JP2006147123A - メモリ装置のリフレッシュ方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 パイルドリフレッシュ方式を用いる半導体メモリ装置に適用することができる、リフレッシュ動作時の電力消費量が少ないリフレッシュ方法を提供すること。
【課題手段】 N個のバンクを有するメモリ装置のリフレッシュ方法において、セルフリフレッシュモードでは、N個のバンクすべてをリフレッシュする場合には、N個のバンクを順次リフレッシュするパイルドリフレッシュ方式によってリフレッシュ動作を実行し、N個のバンクのうち、i個(1≦i≦N−1)のバンクをリフレッシュする場合には、PASR方式によってリフレッシュ動作を実行し、オートリフレッシュモードでは、パイルドリフレッシュ方式によってリフレッシュ動作を実行する。
【選択図】図3

Description

本発明は、メモリ装置のリフレッシュ方法に関し、特に、パイルドリフレッシュ(piled refresh)機能を有し、特定のバンクのみをリフレッシュすることができるパーシャルアレイセルフリフレッシュ(PASR)方式を用いるメモリ装置のリフレッシュ方法に関する。
DRAM、DDR SDRAMなどの揮発性メモリ装置(以下、メモリ装置と略記する)では、メモリセルに格納されているデータが消失することを防止するために、周期的にリフレッシュ動作が実行される。
このようなメモリ装置に適用されるリフレッシュモードには、オートリフレッシュモードとセルフリフレッシュモードとがある。
オートリフレッシュモードは、メモリ装置の動作中にメモリ装置の外部からリフレッシュ命令信号を印加することにより、リフレッシュ動作を実行する方式である。また、セルフリフレッシュモードは、メモリ装置が動作していない状態で、メモリ装置内部で自動的にリフレッシュ命令信号を生成して、リフレッシュ動作を実行する方式である。
一般に、リフレッシュ動作時には相当量の電力を消費する。このため、電力消費が少ないリフレッシュ方式の開発が要求されており、そのうち一つがPASR方式である。
PASR方式は、セルフリフレッシュモード時に消費する電力を減らすことを目的として提案された。この方式は、セルフリフレッシュモード時に、データが格納されている、リフレッシュする必要があるメモリセルのみをリフレッシュすることが可能であるように、メモリ装置の外部からメモリ装置に対して、リフレッシュ命令信号を印加する方式である。一般に、この方式は、外部システムが、メモリ装置に格納されているデータに関する情報を有している場合に適用可能である。
図1は、4個のバンク100〜103で構成されたメモリセルアレイにおけるバンクベースのPASR方式を説明するためのメモリセルアレイのバンク構成を示す図及びPASRコード(A2、A1、A0)とリフレッシュバンクとの関係を表形式で示す図である。ここで、バンクベースのPASR方式とは、PASRコードによって特定されたバンクのみをリフレッシュするPASR方式を意味する。
例えば、図1に示した例では、バンク101と102に対してリフレッシュを実行し、バンク100と103に関してはリフレッシュが実行されない。この動作は、アドレス信号A2、A1、A0によって制御される。例えば、アドレス信号(A2、A1、A0)が(0、0、0)の場合、4個のバンク100〜103がすべてリフレッシュされ、アドレス信号(A2、A1、A0)が(0、1、0)の場合、1個のバンク100のみがリフレッシュされる。
このように、PASR方式を用いる場合、特定のバンクのみを選択的にリフレッシュすることができるので、メモリ装置の待機電力、すなわち消費電力を減少させることができる。
図2は、DDR SDRAMに適用されるパイルドリフレッシュ方式を説明するための図であり、各バンクにおけるバンクアクティブ信号を示すタイミングチャートである。このパイルドリフレッシュ方式の場合には、下記のように、各バンクのリフレッシュ動作が、順次バンク毎に実行される。
