JP2007242158A - 半導体メモリ、メモリシステムおよび半導体メモリの動作方法 - Google Patents

半導体メモリ、メモリシステムおよび半導体メモリの動作方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 リフレッシュ動作を自動的に実行する半導体メモリにおいて、アクセスサイクル時間を短縮する。
【解決手段】 半導体メモリは、外部から供給されるアクセス要求に応答して、複数のメモリブロックのいずれかに対してアクセス動作を実行する。この際、メモリ制御部は、メモリブロックのいずれかに対するアクセス動作と、アクセス動作を実行しないメモリブロックの少なくとも1つに対するリフレッシュ動作とを、アクセス要求に応答して実行する。これにより、アクセス動作とリフレッシュ動作とを競合することなく、アクセス動作の実行中にリフレッシュ動作を実行できる。この結果、アクセスサイクル時間を短縮でき、データ転送レートを短縮できる。
【選択図】 図1

Description

本発明は、リフレッシュ動作を自動的に実行する半導体メモリに関する。
擬似SRAM等の半導体メモリは、システムに意識させることなく、リフレッシュ要求を内部で自動的に生成しリフレッシュ動作を実行する。この種の半導体メモリでは、外部アクセス要求と内部リフレッシュ要求が競合することを考慮して、外部アクセス要求の最小供給間隔であるアクセスサイクル時間(タイミング仕様)は、実際のアクセス動作に必要な時間よりも大きく設定される。これにより、リフレッシュ動作は、アクセス動作の間に挿入可能になる。
一方、DRAM等の半導体メモリは、アクセス動作が実行可能な通常動作モード中に、アクセス要求だけでなく、リフレッシュ要求を受ける必要がある。また、DRAM等の半導体メモリは、アクセス動作を実行せずに、内部リフレッシュ動作のみを自動的に実行するセルフリフレッシュモードを有している。
特許文献1−2には、リフレッシュするバンクを示すアドレスと、アクセスするバンクを示すアドレスとを外部から受け、リフレッシュ動作とアクセス動作とを異なるバンクで実行する手法が記載されている。特許文献3には、アクセス動作を実行しないバンクを外部から指定し、指定されたバンクのみをセルフリフレッシュモードに移行する手法が記載されている。
特開平7−226077号公報 特開2005−203092号公報 特開平10−134569号公報
上述した擬似SRAMでは、アクセスサイクル時間を長くすることで、競合したリフレッシュ動作およびアクセス動作は、順次に実行可能である。但し、信頼性を向上するために、リフレッシュ動作は、アクセス動作より優先して実行される。このため、例えば、読み出し動作において、読み出しコマンドが供給されてから読み出しデータが出力されるまでのアクセス時間は長くなる。
上述したDRAMでは、アクセス動作とリフレッシュ動作の競合を避けるため、リフレッシュするバンクは、DRAMの外部から指定される。すなわち、アクセス動作とリフレッシュ動作の競合を避けるための制御は、DRAMの外部で行われる。
従来、リフレッシュ要求を内部で自動的に生成し、アクセス動作とリフレッシュ動作とが競合する可能性がある半導体メモリにおいて、アクセスサイクル時間およびアクセス時間を長くすることなく、アクセス動作とリフレッシュ動作との競合を避ける手法は提案されていない。
本発明の目的は、リフレッシュ動作を自動的に実行する半導体メモリにおいて、アクセスサイクル時間を短縮することである。
半導体メモリは、外部から供給されるアクセス要求に応答して、複数のメモリブロック
のいずれかに対してデータを入力または出力するアクセス動作を実行する。この際、メモリ制御部は、メモリブロックのいずれかに対するアクセス動作と、アクセス動作を実行しないメモリブロックの少なくとも1つに対するリフレッシュ動作とを、アクセス要求に応答して実行する。
具体的には、アクセス動作しないメモリブロックに対応するリフレッシュ保持回路がリフレッシュ要求を保持しているときに、メモリブロックのアクセス動作と、リフレッシュ要求を保持しているリフレッシュ保持回路に対応するメモリブロックのリフレッシュ動作とが、アクセス要求に応答して実行される。これにより、アクセス動作とリフレッシュ動作とを競合することなく、アクセス動作の実行中にリフレッシュ動作を実行できる。この結果、アクセスサイクル時間を短縮でき、データ転送レートを短縮できる。
例えば、メモリブロックのアクセス動作およびリフレッシュ動作を、共通のタイミング信号に同期するアクセス制御信号を用いて同時に実行することで、リフレッシュ動作をアクセス動作の裏に隠すことができる。この結果、アクセスサイクル時間およびアクセス時間は、リフレッシュ動作の実行時間を考慮すること無く、アクセス動作の実行時間のみにより設定できる。
半導体メモリは、リフレッシュ要求を保持しているリフレッシュ保持回路が新たなリフレッシュ要求を受けたときに、コントローラに外部重複信号を出力する。コントローラは、外部重複信号に応答してダミーアクセス要求を出力する。半導体メモリのブロック制御回路は、リフレッシュ要求が重複したリフレッシュ保持回路に対応するメモリブロックのリフレッシュ動作を、ダミーアクセス要求に応答して実行する。これにより、リフレッシュ要求に対応するリフレッシュ動作が長時間に亘り実行できない場合に、アクセスサイクルを一時的に停止してリフレッシュ動作を実行できる。この結果、半導体メモリに保持されたデータが消失することを防止でき、半導体メモリの信頼性を向上できる。
リフレッシュ要求が重複したことを外部重複信号によりコントローラに伝えることで、コントローラは、半導体メモリの内部状態を正しく認識でき、半導体メモリを誤動作させることなくアクセスできる。なお、外部重複信号を出力した後に、ダミーアクセス要求を半導体メモリの内部で発生させて、リフレッシュ要求が重複したリフレッシュ保持回路に対応するメモリブロックのリフレッシュ動作を実行してもよい。この場合、コントローラによる制御を簡易にできる。
本発明では、リフレッシュ動作を自動的に実行する半導体メモリにおいて、アクセスサイクル時間を短縮できる。
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。図中、太線で示した信号線は、複数本で構成されている。また、太線が接続されているブロックの一部は、複数の回路で構成されている。信号が伝達される信号線には、信号名と同じ符号を使用する。図中の二重丸は、外部端子を示している。
図1は、本発明の第1の実施形態の半導体メモリを示している。半導体メモリMEMは、例えば、擬似SRAMである。擬似SRAMは、DRAMのメモリセルを有し、SRAMと同じ入出力インタフェースを有している。擬似SRAMは、メモリセルのリフレッシュ動作を内部で自動的に実行する。
メモリMEMは、コマンド入力部10、リフレッシュ要求生成部20、アドレス入力部
30、データ入出力部32、重複出力部34、動作制御部40、タイミング制御部80、およびメモリブロックMBLK1−16を有するメモリコア90を有している。動作制御部40は、メモリブロックMBLK1−16の動作を制御するために、メモリブロックMBLK1−16に対応してそれぞれ形成されている。メモリMEMは、後述する図3に示すように、CPUとともにメモリシステムを構成する。
コマンド入力部10は、コマンド端子CMDに供給されるアクセスコマンドCMDを受け、受けたアクセスコマンドCMDを内部コマンドICMDとしてブロック制御部50に出力する。この実施形態では、読み出しコマンド、書き込みコマンドおよびダミーコマンドDMY(ダミーアクセス要求)が、アクセスコマンドCMDとしてコマンド入力部10に供給される。読み出しコマンドは、後述するメモリブロックMBLKのいずれかの読み出し動作(アクセス動作)を実行し、メモリブロックMBLKからデータを読み出すためのアクセス要求である。書き込みコマンドは、メモリブロックMBLKのいずれかの書き込み動作(アクセス動作)を実行し、メモリブロックMBLKにデータを書き込むためのアクセス要求である。ダミーコマンドDMYは、アクセス動作を伴わないコマンドである。
