半導体記憶装置。
(付記10)付記1記載の半導体記憶装置と、
上記外部アクセス要求に係る情報を出力する制御装置とを備え、
上記制御装置は、上記リフレッシュ要求信号を受信し、応答として上記リフレッシュ実行要求を出力することを特徴とするメモリシステム。
(付記11)上記制御装置は、上記リフレッシュ要求信号を受信してから一定期間内に上記リフレッシュ実行要求を出力することを特徴とする付記10記載のメモリシステム。
(付記12)上記制御装置は、上記メモリセルに対するデータの読み出し又は書き込みに係るアクセス要求と、上記リフレッシュ実行要求との調停処理を行い、調停結果に基づいて外部アクセス要求を出力することを特徴とする付記10記載のメモリシステム。
(付記13)データを記憶する複数のメモリセルが配置されたメモリセルアレイと、
外部から供給される上記メモリセルアレイに対する外部アクセス要求に係るコマンド情報及びアドレス情報をデコードし、デコード結果に基づいて上記メモリセルアレイにて実行する動作を指示する処理回路と、
上記処理回路からの指示に基づいて、上記メモリセルアレイに対する動作を実行するアレイ制御回路とを備え、
上記処理回路は、上記外部アクセス要求に係るコマンド情報及びアドレス情報が所定の組み合わせである場合には、上記メモリセルに記憶されているデータを保持するためのリフレッシュ動作を上記メモリセルアレイにて実行するよう指示することを特徴とする半導体記憶装置。
(付記14)上記リフレッシュ動作を実行するアドレスを制御するアドレス制御回路をさらに備え、
上記アドレス制御回路は、上記外部アクセス要求に係るコマンド情報及びアドレス情報が所定の組み合わせである場合に値が所定値毎に変化するカウンタを有し、当該カウンタ値に基づいて上記リフレッシュ動作を実行するアドレスを決定することを特徴とする付記13記載の半導体記憶装置。
(付記15)上記メモリセルアレイは、複数のバンクで構成され、
上記各バンク毎に上記処理回路及びアレイ制御回路を備え、独立して制御可能にしたことを特徴とする付記13記載の半導体記憶装置。
(Supplementary note 1) a memory cell array in which a plurality of memory cells for storing data are arranged;
A refresh request circuit for outputting a refresh request signal for requesting a refresh operation for holding data stored in the memory cell to the outside;
A processing circuit that decodes information related to an external access request to the memory cell array supplied from the outside, and instructs an operation to be executed in the memory cell array based on a decoding result;
An array control circuit for performing an operation on the memory cell array based on an instruction from the processing circuit;
The semiconductor memory device, wherein the external access request includes a refresh execution request in response to the refresh request signal.
(Supplementary note 2) The semiconductor memory device according to
(Supplementary note 3) The semiconductor memory device according to
(Supplementary note 4) The semiconductor memory device according to
(Supplementary note 5) The semiconductor memory device according to
(Supplementary Note 6) When the processing circuit receives a second external access request during execution of an operation corresponding to the first external access request in the memory cell array, the processing circuit relates to the second external access request. The information decoding result is held in the register, and after the operation corresponding to the first external access request is finished, an operation to be executed in the memory cell array is instructed based on the decoding result held in the register. The semiconductor memory device according to
(Supplementary note 7) A pipeline execution control circuit for instructing execution of the operation corresponding to the second external access request after the operation corresponding to the first external access request is completed in the memory cell array. The semiconductor memory device according to
(Supplementary note 8) The semiconductor memory according to
(Supplementary note 9) The semiconductor memory device according to
(Additional remark 10) The semiconductor memory device according to
A control device for outputting information related to the external access request,
The memory system according to
(Additional remark 11) The said control apparatus outputs the said refresh execution request within a fixed period after receiving the said refresh request signal, The memory system of
(Supplementary note 12) The control device performs an arbitration process between an access request related to reading or writing of data to the memory cell and the refresh execution request, and outputs an external access request based on the arbitration result The memory system according to
(Supplementary note 13) a memory cell array in which a plurality of memory cells for storing data are arranged;
A processing circuit for decoding command information and address information related to an external access request to the memory cell array supplied from the outside, and instructing an operation to be executed in the memory cell array based on a decoding result;
An array control circuit for performing an operation on the memory cell array based on an instruction from the processing circuit;
The processing circuit executes a refresh operation for holding data stored in the memory cell in the memory cell array when command information and address information relating to the external access request are in a predetermined combination. A semiconductor memory device, characterized by:
(Additional remark 14) It further has an address control circuit which controls the address which performs the above-mentioned refresh operation,
The address control circuit has a counter whose value changes for each predetermined value when command information and address information relating to the external access request are in a predetermined combination, and executes the refresh operation based on the counter value 14. The semiconductor memory device according to
(Supplementary Note 15) The memory cell array includes a plurality of banks.
