JP2007215237A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、一般に半導体装置に関し、詳しくはクロック信号に同期して信号を取り込む入力ラッチを有する半導体装置に関する。 The present invention generally relates to semiconductor devices, and particularly relates to a semiconductor device having an input latch that captures a signal in synchronization with a clock signal.
CPUの動作速度が速くなると、半導体記憶装置等のCPU周辺の半導体装置においても高速な動作が要求される。 When the operating speed of the CPU increases, a high-speed operation is required also in a semiconductor device around the CPU such as a semiconductor memory device.
例えばシンクロナス(クロック同期型)メモリでは、コマンド入力(或いはアドレス入力)は、外部クロックの立ち上がりエッジに対してセットアップ時間/ホールド時間の要件を満たすように入力される。入力されたコマンド(或いはデドレス)は、通常、入力初段のラッチ回路(エッジトリガラッチ)によってラッチされることで、1tCK(tCKはクロック周期)の期間維持され、このデータ保持期間内にデコーダによってデコードされる。 For example, in a synchronous (clock synchronous type) memory, a command input (or address input) is input so as to satisfy the setup time / hold time requirement with respect to the rising edge of the external clock. An input command (or address) is normally latched by a latch circuit (edge trigger latch) at the first stage of input, and is maintained for a period of 1 tCK (tCK is a clock cycle), and is decoded by a decoder within this data holding period. Is done.
図1は、従来のコマンド(或いはアドレス)入力回路及びデコーダの構成を示す図である。図2は、図1の構成の動作を示すタイミング図である。 FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a conventional command (or address) input circuit and decoder. FIG. 2 is a timing chart showing the operation of the configuration of FIG.
図1の構成は、ラッチ10、ラッチ11、及びデコーダ12を含む。ラッチ10は、ゲーテッドインバータ13、インバータ14、及びゲーテッドインバータ15を含む。ラッチ11は、ゲーテッドインバータ16、インバータ17、及びゲーテッドインバータ18を含む。ラッチ10及びラッチ11は、入力信号in0及びin1の各々に対して設けられる。
The configuration of FIG. 1 includes a
ラッチ10にはクロック信号intCLK_tの相補信号intCLK_cが供給され、ラッチ11にはクロック信号intCLK_tが供給される。ラッチ10のゲーテッドインバータ13は、クロック信号intCLK_tがLOWのときに(相補信号intCLK_cがHIGHのときに)、入力信号in0(或いはin1)を反転して、インバータ14及びゲーテッドインバータ15からなるラッチ回路20に供給する。クロック信号intCLK_tがHIGHになると、入力信号はラッチ回路20にラッチされる。この時、ラッチ11のゲーテッドインバータ16はゲートが開いている状態であり、ラッチ回路20がラッチした信号は、ラッチ11を介してラッチ信号in0lat及びin1latとして出力される。クロック信号intCLK_tがその後LOWになると、ゲーテッドインバータ16が閉じて、インバータ17及びゲーテッドインバータ18からなるラッチ回路21に入力信号がラッチされる。クロック信号intCLK_tがLOWである期間に、次の入力信号がラッチ10に供給されるが、ラッチ回路21にラッチされた最初の入力信号はクロック信号intCLK_tが次にHIGHになるまで保持される。
The
このようにして図2に示されるように、入力信号をラッチしたラッチ信号in0lat及びin1latが、1tCK(tCKはクロック周期)の期間維持される。この期間内に、図1のデコーダ12がラッチ信号in0lat及びin1latをデコードして、デコード結果である出力信号out<0:3>を出力する。
In this way, as shown in FIG. 2, the latch signals in0lat and in1lat obtained by latching the input signal are maintained for a period of 1tCK (tCK is a clock cycle). Within this period, the
ラッチ10が入力信号をラッチする前に入力信号を確定するために、図2に示されるようにセットアップ時間を確保することが必要となる。上記の方式では、このセットアップ時間に加えて、デコーダ12が入力信号をデコードするために要するデコード時間が必要である。従って、データ信号の入力からデコード結果が得られるまでには、セットアップ時間とデコード時間の合計に相当する遅延が生じてしまう。
In order to determine the input signal before the
この問題を解決するために、セットアップ時間を利用して、ラッチする前にデコード演算を実行する方式が用いられる。 In order to solve this problem, a system is used in which a decoding operation is performed before latching using the setup time.
図3は、セットアップ時間を利用して高速化を実現する従来のコマンド(或いはアドレス)入力回路及びデコーダの構成を示す図である。図4は、図3の構成の動作を示すタイミング図である。図3及び図4に示されるように、この方式では、デコーダ12をラッチ10及び11の前段に設け、ラッチのセットアップ時間内にデコード処理を実行することで、処理の高速化を図っている。
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a conventional command (or address) input circuit and decoder that realizes high speed using the setup time. FIG. 4 is a timing chart showing the operation of the configuration of FIG. As shown in FIGS. 3 and 4, in this system, the
しかしながらこの方式は、デコード後の信号を独立にラッチするため、多くのラッチを必要とする。例えば、図3のような2ビットの入力をデコードする場合には合計8個のラッチが必要となり、また3ビットをデコードする場合には合計16個のラッチが必要となる。 However, this method requires many latches because the decoded signal is latched independently. For example, when decoding a 2-bit input as shown in FIG. 3, a total of 8 latches are required, and when decoding 3 bits, a total of 16 latches are required.
