JP2007080383A - Dram、入力制御回路、及び入力制御方法 - Google Patents

Dram、入力制御回路、及び入力制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】
DRAM等に用いられる入力制御回路において、DQSのグリッジ波形によるデータ誤り、ラッチ不具合を少ない追加回路で防止する。
【解決手段】
本発明の入力制御回路は、データを入力する手段と、データを取り込むためのデータストローブ信号を入力する手段と、データストローブ信号によってデータを取り込む手段と、データストローブ信号の入力手段の制御信号を生成する手段と、データストローブ信号の入力手段を活性状態から非活性状態にする制御信号のタイミングを最終データの取り込み後のデータストローブ信号のローレベル期間に相当する内部信号により設定する手段とを有する。
【選択図】 図10

Description

本発明は、データ誤り、ラッチ不具合を少ない追加回路で容易に防止できるDRAM、入力制御回路、及び入力制御方法に関する。
近年の半導体メモリはダブルデータレート型メモリ(以下、DDR型メモリと記す)と呼ばれる方式が主流になっている。DDR型メモリは、1クロックサイクルに2つのデータの書き込み、読み出しを行う同期型ダイナミックランダムアクセスメモリ(SDRAM)である。
図1は、従来のDDR型メモリの全体ブロック図である。
DDR型メモリは、図1に示すように、アドレス端子群10、アドレス入力回路11、アドレス取り込み回路12、アドレスバッファ13、アドレスデコーダ14、メモリセル15、センスアンプ16、コマンド入力端子群(/CS、/RAS、/CAS、/WE)17、コマンド入力回路18、コマンドデコーダ及びモードレジスタ19、制御回路(1)20、制御回路(2)21、CK(クロック)端子22、/CK(クロックバー)端子23、CK、/CK入力回路及び内部クロック信号生成回路24、DLL回路25、DQ(データ)端子26、DQS(データストローブ)端子27、VREF端子28、データバッファ及びデータアンプ29、DQ入力回路30、DQS入力回路31、データ取り込み回路32、DQ出力回路33、DQS出力回路34を備えている。なお、DQ端子は、通常複数存在するが、ここでは便宜上1つしか図示しない。
アドレス端子群10、アドレス入力回路11、アドレス取り込み回路12、アドレスバッファ13、アドレスデコーダ14は直列に接続されている。アドレスデコーダ14はメモリセル15に接続されている。メモリセル15はセンスアンプ16に接続されている。
コマンド入力端子群(/CS、/RAS、/CAS、/WE)17、コマンド入力回路18、コマンドデコーダ及びモードレジスタ19は直列に接続されている。コマンドデコーダ及びモードレジスタ19は、制御回路(1)20、制御回路(2)21とそれぞれ接続されている。なお、アドレス取り込み回路12は、コマンドデコーダ及びモードレジスタ19に接続されている。制御回路(1)20と制御回路(2)21は、共にアドレスバッファ13に接続されている。また、制御回路(1)20は、センスアンプ16に接続されている。センスアンプ16と制御回路(2)21は、データバッファ及びデータアンプ29に接続されている。なお、制御回路(2)21は、DQ入力回路30、DQS入力回路31、DQ出力回路33、DQS出力回路34に接続されている。
CK(クロック)端子22と/CK(クロックバー)端子23は、共にCK、/CK入力回路及び内部クロック信号生成回路24、及び、DLL回路25に接続されている。また、CK、/CK入力回路及び内部クロック信号生成回路24は、アドレス取り込み回路12、コマンドデコーダ及びモードレジスタ19、制御回路(2)21、データ取り込み回路32に接続されている。データ取り込み回路32は、データバッファ及びデータアンプ29に接続されている。データバッファ及びデータアンプ29は、DQ出力回路33に接続されている。DLL回路25は、DQ出力回路33、DQS出力回路34に接続されている。
DQ(データ)端子26は、DQ入力回路30、DQ出力回路33に接続されている。DQS(データストローブ)端子27は、DQS入力回路31、DQS出力回路34に接続されている。VREF端子28は、DQ入力回路30、DQS入力回路31、アドレス入力回路11、コマンド入力回路18に接続されている。
DDR型メモリ内の各部の動作の概略は以下の通りである。
CK端子22と/CK端子23に入力された外部クロック信号と外部クロックバー信号からCK、/CK入力回路と内部クロック信号生成回路24で内部動作の基準となる内部クロック信号(内部CK信号S1、内部/CK信号S2)が生成される。アドレス端子群10に入力されたアドレス信号は、入力回路11を通して取り込み回路12で内部CK信号S1によって取り込まれ、アドレスバッファ13、アドレスデコーダ14で選択するメモリセルのアドレスが生成される。コマンド端子群17に入力されたコマンド信号は、コマンド入力回路18を通してコマンドデコーダ及びモードレジスタ19で内部CK信号S1に同期して各種動作の信号が生成され、更に、制御回路(1)20、制御回路(2)21で各種コマンドに対する動作モードを制御する信号が生成される。書き込み動作時はDQ入力回路30に入力されたデータが、DQS入力回路31の出力信号S4によってデータ取り込み回路32で取り込まれ、そのデータはデータバッファ29から選択されたメモリセルに書き込まれる。読み出し動作時はメモリセルのデータはセンスアンプ16と、データアンプ29で増幅され、そのデータがDQ出力回路33でDLL回路25の出力信号によってDQ端子26に出力される。
DDR型メモリにDQS端子が設けられているのは以下の理由による。
DDR型メモリではDQ端子のデータ有効幅が従来のSDRAMの半分である0.5クロックサイクルしかない。通常、メモリとメモリコントローラ間のデータの転送には各DQ端子間の信号タイミングずれなどが存在しタイミング余裕が少なくなる。従って、クロックサイクルが小さくなればなるほどデータ取り込みに対する時間的余裕が小さくなる。そのためにデータ取り込み信号としてデータストローブ(DQS)端子が設けられている。DQSは書き込み時はDDR型メモリの中でDQ端子のデータを取り込む信号として使用される。読み出し時はDQ端子から出力されるデータに同期してDDR型メモリから出力されメモリコントローラー側でDQ端子のデータを取り込む信号として使用される。
図2はバースト長は4の場合の書き込み、読み出しの時のDQS、DQの信号波形図である。この図を用いて書き込み、読み出し時のDQ、DQSの波形について説明する。