リフレッシュ要求生成部20は、リフレッシュタイマ22およびリフレッシュ分配回路24を有している。リフレッシュタイマ22は、リフレッシュ要求RREQ(内部アクセス要求)を所定の周期で生成する。リフレッシュ分配回路24は、メモリブロックMBLKのいずれかのリフレッシュ動作を実行するために、リフレッシュ要求RREQを動作制御部40のいずれかに出力する。リフレッシュ分配回路24は、リフレッシュ要求RREQを受ける毎にリフレッシュ要求RREQを出力する動作制御部40を1つずつずらす。各動作制御部40は、16回のリフレッシュ要求RREQのうち1つを受ける。
アドレス入力部30は、アドレス端子ADに供給される外部アドレスADを受け、受けた外部アドレスADを動作制御部40およびメモリコア90に出力する。外部アドレスADは、ワード線WLを選択するためのロウアドレスRAD(上位アドレス)と、ビット線BLを選択するためのコラムアドレスCAD(下位アドレス)とで構成される。ロウアドレスRADは、メモリブロックMBLK1−16を識別するためのブロックアドレスを含んでいる。ロウアドレスRADおよびコラムアドレスCADは、アドレス端子ADに同時に供給される。
データ入出力部32は、読み出し動作時にデータバスDBを介してメモリコア90から出力される読み出しデータをデータ端子DTに出力し、書き込み動作時にデータ端子DTで受ける書き込みデータを、データバスDBを介してメモリコア90に出力する。データ端子DTは、読み出しデータおよび書き込みデータに共通の端子であり、例えば8ビットで構成される。
重複出力部34は、動作制御部40から出力される重複信号OVLP0の活性化に応答して、外部重複信号OVLPを活性化する。重複信号OVLP0、OVLPの活性化レベル/非活性化レベルは、高論理レベル/低論理レベルである。重複信号OVLP0、OVLPについては、後述する図2で説明する。
各動作制御部40は、ブロック制御回路50、リフレッシュ保持回路60および重複検出回路70を有している。リフレッシュ保持回路60は、リフレッシュ要求RREQを受けたときに、このリフレッシュ要求RREQを保持し、リフレッシュ要求RREQを保持している間、リフレッシュイネーブル信号RENを活性化する。リフレッシュ保持回路60は、リセット信号RSTを受けたときに、このリセット信号RSTに応答して保持しているリフレッシュ要求RREQを消去し、リフレッシュイネーブル信号RENを非活性化
する。これにより、完了したリフレッシュ動作に対応するリフレッシュ要求RREQが、リフレッシュ保持回路60に貯まることを防止でき、メモリMEMの誤動作を防止できる。
重複検出回路70は、リフレッシュ保持回路60の状態をモニタし、リフレッシュ要求RREQを保持しているリフレッシュ保持回路60に新たなリフレッシュ要求RREQが供給されたことを検出したときに、重複信号OVLP0を出力する。
ブロック制御回路50は、アクセス要求ICMDに応答してメモリブロックMBLKのアクセス動作(読み出し動作または書き込み動作)を実行し、アクセス動作しないメモリブロックMBLKに対応するリフレッシュ保持回路60がリフレッシュイネーブル信号RENを活性化しているときに、対応するメモリブロックMBLKのいずれかのリフレッシュ動作を実行する。すなわち、リフレッシュ保持回路60がリフレッシュ要求RREQを保持しているときに、アクセス動作を実行していないメモリブロックMBLKの1つは、アクセス動作に同期してリフレッシュ動作を実行する。
より詳細には、アクセス動作を実行するブロック制御部50は、メモリブロックMBLKの読み出し動作または書き込み動作を実行するための動作制御信号CNTと、メモリブロックMBLK内のワード線WLのいずれかを選択するための内部ロウアドレス信号IRADを出力する。リフレッシュ動作を実行するブロック制御部50は、メモリブロックMBLKのリフレッシュ動作を実行するための動作制御信号CNTと、メモリブロックMBLK内のワード線WLのいずれかを選択するための内部ロウアドレス信号IRADとを出力する。ここで、ブロック制御部50は、メモリブロックMBLK1−16毎に形成されるため、内部ロウアドレス信号IRADは、ブロックアドレスを含まない。
リフレッシュ要求生成部20および動作制御部40は、アクセスコマンドCMD(アクセス要求)に応答してメモリブロックMBLKのいずれかに対してアクセス動作を実行するとともに、アクセス動作を実行しないメモリブロックMBLKの少なくとも1つに対してリフレッシュ動作を実行するメモリ制御部として機能する。
タイミング制御部80は、ブロック制御回路50により出力される動作制御信号CNTの生成タイミングを決めるためのタイミング信号TIMを出力する。タイミング信号TIMは、全てのブロック制御回路50に共通に使用される信号である。このため、アクセス動作を実行するブロック制御部50とリフレッシュ動作を実行するブロック制御部50とは、同じタイミングで動作制御信号CNTを出力する。換言すれば、アクセス動作(読み出し動作または書き込み動作)およびリフレッシュ動作は、互いに同期して同時に実行される。このため、リフレッシュ動作をアクセス動作の裏に隠すことができる。この結果、アクセスサイクル時間およびアクセス時間は、リフレッシュ動作の実行時間を考慮すること無く、アクセス動作の実行時間のみにより設定でき、従来の擬似SRAMに比べて短縮できる。
メモリコア90は、ロウアドレスデコーダRDEC、コラムアドレスデコーダCDEC、リードアンプRA、ライトアンプWA、センスアンプSAおよびメモリブロックMBLK1−16を有している。各メモリブロックMBLK1−16は、ダイナミックメモリセルMC、メモリセルMCに接続されたワード線WLおよびビット線BLを有している。ロウアドレスデコーダRDEC、コラムアドレスデコーダCDEC、リードアンプRAおよびライトアンプWAは、全てのメモリブロックMBLK1−16に共通の回路ブロックである。センスアンプSAは、互いに隣接する一対のメモリブロックMBLKの間、およびメモリブロックMBLK1、MBLK16の外側に配置されている。メモリブロックMBLKの間に位置するセンスアンプSAは、これ等メモリブロックMBLKで共通に使用さ
れる。このため、互いに隣接するメモリブロックMBLK(例えば、MBLK2とMBLK3)は、同時に動作できない。動作するメモリブロックMBLKは、ブロック制御回路50により選択される。リードアンプRAは、読み出し動作時に、センスアンプSAで増幅され、図示しないコラムスイッチを介して出力される読み出しデータを増幅する。ライトアンプWAは、書き込み動作時に、データバスDBを介して供給される書き込みデータを増幅し、ビット線BLに供給する。
図2は、図1の要部の詳細を示している。リフレッシュ分配回路24は、直列に接続され、メモリブロックMBLK1−16にそれぞれ対応する16個の記憶段STGを有している。最終段STGの出力は、初段STGの入力に接続されている。メモリMEMのパワーオン時の初期化時に、記憶段STGの1つの記憶状態は、高論理レベルを設定され、他の記憶段の記憶状態は、低論理レベルに設定される。高論理レベルを保持する記憶段STGは、リフレッシュ要求RREQを出力する。高論理レベルを保持する記憶段STGの記憶状態は、リフレッシュタイマ22からのリフレッシュ要求RREQ(トリガ信号)に同期して隣の記憶段STG(図の下側)にシフトする。すなわち、リフレッシュ分配回路24は、リフレッシュタイマ22からのリフレッシュ要求RREQに応答してシフト動作するシフトレジスタとして機能する。各記憶段STGは、リフレッシュ分配回路24がリフレッシュタイマ22から16回のリフレッシュ要求RREQを受ける毎にリフレッシュ要求RREQを出力する。
各リフレッシュ保持回路60は、対応する記憶段STGからのリフレッシュ要求RREQを保持する。各ブロック制御回路50は、リフレッシュ制御回路54およびアクセス制御回路56を有している。ブロック制御回路50およびリフレッシュ保持回路60の対(=動作制御部40)は、メモリブロックMBLK1−16の配列方向(図の縦方向)に沿って、メモリブロックMBLK1−16に対応して配置されている。リフレッシュ分配回路24は、配列方向に並ぶリフレッシュ保持回路60の配列順に従って、リフレッシュ要求を順次に出力する。これにより、リフレッシュ分配回路24を簡易なシフトレジスタにより構成できる。