またこの方式では、タイミング調整回路22を用いてクロック信号を遅延させることで、デコーダによるデコード時間を見込んだ適切なタイミングにラッチタイミングを設定する。従って、タイミング調整回路22の製造ばらつきや電圧変動等により生じるタイミングのずれを勘案して、大きなタイミングマージンを確保しておく必要がある。 In this system, the timing adjustment circuit 22 is used to delay the clock signal, thereby setting the latch timing at an appropriate timing that allows for the decoding time by the decoder. Therefore, it is necessary to secure a large timing margin in consideration of timing deviation caused by manufacturing variation of the timing adjustment circuit 22 or voltage fluctuation.
従って図3に示される従来の方式では、チップ面積が増大すると共に、製造ばらつきや電圧変動によるタイミングのずれ勘案して大きなタイミングマージンを確保するために、充分な高速化を図ることが出来ない。またこのように大きなタイミングマージンをセットアップ時間に対して確保しようとすると、ホールド時間に対するタイミングマージンが少なくなるという問題がある。一般的に、クロック周期が短くなるとセットアップ時間及びホールド時間は短くなるので、クロックの高速化が進んだシステムでは、タイミングマージンを確保することがより困難になる。 Therefore, in the conventional method shown in FIG. 3, the chip area increases, and a sufficient speed margin cannot be achieved in order to secure a large timing margin by taking into account timing deviations due to manufacturing variations and voltage fluctuations. Further, if such a large timing margin is to be ensured for the setup time, there is a problem that the timing margin for the hold time is reduced. In general, when the clock cycle is shortened, the setup time and hold time are shortened, so that it is more difficult to secure a timing margin in a system in which the clock speed is advanced.
以上の点を鑑み、本発明は、チップ面積の増加が少なく、かつ高速な入力初段ラッチを備えた半導体装置を提供することを目的とする。 In view of the above, it is an object of the present invention to provide a semiconductor device including a high-speed input first stage latch with a small increase in chip area.
本発明による半導体装置は、入力信号を受け取り第1のクロック信号の半サイクル期間だけ該入力信号を保持する第1のラッチと、該第1のラッチの出力に接続される遅延要素と、該遅延要素の出力に接続され第2のクロック信号の半サイクル期間だけ該遅延要素から供給される信号を保持する第2のラッチと、該第1のクロック信号の該半サイクル期間で該第1のラッチがラッチした信号が後続する該第2のクロック信号の該半サイクル期間で該遅延要素を介して該第2のラッチにラッチされるように該第1のクロック信号及び該第2のクロック信号の少なくとも一方のタイミングを調整する回路とを含み、前記第1のラッチ及び第2のラッチは、転送ゲートと2個のインバータを有する第3のラッチとで構成されることを特徴とする。 A semiconductor device according to the present invention includes a first latch that receives an input signal and holds the input signal for a half cycle period of a first clock signal, a delay element connected to the output of the first latch, and the delay A second latch connected to the output of the element and holding a signal supplied from the delay element for a half cycle period of a second clock signal; and the first latch in the half cycle period of the first clock signal Of the first clock signal and the second clock signal so that the latched signal is latched into the second latch via the delay element during the half cycle period of the second clock signal that follows. And a circuit for adjusting at least one of the timings, wherein the first latch and the second latch include a transfer gate and a third latch having two inverters.
本発明の別の側面による半導体装置は、コマンド信号を受け取り第1のクロック信号の半サイクル期間だけ該コマンド信号を保持する第1のラッチと、該第1のラッチの出力に接続されるコマンドデコーダと、該コマンドデコーダの出力に接続され第2のクロック信号の半サイクル期間だけ該コマンドデコーダから供給されるデコード信号を保持する第2のラッチと、該第2のラッチから供給される該デコード信号に基づいてアクセス制御を行うコントローラとを含み、前記第1のラッチ及び第2のラッチは、転送ゲートと2個のインバータを有する第3のラッチとで構成されることを含むことを特徴とする。 A semiconductor device according to another aspect of the present invention includes a first latch that receives a command signal and holds the command signal for a half cycle period of the first clock signal, and a command decoder connected to the output of the first latch A second latch connected to the output of the command decoder and holding a decode signal supplied from the command decoder for a half cycle period of the second clock signal; and the decode signal supplied from the second latch And a controller that performs access control based on the first and second latches, wherein the first latch and the second latch include a transfer gate and a third latch having two inverters. .
本発明の別の側面による半導体装置は、半導体装置は、アドレス信号を受け取り第1のクロック信号の半サイクル期間だけ該アドレス信号を保持する第1のラッチと、該第1のラッチの出力に一端が接続されるアドレス信号を転送する遅延要素と、該遅延要素の他端に接続され第2のクロック信号の半サイクル期間だけ該遅延要素から供給されるアドレス信号を保持する第2のラッチとを含み、前記第1のラッチ及び第2のラッチは、転送ゲートと2個のインバータを有する第3のラッチとで構成されることを特徴とする。 According to another aspect of the present invention, a semiconductor device includes: a first latch that receives an address signal and holds the address signal for a half cycle period of the first clock signal; and an output of the first latch. A delay element that transfers an address signal to which the delay element is connected, and a second latch that is connected to the other end of the delay element and holds an address signal supplied from the delay element for a half cycle period of the second clock signal. In addition, the first latch and the second latch include a transfer gate and a third latch having two inverters.