図2(D)の書き込み時のDQSは、図2(C)の書き込みコマンド(WRITE)の入力から所定時間後にローレベルとなり、図2(E)の最初のデータD1の入力の期間にDQに対し入力セットアップ時間、入力ホールド時間を確保したタイミングでハイレベルに立ち上がる。この最初のローレベルの期間をプリアンブルと言う。その後、データD2、D3、D4の入力に合わせてDQSはトグルし、最後のデータD4の入力が終了するとローレベルからハイインピーダンスに戻る。この最後のローレベルの期間をポストアンブルと言う。読み出し時は、図2(H)の読み出しコマンド(READ)が入力された後、図2(J)に示すように、モード設定コマンドによりモードレジスタで設定されるCASレーテンシー後に、DQ端子からバースト4発分のデータD1、D2、D3、D4が出力され、DQに同期して図2(I)のDQSも図示のようにプリアンブル後にトグルし、ポストアンブルを経てハイインピーダンスに戻る。
次に書き込み動作でのデータの取り込み動作について説明する。
図3はデータ取り込み部のブロック図である。データ取り込み部は、DQ入力回路30、DQS入力回路31、データ取り込み回路32を備えている。更に、データ取り込み回路32は、D型フリップフロップ回路321、322、323、324、325を含む構成となっている。
DQ入力回路30、DQS入力回路31は、D型フリップフロップ回路321、D型フリップフロップ回路324にそれぞれ接続されている。D型フリップフロップ回路321は、D型フリップフロップ回路322に接続されている。D型フリップフロップ回路322は、D型フリップフロップ回路323に接続されている。D型フリップフロップ回路324は、D型フリップフロップ回路325に接続されている。
また、DQ入力回路30とDQS入力回路31は図4で示すような入力回路であり、Pチャネル型MOSトランジスタ100、101、105と、Nチャネル型MOSトランジスタ102、103、104と、インバータ論理素子106を含む構成となっている。
Pチャネル型MOSトランジスタ100とPチャネル型MOSトランジスタ101は、カレントミラー回路(Current mirror circuit)を形成している。Pチャネル型MOSトランジスタ100とNチャネル型MOSトランジスタ102は接続されている。同様に、Pチャネル型MOSトランジスタ101とNチャネル型MOSトランジスタ103は接続されている。Nチャネル型MOSトランジスタ104は、Nチャネル型MOSトランジスタ102及びNチャネル型MOSトランジスタ103を接地させるように設けられる。更に、Pチャネル型MOSトランジスタ101とNチャネル型MOSトランジスタ103の接続点からの延長線上に、Pチャネル型MOSトランジスタ105とインバータ論理素子106が設けられている。
D型フリップフロップ回路321、322、323、325は、図5に示すように、Pチャネル型MOSトランジスタとNチャネル型MOSトランジスタで構成されたスイッチ110、111、112、113とインバータ論理素子114、115、116、117、118で構成される。D型フリップフロップ回路324は、図6に示すように、Pチャネル型MOSトランジスタとNチャネル型MOSトランジスタで構成されたスイッチ119、120、121、122とインバータ論理素子123、124、125、126、127で構成される。
DQとDQSの入力回路は書き込み動作の間、活性化されており、図7にその制御信号を生成するDQ/DQS入力制御回路のブロック図を示す。これは図1の制御回路(2)21の一部に相当し、書き込み制御回路1、NOR論理素子2、インバータ論理素子3を備えている。
書き込み制御回路1は、NOR論理素子2に接続されている。NOR論理素子2は、インバータ論理素子3に接続されている。
次に図8の信号波形図を用いて、図7のDQ/DQS入力制御回路の動作を詳細に説明する。
図8(A)のCKは外部クロック信号、図8(B)の/CKは外部クロックバー信号である。DDR型メモリ内ではCKと/CKの入力によりCK入力回路及び内部クロック信号生成回路24において、図8(F)に示すように、CKの立ち上がりと/CKの立下りに同期した内部CK信号S1と、図8(G)に示すように、CKの立ち下がりと/CKの立ち上がりに同期した内部/CK信号S2を生成する。次に、図8(C)の書き込みコマンド(WRITE)が時刻t0で入力されると、図8(H)に示す1クロックサイクル分の信号幅の書き込みコマンド信号がコマンドデコーダで生成され、次に、書き込みコマンド信号とモード設定コマンドによりモードレジスタで生成されたバースト長を示すモード信号によって、図8(I)に示すバースト長の0.5倍のクロックサイクルの信号幅の入力制御信号S9と、図8(J)に示す入力制御信号S9をWRITEレーテンシー+1クロックサイクル遅らせた書き込み制御信号S10が生成される。書き込み制御信号S10はデータをメモリセルに書き込む期間に活性化される信号である。
図8はバースト長は4、WRITEレーテンシーは1の場合なので、図8(I)の入力制御信号S9は2クロックサイクル分の幅の信号となり、図8(J)の書き込み制御信号S10は入力制御信号S9から2クロックサイクル遅らせた信号となる。図8(K)のDQ/DQS入力制御信号S5は入力制御信号S9と書き込み制御信号S10のNOR論理素子2とインバータ論理素子3で生成されるため、図8(I)の入力制御信号S9と図8(J)の書き込み制御信号S10のどちらか一方でもハイレベルの時に図8(K)のDQ/DQS入力制御信号S5はハイレベルとなる。
図4に示す入力回路は入力がローレベルの時は出力はローレベルに固定され、入力がハイレベルの時は、Pチャネル型MOSトランジスタ100、101とNチャネル型MOSトランジスタ102、103、104で構成される差動増幅回路で入力電圧レベルを参照信号であるVREF端子の電圧レベルと比較して出力信号を生成する。つまり、図8においてDQ、DQSの入力回路は、図8(K)のDQ/DQS入力制御信号S5がローレベルの時、図8(M)のDQ入力回路出力信号S3、図8(L)のDQS入力回路出力信号S4がローレベルに固定され、図8(K)のDQ/DQS入力制御信号S5がハイレベルの時、DQ、DQS入力によって図8(M)のDQ入力回路出力信号S3、図8(L)のDQS入力回路出力信号S4が変化する。
次に図8の信号波形図を用いて図3のデータ取り込み部の動作を詳細に説明する。