リフレッシュ制御回路54は、アクセス動作(読み出し動作または書き込み動作)を実行するメモリブロックMBLKに隣接しないメモリブロックMBLKのリフレッシュ動作を実行するために、対応するアクセス制御回路56にリフレッシュスタート信号RSTRTを出力する。これにより、アクセス動作を実行するメモリブロックMBLKと、リフレッシュ動作を実行するメモリブロックMBLKとで、センスアンプSAが競合することを防止できる。
リフレッシュスタート信号RSTRTは、リフレッシュイネーブル信号RENを受けているリフレッシュ制御回路54から出力可能である。複数のリフレッシュ制御回路54がリフレッシュイネーブル信号RENを受けている場合、リフレッシュスタート信号RSTRTは、リフレッシュイネーブル信号RENが出力された順に出力される。換言すれば、リフレッシュ制御回路54は、リフレッシュ保持回路60がリフレッシュ要求RREQを保持した順序に合わせてリフレッシュ動作を実行するメモリブロックMBLKの順序を決める。このために、リフレッシュ制御回路54は、リフレッシュイネーブル信号RENを受けた順を互いにモニタする。
複数のリフレッシュ保持回路60がリフレッシュ要求RREQを保持している場合にも、リフレッシュスタート信号RSTRTは、リフレッシュ制御回路54の1つのみから出力される。このため、アクセス動作に同期してリフレッシュ動作が実行されるメモリブロックMBLKは、1つのみである。同時に動作するメモリブロックMBLKを2つに設定することで、アクセス動作に同期して複数のメモリブロックMBLKのリフレッシュ動作
を実行する場合に比べて、動作電流を少なくできる。この結果、電源配線等の配線幅を最小限にでき、メモリMEMのチップサイズの増加を防止できる。
上述のように、リフレッシュ制御回路54は、複数のリフレッシュ保持回路60がリフレッシュ要求RREQを保持しているとき、リフレッシュ動作を実行する順序(優先順)を決めるリフレッシュ順序制御回路として機能する。これにより、リフレッシュ動作をアクセス動作と競合することなく効率的に実行できる。リフレッシュ順序制御回路としての機能は、後述する図4−図6で詳細に説明する。
また、リフレッシュ制御回路54は、アクセス動作を実行するメモリブロックMBLKに隣接するメモリブロックMBLKに対応するリフレッシュ保持回路60がリフレッシュ要求RREQを保持しているとき、この保持に応答するリフレッシュ動作の実行を保留するリフレッシュ保留回路として機能する。これにより、同じセンスアンプSAが、アクセス動作とリフレッシュ動作に使用されることを防止でき、メモリMEMの誤動作を防止できる。リフレッシュ保留回路としての機能は、後述する図4−図6で詳細に説明する。
各アクセス制御回路56は、リフレッシュ動作を実行するワード線WLを示すリフレッシュアドレスを生成するためのリフレッシュアドレスカウンタ58を有している。リフレッシュアドレスカウンタ58は、リフレッシュスタート信号RSTRTを受ける毎に、カウント動作し、リフレッシュアドレスを更新する。アクセス制御回路56は、アクセス動作を実行するときにロウアドレスRADを内部ロウアドレスIRADとして出力し、リフレッシュ動作を実行するときに、リフレッシュアドレスカウンタ58により生成されたリフレッシュアドレスを内部ロウアドレス信号IRADとして出力する。アクセス制御回路56毎にリフレッシュアドレスカウンタ58を形成することで、リフレッシュアドレスが異なるリフレッシュ動作を、任意のメモリブロックMBLK1−16に対して実行できる。この結果、ブロック制御回路50によるリフレッシュ動作の制御を容易にできる。
本実施形態のメモリMEMでは、アクセス要求の最小供給間隔であるアクセスサイクル時間の仕様は、各メモリブロックMBLKが1回のアクセス動作を実行するアクセス動作時間と各メモリブロックMBLKが1回のリフレッシュ動作を実行するためのリフレッシュ動作時間との和より短く設計されている。このため、リフレッシュ動作とアクセス動作とを、アクセスサイクル時間内に別々に実行することはできない。しかし、メモリMEMは、アクセス要求に同期して、互いに異なるメモリブロックMBLKのアクセス動作とリフレッシュ動作を同時に実行できる。したがって、アクセスサイクル時間およびアクセス動作時間は、リフレッシュ動作とともにアクセス動作を実行する場合と、リフレッシュ動作なしでアクセス動作を実行する場合とで同じになる。この結果、アクセスサイクル時間およびアクセス動作時間を従来の擬似SRAMに比べて短くできる。
図3は、第1の実施形態のメモリシステムの概要を示している。この実施形態では、メモリシステムは、シリコン基板上に集積されたシステムインパッケージSIP(System In Package)として形成されている。SIPは、図1に示したメモリMEMと、フラッシュメモリFLASH、フラッシュメモリFLASHをアクセスするメモリコントローラMCNT、およびシステム全体を制御するCPUを有している。CPUとメモリMEMおよびメモリコントローラMCNTとは、システムバスSBUSにより接続されている。
CPUは、メモリMEMをアクセスするために、アクセスコマンドCMD、外部アドレスADおよび書き込みデータDTを出力し、メモリMEMから読み出しデータDTを受信する。CPUは、メモリMEMから重複信号OVLPの活性化を受けたときに、アクセスコマンドCMD(読み出しコマンドおよび書き込みコマンド)のメモリMEMへの供給を1アクセスサイクル期間だけ停止し、ダミーコマンドDMYをアクセスコマンドCMDと
して出力するダミー要求出力回路DMYOUTを有している。ダミーコマンドDMYを受けたメモリMEMは、アクセス動作を実行することなく、リフレッシュ要求RREQが重複したリフレッシュ保持回路60に対応するメモリブロックMBLKのリフレッシュ動作のみを実行する。
図4−図6は、第1の実施形態の半導体メモリMEMの動作の一例を示している。各状態ST1、ST2、...、ST13−2において、”REF”欄の”1”は、各メモリブロックMBLK1−16に対応するリフレッシュ保持回路60にリフレッシュ要求RREQが保持されていることを示す。”REF”欄の丸印を付けた”1”は、アクセス動作(読み出し動作または書き込み動作)に同期してリフレッシュ動作が実行されることを示す。”REF”欄の下線を付けた”1”は、最新に保持されたリフレッシュ要求を示している。”ACS”欄の丸印を付けた”1”は、各メモリブロックMBLK1−16にアクセス要求(読み出し要求または書き込み要求)が供給され、アクセス動作が実行されることを示す。
実際のメモリシステムでは、メモリMEMをアクセスするCPU等のコントローラは、リフレッシュ要求の生成周期の間に、アクセス要求を100回程度供給可能である。図に示した2つの状態STの間には、リフレッシュ要求を伴わない多数のアクセス要求が供給される。このため、リフレッシュ保持回路60に保持されたリフレッシュ要求に対応するリフレッシュ動作は、次のリフレッシュ要求が生成される前のアクセス動作に同期して実行される確率が高い。しかし、図4−6では、発明を分かりやすくするために、アクセス要求とリフレッシュ要求とが同じ比率で発生するものとして説明する。
まず、状態ST1では、メモリブロックMBLK1に対するリフレッシュ要求が生成され、メモリブロックMBLK4に対するアクセス要求が供給される。メモリブロックMBLK1に対応するリフレッシュ制御回路54は、他のリフレッシュ制御回路54の状態とロウアドレス信号RADに基づいて、メモリブロックMBLK1とメモリブロックMBLK1に隣接するメモリブロックMBLK2に対するリフレッシュ要求およびアクセス要求が供給されていないことを確認し、リフレッシュ動作を実行可能と判断する。そして、メモリブロックMBLK1に対応するリフレッシュ制御回路54は、リフレッシュスタート信号RSTRTを出力する。これにより、メモリブロックMBLK1のリフレッシュ動作は、メモリブロックMBLK4に対するアクセス動作に同期して実行される。リフレッシュ動作の実行により、対応するリフレッシュ保持回路60に保持されたリフレッシュ要求は、消去される。なお、リフレッシュ動作およびアクセス動作の開始タイミングを、わずかにずらすことで、同時に動作を開始する回路を少なくでき、メモリMEMのピーク電流を減らすことができる。