本発明の少なくとも1つの実施例によれば、エッジトリガ回路を構成する2つのラッチの間にデコーダを配置し、セットアップ時間を利用してデコード処理を実行するので、デコーダ処理による時間遅れを隠すことが出来る。この構成では、初段のラッチは入力信号数と同数設けられていればよいので、従来の構成に比較して少ない回路素子数で高速なラッチ・デコード動作を実現することが出来る。またクロック信号のタイミングを調整することで、第1のラッチから第2のラッチへの確実なデータ転送を実現することが出来る。 According to at least one embodiment of the present invention, the decoder is arranged between the two latches constituting the edge trigger circuit, and the decoding process is executed using the setup time, so that the time delay due to the decoder process is hidden. I can do it. In this configuration, the same number of latches as the number of input signals need be provided in the first stage, so that a high-speed latch / decode operation can be realized with a smaller number of circuit elements than in the conventional configuration. Further, by adjusting the timing of the clock signal, reliable data transfer from the first latch to the second latch can be realized.
またエッジトリガ回路を構成する2つのラッチの間に遅延要素を配置し、セットアップ時間を利用して信号転送を実行するので、信号転送による時間遅れを隠すことが出来る。これにより高速なデータ転送を実現することが出来る。 Further, since a delay element is arranged between two latches constituting the edge trigger circuit and signal transfer is executed using the setup time, a time delay due to signal transfer can be hidden. As a result, high-speed data transfer can be realized.
以下に、本発明の実施例を添付の図面を用いて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図5は、本発明によるラッチ回路の第1実施例を示す構成図である。第1の実施例においては、エッジトリガ回路を構成する2つのラッチ、即ちクロック信号のLOW期間に転送した信号をHIGH期間の間保持する初段のラッチとクロック信号のHIGH期間に転送した信号をLOW期間の間保持する次段のラッチとが分離され、その間にデコーダが配置される。図5において、図1と同一の構成要素は同一の番号で参照し、その詳細な説明は省略する。 FIG. 5 is a block diagram showing a first embodiment of the latch circuit according to the present invention. In the first embodiment, the two latches constituting the edge trigger circuit, that is, the first stage latch that holds the signal transferred during the HIGH period of the clock signal and the signal that is transferred during the HIGH period of the clock signal are LOW. The latch of the next stage that is held for the period is separated, and a decoder is arranged between them. In FIG. 5, the same components as those of FIG. 1 are referred to by the same numerals, and a detailed description thereof will be omitted.
図5の構成は、ラッチ10、ラッチ11、デコーダ12、及びパルス幅拡張回路31を含む。ラッチ10及びラッチ11の間にデコーダ12が配置される。ラッチ10には、パルス幅拡張回路31でクロック信号intCLK_tのパルス幅を拡張した信号の相補信号であるクロック信号intCLK_c'が供給される。ラッチ11には、タイミング遅延32によってクロック信号intCLK_tが遅延されたクロック信号intCLKd_t'が供給される。ここでタイミング遅延32は、例えばデコーダ12をラッチ10及び11の間に設けることで、ラッチ10及び11の距離が長くなることにより不可避的に生じる配線遅延である。またデコーダ12のデコード時間を配慮する必要が有る場合には、意図的に遅延回路等を挿入するようにしてもよい。また入力信号in0及びin1は、半導体記憶装置等の半導体装置に対するコマンド信号或いはアドレス信号などである。
The configuration in FIG. 5 includes a
図6は、図5の構成の動作を示すタイミング波形図である。 FIG. 6 is a timing waveform diagram showing the operation of the configuration of FIG.