書き込み動作時、DQ端子にDQSの立ち上がりと同時に入力されたデータD1、D3は、図8(M)のDQ入力回路出力信号S3としてD型フリップフロップ回路321に入力され、図8(L)のDQS入力回路出力信号S4の立ち上がりで取り込まれ、図8(N)の信号S6に出力される。図8(N)の信号S6のデータはその後、図8(G)の内部/CK信号S2の立ち上がりでD型フリップフロップ回路322で再度取り込まれ、図8(P)の信号S8としてD型フリップフロップ回路323に転送された後、図8(F)の内部CK信号S1の立ち上がりで取り込まれ、図8(Q)に示すデータ線(1)に送られる。また、DQ端子にDQSの立ち下がりと同時に入力されるデータD2、D4は、図8(M)のDQ入力回路出力信号S3としてD型フリップフロップ回路324に入力され、図8(L)のDQS入力回路出力信号S4の立ち下がりで取り込まれた図8(O)の信号S7に出力された後、D型フリップフロップ回路325で図8(F)の内部CK信号S1の立ち上がりで取り込まれ、図8(R)に示すデータ線(2)に送られる。
次にDQS信号に書き込み時のポストアンブル期間後ハイインピーダンスレベルに戻る時に、グリッジ波形が発生した場合のデータ取り込み動作について図9の信号波形図を用いて詳細に説明する。
図9で点線の円で囲んだ部分がDQSのグリッジ波形である。DQS信号の入力回路21は時刻t6付近のDQSグリッジ波形に対し応答し、図9(H)に示すDQS入力回路出力信号S4を時刻t6付近で変化させてしまう。また、DDR型メモリではDQSはCKに対し左右にずれることを許容されており、DDR1と呼ばれるDDR型メモリでは0.3クロックサイクルのずれが許容されている。図9ではDQSグリッジ波形に対する誤動作が発生しやすいようにDQSをCKに対し左にずらした信号波形図となっている。
DQに入力されたデータは前述のようにD型フリップフロップ回路321、322、324で取り込まれるが、D型フリップフロップ回路324で取り込まれた図9(K)の信号S7は、グリッジ波形に応答した図9(H)のDQS入力回路出力信号S4の立ち下がりにより再度取り込まれることによってD4の後半が上書きされてしまう。従って、図9(F)に示す次の内部CK信号S1の立ち上がりによって、図9(M)のデータ線(1)には正常なデータD1、D3が転送されるが、図9(N)のデータ線(2)にはD2は正常に転送されるがD4はDQSグリッジ波形によって上書きされたデータが転送される。その結果、データD1、D2、D3はメモリセルに正常に書き込まれるが、データD4はメモリセルに正しく書き込まれないという問題が発生する。
関連する技術として、特許第3317912号公報に半導体記憶装置が開示されている。
この半導体記憶装置は、データを取り込むための同期信号を入力し、内部同期信号を出力する同期信号入力手段と、前記内部同期信号に同期して、データを取り込む取り込み手段と、前記データを記憶する記憶手段と、前記データの前記記憶手段への書き込みを指示するライトコマンドの入力に応答して、前記同期信号入力手段のイネーブル又はディセーブルを制御する制御手段とを有する。
前記制御手段は、前記ライトコマンドが入力された時、前記同期信号入力手段をイネーブルにして前記内部同期信号を出力させるとともに、前記内部同期信号のクロッキング回数のカウントを開始し、カウント数が所定の基準回数に達した時、前記同期信号入力手段をディセーブルにする。
特開2000−156083号公報に半導体装置が開示されている。
この半導体装置は、データストローブ信号に同期して、外部からのデータ信号としてのシリアルデータ信号を連続的に取り込み、前記シリアルデータ信号の最終ビットに対応する前記データストローブ信号の変化タイミングに応答して、前記シリアルデータ信号の内部回路への取り込みを禁止する手段を有することを特徴とする。
特開2003−59267号公報に半導体記憶装置が開示されている。
この半導体記憶装置は、外部クロック信号に含まれるN対(但し、Nは自然数である)の前縁及び後縁に同期して連続的に入力される2N個のデータ信号と、前記2N個のデータ信号に同期したN対の前縁及び後縁を有し、最後の後縁に続くポストアンブル期間の経過後に基準電位される外部データストローブ信号とを受け、前記外部データストローブ信号に含まれるN対の前縁及び後縁に同期して前記2N個のデータ信号を取り込む。更に、前記外部データストローブ信号に従って、内部データストローブ信号を出力する入力バッファ、前記入力バッファから出力された内部データストローブ信号を受け、第1の制御信号が非活性化レベルにされたことに応じて前記内部データストローブ信号の通過を禁止するゲート回路、前記ゲート回路を通過した内部データストローブ信号に含まれる前縁及び後縁の各々に応答して前記2N個のデータ信号を順次ラッチするラッチ回路、及び前記内部データストローブ信号のN個目の後縁に応答して前記第1の制御信号を非活性化レベルにする制御回路を備える。
特許第3317912号公報 特開2000−156083号公報 特開2003−59267号公報
従来の入力制御回路の問題として、DQSがCKに対して、ずれて入力された場合、メモリセルに正しいデータが書き込まれないことがある。
この問題が発生する原因は、DQSのポストアンブル後のグリッジ波形にDQS入力回路が応答してしまうことによってDQSの立ち下がりで最後に取り込んだデータがDQSグリッジ波形によって生成されたDQS入力回路出力信号の立ち下がりで誤データを再度取り込んでしまうため書き込むべきデータに誤データが上書きされてしまうことに起因する。
本発明の目的は、書き込み制御回路で生成された信号を外部クロック信号の立ち下がりに同期した信号で取り込む第一のラッチ回路と、第一のラッチ回路の出力信号をDQS入力回路の出力信号のローレベル期間に通過させる第二のラッチ回路を有し、第二のラッチ回路の出力信号でDQS入力回路の活性状態から非活性状態への切り替えを制御するDRAM、入力制御回路、及び入力制御方法を提供することである。
以下に、[発明を実施するための最良の形態]で使用される番号を括弧付きで用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、[特許請求の範囲]の記載と[発明を実施するための最良の形態]との対応関係を明らかにするために付加されたものである。但し、それらの番号を、[特許請求の範囲]に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