図2に示したように、バンク100(バンク<0>)に対してリフレッシュコマンドが印加された後、一定の時間間隔でバンク101(バンク<1>)に対してリフレッシュコマンドが印加される。同様に、バンク102(バンク<2>)、103(バンク<3>)も一定の時間を置いて、順にリフレッシュコマンドが印加され、それぞれリフレッシュされる。
このように、バンクを順次リフレッシュすることにより、すべてのバンクを同時にリフレッシュする場合に比べ、消費電力(最大消費電力)を減少させることができる。
上記のように、従来のDDR SDRAMでは、最大消費電力を減らすために、図2を用いて説明したパイルドリフレッシュ方式が採用されている。しかし、現在、JEDEC標準では、次世代DDR SDRAMに対して、図1を参照して説明したPASR方式を採用する計画である。
そのため、パイルドリフレッシュ方式を採用しているDDR SDRAMに関しては、どのようにPASR方式を適用するかが問題になっている。
本発明は、上記問題点を解決するために提案されたものであり、パイルドリフレッシュ方式を用いる半導体メモリ装置に適用することができる、リフレッシュ動作時の電力消費量が少ないリフレッシュ方法を提供することを目的としている。
特に、パイルドリフレッシュ方式が採用されたDDR SDRAMに対して、PASR方式を適用するリフレッシュ方法を提供することを目的としている。
また、本発明は、すべてのバンクに対するリフレッシュを要求するPASRコードが印加された場合には、パイルドリフレッシュ方式によってリフレッシュ動作を実行し、特定のバンクのみに対してリフレッシュを要求するPASRコードが印加された場合には、バーストリフレッシュ動作を実行する方法を提供する。
なお、本明細書では、バーストリフレッシュとは、PASRコードによって特定されたバンクに対して、同時にリフレッシュ動作を実行することを言う。
本発明に係るN個のバンクを有するメモリ装置のリフレッシュ方法は、前記N個のバンクをすべてリフレッシュする場合には、パイルドリフレッシュ動作を実行し、前記N個のバンクのうち、i個(1≦i≦N−1)のバンクをリフレッシュする場合には、パーシャルアレイセルフリフレッシュ(PASR)方式によってバーストリフレッシュ動作を実行することを特徴としている。
また、本発明に係るN個のバンクを有するメモリ装置のリフレッシュ方法は、セルフリフレッシュモードでは、前記N個のバンクすべてをリフレッシュする場合には、前記N個のバンクを順次リフレッシュするパイルドリフレッシュ方式によってリフレッシュ動作を実行し、前記N個のバンクのうち、i個(1≦i≦N−1)のバンクをリフレッシュする場合には、パーシャルアレイセルフリフレッシュ(PASR)方式によってリフレッシュ動作を実行し、オートリフレッシュモードでは、前記パイルドリフレッシュ方式によってリフレッシュ動作を実行することを特徴としている。
また、本発明に係るN個のバンクを有するメモリ装置のリフレッシュ方法は、(a)リフレッシュコマンドを受信するステップと、(b)該リフレッシュコマンドによって、リフレッシュされるN個のバンクのうち、第1バンクを選択する信号を生成するステップと、(c)前記リフレッシュコマンド及びパーシャルアレイセルフリフレッシュ(PASR)コードを受信して、前記N個のバンクに対して、パイルドリフレッシュ動作を実行するか、またはPASR方式によるバーストリフレッシュ動作を実行するかを判別する信号を生成するステップと、(d)前記ステップ(b)及び(c)における出力信号を受信して、リフレッシュされる前記第1バンクのアドレス信号を生成するステップと、(e)前記第1バンクアドレス信号によって指定された前記第1バンクをリフレッシュするリフレッシュ信号を生成するステップと、(f)前記ステップ(e)で生成された前記リフレッシュ信号によってリフレッシュ動作を実行するステップとを含み、前記ステップ(c)によって前記パイルドリフレッシュ動作を判別する信号が生成された場合には、前記ステップ(b)、(d)、(e)及び(f)を反復して実行し、前記ステップ(c)によって前記バーストリフレッシュ動作を判別する信号が生成される場合には、リフレッシュされるバンクがすべて選択されるまで、前記ステップ(b)、(d)及び(e)を反復して実行した後、前記ステップ(f)を実行することを特徴としている。