図6に示されるように、相補クロック信号intCLK_c'の立ち下りまでのセットアップ時間を確保して入力信号in0及びin1を入力すると、この信号がラッチ10を通過してデコーダ12に供給される。デコーダ12は、セットアップ時間を利用してデコード処理を行う。クロック信号intCLK_tの立ち上がりのタイミングで、ラッチ10は入力信号in0及びin1をラッチする。ラッチ10にラッチされた信号inlat<0:1>は、デコーダ12によりデコード信号dec<0:3>とされ、ラッチ状態が解除されたラッチ11を通過し、出力信号out<0:3>として次段に供給される。次に、遅延クロック信号intCLKd_t'が立ち下がるタイミングで、デコード信号dec<0:3>がラッチ11にラッチされる。ラッチ11がラッチした信号は、出力信号out<0:3>として次段に供給され、遅延クロック信号intCLKd_t'がLOWの間保持される。このようにして、出力信号out<0:3>は、1tCK(tCKはクロック周期)の期間出力される。
As shown in FIG. 6, when input signals in0 and in1 are input while securing a setup time until the fall of the complementary clock signal intCLK_c ′, this signal passes through the
ここでクロック信号intCLKd_t'は、配線遅延等のタイミング遅延32によって遅延されているので、ラッチ10のラッチ信号がデコーダ12を介してラッチ11に問題なく転送されるためには、ラッチ10のラッチ信号保持時間を長くしておく必要がある。仮にラッチ10のラッチ信号保持期間が元のクロック信号intCLK_tのHIGH期間のままであるとすると、ラッチ11が遅延クロック信号intCLKd_t'の立ち下がりでデータをラッチするときには、ラッチ10の内容が次の信号で書き換えられてしまっているので、正しい信号転送を行うことが出来ない。
Here, since the clock signal intCLKd_t ′ is delayed by a
そこで図5に示される構成では、パルス幅拡張回路31によりラッチ10のラッチ信号保持期間を延長することで、図6に示されるように正しい信号転送が出来るようにしている。
Therefore, in the configuration shown in FIG. 5, the pulse
このように本発明においては、エッジトリガ回路を構成する2つのラッチの間にデコーダを配置し、セットアップ時間を利用してデコード処理を実行するので、デコーダ処理による時間遅れを隠すことが出来る。この構成では、初段のラッチは入力信号数と同数設けられていればよいので、従来の図3の構成に比較して少ない回路素子数で高速なラッチ・デコード動作を実現することが出来る。またパルス幅拡張回路はパルス幅を延長するだけであるので、初段のラッチのラッチタイミングは、基本的にタイミング無調整のエッジタイミングであり、従来のようにタイミング調整回路を経由する場合に比べタイミングのずれが生じにくい。なおパルス幅拡張回路は、タイミングマージンが十分である場合には設ける必要がない。 As described above, in the present invention, since the decoder is arranged between the two latches constituting the edge trigger circuit and the decoding process is executed using the setup time, the time delay due to the decoder process can be hidden. In this configuration, it is only necessary to provide the same number of first stage latches as the number of input signals. Therefore, a high-speed latch / decode operation can be realized with a smaller number of circuit elements than the conventional configuration of FIG. In addition, since the pulse width expansion circuit only extends the pulse width, the latch timing of the first stage latch is basically an edge timing with no timing adjustment, which is a timing compared to the case of using the timing adjustment circuit as in the past. It is difficult for deviation to occur. Note that it is not necessary to provide the pulse width expansion circuit when the timing margin is sufficient.
図7は、本発明によるラッチ回路の第2実施例を示す構成図である。第2の実施例においては、図5のパルス幅拡張回路31の代わりにパルス幅抑制回路33が設けられる。図7において、図5と同一の構成要素は同一の番号で参照する。
FIG. 7 is a block diagram showing a second embodiment of the latch circuit according to the present invention. In the second embodiment, a pulse
図7の構成は、ラッチ10、ラッチ11、デコーダ12、及びタイミング遅延32を含む。ラッチ10及びラッチ11の間にデコーダ12が配置される。ラッチ10には、クロック信号intCLK_tの相補信号であるクロック信号intCLK_cが供給される。ラッチ11には、タイミング遅延32によって遅延されたクロック信号に対して、パルス幅抑制回路33によりパルス幅を短縮したクロック信号intCLKd_t''が供給される。入力信号in0及びin1は、半導体記憶装置等の半導体装置に対するコマンド信号或いはアドレス信号などである。
The configuration of FIG. 7 includes
図8は、図7の構成の動作を示すタイミング波形図である。 FIG. 8 is a timing waveform diagram showing the operation of the configuration of FIG.
図8に示されるように、相補クロック信号intCLK_cの立ち下りまでのセットアップ時間を確保して入力信号in0及びin1を入力すると、この信号がラッチ10を通過してデコーダ12に供給される。デコーダ12は、セットアップ時間を利用してデコード処理を行う。クロック信号intCLK_tの立ち上がりのタイミングで、ラッチ10は入力信号in0及びin1をラッチする。ラッチ10にラッチされた信号inlat<0:1>は、デコーダ12によりデコード信号dec<0:3>とされ、ラッチ状態が解除されたラッチ11を通過し、出力信号out<0:3>として次段に供給される。次に、クロック信号intCLKd_t''が立ち下がるタイミングで、デコード信号dec<0:3>がラッチ11にラッチされる。ラッチ11がラッチした信号は、出力信号out<0:3>として次段に供給され、パルス幅抑制回路33によりパルス幅を短縮したクロック信号intCLKd_t''がLOWの間保持される。このようにして、出力信号out<0:3>は、1tCK(tCKはクロック周期)の期間出力される。