本発明のDRAMは、データ(DQ)が入力されるDQ回路(30)と、データストローブ信号(DQS)が入力されるDQS回路(31)と、前記DQ回路(30)を制御するためのDQ制御信号を前記DQ回路(30)に、前記DQS回路(31)を制御するためのDQS制御信号を前記DQS回路(31)に、それぞれ独立に出力する制御回路(21)と、前記DQS回路(31)から入力された前記データストローブ信号に応答して、前記DQ回路(30)から前記データを取り込むデータ取り込み回路(32)と、前記データ取り込み回路(32)から前記データを受け取るデータバッファ(29)と、前記データバッファ(29)により選択され、前記データが書き込まれるメモリセル(15)と、前記メモリセル(15)のデータを読み出して増幅するアンプ(16,29)と、前記増幅されたデータを出力する出力回路(33,34)とを具備する。
前記制御回路(21)は、前記DQS回路(31)を活性状態から非活性状態にする前記DQS制御信号(S14)を生成し、且つ、前記DQS制御信号(S14)のタイミングを、前記データのうち最終データの取り込み後の前記データストローブ信号のローレベル期間に相当する内部信号により設定する。
本発明の入力制御回路は、データ(DQ)が入力されるDQ回路(30)と、データストローブ信号(DQS)が入力されるDQS回路(31)と、前記DQ回路(30)を制御するためのDQ制御信号(S11)を前記DQ回路(30)に出力し、前記DQS回路(31)を制御するためのDQS制御信号(S14)を前記DQS回路(31)に出力する制御回路(21)と、前記DQS回路(31)から入力された前記データストローブ信号に応答して、前記DQ回路(30)から前記データを取り込むデータ取り込み回路(32)とを具備する。
この時、前記DQ制御信号(S11)と前記DQS制御信号(S14)とは、それぞれ独立になっている。
前記制御回路(21)は、動作モード設定回路(19)により予め設定されている信号を用いて書き込みコマンド信号から外部クロック信号(CK)の立ち上がりに同期した内部信号によってカウントし第1の信号(S9)を生成する書き込み制御回路(1)と、前記第1の信号(S9)を前記外部クロック信号の立ち下がりに同期した内部信号で取り込み第2の信号(S12)を生成するD型フリップフロップ回路(4)と、前記第2の信号(S12)を前記データストローブ信号のローレベル期間に相当する内部データストローブ信号により通過させるD型ラッチ回路(5)とを具備する。
前記動作モード設定回路(19)により予め設定されている信号は、前記データの数を表す信号である。
他の例として、前記動作モード設定回路(19)により予め設定されている信号は、前記データの数と、前記書き込みコマンド信号から前記データが入力されるまでのクロックサイクル数とを表す信号である。
前記DQS回路(31)の出力信号は、前記データストローブ信号のタイミングを調整する遅延回路(107)の有無により複数存在し、前記遅延回路(107)を通過するデータストローブ信号は入力される前記DQS回路(31)の第1の出力信号(S15)を前記データ取り込み回路(32)に使用し、前記遅延回路(107)を通過しない前記DQS回路(31)の第2の出力信号(S16)を前記制御回路(21)に使用する。
本発明の入力制御回路は、書き込み制御回路(1)で生成された信号(S9)を外部クロック信号(CK)の立ち下がりに同期した信号で取り込む第一のラッチ回路(4)と、前記第一のラッチ回路(4)の出力信号(S12)をDQS回路(31)の出力信号(S4)のローレベル期間に通過させる第二のラッチ回路(5)とを有する。
前記第二のラッチ回路(5)は、前記第二のラッチ回路(5)の出力信号(S14)で前記DQS回路(31)の活性状態から非活性状態への切り替えを制御する。
前記第二のラッチ回路(5)は、前記DQS回路(31)を非活性状態にする前記第二のラッチ回路(5)の出力信号(S14)の立ち下がりタイミングを、書き込みコマンド(WRITE)が遅延した分、遅れて切り替える。
本発明の入力制御方法は、(a)データ(DQ)を入力するステップと、(b)データストローブ信号(DQS)を入力するステップと、(c)前記データストローブ信号によって前記データを取り込むステップと、(d)前記データの入力を制御するためのDQ制御信号(S11)、及び、前記データストローブ信号の入力を制御するためのDQS制御信号(S14)を、それぞれ独立に生成するステップとを具備する。
前記(d)ステップは、(d1)前記DQS回路(31)を活性状態から非活性状態にする前記DQS制御信号(S14)を生成するステップと、(d2)前記DQS制御信号(S14)のタイミングを、前記データのうち最終データの取り込み後の前記データストローブ信号のローレベル期間に相当する内部信号により設定するステップとを具備する。
また、前記(d)ステップは、(d3)予め設定されている信号を用いて書き込みコマンド信号から外部クロック信号(CK)の立ち上がりに同期した内部信号によってカウントし第1の信号(S9)を生成するステップと、(d4)前記第1の信号(S9)を前記外部クロック信号(CK)の立ち下がりに同期した内部信号で取り込み第2の信号(S12)を生成するステップと、(d5)前記第2の信号(S12)を前記データストローブ信号のローレベル期間に相当する内部データストローブ信号により通過させるステップとを具備する。
前記予め設定されている信号は、前記データの数を表す信号である。
他の例として、前記予め設定されている信号は、前記データの数と、前記書き込みコマンド信号からデータが入力されるまでのクロックサイクル数とを表す信号である。
本発明の入力制御方法は、(e)遅延回路(107)を通過するデータストローブ信号が入力されるDQS回路(31)の第1の出力信号をデータ取り込み回路に使用するステップと、(f)前記遅延回路(107)を通過しない前記DQS回路(31)の第2の出力信号を制御回路に使用するステップとを更に具備する。
本発明の他の入力制御方法は、(A)書き込みコマンドに応じて書き込み制御回路(1)で生成された信号を外部クロック信号(CK)の立ち下がりに同期した信号で取り込み、第一の出力信号(S12)を生成するステップと、(B)前記第一の出力信号(S12)を、データストローブ信号が入力されるDQS回路(31)の出力信号のローレベル期間に通過させ、第二の出力信号(S14)を生成するステップと、(C)前記第二の出力信号(S14)で前記DQS回路(31)の活性状態から非活性状態への切り替えを制御するステップとを具備する。
本発明の他の入力制御方法は、(D)前記DQS回路(31)を非活性状態にする前記第二の出力信号(S14)の立ち下がりタイミングを、前記書き込みコマンドが遅延した分、遅れて切り替えるステップを更に具備する。
本発明の効果は、DQSのグリッジ波形によるデータの誤ラッチを防止することができることである。その理由は、DQSにグリッジ波形が発生する前にDQS入力回路を停止しているからである。また、本発明では書き込み動作用のカウンタ回路の内部信号を使用するため余分なカウンタ回路を設けることなくDQSグリッジ波形対策を実現できる。