本発明に係るメモリ装置のリフレッシュ方法によれば、パイルドリフレッシュ動作とPASR方式によるバーストリフレッシュ動作の両者を実行することができるので、すべてのバンクをリフレッシュする場合には、パイルドリフレッシュを実行することにより、最大電力消費量が減少し、そうではない場合にはバーストリフレッシュを実行することにより、電源電圧の変動を抑制する効果を得ることができる。
以下、図面を参照し、本発明に係る実施の形態を具体的に説明する。
図3は、本発明の実施の形態に係るリフレッシュ方法を説明するためのブロック図である。内部バンクアドレスフラッグ信号発生部301は、リフレッシュモード時に、最初の内部バンクアドレスフラッグ信号INTAXp0dを発生させる回路部である。ここで、信号AREFp6は、オートリフレッシュコマンドが印加された時イネーブルする信号であり、信号NEWREQUESTは、セルフリフレッシュ開始後、一定の時間間隔で、周期的に生成される内部リフレッシュコマンドである。
したがって、内部バンクアドレスフラッグ信号発生部301は、信号AREFp6または信号NEWREQUESTがイネーブルされると、最初の内部バンクアドレスフラッグ信号INTAXp0dを生成する。説明上、内部バンクアドレスフラッグ信号発生部301からの最初の出力信号INTAXp0dによってリフレッシュされるバンクを1番目のバンクとする。
内部バンクアドレスフラッグ信号発生部302は、2番目のバンクの内部バンクアドレスフラッグ信号を生成する回路部である。内部バンクアドレスフラッグ信号発生部302は、信号AREFp6、NEWREQUEST、PWRUP、RASt12<0>を受信する。ここで、PWRUPはパワーアップ信号であり、RASt12<0>はバンクアクティブ及びバンクプリチャージ信号発生部307からの出力信号のうちの一つである。
後に説明するように、RASt12<0:3>は、何番目のバンクが、アクティブ状態であるか、プリチャージ状態であるかを示す信号である。例えば、RASt12<1>は、2番目のバンクがアクティブ状態であるか、プリチャージ状態であるかを示す信号である。ここで、2番目のバンクがアクティブ状態である場合、RASt12<1>は活性化される。一方に、2番目のバンクがプリチャージ状態である場合、RASt12<1>はディセーブルされる。
内部バンクアドレスフラッグ信号発生部303、304の構成とその動作は、内部バンクアドレスフラッグ信号発生部302の場合と同じである。ただし、内部バンクアドレスフラッグ信号発生部303は、RASt12<1>を受信して、内部バンクアドレスフラッグ信号発生部304は、RASt12<2>を受信する。
内部バンクアドレス信号発生部305は、内部バンクアドレスフラッグ信号発生部301〜304の出力信号INTAXp0d、INTAXp1d、INTAXp2d、INTAXp3dを受信して、該当するバンクの内部アドレス信号INTAXp<0:3>に変換する回路部である。ここで、内部バンクアドレス信号発生部305に印加される信号NOPILEDは、パイルドリフレッシュ方式を適用するか可否を決定する信号である。
バーストリフレッシュ信号発生部306は、バーストリフレッシュ方式を適用するか、またはパイルドリフレッシュ方式を適用するかを決定する回路部である。ここで、SREFは、セルフリフレッシュモード時にイネーブルされる信号であり、信号PASR CODE(A2)、PASR CODE(A1)、PASR CODE(A0)は、PASRコード信号であり、信号TREFALLはバーストリフレッシュテストモード信号である。