As shown in FIG. 8, when input signals in0 and in1 are input while securing a setup time until the complementary clock signal intCLK_c falls, this signal passes through the
第2実施例においては、第1実施例でラッチ10側のラッチ解除タイミングを遅らせたのと同様の効果を、ラッチ11側のラッチ設定タイミングを早めることで実現している。即ち、パルス幅抑制回路33によりラッチ11のラッチタイミングを早めることで、図8に示されるように正しい信号転送が出来るようにしている。
In the second embodiment, the same effect as that of delaying the latch release timing on the
このように本発明においては、エッジトリガ回路を構成する2つのラッチの間にデコーダを配置し、セットアップ時間を利用してデコード処理を実行するので、デコーダ処理による時間遅れを隠すことが出来る。上記構成では、初段のラッチは入力信号数と同数設けられていればよいので、従来の図3の構成に比較して少ない回路素子数で高速なラッチ・デコード動作を実現することが出来る。なおパルス幅抑制回路33は、タイミングマージンが十分である場合には設ける必要がない。
As described above, in the present invention, since the decoder is arranged between the two latches constituting the edge trigger circuit and the decoding process is executed using the setup time, the time delay due to the decoder process can be hidden. In the above configuration, the number of latches in the first stage only needs to be the same as the number of input signals, so that a high-speed latch / decode operation can be realized with a smaller number of circuit elements than in the conventional configuration of FIG. The pulse
図9は、本発明によるラッチ回路の第3実施例を示す構成図である。第3の実施例においては、図5の構成に加えてパルス幅抑制回路33が設けられる。図9において、図5及び図7と同一の構成要素は同一の番号で参照する。
FIG. 9 is a block diagram showing a third embodiment of the latch circuit according to the present invention. In the third embodiment, a pulse
図9の構成は、ラッチ10、ラッチ11、デコーダ12、及びタイミング遅延32を含む。ラッチ10及びラッチ11の間にデコーダ12が配置される。ラッチ10には、パルス幅拡張回路31でクロック信号intCLK_tのパルス幅を拡張した信号の相補信号であるクロック信号intCLK_c'が供給される。ラッチ11には、タイミング遅延32によって遅延されたクロック信号に対して、パルス幅抑制回路33によりパルス幅を短縮したクロック信号intCLKd_t''が供給される。入力信号in0及びin1は、半導体記憶装置等の半導体装置に対するコマンド信号或いはアドレス信号などである。
The configuration of FIG. 9 includes a
図10は、図9の構成の動作を示すタイミング波形図である。 FIG. 10 is a timing waveform diagram showing the operation of the configuration of FIG.
図10に示されるように、ラッチ10によりラッチされたラッチ信号inlat<0:1>は、パルス幅拡張回路31により延長された相補クロック信号intCLK_c'のLOW期間の間保持される。このラッチ信号inlat<0:1>を、パルス幅抑制回路33により早められたクロック信号intCLKd_t''の立ち下がりエッジのタイミングで、デコード信号dec<0:3>としてラッチ11にラッチする。
As shown in FIG. 10, the latch signal inlat <0: 1> latched by the
第3実施例においては、パルス幅拡張回路31によりラッチ10側のラッチ解除タイミングを遅らせるのと同時に、パルス幅抑制回路33によりラッチ11側のラッチ設定タイミングを早めることで、図10に示されるように正しい信号転送が出来るようにしている。パルス幅拡張回路31とパルス幅抑制回路33との両方を用いることで、片方だけでは充分なタイミング保証が出来ない場合等に、確実なデータ転送を実現することが出来る。
In the third embodiment, the latch release timing on the
図11は、本発明によるラッチ回路の第4実施例を示す構成図である。第4の実施例においては、エッジトリガ回路を構成する2つのラッチ、即ちクロック信号のLOW期間に転送した信号をHIGH期間の間保持する初段のラッチとクロック信号のHIGH期間に転送した信号をLOW期間の間保持する次段のラッチとが分離され、その間に長距離配線40が配置される。図11において、図5と同一の構成要素は同一の番号で参照する。
FIG. 11 is a block diagram showing a fourth embodiment of the latch circuit according to the present invention. In the fourth embodiment, the two latches constituting the edge trigger circuit, that is, the first stage latch that holds the signal transferred during the HIGH period of the clock signal and the signal that is transferred during the HIGH period of the clock signal are LOW. The next-stage latch held for the period is separated, and the long-
図11の構成は、ラッチ10、ラッチ11、長距離配線40、及びパルス幅拡張回路31を含む。ラッチ10及びラッチ11の間に長距離配線40が配置される。入力信号in0及びin1は、半導体記憶装置等の半導体装置に対するコマンド信号或いはアドレス信号などである。
The configuration of FIG. 11 includes a
図12は、図11の構成の動作を示すタイミング波形図である。 FIG. 12 is a timing waveform diagram showing the operation of the configuration of FIG.