以下に本発明の第1実施形態について添付図面を参照して説明する。
図10は本発明の第1の実施例によるDQ/DQS入力制御回路を示すブロック図である。これは図7と同様に、図1の制御回路(2)21の一部に相当する。
本発明のDQ/DQS入力制御回路は、図10に示すように、書き込み制御回路1、NOR論理素子2、インバータ論理素子3、D型フリップフロップ回路4、D型ラッチ回路5、NOR論理素子6、インバータ論理素子7を備える。
書き込み制御回路1は、NOR論理素子2、D型フリップフロップ回路4、NOR論理素子6に接続されている。NOR論理素子2は、インバータ論理素子3に接続されている。D型フリップフロップ回路4は、D型ラッチ回路5に接続されている。D型ラッチ回路5は、NOR論理素子6に接続されている。NOR論理素子6は、インバータ論理素子7に接続されている。
D型フリップフロップ回路4は、図5に示すように、Pチャネル型MOSトランジスタとNチャネル型MOSトランジスタで構成されたスイッチ110、111、112、113とインバータ論理素子114、115、116、117、118で構成される。
D型ラッチ回路5は、図11に示すように、Pチャネル型MOSトランジスタとNチャネル型MOSトランジスタで構成されたスイッチ128、129とインバータ論理素子130、131、132、133で構成される。
また、図12は本発明の図10の実施例を使用した時のデータ取り込み部のブロック図である。
データ取り込み部は、DQ入力回路30、DQS入力回路31、データ取り込み回路32を備えている。更に、データ取り込み回路32は、321、322、323、324、325のD型フリップフロップ回路で構成されている。
DQ入力回路30、DQS入力回路31は、D型フリップフロップ回路321、D型フリップフロップ回路324にそれぞれ接続されている。D型フリップフロップ回路321は、D型フリップフロップ回路322に接続されている。D型フリップフロップ回路322は、D型フリップフロップ回路323に接続されている。D型フリップフロップ回路324は、D型フリップフロップ回路325に接続されている。
また、DQ入力回路30とDQS入力回路31は図4で示すような入力回路であり、Pチャネル型MOSトランジスタ100、101、105とNチャネル型MOSトランジスタ102、103、104とインバータ論理素子106で構成されている。D型フリップフロップ回路321、322、323、325は、図5に示すように、Pチャネル型MOSトランジスタとNチャネル型MOSトランジスタで構成されたスイッチ110、111、112、113とインバータ論理素子114、115、116、117、118で構成される。D型フリップフロップ回路324は、図6に示すように、Pチャネル型MOSトランジスタとNチャネル型MOSトランジスタで構成されたスイッチ119、120、121、122とインバータ論理素子123、124、125、126、127で構成される。
図3の従来のデータ取り込み部との差は、DQ入力回路30とDQS入力回路31に入力されている制御信号がそれぞれ独立になっていることのみであり、DQ入力回路30にはDQ入力制御信号S11が入力され、DQS入力回路31にはDQS入力制御信号S14が入力されている。
次に図13の信号波形図を用いて、図10のDQ/DQS入力制御回路と図12のデータ取り込み部の動作を詳細に説明する。
図13はバースト長は4、WRITEレーテンシーは1、データ入力からメモリセルへの書き込み動作開始は1クロックサイクルの場合の信号波形図である。
従来例の図8の信号波形図と同様にCKは外部クロック信号で/CKはCKの逆相信号である。DDR型メモリ内ではCKと/CKの入力によりCK入力回路及び内部クロック信号生成回路において、図13(F)に示すように、CKの立ち上がりと/CKの立ち下がりに同期した内部CK信号S1と、図13(G)に示すように、CKの立ち下がりと/CKの立ち上がりに同期した内部/CK信号S2を生成する。
次に、図13(C)の書き込みコマンド(WRITE)が時刻t0で入力されると、図13(I)の1クロックサイクル分の信号幅の書き込みコマンド信号がコマンドデコーダで生成され、次に書き込みコマンド信号とモード設定コマンドでモードレジスタで生成されたバースト長を示すモード信号によって、図13(J)に示すように、バースト長の0.5倍のクロックサイクル分の信号幅の入力制御信号S9と、図13(K)に示すように、図13(J)の入力制御信号S9を書き込みカウンタ回路によってWRITEレーテンシーのクロックサイクル数、更に、データ入力からメモリセルへの書き込み動作開始までのクロックサイクル数を遅らせた書き込み制御信号S10が生成される。図13(K)の書き込み制御信号S10はデータをメモリセルに書き込む期間に活性化される信号である。
前述のように、図13はバースト長は4、WRITEレーテンシーは1、データ入力からメモリセルへの書き込み開始が1サイクルの場合なので、図13(J)の入力制御信号S9は2クロックサイクル分の幅の信号となり、図13(K)の書き込み制御信号S10は入力制御信号S9から2クロックサイクル遅らせた信号となる。
図13(L)のDQ入力制御信号S11は、図13(J)の入力制御信号S9と図13(K)の書き込み制御信号S10が入力するNOR論理素子2とNOR論理素子2の出力信号が入力するインバータ論理素子3で生成される。そのため、図13(J)の入力制御信号S9と図13(K)の書き込み制御信号S10のどちらか一方でもハイレベルの時に、図13(L)のDQ入力制御信号S11はハイレベルとなる。また、D型フリップフロップ回路4では、図13(J)の入力制御信号S9を、図13(G)の内部/CK信号S2の立ち上がりで取り込み、図13(M)に示すD型フリップフロップ回路4の出力信号S12を生成する。更に、D型ラッチ回路5で図13(H)のDQS入力回路出力信号S4がローレベルの時に図13(M)の信号S12を通過させ出力信号S13を生成する。図13(N)のDQS入力制御信号S14は、図13(J)の入力制御信号S9とD型ラッチ回路5の出力信号S13が入力するNOR論理素子6とNOR論理素子6の出力信号が入力するインバータ論理素子7で生成されるため、図13(J)の入力制御信号S9と出力信号S13のどちらか一方でもハイレベルの時に、図13(O)のDQ入力制御信号S14はハイレベルとなる。