バーストリフレッシュ信号発生部306からの出力信号NOPILEDは、リフレッシュ方式を決定する信号である。信号NOPILEDが非活性化状態の場合には、パイルドリフレッシュ動作を実行し、信号NOPILEDが活性化状態の場合には、バーストリフレッシュ動作を実行する。例えば、一部のバンクのみをリフレッシュするPASRコードが印加されると、信号NOPILEDを活性化させてバーストリフレッシュ動作を実行する。
一方、すべてのバンクをリフレッシュするPASRコードが印加されると、信号NOPILEDを非活性化させて、パイルドリフレッシュ動作を実行する。ここで気を付ける点は、PASRコードはセルフリフレッシュモードのみで有効ということである。このために、オートリフレッシュモードでは、バーストリフレッシュテストモード信号TREFALLを利用して、リフレッシュモードを決定する。したがって、オートリフレッシュモード時には、バーストリフレッシュテストモード信号TREFALLと信号NOPILEDとが等しくなる。
バンクアクティブ及びバンクプリチャージ信号発生部307は、信号SREF、INTAXp<0:3>、BANK DIS<0:3>を受信して、信号RACTVpb13<0:3>、RPCGpb13<0:3>及びRASt12<0:3>を出力する。ここで、信号BANK DIS<0:3>は、MRS(Mode Resister Set)によって決定される信号である。
信号BANK DIS<0:3>が活性化されと、内部アドレス信号INTAXp<0:3>が印加されても、その信号を無視するために、バンクアクティブ信号が活性化されない。例えば、信号BANK DIS<1>が活性化された場合、バンク<1>に対するリフレッシュ動作が無視される。信号BANK DIS<1>が活性化された場合、信号RASt12<0:3>は以前の状態を維持したまま、内部バンクアドレスフラッグ信号発生部302〜304に印加される。
バンクアクティブ及びバンクプリチャージ信号発生部307の動作は、次のとおりである。最初の内部バンクアドレス信号INTAXp<0>が、バンクアクティブ及びバンクプリチャージ信号発生部307に印加され、それに対応するバンクアクティブ信号RACTVpb13<0>を生成する。バンクアクティブ信号RACTVpb13<0>が生成されると、それに対応して信号RASt12<0>が生成される。信号RASt12<0>は、バンクアクティブ信号RACTVpb13<0>がイネーブルされると活性化されて、バンクプリチャージ信号RPCGpb13<0>が活性化されると、ディセーブルされる。信号RASt12<0>が活性化されると、1番目のバンクがリフレッシュされる。
次に、信号RASt12<0>が、内部バンクアドレスフラッグ信号発生部302に印加されて、2番目のバンクアドレスフラッグ信号INTAXp1dを生成する。信号INTAXp1dは、内部バンクアドレス信号発生部305に印加されて、2番目のバンクアドレス信号INTAXp<0:3>を生成する。信号INTAXp<0:3>は、バンクアクティブ及びバンクプリチャージ信号発生部307に印加されて、2番目のバンクをリフレッシュさせる信号RASt12<1>を生成する。このような反復動作によって、それぞれのバンクを順次リフレッシュすることができる。
一方、バーストリフレッシュ動作の場合には、信号RASt12<0:2>が、活性化されない状態で、内部バンクアドレスフラッグ信号発生部302〜304に印加される。次に、内部バンクアドレス信号発生部305が、信号INTAXp<0:3>を同時にバンクアクティブ及びバンクプリチャージ信号発生部307に印加して、すべてのバンクを同時にリフレッシュさせる(図4参照)。
図4は、図3に示した内部バンクアドレス信号発生部305に係る一実施の形態を示す回路図であり、バーストリフレッシュの要否を制御する信号の具体的な役割を示している。図4に示したように、1番目のバンクアドレスフラッグ信号INTAXp0dは、信号NOPILEDとは関係なく、1番目のバンクアドレス信号INTAXp<0>を生成する。