図12に示されるように、相補クロック信号intCLK_c'の立ち下りまでのセットアップ時間を確保して入力信号in0及びin1を入力すると、この信号がラッチ10を通過して長距離配線40に供給される。長距離配線40は、このセットアップ時間を利用して信号転送を行う。クロック信号intCLK_tの立ち上がりのタイミングで、ラッチ10は入力信号in0及びin1をラッチする。ラッチ10にラッチされた信号inlat<0:1>は、長距離配線40及びラッチ状態が解除されたラッチ11を通過し、出力信号out<0:1>として次段に供給される。次に、遅延クロック信号intCLKd_t'が立ち下がるタイミングで、長距離配線40により転送された遅延ラッチ信号inlatd<0:1>がラッチ11にラッチされる。ラッチ11がラッチした信号は、出力信号out<0:1>として次段に供給され、遅延クロック信号intCLKd_t'がLOWの間保持される。このようにして、出力信号out<0:1>は、1tCK(tCKはクロック周期)の期間出力される。
As shown in FIG. 12, when input signals in0 and in1 are input while securing a setup time until the fall of the complementary clock signal intCLK_c ′, this signal passes through the
図11に示される構成では、図5の構成と同様にパルス幅拡張回路31によりラッチ10のラッチ信号保持期間を延長することで、図6に示されるように正しい信号転送が出来るようにしている。
In the configuration shown in FIG. 11, as in the configuration of FIG. 5, the pulse
このように本発明においては、エッジトリガ回路を構成する2つのラッチの間に長距離配線を配置し、セットアップ時間を利用して信号転送を実行するので、信号転送による時間遅れを隠すことが出来る。またパルス幅拡張回路はパルス幅を延長するだけであるので、初段のラッチのラッチタイミングは、基本的にタイミング無調整のエッジタイミングであり、タイミングのずれが生じにくい。なおパルス幅拡張回路は、タイミングマージンが十分である場合には設ける必要がない。 As described above, in the present invention, the long distance wiring is arranged between the two latches constituting the edge trigger circuit, and the signal transfer is executed by using the setup time. Therefore, the time delay due to the signal transfer can be hidden. . Further, since the pulse width extension circuit only extends the pulse width, the latch timing of the first stage latch is basically an edge timing with no timing adjustment, and a timing shift hardly occurs. Note that it is not necessary to provide the pulse width expansion circuit when the timing margin is sufficient.
長距離配線を対象とした上記第4の実施例は、デコーダを対象とした第2及び3実施例と同様に、パルス幅拡張回路の代わりにパルス幅抑制回路を設ける構成、或いはパルス幅拡張回路及びパルス幅抑制回路の両方を設ける構成としてもよい。 As in the second and third embodiments for the decoder, the fourth embodiment for long-distance wiring has a configuration in which a pulse width suppression circuit is provided instead of the pulse width expansion circuit, or a pulse width expansion circuit. The pulse width suppression circuit may be provided.
図13は、パルス幅拡張回路31の回路構成の一例を示す図である。
FIG. 13 is a diagram illustrating an example of a circuit configuration of the pulse
図13のパルス幅拡張回路31は、インバータ51乃至55と、NOR回路56を含む。入力クロック信号CLKがHIGHになると、これに応じてインバータ55の出力がHIGHになる。その後、入力クロック信号CLKのHIGHレベルは、インバータ51乃至54のインバータ列で所定の遅延時間だけ遅延されてNOR回路入力されるが、この場合はインバータ55の出力はHIGHのままである。入力クロック信号CLKがLOWになっても、所定の遅延時間の間はインバータ51乃至54のインバータ列の出力がHIGHであるので、インバータ55の出力はHIGHに留まる。その後、入力クロック信号CLKのLOWレベルが、インバータ51乃至54のインバータ列で所定の遅延時間だけ遅延されてNOR回路に入力され、これに応じてインバータ55の出力がLOWに変化する。従って、上記所定の遅延時間だけパルス幅を拡大することが出来る。
The pulse
図14は、パルス幅抑制回路33の回路構成の一例を示す図である。
FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a circuit configuration of the pulse
図13のパルス幅抑制回路33は、インバータ61乃至66と、NAND回路67を含む。入力クロック信号CLKがHIGHになると、これに応じてインバータ66の出力がHIGHになる。その後、入力クロック信号CLKのHIGHレベルは、インバータ61乃至65のインバータ列で所定の遅延時間だけ遅延され、LOW信号としてNAND回路入力される。これに応じてインバータ66の出力がLOWに変化する。従って、上記所定の遅延時間の長さにパルス幅を縮小することが出来る。
The pulse
図15は、本発明によるラッチを適用した半導体記憶装置の構成を示す構成図である。 FIG. 15 is a block diagram showing a configuration of a semiconductor memory device to which the latch according to the present invention is applied.