図4に示す入力回路は、入力がローレベルの時は出力はローレベルに固定され、入力がハイレベルの時は、Pチャネル型MOSトランジスタ100、101とNチャネル型MOSトランジスタ102、103、104で構成される差動増幅回路で入力電圧レベルを参照信号であるVREF端子の電圧レベルと比較して出力信号を生成する。つまり、図13においてDQSの入力回路は、図13(N)のDQS入力制御信号S14がローレベルの時、図13(H)のDQS入力回路出力信号S4がローレベルに固定され、図13(N)のDQS入力制御信号S14がハイレベルの時、DQS入力によって図13(H)のDQS入力回路出力信号S4が変化する。従って、図13(N)のDQS入力制御信号S14がDQSのポストアンブル終了時の時刻t6付近でDQSにグリッジ波形が発生する前にDQS入力回路を停止しているので、図13(H)のDQS入力回路出力信号S4がグリッジ波形に対し動作することはない。
そのため、時刻t2からt5にDQ端子に入力されたデータのうちDQ端子にDQSの立ち上がりと同時に入力されたデータD1、D3は、図13(O)のDQ入力回路出力信号S3としてD型フリップフロップ回路321に入力され、図13(H)のDQS入力回路出力信号S4の立ち上がりで取り込まれ図13(P)の信号S6に出力される。図13(P)の信号S6のデータはその後、図13(G)の内部/CK信号S2の立ち上がりでD型フリップフロップ回路322で再度取り込まれ、図13(R)の信号S8としてD型フリップフロップ回路323に転送された後、図13(F)の内部CK信号S1の立ち上がりで取り込まれ、図13(S)のデータ線(1)に送られる。また、DQ端子にDQSの立ち下がりと同時に入力されるデータD2、D4はDQ入力回路出力信号S3としてD型フリップフロップ回路324に入力され、図13(H)のDQS入力回路出力信号S4の立ち下がりで取り込まれた図13(Q)の信号S7に出力された後、D型フリップフロップ回路325で図13(F)の内部CK信号S1の立ち上がりで取り込まれ、図13(T)のデータ線(2)に送られる。
次にWRITEレーテンシーが2の場合の動作を図14の信号波形図を用いて説明する。
図13と同様にバースト長は4、データ入力からメモリセルへの書き込み動作開始は1クロックサイクルである。通常、WRITEレーテンシーは固定かモード設定コマンドで予め設定されている。WRITEレーテンシーが2の場合は、図14(C)の書き込みコマンド(WRITE)とDQ端子にデータを入力する間隔が2クロックサイクルである。従って、図14(C)の書き込みコマンドがt0に入力された場合、DQ端子に入力されるデータはt4からt7の期間になる。図14(C)の書き込みコマンド(WRITE)が時刻t0で入力されると、図14(I)に示す1クロックサイクル分の信号幅の書き込みコマンド信号がコマンドデコーダで生成され、次に、図14(I)の書き込みコマンド信号とモード設定コマンドでモードレジスタで生成されたバースト長を示すモード信号によってバースト長の0.5倍のクロックサイクル分の信号幅の信号が生成される。この信号を書き込みカウンタ回路によってWRITEレーテンシーのクロックサイクル数、更に、図14(K)に示すように、データ入力からメモリセルへの書き込み動作開始までのクロックサイクル数を遅らせた書き込み制御信号S10が生成される。WRITEレーテンシーが2の場合、図14(J)の入力制御信号S9は図14(K)の書き込み制御信号S10を生成するカウンタ回路の途中の信号であり、図14(C)の書き込みコマンドから1クロックサイクル分WRITEレーテンシーが1の場合より遅れた2クロックサイクル分の幅の信号となる。
従って、DQSの入力回路を非活性にする図14(N)のDQS入力制御信号S14の立ち下がりタイミングもWRITEレーテンシーが増加した分1クロックサイクル遅れて切り替わることになる。その結果、図14でも図13の動作波形図と変わらずDQSにグリッジ波形が発生する前にDQS入力回路を停止しているので図14(H)のDQS入力回路出力信号S4が反応することはない。
上述のように、書き込み制御回路1の書き込みカウンタ回路はWRITEレーテンシーにも対応可能で、図14(J)の入力制御信号S9は書き込み制御回路1内の内部信号を使えば良いため、余分なカウンタ回路を設ける必要はない。
次に、本発明の第2実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
通常、入力回路には入力セットアップ時間、入力ホールド時間を調整するための遅延素子が接続されている。DQのDQSに対する入力セットアップ時間と入力ホールド時間を調整する場合、DQ入力回路30に調整可能な遅延素子を設ければ良いが、DQ入力回路30のみではなくDQS入力回路31にも設けられている場合がある。その際、遅延素子の遅延時間の分だけDQS入力回路出力信号が切り替わるのが遅れるため、DQS入力制御信号S14も遅れてしまい、DQS入力回路31を停止するまでに余分な時間がかかってしまう。そうなるとDQSのグリッジ波形が入力される時間に間に合わなくなる可能性がある。
図15は、本発明の第2の実施例におけるDQS入力回路、図16は図15のDQS入力回路を使用した場合のDQ/DQS入力制御回路のブロック図、図17はデータ取り込み部のブロック図である。
図15の入力回路は、Pチャネル型MOSトランジスタ100、101、105と、Nチャネル型MOSトランジスタ102、103、104と、インバータ論理素子106と、遅延時間を調整可能な遅延素子(遅延回路)107で構成されている。
図15の遅延素子107を通過するDQS入力回路出力信号(1)S15は、図17のデータ取り込み回路のD型フリップフロップ回路321,324でデータ取り込み信号として使用する。
遅延素子107を通過しないDQS入力回路出力信号(2)S16は、図16のDQ/DQS入力制御回路のD型ラッチ回路5の取り込み信号として使用する。そうすれば、DQS入力回路出力信号(1)S15が遅延素子107で遅れたとしても、DQS入力制御信号S14は遅れることはない。その結果、DQS入力回路31において遅延素子107の遅延時間に関係なく、DQS入力回路出力信号(2)S16によって最小の遅延時間でDQS入力制御信号S14がハイレベルからローレベルに切り替わり、DQS入力回路31を停止することができる。
なお、本発明で使用される各回路は、上記の実施例に示した回路に限定されるものではなく、同様の機能を有する回路であれば置換可能である。すなわち、入力信号と出力信号が実施例で使用されている回路と一致する回路を、実施例で使用されている回路の代わりに使用することが可能である。
以上のように、本発明の入力制御回路を搭載したDRAMは、データを入力する手段と、データを取り込むためのデータストローブ信号を入力する手段と、データストローブ信号によってデータを取り込む手段と、データストローブ信号の入力手段の制御信号を生成する手段と、データストローブ信号の入力手段を活性状態から非活性状態にする制御信号のタイミングを最終データの取り込み後のデータストローブ信号のローレベル期間に相当する内部信号により設定する手段を有する。