状態ST2では、リフレッシュ要求は、アクセス動作を実行するメモリブロックMBLK2に対応するリフレッシュ保持回路60に保持される。メモリブロックMBLK2に対応するリフレッシュ制御回路54は、他のリフレッシュ制御回路54の状態とロウアドレス信号RADに基づいて、メモリブロックMBLK2に対するアクセス要求が供給されていることを確認し、リフレッシュ動作を実行できないと判断する。このため、メモリブロックMBLK2に対応するリフレッシュ制御回路54は、リフレッシュスタート信号RSTRTの出力を禁止する。これにより、メモリブロックMBLK2のリフレッシュ動作は保留され、メモリブロックMBLK2に対するアクセス動作のみが実行される。
状態ST3では、メモリブロックMBLK3に対するリフレッシュ要求が新たに生成され、メモリブロックMBLK9に対するアクセス要求が供給される。メモリブロックMBLK3に対応するリフレッシュ制御回路54は、他のリフレッシュ制御回路54の状態とロウアドレス信号RADに基づいて、隣接するメモリブロックMBLK2(メモリブロッ
クMBLK3より番号が小さい)に対するリフレッシュ要求が供給されていることを確認し、リフレッシュ動作を実行できないと判断する。メモリブロックMBLK2に対応するリフレッシュ制御回路54は、他のリフレッシュ制御回路54の状態とロウアドレス信号RADに基づいて、隣接するメモリブロックMBLK3(メモリブロックMBLK2より番号が大きい)に対するリフレッシュ要求が存在することを確認し、リフレッシュ動作を実行可能と判断する。これにより、メモリブロックMBLK3のリフレッシュ動作は保留され、メモリブロックMBLK2に対するリフレッシュ動作が、メモリブロックMBLK9に対するアクセス動作に同期して実行される。
複数のリフレッシュ保持回路60がリフレッシュ要求を保持する場合、リフレッシュ要求を先に保持したリフレッシュ保持回路60に対応するメモリブロックMBLKのリフレッシュ動作が優先して実行される。すなわち、リフレッシュ制御回路54は、リフレッシュ保持回路60がリフレッシュ要求を保持した順序に対応してリフレッシュ動作を実行するリフレッシュ順序制御回路として機能する。古いリフレッシュ要求に対応するリフレッシュ動作を優先して実行することで、メモリセルMCに書き込まれたデータを確実に保持することができ、メモリMEMの信頼性を向上できる。
状態ST4では、メモリブロックMBLK4に対するリフレッシュ要求が新たに生成され、メモリブロックMBLK7に対するアクセス要求が供給される。メモリブロックMBLK3に対するリフレッシュ要求はすでに保持されている。この場合、状態ST3と同様に、メモリブロックMBLK4のリフレッシュ動作は保留され、メモリブロックMBLK3に対するリフレッシュ動作が、メモリブロックMBLK7に対するアクセス動作に同期して実行される。
状態ST5では、メモリブロックMBLK5に対するリフレッシュ要求が新たに生成され、メモリブロックMBLK3に対するアクセス要求が供給される。メモリブロックMBLK4に対するリフレッシュ要求はすでに保持されている。メモリブロックMBLK4に対応するリフレッシュ制御回路54は、他のリフレッシュ制御回路54の状態とロウアドレス信号RADに基づいて、隣接するメモリブロックMBLK3に対するアクセス要求が供給されていることを確認し、リフレッシュ動作を実行できないと判断する。メモリブロックMBLK5に対応するリフレッシュ制御回路54は、他のリフレッシュ制御回路54の状態とロウアドレス信号RADに基づいて、隣接するメモリブロックMBLK4(メモリブロックMBLK2より番号が小さい)に対するリフレッシュ要求が存在することを確認する。さらに、メモリブロックMBLK5に対応するリフレッシュ制御回路54は、隣接するメモリブロックMBLK4に対応するリフレッシュ動作が、アクセス要求の影響で実行できないことをメモリブロックMBLK4に対応するリフレッシュ制御回路54からモニタし、リフレッシュ動作を実行可能と判断する。これにより、メモリブロックMBLK4のリフレッシュ動作は保留され、メモリブロックMBLK5に対するリフレッシュ動作が、メモリブロックMBLK3に対するアクセス動作に同期して実行される。
隣接するメモリブロックMBLKに対応するリフレッシュ保持回路60が古いリフレッシュ要求を保持している場合でも、そのメモリブロックMBLKのリフレッシュ動作が、アクセス要求との競合により実行できないとき、より新しく生成されたリフレッシュ要求(番号の大きいメモリブロックMBLK)に対応するリフレッシュ動作が優先して実行される。これにより、リフレッシュ動作を実行可能なリフレッシュ要求が貯まることを防止でき、重複信号OVLPが出力される確率を下げることができる。したがって、メモリMEMのデータ転送レートを向上でき、システムの性能を向上できる。
状態ST6−1から状態ST6−3は、メモリブロックMBLK6に対するリフレッシュ要求が供給されてから、このリフレッシュ要求に対応するリフレッシュ動作が実行され
るまでの動作を示している。状態ST6−2、状態ST6−3では、新たなリフレッシュ要求は生成されない。
まず、状態ST6−1では、メモリブロックMBLK6に対するリフレッシュ要求が新たに生成され、メモリブロックMBLK5に対するアクセス要求が供給される。メモリブロックMBLK4に対するリフレッシュ要求はすでに保持されている。メモリブロックMBLK4、6に対応するリフレッシュ制御回路54は、他のリフレッシュ制御回路54の状態とロウアドレス信号RADに基づいて、隣接するメモリブロックMBLK5に対するアクセス要求が供給されていることを確認し、リフレッシュ動作を実行できないと判断する。このため、メモリブロックMBLK5に対するアクセス動作のみが実行される。
状態ST6−2では、メモリブロックMBLK14に対するアクセス要求が供給される。メモリブロックMBLK4、6に対するリフレッシュ要求はすでに保持されている。メモリブロックMBLK4、6に対応するリフレッシュ制御回路54は、他のリフレッシュ制御回路54の状態とロウアドレス信号RADに基づいて、リフレッシュ動作を実行可能と判断する。さらに、メモリブロックMBLK4、6に対応するリフレッシュ制御回路54は、互いに状態をモニタし、メモリブロックMBLK4に対するリフレッシュ要求のほうが、メモリブロックMBLK6に対するリフレッシュ要求より古いと判断する。これにより、メモリブロックMBLK6のリフレッシュ動作は保留され、メモリブロックMBLK4に対するリフレッシュ動作が、メモリブロックMBLK14に対するアクセス動作に同期して実行される。
状態ST6−3では、メモリブロックMBLK2に対するアクセス要求が供給される。メモリブロックMBLK6に対するリフレッシュ要求はすでに保持されている。この場合、リフレッシュ動作を保留する要因はないため、メモリブロックMBLK6に対するリフレッシュ動作が、メモリブロックMBLK2に対するアクセス動作に同期して実行される。これにより、リフレッシュ保持回路60に保持されているリフレッシュ要求は無くなる。
次に、図5において、状態ST7では、メモリブロックMBLK7に対するリフレッシュ要求が新たに生成され、メモリブロックMBLK8に対するアクセス要求が供給される。メモリブロックMBLK7に対応するリフレッシュ制御回路54は、他のリフレッシュ制御回路54の状態とロウアドレス信号RADに基づいて、隣接するメモリブロックMBLK8に対するアクセス要求が供給されていることを確認し、リフレッシュ動作を実行できないと判断する。このため、メモリブロックMBLK8に対するアクセス動作のみが実行される。
状態ST8では、メモリブロックMBLK8に対するリフレッシュ要求が新たに生成され、メモリブロックMBLK8に対するアクセス要求が再び供給される。メモリブロックMBLK7に対するリフレッシュ要求はすでに保持されている。メモリブロックMBLK7、8に対応するリフレッシュ制御回路54は、他のリフレッシュ制御回路54の状態とロウアドレス信号RADに基づいて、メモリブロックMBLK8に対するアクセス要求が供給されていることを確認し、リフレッシュ動作を実行できないと判断する。このため、メモリブロックMBLK8に対するアクセス動作のみが実行される。