図15の半導体記憶装置は、入力バッファ71−1及び71−2、ラッチ72−1及び72−2、長距離配線73−1及び73−2、ラッチ74−1及び74−2、アドレスコントローラ75、入力バッファ76−1及び76−2、ラッチ77−1及び77−2、インバータ78−1及び78−2、コマンドデコーダ79−1乃至79−4、ラッチ80−1乃至80−4、コマンドコントローラ81、入力バッファ82、パルス幅拡張回路83、パルス幅抑制回路84、コラムデコーダ85、ローデコーダ86、及びメモリセル配列87を含む。
15 includes input buffers 71-1 and 71-2, latches 72-1 and 72-2, long distance wirings 73-1 and 73-2, latches 74-1 and 74-2, and an
アドレス信号(図では例として2ビット)が入力バッファ71−1及び71−2に供給されると、初段のラッチ72−1及び72−2、長距離配線73−1及び73−2、及び次段のラッチ74−1及び74−2を介して、アドレスコントローラ75に供給される。アドレスコントローラ75は、コラムアドレスをコラムデコーダ85に供給し、ローアドレスをローデコーダ86に供給する。コラムデコーダ85及びローデコーダ86は、それぞれ対応するアドレスをデコードし、これによりメモリセル配列87の指定したアドレスがアクセスされる。
When an address signal (2 bits as an example in the figure) is supplied to the input buffers 71-1 and 71-2, the first stage latches 72-1 and 72-2, the long distance wirings 73-1 and 73-2, and the next It is supplied to the
コマンド信号(図では例として2ビット)が入力バッファ76−1及び76−2に入力されると、初段のラッチ77−1及び77−2、インバータ78−1及び78−2、コマンドデコーダ79−1乃至79−4、及び次段のラッチ80−1乃至80−4を介して、コマンドコントローラ81に供給される。コマンドコントローラ81は、コマンドデコーダ79−1乃至79−4によるコマンドデコード結果に従って、アドレスコントローラ75等を制御することでアクセス制御を行う。
When a command signal (2 bits as an example in the figure) is input to the input buffers 76-1 and 76-2, the first stage latches 77-1 and 77-2, inverters 78-1 and 78-2, command decoder 79- 1 to 79-4 and the latches 80-1 to 80-4 in the next stage are supplied to the
クロック信号は入力バッファ82に供給され、入力バッファ82からパルス幅拡張回路83及びパルス幅抑制回路84に供給される。パルス幅拡張回路83は、クロック信号のパルス幅を拡大して、アドレス系の初段のラッチ72−1及び72−2並びにコマンド系の初段のラッチ77−1及び77−2に供給する。パルス幅抑制回路84は、クロック信号のパルス幅を縮小して、アドレス系の次段のラッチ74−1及び74−2並びにコマンド系の次段のラッチ80−1乃至80−4に供給する。
The clock signal is supplied to the
アドレス系においては、アドレス信号転送のために必要な長距離配線の両端に初段のラッチと次段のラッチとを分けて配置することで、長距離配線の信号転送時間を隠すことが可能となり、ラッチ動作及びアドレス信号転送を高速に実行することが出来る。またコマンド系においては、初段のラッチと次段のラッチとの間にコマンドデコーダを配置することで、コマンドデコーダのコマンドデコード処理に要する時間を隠すことが可能になり、ラッチ動作及びコマンドデコード処理を高速に実行することが出来る。 In the address system, it is possible to hide the signal transfer time of the long distance wiring by arranging the first latch and the next latch separately at both ends of the long distance wiring necessary for address signal transfer, Latch operation and address signal transfer can be executed at high speed. In the command system, a command decoder is arranged between the latch at the first stage and the latch at the next stage, thereby making it possible to hide the time required for command decoding by the command decoder. It can be executed at high speed.
図16は、半導体記憶装置のアドレス信号の長距離配線に本発明によるラッチ回路を用いた場合の更なる詳細を示す図である。 FIG. 16 is a diagram showing further details when the latch circuit according to the present invention is used for the long distance wiring of the address signal of the semiconductor memory device.
図16の構成は、クロックパッド101、複数のアドレスパッド102、クロック用の入力バッファ(IB)103、アドレス用の複数のクロックバッファ(IB)104、複数のアドレス信号それぞれに対するタイミング調整回路105、複数のアドレス信号それぞれに対する初段のラッチ106、及び複数のアドレス信号それぞれに対する次段のラッチ107を含む。
16 includes a clock pad 101, a plurality of
通常のチップのパッド配置では、クロックパッド101はチップ中央に、複数のアドレスパッド102はチップの中央から端に向かいチップ片側半分に一列に設けられる。図16の構成では、信号配線によるクロック信号の遅れを少なくするために、アドレスパッド102の列の略中央付近に初段のラッチ106を設けている。クロック用の入力バッファ103から初段のラッチ106までのクロック信号の遅延は、tD1+tD2a+tD2bである。ここでtD1は、クロックパッド101から一番左端のアドレスパッド102までの配線分の遅延であり、tD2a+tD2bは、一番左端のアドレスパッド102から中央のアドレスパッド102までの配線分の遅延である。一番左端のアドレスパッド102から中央のアドレスパッド102までの配線の途中でクロック信号配線が分岐され、クロック信号が次段のラッチ107に供給される。次段のラッチ107に供給されるこのクロック信号の遅延は、tD1+tD2aである。
In a normal chip pad arrangement, the clock pad 101 is provided in the center of the chip, and the plurality of
タイミング調整回路105までのアドレス信号の遅延は、一番左端或いは一番右端(A)のアドレスパッド102で最大となりtA0である。この遅延時間tA0は、クロック信号の遅延tD2a+tD2bに略同一である。タイミング調整回路105は、アドレスパッド102からタイミング調整回路105までのアドレス信号毎の配線長の違いを調整するためのものであり、配線長に応じて0からtA0までの遅延を導入する。一番左端或いは一番右端(A)のアドレスパッド102のアドレス信号に対しては遅延0を設定し、中央のアドレスパッド102に対しては遅延tA0を設定する。これにより、全てのアドレス信号は、略一定の遅延遅延tA0を有することになる。
The delay of the address signal up to the
初段のラッチ106は、tD1+tD2(tD2=tD2a+tD2b)だけ遅延したクロック信号によってラッチされるので、この初段のラッチ106がラッチした段階で、アドレス信号の遅延tA0はクロック信号の遅延に吸収される。
The
図17は、図16の構成の動作タイミングを示す図である。 FIG. 17 is a diagram showing the operation timing of the configuration of FIG.