また、データストローブ信号の入力手段を活性状態から非活性状態にするタイミングを設定する手段が、動作モード設定手段により予め設定されている信号を用いて書き込みコマンド信号から外部クロック信号の立ち上がりに同期した内部信号によってカウントし第1の信号を生成する手段と、第1の信号を外部クロック信号の立ち下がりに同期した内部信号で取り込み第2の信号を生成する手段と、第2の信号をデータストローブ信号のローレベル期間に相当する内部データストローブ信号により通過させる手段を有する。
なお、動作モード設定手段により予め設定されている信号は、入力されるデータの数を表す信号である。また、動作モード設定手段により予め設定されている信号は、入力されるデータの数と書き込みコマンド信号からデータが入力されるまでのクロックサイクル数を表す信号である。更に、データストローブ信号の入力手段の出力信号は、データストローブ信号のタイミングを調整する遅延回路の有無により複数存在する。ここで、遅延回路を通過するデータストローブ信号の入力手段の第1の出力信号をデータストローブ信号によってデータを取り込む手段に使用する。遅延回路を通過しないデータストローブ信号の入力手段の第2の出力信号をデータストローブ信号の入力手段を活性状態から非活性状態にするタイミングを設定する手段に使用する。
本発明の入力制御回路は、書き込み制御回路で生成された信号を外部クロックの立ち下がりに同期した信号で取り込む第一のラッチ回路と、第一のラッチ回路の出力信号をDQS入力回路の出力信号のローレベル期間に通過させる第二のラッチ回路を有し、第二のラッチ回路の出力信号でDQS入力回路の活性状態から非活性状態への切り替えを制御するため、DQSのグリッジ波形によるデータ誤り、ラッチ不具合を少ない追加回路で容易に防止できることを特徴とする。
図1は、DDR型メモリの全体ブロック図である。 図2は、バースト長が4の場合の書き込み、読み出しの時のDQS、DQの信号波形図である。 図3は、データ取り込み部のブロック図である。 図4は、DQ入力回路及びDQS入力回路を示す入力回路のブロック図である。 図5は、D型フリップフロップ回路のブロック図である。 図6は、D型フリップフロップ回路のブロック図である。 図7は、DQ/DQS入力制御回路のブロック図である。 図8は、バースト長が4、WRITEレーテンシーが1の場合の従来例の信号波形図である。 図9は、点線の円で囲んだ部分がDQSのグリッジ波形を示す信号波形図である。 図10は、本発明の第1の実施例によるDQ/DQS入力制御回路を示すブロック図である。 図11は、D型ラッチ回路のブロック図である。 図12は、本発明の図10の実施例を使用した時のデータ取り込み部のブロック図である。 図13は、バースト長が4、WRITEレーテンシーが1、データ入力からメモリセルへの書き込み動作開始が1クロックサイクルの場合の信号波形図である。 図14は、WRITEレーテンシーが2の場合の信号波形図である。 図15は、本発明の第2の実施例におけるDQS入力回路のブロック図である。 図16は、図15のDQS入力回路を使用した場合のDQ/DQS入力制御回路のブロック図である。 図17は、図15のDQS入力回路を 使用した場合のデータ取り込み部のブロック図である。
符号の説明
1… 書き込み制御回路
2… NOR論理素子
3… インバータ論理素子
4… D型フリップフロップ回路
5… D型ラッチ回路
6… NOR論理素子
7… インバータ論理素子
10… アドレス端子群
11… アドレス入力回路
12… アドレス取り込み回路
13… アドレスバッファ
14… アドレスデコーダ
15… メモリセル
16… センスアンプ
17… コマンド入力端子群(/CS、/RAS、/CAS、/WE)
18… コマンド入力回路
19… コマンドデコーダ及びモードレジスタ
20… 制御回路(1)
21… 制御回路(2)
22… CK(クロック)端子
23… /CK(クロックバー)端子
24… CK、/CK入力回路及び内部クロック信号生成回路
25… DLL回路
26… DQ(データ)端子
27… DQS(データストローブ)端子
28… VREF端子
29… データバッファ及びデータアンプ
30… DQ入力回路
31… DQS入力回路
32… データ取り込み回路
33… DQ出力回路
34… DQS出力回路
100… Pチャネル型MOSトランジスタ
101… Pチャネル型MOSトランジスタ
102… Nチャネル型MOSトランジスタ
103… Nチャネル型MOSトランジスタ
104… Nチャネル型MOSトランジスタ
105… Pチャネル型MOSトランジスタ
106… インバータ論理素子
107… 遅延素子(遅延回路)
110… スイッチ
111… スイッチ
112… スイッチ
113… スイッチ
114… インバータ論理素子
115… インバータ論理素子
116… インバータ論理素子
117… インバータ論理素子
118… インバータ論理素子
119… スイッチ
120… スイッチ
121… スイッチ
122… スイッチ
123… インバータ論理素子
124… インバータ論理素子
125… インバータ論理素子
126… インバータ論理素子
127… インバータ論理素子
128… スイッチ
129… スイッチ
130… インバータ論理素子
131… インバータ論理素子
132… インバータ論理素子
133… インバータ論理素子
321… D型フリップフロップ回路
322… D型フリップフロップ回路
323… D型フリップフロップ回路
324… D型フリップフロップ回路
325… D型フリップフロップ回路

Claims (17)

  1. データ(DQ)が入力されるDQ回路と、
    データストローブ信号(DQS)が入力されるDQS回路と、
    前記DQ回路を制御するためのDQ制御信号を前記DQ回路に、前記DQS回路を制御するためのDQS制御信号を前記DQS回路に、それぞれ独立に出力する制御回路と、
    前記DQS回路から入力された前記データストローブ信号に応答して、前記DQ回路から前記データを取り込むデータ取り込み回路と、
    前記データ取り込み回路から前記データを受け取るデータバッファと、
    前記データバッファにより選択され、前記データが書き込まれるメモリセルと、
    前記メモリセルのデータを読み出して増幅するアンプと、
    前記増幅されたデータを出力する出力回路と
    を具備する
    DRAM。