しかし、残りのバンクアドレス信号INTAXp<1:3>は、信号NOPILEDの制御を受ける。例えば、信号NOPILEDがローレベルの場合には、それぞれの内部バンクアドレスフラッグ信号INTAXp1d、INTAXp2d、INTAXp3dによって、内部バンクアドレス信号INTAXp<1>、INTAXp<2>、INTAXp<3>が生成される。すでに説明したように、内部バンクアドレスフラッグ信号INTAXp1d、INTAXp2d、INTAXp3dは順次発生するので、内部バンクアドレス信号INTAXp<1>、INTAXp<2>、INTAXp<3>も順次生成される。すなわち、パイルドリフレッシュ動作を実行することが可能である。
一方、信号NOPILEDがハイレベルの場合には、それぞれの内部バンクアドレスフラッグ信号INTAXp1d、INTAXp2d、INTAXp3dが無視される。この場合、内部バンクアドレス信号INTAXp<1>、INTAXp<2>、INTAXp<3>は、1番目の内部バンクアドレスフラッグ信号INTAXp0dによって決定される。そのために、内部バンクアドレス信号INTAXp<1>、INTAXp<2>及びINTAXp<3>は、同時に活性化される。その結果、信号NOPILEDがハイレベルの場合には、すべてのバンクが同時にリフレッシュされることになる。すなわち、バーストリフレッシュ動作が実行される。
上記の説明で理解されるように、信号NOPILEDの論理レベルを制御することによって、パイルドリフレッシュ動作を実行するか、またはバーストリフレッシュ動作を実行するかを決定することができる。
図5は図3に示したバーストリフレッシュ信号発生部306に係る一実施の形態を示す回路図である。図5に示した回路は、信号PASR CODE(A2)、PASR CODE(A1)、PASR CODE(A0)を受信するノアゲート601と、ノアゲート601の出力信号と信号SREFを受信するナンドゲート602と、ナンドゲート602の出力信号を受信するインバータ603と、インバータ603の出力信号と信号TREFALLを受信するノアゲート604と、ノアゲート604の出力信号を受信するインバータ605とを備えている。インバータ605からの出力信号は、“NOPILED”である。
図5から、信号SREFがハイレベルにイネーブルされるセルフリフレッシュモードの場合には、信号PASR CODE(A2)、PASR CODE(A1)及びPASR CODE(A0)が有効であることが分かる。一方、オートリフレッシュモードの場合(すなわち、信号SREFがローレベルの場合)には、バーストリフレッシュテストモード信号TREFALLによって、リフレッシュモードが決定される。
図6は、本実施の形態に係るリフレッシュ方法におけるリフレッシュ動作を説明するための図である。図6に示したように、セルフリフレッシュモードSELFの場合、パーシャルアレイセルフリフレッシュ(PASR)方式によって、バーストリフレッシュが実行されることが分かる(図5参照)。ただし、セルフリフレッシュモードSELFであっても、すべてのバンクをリフレッシュするPASRコードが印加された場合には、パイルドリフレッシュ動作が実行される。一方、オートリフレッシュモードの場合、パイルドリフレッシュ動作のみが実行される。
図7は、本実施の形態に係るリフレッシュ動作を説明するためのタイミングチャートである。図7から、4個のすべてのバンクをリフレッシュする場合には、バンク0→バンク1→バンク2→バンク3の順でリフレッシュされる、パイルドリフレッシュ動作が実行されることが分かる。一方、バンク1とバンク2のみをリフレッシュする場合には、バンク1とバンク2を同時にリフレッシュするバーストリフレッシュ動作が実行される。
以上、本発明に係るメモリ装置のリフレッシュ方法を、実施の形態によって詳細に説明したが、本発明は実施の形態によって限定されるものではなく、本発明が属する技術分野において通常の知識を有するものであれば、本発明の技術的思想を逸脱することなく、本発明を修正または変更可能であり、それらも本発明の技術的範囲に属する。