図16のA点に供給されるアドレス信号は、図17に示されるように、クロック信号CLKの立ち上がりエッジに対してセットアップ時間tISだけのマージンを見込んで入力される。このアドレス信号は配線遅延でtA0+tA2(≒tD2+tA2)だけ遅延されて、図16のB点に到達する(図17のB)。途中に存在する初段のラッチ106は、tD1+tD2だけ遅延したクロック信号の立ち上がりでアドレス信号をラッチし、アドレス信号はクロック信号の半サイクルより若干長い間B点において維持される。
As shown in FIG. 17, the address signal supplied to the point A in FIG. 16 is input with a margin for the setup time tIS with respect to the rising edge of the clock signal CLK. This address signal is delayed by tA0 + tA2 (≈tD2 + tA2) due to the wiring delay, and reaches point B in FIG. 16 (B in FIG. 17). The first-
このB点のアドレス信号は、入力クロック信号CLKからtD1+tD2aだけ遅延したクロック信号CLKDの立ち上がりのタイミングで、次段のラッチ107を通過して図16のC点に到達し、その後クロック信号CLKDの立ち下がりのタイミングで、次段のラッチ107にラッチされる(図17のC)。ラッチ107の出力であるC点の信号は、その後の配線遅延tA3+tA4だけ遅延して、図16のD点に到達する(図17のD)。従って、A点からD点までの信号遅延の総計は、tD1+tD2a+tA3+tA4となる。
The address signal at point B passes through the
このようにして図16の構成では、初段のラッチと次段のラッチとの間の配線遅延を隠して、高速な信号転送を実現することが出来る。 In this way, in the configuration of FIG. 16, high-speed signal transfer can be realized by hiding the wiring delay between the first-stage latch and the next-stage latch.
以上、本発明を実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の範囲内で様々な変形が可能である。 As mentioned above, although this invention was demonstrated based on the Example, this invention is not limited to the said Example, A various deformation | transformation is possible within the range as described in a claim.
10 ラッチ
11 ラッチ
12 デコーダ
31 パルス幅拡張回路
32 タイミング遅延
33 パルス幅抑制回路
40 長距離配線
10
Claims (14)
該第1のラッチの出力に接続される遅延要素と、
該遅延要素の出力に接続され第2のクロック信号の半サイクル期間だけ該遅延要素から供給される信号を保持する第2のラッチと、
該第1のクロック信号の該半サイクル期間で該第1のラッチがラッチした信号が後続する該第2のクロック信号の該半サイクル期間で該遅延要素を介して該第2のラッチにラッチされるように該第1のクロック信号及び該第2のクロック信号の少なくとも一方のタイミングを調整する回路とを含み、
前記第1のラッチ及び第2のラッチは、転送ゲートと2個のインバータを有する第3のラッチとで構成されること
を特徴とする半導体装置。 A first latch that receives the input signal and retains the input signal for a half cycle period of the first clock signal;
A delay element connected to the output of the first latch;
A second latch connected to the output of the delay element and holding a signal supplied from the delay element for a half cycle period of a second clock signal;
The signal latched by the first latch during the half cycle period of the first clock signal is latched into the second latch via the delay element during the half cycle period of the second clock signal. A circuit for adjusting the timing of at least one of the first clock signal and the second clock signal,
The first latch and the second latch are constituted by a transfer gate and a third latch having two inverters.
該第1のラッチの出力に接続されるコマンドデコーダと、
該コマンドデコーダの出力に接続され第2のクロック信号の半サイクル期間だけ該コマンドデコーダから供給されるデコード信号を保持する第2のラッチと、
該第2のラッチから供給される該デコード信号に基づいてアクセス制御を行うコントローラとを含み、
前記第1のラッチ及び第2のラッチは、転送ゲートと2個のインバータを有する第3のラッチとで構成されること
を含むことを特徴とする半導体装置。 A first latch that receives the command signal and holds the command signal for a half cycle period of the first clock signal;
A command decoder connected to the output of the first latch;
A second latch connected to the output of the command decoder and holding a decode signal supplied from the command decoder for a half cycle period of a second clock signal;
A controller that performs access control based on the decode signal supplied from the second latch,
The semiconductor device, wherein the first latch and the second latch include a transfer gate and a third latch having two inverters.
該第1のラッチの出力に一端が接続されるアドレス信号を転送する遅延要素と、
該遅延要素の他端に接続され第2のクロック信号の半サイクル期間だけ該遅延要素から供給されるアドレス信号を保持する第2のラッチとを含み、
前記第1のラッチ及び第2のラッチは、転送ゲートと2個のインバータを有する第3のラッチとで構成されること
を特徴とする半導体装置。 A first latch that receives the address signal and retains the address signal for a half cycle period of the first clock signal;
A delay element for transferring an address signal having one end connected to the output of the first latch;
A second latch connected to the other end of the delay element and holding an address signal supplied from the delay element for a half cycle period of a second clock signal;
The first latch and the second latch are constituted by a transfer gate and a third latch having two inverters.
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