  2. 請求項1に記載のDRAMにおいて、
    前記制御回路は、前記DQS回路を活性状態から非活性状態にする前記DQS制御信号を生成し、且つ、前記DQS制御信号のタイミングを、前記データのうち最終データの取り込み後の前記データストローブ信号のローレベル期間に相当する内部信号により設定する
    DRAM。
  3. データ(DQ)が入力されるDQ回路と、
    データストローブ信号(DQS)が入力されるDQS回路と、
    前記DQ回路を制御するためのDQ制御信号を前記DQ回路に出力し、前記DQS回路を制御するためのDQS制御信号を前記DQS回路に出力する制御回路と、
    前記DQS回路から入力された前記データストローブ信号に応答して、前記DQ回路から前記データを取り込むデータ取り込み回路と
    を具備し、
    前記DQ制御信号と前記DQS制御信号とが、それぞれ独立になっている
    入力制御回路。
  4. 請求項3に記載の入力制御回路において、
    前記制御回路は、
    動作モード設定回路により予め設定されている信号を用いて書き込みコマンド信号から外部クロック信号の立ち上がりに同期した内部信号によってカウントし第1の信号を生成する書き込み制御回路と、
    前記第1の信号を前記外部クロック信号の立ち下がりに同期した内部信号で取り込み第2の信号を生成するD型フリップフロップ回路と、
    前記第2の信号を前記データストローブ信号のローレベル期間に相当する内部データストローブ信号により通過させるD型ラッチ回路と
    を具備する
    入力制御回路。
  5. 請求項4に記載の入力制御回路において、
    前記動作モード設定回路により予め設定されている信号は、前記データの数を表す信号である
    入力制御回路。
  6. 請求項4に記載の入力制御回路において、
    前記動作モード設定回路により予め設定されている信号は、
    前記データの数と、
    前記書き込みコマンド信号から前記データが出力されるまでのクロックサイクル数と
    を表す信号である
    入力制御回路。
  7. 請求項4乃至6のいずれか一項に記載の入力制御回路において、
    前記DQS回路の出力信号は、前記データストローブ信号のタイミングを調整する遅延回路の有無により複数存在し、前記遅延回路を通過するデータストローブ信号が入力される前記DQS回路の第1の出力信号を前記データ取り込み回路に使用し、前記遅延回路を通過しない前記DQS回路の第2の出力信号を前記制御回路に使用する
    入力制御回路。
  8. 書き込み制御回路で生成された信号を外部クロック信号の立ち下がりに同期した信号で取り込む第一のラッチ回路と、
    前記第一のラッチ回路の出力信号をDQS回路の出力信号のローレベル期間に通過させる第二のラッチ回路と
    を有し、
    前記第二のラッチ回路は、前記第二のラッチ回路の出力信号で前記DQS回路の活性状態から非活性状態への切り替えを制御する
    入力制御回路。
  9. 請求項8に記載の制御回路において、
    前記第二のラッチ回路は、前記DQS回路を非活性状態にする前記第二のラッチ回路の出力信号の立ち下がりタイミングを、書き込みコマンドが遅延した分、遅れて切り替える
    入力制御回路。
  10. (a)データ(DQ)を入力するステップと、
    (b)データストローブ信号(DQS)を入力するステップと、
    (c)前記データストローブ信号によって前記データを取り込むステップと、
    (d)前記データの入力を制御するためのDQ制御信号、及び、前記データストローブ信号の入力を制御するためのDQS制御信号を、それぞれ独立に生成するステップと
    を具備する
    入力制御方法。
  11. 請求項10に記載の入力制御方法において、
    前記(d)ステップは、
    (d1)前記DQS回路を活性状態から非活性状態にする前記DQS制御信号を生成するステップと、
    (d2)前記DQS制御信号のタイミングを、前記データのうち最終データの取り込み後の前記データストローブ信号のローレベル期間に相当する内部信号により設定するステップと
    を具備する
    入力制御方法。
  12. 請求項10に記載の入力制御方法において、
    前記(d)ステップは、
    (d3)予め設定されている信号を用いて書き込みコマンド信号から外部クロック信号の立ち上がりに同期した内部信号によってカウントし第1の信号を生成するステップと、
    (d4)前記第1の信号を前記外部クロック信号の立ち下がりに同期した内部信号で取り込み第2の信号を生成するステップと、
    (d5)前記第2の信号を前記データストローブ信号のローレベル期間に相当する内部データストローブ信号により通過させるステップと
    を具備する
    入力制御方法。
  13. 請求項12に記載の入力制御方法において、
    前記予め設定されている信号は、前記データの数を表す信号である
    入力制御方法。
  14. 請求項12に記載の入力制御方法において、
    前記予め設定されている信号は、
    前記データの数と、
    前記書き込みコマンド信号から前記データが出力されるまでのクロックサイクル数と
    を表す信号である
    入力制御方法。
  15. 請求項12乃至14のいずれか一項に記載の入力制御方法において、
    (e)遅延回路を通過するデータストローブ信号が入力されるDQS回路の第1の出力信号をデータ取り込み回路に使用するステップと、
    (f)前記遅延回路を通過しない前記DQS回路の第2の出力信号を制御回路に使用するステップと
    を更に具備する
    入力制御方法。
  16. (A)書き込みコマンドに応じて書き込み制御回路で生成された信号を外部クロック信号の立ち下がりに同期した信号で取り込み、第一の出力信号を生成するステップと、
    (B)前記第一の出力信号を、データストローブ信号が入力されるDQS回路の出力信号のローレベル期間に通過させ、第二の出力信号を生成するステップと、
    (C)前記第二の出力信号で前記DQS回路の活性状態から非活性状態への切り替えを制御するステップと
    を具備する
    入力制御方法。
  17. 請求項16に記載の入力制御方法において、
    (D)前記DQS回路を非活性状態にする前記第二の出力信号の立ち下がりタイミングを、前記書き込みコマンドが遅延した分、遅れて切り替えるステップを更に具備する
    入力制御方法。
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