4個のバンクで構成されたメモリセルアレイにおけるバンクベースのPASR方式を説明するためのメモリセルアレイのバンク構成を示す図及びPASRコード(A2、A1、A0)とリフレッシュバンクとの関係を表形式で示す図である。 DDR SDRAMに適用されるパイルドリフレッシュ方式を説明するための図であり、各バンクにおけるバンクアクティブ信号を示すタイミングチャートである。 本発明の実施の形態に係るリフレッシュ方式を説明するためのブロック図である。 図3に示した内部バンクアドレス信号発生部の一実施の形態を示す回路図であり、バーストリフレッシュの要否を制御する信号の具体的な役割を示している。 図3に示したバーストリフレッシュ信号発生部に係る一実施の形態を示す回路図である。 本本実施の形態に係るリフレッシュ方法におけるリフレッシュ動作を説明するための図である。 本実施の形態に係るリフレッシュ動作を説明するためのタイミングチャートである。
符号の説明
301〜305 内部バンクアドレスフラッグ信号発生部
306 バーストリフレッシュ信号発生部
307 バンクアクティブ及びバンクプリチャージ信号発生部
601、604 ノアゲート
602 ナンドゲート
603 インバータ
605 インバータ

Claims (4)

  1. N個のバンクを有するメモリ装置のリフレッシュ方法において、
    前記N個のバンクをすべてリフレッシュする場合には、パイルドリフレッシュ動作を実行し、
    前記N個のバンクのうち、i個(1≦i≦N−1)のバンクをリフレッシュする場合には、パーシャルアレイセルフリフレッシュ(PASR)方式によってバーストリフレッシュ動作を実行することを特徴とするメモリ装置のリフレッシュ方法。
  2. 前記リフレッシュ動作を、セルフリフレッシュモードで実行することを特徴とする請求項1に記載のメモリ装置のリフレッシュ方法。
  3. N個のバンクを有するメモリ装置のリフレッシュ方法において、
    セルフリフレッシュモードでは、前記N個のバンクすべてをリフレッシュする場合には、前記N個のバンクを順次リフレッシュするパイルドリフレッシュ方式によってリフレッシュ動作を実行し、前記N個のバンクのうち、i個(1≦i≦N−1)のバンクをリフレッシュする場合には、パーシャルアレイセルフリフレッシュ(PASR)方式によってリフレッシュ動作を実行し、
    オートリフレッシュモードでは、前記パイルドリフレッシュ方式によってリフレッシュ動作を実行することを特徴とするN個のバンクを有するメモリ装置のリフレッシュ方法。
  4. N個のバンクを有するメモリ装置のリフレッシュ方法において、
    (a)リフレッシュコマンドを受信するステップと、
    (b)該リフレッシュコマンドによって、リフレッシュされるN個のバンクのうち、第1バンクを選択する信号を生成するステップと、
    (c)前記リフレッシュコマンド及びパーシャルアレイセルフリフレッシュ(PASR)コードを受信して、前記N個のバンクに対して、パイルドリフレッシュ動作を実行するか、またはPASR方式によるバーストリフレッシュ動作を実行するかを判別する信号を生成するステップと、
    (d)前記ステップ(b)及び(c)における出力信号を受信して、リフレッシュされる前記第1バンクのアドレス信号を生成するステップと、
    (e)前記第1バンクアドレス信号によって指定された前記第1バンクをリフレッシュするリフレッシュ信号を生成するステップと、
    (f)前記ステップ(e)で生成された前記リフレッシュ信号によってリフレッシュ動作を実行するステップとを含み、
    前記ステップ(c)において前記パイルドリフレッシュ動作を判別する信号が生成された場合には、前記ステップ(b)、(d)、(e)及び(f)を反復して実行し、
    前記ステップ(c)において前記バーストリフレッシュ動作を判別する信号が生成された場合には、リフレッシュされるバンクがすべて選択されるまで、前記ステップ(b)、(d)及び(e)を反復して実行した後、前記ステップ(f)を実行することを特徴とするメモリ装置のリフレッシュ方法。
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