状態ST9では、メモリブロックMBLK9に対するリフレッシュ要求が新たに生成され、メモリブロックMBLK8に対するアクセス要求が再び供給される。メモリブロックMBLK7、8に対するリフレッシュ要求はすでに保持されている。メモリブロックMBLK7−9に対応するリフレッシュ制御回路54は、他のリフレッシュ制御回路54の状態とロウアドレス信号RADに基づいて、メモリブロックMBLK8に対するアクセス要
求が供給されていることを確認し、リフレッシュ動作を実行できないと判断する。このため、メモリブロックMBLK8に対するアクセス動作のみが実行される。
状態ST10−1から状態ST10−4は、状態ST9の後、アクセス要求とメモリブロックMBLK10に対するリフレッシュ要求とが供給されるときのメモリMEMの動作を示している。すなわち、状態ST10−1から状態ST10−4のいずれかが、状態ST9の後に現れる。
状態ST10−1では、メモリブロックMBLK8に対するアクセス要求が供給される。メモリブロックMBLK7−10に対応するリフレッシュ制御回路54は、他のリフレッシュ制御回路54の状態とロウアドレス信号RADに基づいて、メモリブロックMBLK8に対するアクセス要求が供給されていることを確認し、メモリブロックMBLK10に対するリフレッシュ動作のみを実行可能と判断する。このため、メモリブロックMBLK10に対するリフレッシュ動作が、メモリブロックMBLK8に対するアクセス動作に同期して実行される。
状態ST10−2では、メモリブロックMBLK9に対するアクセス要求が供給される。メモリブロックMBLK7−10に対応するリフレッシュ制御回路54は、他のリフレッシュ制御回路54の状態とロウアドレス信号RADに基づいて、メモリブロックMBLK9に対するアクセス要求が供給されていることを確認し、メモリブロックMBLK7に対するリフレッシュ動作のみを実行可能と判断する。このため、メモリブロックMBLK10に対するリフレッシュ動作が、メモリブロックMBLK7に対するアクセス動作に同期して実行される。
状態ST10−3では、メモリブロックMBLK13に対するアクセス要求が供給される。メモリブロックMBLK7−10に対応するリフレッシュ制御回路54は、他のリフレッシュ制御回路54の状態とロウアドレス信号RADに基づいて、メモリブロックMBLK13に対するアクセス要求が供給されていることを確認し、メモリブロックMBLK7−10のいずれかに対するリフレッシュ動作を実行可能と判断する。さらに、メモリブロックMBLK7−10に対応するリフレッシュ制御回路54は、メモリブロックMBLK7に対するリフレッシュ要求が最も古いと判断する。このため、メモリブロックMBLK7に対するリフレッシュ動作が、メモリブロックMBLK13に対するアクセス動作に同期して実行される。
状態ST10−4では、メモリブロックMBLK7に対するアクセス要求が供給される。メモリブロックMBLK7−10に対応するリフレッシュ制御回路54は、他のリフレッシュ制御回路54の状態とロウアドレス信号RADに基づいて、メモリブロックMBLK7に対するアクセス要求が供給されていることを確認し、メモリブロックMBLK7−8に対するリフレッシュ動作を実行できないと判断する。さらに、メモリブロックMBLK7−10に対応するリフレッシュ制御回路54は、メモリブロックMBLK9−10のいずれかに対するリフレッシュ動作を実行可能と判断し、メモリブロックMBLK9に対するリフレッシュ要求を古いと判断する。このため、メモリブロックMBLK9に対するリフレッシュ動作が、メモリブロックMBLK7に対するアクセス動作に同期して実行される。
図6の状態ST11では、メモリブロックMBLK4に対するリフレッシュ要求が新たに生成され、メモリブロックMBLK7に対するアクセス要求が供給される。メモリブロックMBLK6に対するリフレッシュ要求はすでに保持されている。この場合、メモリブロックMBLK6に対するリフレッシュ動作は、アクセス動作と競合するため実行できない。このため、メモリブロックMBLK4に対するリフレッシュ動作が、メモリブロック
MBLK7に対するアクセス動作に同期して実行される。
状態ST12では、メモリブロックMBLK5に対するリフレッシュ要求が新たに生成され、メモリブロックMBLK7に対するアクセス要求が供給される。メモリブロックMBLK6に対するリフレッシュ要求はすでに保持されている。この場合、上述の状態ST11と同様に、メモリブロックMBLK5に対するリフレッシュ動作が、メモリブロックMBLK7に対するアクセス動作に同期して実行される。
状態ST13−1では、メモリブロックMBLK6に対するリフレッシュ要求が新たに生成され、メモリブロックMBLK7に対するアクセス要求が供給される。但し、状態ST12では、メモリブロックMBLK6に対するリフレッシュ動作が実行されていない。このため、メモリブロックMBLK6に対するリフレッシュ保持回路60は、リフレッシュ要求を保持している状態で、新たなリフレッシュ要求を受ける。すなわち、リフレッシュ要求は重複する。ここでは、重複した状態を三角印で示している。
メモリブロックMBLK6に対する重複検出回路70は、重複信号OVLP0を出力する。重複出力部34は、重複信号OVLP0に応答して、外部重複信号OVLPをメモリMEMの外部に出力する。図3に示したCPUは、例えば、重複信号OVLPを割り込み端子で受信する。メモリブロックMBLK6に対応するリフレッシュ制御回路54は、メモリブロックMBLK7に対するアクセス動作と競合するため、リフレッシュ動作を実行できないと判断する。このため、メモリブロックMBLK7に対するアクセス動作のみが実行される。
状態ST13−2では、重複信号OVLPを割り込み端子で受信したCPUは、メモリMEMにアクセス要求(アクセスコマンドCMD)を供給せずに、ダミーコマンドDMY(ダミーアクセス要求)を供給する。例えば、CPUは、DRAMのリフレッシュコマンドやオートリフレッシュコマンドをダミーコマンドDMYとして出力する。このため、CPUの回路等を、本実施形態のメモリMEMに合わせて変更する必要はない。
ダミーコマンドDMYは、全てのリフレッシュ制御回路54に供給される。重複信号OVLP0を出力した重複検出回路70に対応するリフレッシュ制御回路54(メモリブロックMBLK6)は、ダミーコマンドDMYに応答してリフレッシュスタート信号RSTRTを出力する。これにより、メモリブロックMBLK6に対するリフレッシュ動作が実行される。
なお、アクセス制御回路56は、ダミーコマンドDMYをアクセスコマンドとして認識しない。ダミーコマンドDMYを無視することで、前回のアクセス動作で使用したアドレスADがアドレスラッチ等に保持されている場合にも、アクセス制御回路56は、アクセス動作を実行しない。これにより、リフレッシュ動作とアクセス動作が衝突することを防止でき、メモリMEMの誤動作を防止できる。
以上、第1の実施形態では、リフレッシュ保持回路60がリフレッシュ要求RREQを保持しているときに、アクセス動作とリフレッシュ動作を競合することなく、アクセス動作の実行中にリフレッシュ動作を実行できる。この結果、リフレッシュ要求RREQを外部から受けることなくリフレッシュ動作を自動的に実行する擬似SRAMにおいて、アクセスサイクル時間およびアクセス時間を短縮でき、CPU等のコントローラとメモリMEMとの間のデータ転送レートを短縮できる。
リフレッシュ要求RREQを保持しているリフレッシュ保持回路60が新たなリフレッシュ要求RREQを受けたときに、重複信号OVLPを出力し、CPU等のコントローラ
からダミーコマンドDMYを受信することにより、リフレッシュ要求RREQが重複したリフレッシュ保持回路60に対応するメモリブロックMBLKのリフレッシュ動作を実行できる。リフレッシュ要求に対応するリフレッシュ動作が長時間に亘り実行できない場合に、アクセスサイクルを一時的に停止してリフレッシュ動作を実行できる。この結果、メモリMEMに保持されたデータが破壊することを防止でき、メモリMEMの信頼性を向上できる。
リフレッシュ要求RREQが重複したことを重複信号OVLPによりCPU等のコントローラに伝えることで、コントローラは、メモリMEMの内部状態を正しく認識でき、メモリMEMを誤動作させることなくアクセスできる。