14. The semiconductor memory device according to
1 半導体記憶装置
2 リフレッシュタイマー
3 チップ制御回路
4 アドレスデコーダ
5 データ信号制御回路
6 アレイ制御回路
7 メモリセルアレイ
8 インタフェース回路
10 パイプライン実行制御部
12 コマンドレジスタ
13 アドレスレジスタ
CLK クロック信号
CMD コマンド信号
REFR リフレッシュ投入要求信号
REFE リフレッシュ信号
ADD アドレス信号
DQ データ信号
DESCRIPTION OF
Claims (10)
上記メモリセルに記憶されているデータを保持するためのリフレッシュ動作を要求するリフレッシュ要求信号を外部に出力するリフレッシュ要求回路と、
外部から供給される上記メモリセルアレイに対する外部アクセス要求に係る情報をデコードし、デコード結果に基づいて、上記メモリセルアレイにて実行する動作を指示する処理回路と、
上記処理回路からの指示に基づいて、上記メモリセルアレイに対する動作を実行するアレイ制御回路とを備え、
上記外部アクセス要求には、上記リフレッシュ要求信号に対する応答のリフレッシュ実行要求を含むことを特徴とする半導体記憶装置。 A memory cell array in which a plurality of memory cells for storing data are arranged;
A refresh request circuit for outputting a refresh request signal for requesting a refresh operation for holding data stored in the memory cell to the outside;
A processing circuit that decodes information related to an external access request to the memory cell array supplied from the outside, and instructs an operation to be executed in the memory cell array based on a decoding result;
An array control circuit for performing an operation on the memory cell array based on an instruction from the processing circuit;
The semiconductor memory device, wherein the external access request includes a refresh execution request in response to the refresh request signal.
上記外部アクセス要求に係る情報を出力する制御装置とを備え、
上記制御装置は、上記リフレッシュ要求信号を受信し、応答として上記リフレッシュ実行要求を出力することを特徴とするメモリシステム。 A semiconductor memory device according to claim 1;
A control device for outputting information related to the external access request,
The memory system according to claim 1, wherein the control device receives the refresh request signal and outputs the refresh execution request as a response.
外部から供給される上記メモリセルアレイに対する外部アクセス要求に係るコマンド情報及びアドレス情報をデコードし、デコード結果に基づいて上記メモリセルアレイにて実行する動作を指示する処理回路と、
上記処理回路からの指示に基づいて、上記メモリセルアレイに対する動作を実行するアレイ制御回路とを備え、
上記処理回路は、上記外部アクセス要求に係るコマンド情報及びアドレス情報が所定の組み合わせである場合には、上記メモリセルに記憶されているデータを保持するためのリフレッシュ動作を上記メモリセルアレイにて実行するよう指示することを特徴とする半導体記憶装置。 A memory cell array in which a plurality of memory cells for storing data are arranged;
A processing circuit for decoding command information and address information related to an external access request to the memory cell array supplied from the outside, and instructing an operation to be executed in the memory cell array based on a decoding result;
An array control circuit for performing an operation on the memory cell array based on an instruction from the processing circuit;
The processing circuit executes a refresh operation for holding data stored in the memory cell in the memory cell array when command information and address information relating to the external access request are in a predetermined combination. A semiconductor memory device, characterized by:
上記アドレス制御回路は、上記外部アクセス要求に係るコマンド情報及びアドレス情報が所定の組み合わせである場合に値が所定値毎に変化するカウンタを有し、当該カウンタ値に基づいて上記リフレッシュ動作を実行するアドレスを決定することを特徴とする請求項9記載の半導体記憶装置。
An address control circuit for controlling an address for executing the refresh operation;
The address control circuit has a counter whose value changes for each predetermined value when command information and address information relating to the external access request are in a predetermined combination, and executes the refresh operation based on the counter value 10. The semiconductor memory device according to claim 9, wherein an address is determined.
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