図7は、本発明の第2の実施形態の半導体メモリを示している。第1の実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。この実施形態の半導体メモリMEMは、第1の実施形態のコマンド入力部10の代わりにコマンド入力部10Aを有している。その他の構成は、第1の実施形態と同じである。すなわち、半導体メモリMEMは、擬似SRAMとして形成されている。例えば、メモリMEMは、図3に示したように、CPU等とともにSIPを構成する。
コマンド入力部10Aは、重複出力部30から出力される重複信号OVLPの活性化に応答してダミーコマンドDMY(ダミーアクセス要求)を出力する。すなわち、コマンド入力部10Aは、重複信号OVLPの出力中にダミーアクセス要求を生成するダミーアクセス生成部として機能する。ブロック制御回路50は、ダミーコマンドDMYを受けた次のアクセスサイクルでは、上述した図6の状態ST13−2と同様に、アクセス動作を実行せず、リフレッシュ動作のみを実行する。
以上、第2の実施形態においても、上述した第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、この実施形態では、ダミーコマンドDMYがメモリMEMの内部で生成され、リフレッシュ動作が実行される。このため、メモリMEMをアクセスするコントローラにダミーコマンドDMYを出力する機能を持たせる必要がない。したがって、コントローラの機能を修正することなくアクセスサイクル時間を短縮できる擬似SRAMを構成できる。
図8は、本発明の第3の実施形態の半導体メモリの要部を示している。第1の実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。この実施形態の半導体メモリMEMは、第1の実施形態のリフレッシュ分配回路24の代わりにリフレッシュ分配回路24Bを有している。その他の構成は、第1の実施形態と同じである。すなわち、半導体メモリMEMは、擬似SRAMとして形成されている。なお、第2の実施形態の半導体メモリMEMに、本実施形態のリフレッシュ分配回路24Bを適用してもよい。
リフレッシュ分配回路24Bは、記憶段STGを、メモリブロックMBLK1−16の並び順に接続するのではでなく、メモリブロックMBLKの7個おき、または8個おきに接続している。すなわち、リフレッシュ分配回路24Bは、リフレッシュ要求RREQに応答して、メモリブロックMBLK1−16の配列方向(図の上下方向)に並ぶ動作制御部40の7個おき、または8個おきに、リフレッシュ要求RREQを出力する。
以上、第3の実施形態においても、上述した第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、この実施形態では、リフレッシュ分配回路24Bにより、互いに隣接するリフレッシュ保持回路60がリフレッシュ要求を共に保持する確率を下げることができる。換言すれば、リフレッシュ要求を保持するリフレッシュ保持回路60を分散させるこ
とができる。特に、図5に示したように、隣接するリフレッシュ保持回路60にリフレッシュ要求が貯まる確率を下げることができる。この結果、リフレッシュ保持回路60にリフレッシュ要求が貯まることを防止でき、重複信号OVLPが出力される確率を下げることができる。したがって、メモリMEMのデータ転送レートを向上でき、システムの性能を向上できる。
図9は、本発明の第4の実施形態の半導体メモリの要部を示している。第1の実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。この実施形態の半導体メモリMEMは、第1の実施形態のリフレッシュ分配回路24の代わりにリフレッシュ分配回路24Cを有している。その他の構成は、第1の実施形態と同じである。すなわち、半導体メモリMEMは、擬似SRAMとして形成されている。なお、第2の実施形態の半導体メモリMEMに、本実施形態のリフレッシュ分配回路24Cを適用してもよい。
この実施形態では、リフレッシュ分配回路24Cは、記憶段STGを1つおきに接続している。リフレッシュ分配回路24Cは、リフレッシュ要求RREQに応答して、メモリブロックMBLK1−16の配列方向(図の上下方向)に並ぶ動作制御部40の1つおきに、リフレッシュ要求RREQを出力する。以上、第4の実施形態においても、上述した第1−第3の実施形態と同様の効果を得ることができる。
図10は、本発明の第5の実施形態の半導体メモリにおけるリフレッシュ分配回路を示している。第1の実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。この実施形態の半導体メモリMEMは、第1の実施形態のリフレッシュ分配回路24の代わりにリフレッシュ分配回路24Dを有している。その他の構成は、32個のメモリブロックMBLKを有し、これらメモリブロックMBLKに対応するブロック制御回路50およびリフレッシュ保持回路60を有することを除き、第1の実施形態と同じである。すなわち、半導体メモリMEMは、擬似SRAMとして形成されている。なお、第2の実施形態の半導体メモリMEMに、本実施形態のリフレッシュ分配回路24Dを適用してもよい。
リフレッシュ分配回路24Dは、記憶段STGを、メモリブロックMBLKの15個おき、23個おき、15個おき、または8個おきに接続している。具体的には、図示しない32個のメモリブロックMBLK1−32のブロックアドレスを5桁の2進数”abcde”で表すとき(具体的な値では、例えば、MBLK5、10、16は、それぞれ”00100”、”01001”、”01111”)、記憶段STGは、ビットを入れ替えた値”cdeba”の昇順に従って接続される。以上、第5の実施形態においても、上述した第1−第3の実施形態と同様の効果を得ることができる。
図11は、本発明の第6の実施形態の半導体メモリの要部を示している。第1の実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。この実施形態の半導体メモリMEMは、第1の実施形態のリフレッシュ分配回路24の代わりにリフレッシュ分配回路24Eを有している。その他の構成は、第1の実施形態と同じである。なお、第2の実施形態の半導体メモリMEMに、本実施形態のリフレッシュ分配回路24Eを適用してもよい。
この実施形態では、リフレッシュ分配回路24Eは、記憶段STGを3つおきに接続している。以上、第6の実施形態においても、上述した第1−第3の実施形態と同様の効果を得ることができる。
図12は、本発明の第7の実施形態の半導体メモリを示している。第1の実施形態で説
明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。この実施形態の半導体メモリMEMは、第1の実施形態のブロック制御回路50およびメモリコア90の代わりにブロック制御回路50Fおよびメモリコア90Fを有している。その他の構成は、第1の実施形態と同じである。すなわち、半導体メモリMEMは、擬似SRAMとして形成されている。なお、第2の実施形態の半導体メモリMEMに、本実施形態のブロック制御回路50Fおよびメモリコア90Fを適用してもよい。
この実施形態でのメモリコア90Fでは、センスアンプSAが、メモリブロックMBLK1−16毎に形成されている。すなわち、センスアンプSAは、隣接するメモリブロックMBLKに共有されない。このため、ブロック制御回路50Fのリフレッシュ制御回路54(図2)は、アクセス動作を実行するメモリブロックMBLKを除く全てのメモリブロックMBLKをリフレッシュ動作可能と判断できる。換言すれば、アクセス動作を実行するメモリブロックMBLKに隣接するメモリブロックMBLKのリフレッシュ動作を実行できる。この結果、ブロック制御回路50F(リフレッシュ制御回路54)の論理を簡易にできる。
以上、第7の実施形態においても、上述した第1および第2の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、この実施形態では、リフレッシュ動作を制御する回路を簡易に構成できる。
なお、上述した実施形態では、本発明を擬似SRAMに適用する例について述べた。本発明はかかる実施形態に限定されるものではない。例えば、本発明を、内部でリフレッシュ要求を生成可能なDRAMに適用してもよい。あるいは、本発明を、複数のバンクを有するSDRAM等の半導体メモリに適用してもよい。
図13は、本発明を適用したSDRAMの一例を示している。SDRAMは、独立に動作可能な複数のバンクBANK(BANK0、BANK1、...、BANKm)と、BANK0−mにそれぞれ対応するリフレッシュ要求生成部20、動作制御部40、タイミング制御部80と、バンクBANK0−mに共通のコマンド入力部10、アドレス入力部30、重複出力部34、データ入出力部32とを有している。各バンクBANKは、図1に示したメモリコア90と同じ構成であり、複数のメモリブロックMBLK(MBLK01、MBLK02等)を有している。
例えば、図14に示すように、SDRAMは、バンクBANK0のメモリブロックMBLK01に対するアクセスコマンドCMD(読み出しアクセス要求)を受けたときに、アクセス動作を実行しないバンクBANK0内のメモリブロックMBLKのいずれかのリフレッシュ動作REFを、メモリブロックMBLK01の読み出し動作RDに同期して実行する(図14(a))。リフレッシュ動作は、バンクBANK0内のメモリバンクMBLKのいずれかに対するリフレッシュ要求が保持されているときで、アクセス動作とリフレッシュ動作が競合しない場合に、アクセスコマンドCMDに対応するアクセス動作に同期して同時に実行される。他のバンクBANKも、アクセス要求に応答してアクセス動作RDとリフレッシュ動作REFを同時に実行する(14(b))。アクセス要求は、BANKの書き込み動作を実行するための書き込みアクセス要求でもよい。ここで、アクセス要求の最小供給間隔であるアクセスサイクル時間T1の仕様は、各メモリブロックMBLKが1回のアクセス動作を実行するためのアクセス動作時間T2より短く設計されている。
従来のSDRAMでは、アクセス動作中のバンクは、リフレッシュ動作を実行できない。リフレッシュ要求が発生した場合、リフレッシュ動作は、アクセス動作を実行していないバンクで実行される。このため、アクセス動作を実行可能なバンクの数は、リフレッシュ要求に対応するリフレッシュ動作を実行中に減ってしまう。これに対して本発明では、
リフレッシュ動作の実行中も、アクセス動作を実行可能なバンクの数が減ることはない。
また、上述した実施形態では、リフレッシュ要求がリフレッシュ保持回路60により保持されているときに、1回のアクセス要求に応答して、メモリブロックMBLKのいずれかにアクセス動作し、メモリブロックMBLKの別のいずれかにリフレッシュ動作を実行する例について述べた。本発明はかかる実施形態に限定されるものではない。例えば、2以上のメモリブロックMBLKに対してリフレッシュ動作を同時に実行してもよい。この場合、例えば、図5に示した状態ST10−3およびST1−4において、2つのリフレッシュ動作を同時に実行することができる。これにより、リフレッシュ要求を貯まりにくくでき、重複信号OVLPが出力される確率を下げることができる。したがって、コントローラとメモリMEMとの間で、データ転送レートが下がることを防止できる。なお、複数のリフレッシュ動作を同時に実行する場合、リフレッシュ動作およびアクセス動作の開始タイミングは、わずかにずらした方がよい。これにより、同時に動作を開始する回路を少なくなり、メモリMEMのピーク電流を減らすことができる。
上述した実施形態では、図3に示したメモリシステムに本発明のメモリMEMを搭載する例について述べた。本発明はかかる実施形態に限定されるものではない。例えば、図15に示すメモリシステムに本発明のメモリMEMを搭載してもよい、図15のメモリシステムでは、メモリMEM用のメモリコントローラMCNT1が、システムバスSBUSとメモリMEMとの間に配置される。この場合、メモリコントローラMCNT1は、メモリMEMから重複信号OVLPの活性化を受けたときに、メモリMEMへのアクセスコマンドCMDの供給を1アクセスサイクル期間だけ停止し、ダミーコマンドDMYをアクセスコマンドCMDとして出力する。
上述した図2、図8−図11に示したリフレッシュ分配回路24、24B、24C、24D、24Eは、本発明を実現するための一例である。記憶段STGの接続仕様は、上述した以外の仕様でもよい。
また、メモリシステムを、SIPではなく、シリコン基板上に集積されたシステムLSI(SOC;System On Chip)として形成してもよく、メモリシステムを、プリント基板上にCPU、メモリMEM、フラッシュメモリFLASHおよびメモリコントローラMCNTを搭載することにより形成してもよい。
以上の実施形態において説明した発明を整理して、付記として開示する。
(付記1)
メモリセルを有する複数のメモリブロックと、
前記メモリブロックのいずれかに対してデータを入力または出力するアクセス動作を実行するためのアクセス要求を、半導体メモリの外部から受けるコマンド入力部と、
前記メモリブロックのいずれかに対するアクセス動作と、アクセス動作を実行しないメモリブロックの少なくとも1つに対するリフレッシュ動作とを、前記アクセス要求に応答して実行するメモリ制御部とを備えていることを特徴とする半導体メモリ。
(付記2)
付記1記載の半導体メモリにおいて、
前記メモリ制御部は、
前記メモリブロックに対応してそれぞれ設けられ、前記メモリブロックの動作を制御する複数の動作制御部と、
所定の周期でリフレッシュ要求を生成し、生成したリフレッシュ要求を前記動作制御部のいずれかに順次出力するリフレッシュ要求生成部とを備え、
前記各動作制御部は、
前記リフレッシュ要求を保持するリフレッシュ保持回路と、
アクセス動作しないメモリブロックに対応するリフレッシュ保持回路がリフレッシュ要求を保持しているときに、前記メモリブロックのアクセス動作と、リフレッシュ要求を保持しているリフレッシュ保持回路に対応するメモリブロックのリフレッシュ動作とを、前記アクセス要求に応答して実行するブロック制御回路とを備えていることを特徴とする半導体メモリ。
(付記3)
付記2記載の半導体メモリにおいて、
前記ブロック制御回路が出力するアクセス制御信号の生成タイミングを決めるための共通のタイミング信号を生成するタイミング制御部を備え、
前記ブロック制御回路は、前記メモリブロックのアクセス動作およびリフレッシュ動作を、前記タイミング信号に同期する前記アクセス制御信号を用いて同時に実行することを特徴とする半導体メモリ。
(付記4)
付記2記載の半導体メモリにおいて、
互いに隣接するメモリブロックの間に配置され、これ等メモリブロックで共通に使用されるセンスアンプと、
前記ブロック制御回路に設けられ、アクセス動作を実行するメモリブロックに隣接するメモリブロックに対応するリフレッシュ保持回路がリフレッシュ要求を保持しているとき、この保持に応答するリフレッシュ動作の実行を保留するリフレッシュ保留回路とを備えていることを特徴とする半導体メモリ。
(付記5)
付記2記載の半導体メモリにおいて、
前記各ブロック制御回路は、前記リフレッシュ動作に応答してリセット信号を出力し、
前記各リフレッシュ保持回路は、前記リセット信号に応答して保持しているリフレッシュ要求を消去することを特徴とする半導体メモリ。
(付記6)
付記2記載の半導体メモリにおいて、
前記ブロック制御回路に設けられ、複数の前記リフレッシュ保持回路がリフレッシュ要求を保持しているとき、リフレッシュ動作を実行する順序を決めるリフレッシュ順序制御回路を備えていることを特徴とする半導体メモリ。
(付記7)
付記6記載の半導体メモリにおいて、
前記リフレッシュ順序制御回路は、前記リフレッシュ保持回路がリフレッシュ要求を保持した順序に対応してリフレッシュ動作を実行する順序を決めることを特徴とする半導体メモリ。
(付記8)
付記2記載の半導体メモリにおいて、
前記リフレッシュ要求生成部は、
所定の周期でトリガ信号を生成するリフレッシュタイマと、
前記トリガ信号に応答して前記リフレッシュ要求を前記動作制御部のいずれかに順次出力するリフレッシュ分配回路とを備えていることを特徴とする半導体メモリ。
(付記9)
付記8記載の半導体メモリにおいて、
前記動作制御部は、前記メモリブロックの配列方向に沿って配置され、
前記リフレッシュ分配回路は、前記配列方向に並ぶ動作制御部の配列順に従って、前記リフレッシュ要求を順次に出力することを特徴とする半導体メモリ。
(付記10)
付記8記載の半導体メモリにおいて、
前記動作制御部は、前記メモリブロックの配列方向に沿って配置され、
前記リフレッシュ分配回路は、前記配列方向に並ぶ動作制御部の少なくとも1つおきに
、前記リフレッシュ要求を出力することを特徴とする半導体メモリ。
(付記11)
付記8記載の半導体メモリにおいて、
リフレッシュ分配回路は、直列に接続され最終段の出力が初段の入力に接続された複数の記憶段を有し、記憶段の少なくとも1つが他の記憶段と異なる論理を記憶しており、前記異なる論理を記憶する記憶段から前記リフレッシュ要求を出力し、前記トリガ信号に応答してシフト動作するシフトレジスタであることを特徴とする半導体メモリ。
(付記12)
付記2記載の半導体メモリにおいて、
前記各動作制御部は、リフレッシュ動作を実行するメモリセルを示すリフレッシュアドレスを生成するリフレッシュアドレスカウンタを備えていることを特徴とする半導体メモリ。
(付記13)
付記2記載の半導体メモリにおいて、
前記動作制御部に設けられ、リフレッシュ要求を保持しているリフレッシュ保持回路に新たなリフレッシュ要求が供給されたことを検出したときに、重複信号を出力する重複検出回路と、
前記重複信号の出力に応答して、半導体メモリの外部に外部重複信号を出力する重複出力部とを備え、
前記コマンド入力部は、前記外部重複信号が出力されている期間に、ダミーアクセス要求を受け付け、
リフレッシュ要求が重複したリフレッシュ保持回路に対応するブロック制御回路は、前記ダミーアクセス要求に応答してリフレッシュ動作を実行し、
他のブロック制御回路は、ダミーアクセス要求を無視することを特徴とする半導体メモリ。
(付記14)
付記2記載の半導体メモリにおいて、
前記動作制御部に設けられ、リフレッシュ要求を保持している前記リフレッシュ保持回路に新たなリフレッシュ要求が供給されたことを検出したときに、重複信号を出力する重複検出回路と、
前記重複信号の出力に応答して、半導体メモリの外部に外部重複信号を出力する重複出力部と、
前記外部重複信号の出力中にダミーアクセス要求を生成するダミーアクセス生成部とを備え、
リフレッシュ要求が重複したリフレッシュ保持回路に対応するブロック制御回路は、前記ダミーアクセス要求に応答してリフレッシュ動作を実行し、
他のブロック制御回路は、ダミーアクセス要求を無視することを特徴とする半導体メモリ。
(付記15)
付記1の半導体メモリにおいて、
前記アクセス要求を半導体メモリに供給する最小間隔であるアクセスサイクル時間の仕様は、前記各メモリブロックが1回のアクセス動作を実行するアクセス動作時間と前記各メモリブロックが1回のリフレッシュ動作を実行するためのリフレッシュ動作時間との和より短いことを特徴とする半導体メモリ。
(付記16)
付記1の半導体メモリにおいて、
前記メモリ制御部は、1回のアクセス要求に応答して、前記メモリブロックのいずれかに対して1回のリフレッシュ動作を実行することを特徴とする半導体メモリ。
(付記17)
付記1の半導体メモリにおいて、
前記メモリ制御部は、1回のアクセス要求に応答して、前記メモリブロックの複数に対してリフレッシュ動作をそれぞれ実行することを特徴とする半導体メモリ。
(付記18)
半導体メモリと、前記半導体メモリをアクセスするコントローラとを備えたメモリシステムであって、
前記半導体メモリは、
メモリセルを有する複数のメモリブロックと、
アクセス要求およびダミーアクセス要求を前記コントローラから受けるコマンド入力部と、
前記メモリブロックに対応してそれぞれ設けられ、リフレッシュ要求を保持する複数のリフレッシュ保持回路と、アクセス動作しないメモリブロックに対応するリフレッシュ保持回路がリフレッシュ要求を保持しているときに、前記メモリブロックのアクセス動作と、リフレッシュ要求を保持しているリフレッシュ保持回路に対応するメモリブロックのリフレッシュ動作とを、前記アクセス要求に応答して実行するブロック制御回路とをそれぞれ有する複数の動作制御部と、
所定の周期で前記リフレッシュ要求を生成し、生成したリフレッシュ要求を前記リフレッシュ保持回路のいずれかに順次出力するリフレッシュ要求生成部と、
前記リフレッシュ要求を保持しているリフレッシュ保持回路が新たなリフレッシュ要求を受けたときに、前記コントローラに外部重複信号を出力する重複出力部とを備え、
前記コントローラは、
前記外部重複信号に応答して前記ダミーアクセス要求を前記半導体メモリに出力するダミー要求出力回路を備え、
前記リフレッシュ要求が重複したリフレッシュ保持回路に対応するブロック制御回路は、前記ダミーアクセス要求に応答してリフレッシュ動作を実行し、
他のブロック制御回路は、ダミーアクセス要求を無視することを特徴とするメモリシステム。
(付記19)
メモリセルを有する複数のメモリブロックのいずれかに対してデータを入力または出力するアクセス動作を実行するためのアクセス要求を、半導体メモリの外部から受け、
前記メモリブロックのいずれかに対するアクセス動作と、アクセス動作を実行しないメモリブロックの少なくとも1つに対するリフレッシュ動作とを、前記アクセス要求に応答して実行することを特徴とする半導体メモリの動作方法。
(付記20)
付記19記載の半導体メモリの動作方法において、
所定の周期でリフレッシュ要求を生成し、
生成したリフレッシュ要求を、前記メモリブロックに対応してそれぞれ設けられたリフレッシュ保持回路に順次保持し、
アクセス動作しないメモリブロックに対応するリフレッシュ保持回路がリフレッシュ要求を保持しているときに、メモリブロックのアクセス動作と、リフレッシュ要求を保持しているリフレッシュ保持回路に対応するメモリブロックのリフレッシュ動作とを、前記アクセス要求に応答して実行することを特徴とする半導体メモリの動作方法。
以上、本発明について詳細に説明してきたが、上記の実施形態およびその変形例は発明の一例に過ぎず、本発明はこれに限定されるものではない。本発明を逸脱しない範囲で変形可能であることは明らかである。
本発明は、アクセス動作とリフレッシュ動作を互いに重複して実行可能な半導体メモリに適用可能である。
本発明の第1の実施形態の半導体メモリを示すブロック図である。 図1の要部の詳細を示すブロック図である。 第1の実施形態のメモリシステムの概要を示すブロック図である。 第1の実施形態の半導体メモリの動作の一例を示す説明図である。 第1の実施形態の半導体メモリの動作の別の例を示す説明図である。 第1の実施形態の半導体メモリの動作の別の例を示す説明図である。 本発明の第2の実施形態の半導体メモリを示すブロック図である。 本発明の第3の実施形態の半導体メモリの要部を示すブロック図である。 本発明の第4の実施形態の半導体メモリの要部を示すブロック図である。 本発明の第5の実施形態のリフレッシュ分配回路を示すブロック図である。 本発明の第6の実施形態の半導体メモリの要部を示すブロック図である。 本発明の第7の実施形態の半導体メモリを示している。 本発明が適用されるSDRAMの例を示すブロック図である。 図14に示したSDRAMの動作を示すタイミング図である。 本発明が適用されるメモリシステムの別の例を示すブロック図である。
符号の説明
10、10A‥コマンド入力部;20‥リフレッシュ要求生成部;22‥リフレッシュタイマ;24、24B、24C、24D、24E‥リフレッシュ分配回路;30‥アドレス入力部;32‥データ入出力部;34‥重複出力部;40‥動作制御部;50、50F‥ブロック制御回路;60‥リフレッシュ保持回路;70‥重複検出回路;80‥タイミング制御部;90、90F‥メモリコア;IRREQ‥リフレッシュ要求;MBLK1−16‥メモリブロック;OVLP、OVLP0‥重複信号;RREQ‥リフレッシュ要求

Claims (10)

  1. メモリセルを有する複数のメモリブロックと、
    前記メモリブロックのいずれかに対してデータを入力または出力するアクセス動作を実行するためのアクセス要求を、半導体メモリの外部から受けるコマンド入力部と、
    前記メモリブロックのいずれかに対するアクセス動作と、アクセス動作を実行しないメモリブロックの少なくとも1つに対するリフレッシュ動作とを、前記アクセス要求に応答して実行するメモリ制御部とを備えていることを特徴とする半導体メモリ。
  2. 請求項1記載の半導体メモリにおいて、
    前記メモリ制御部は、
    前記メモリブロックに対応してそれぞれ設けられ、前記メモリブロックの動作を制御する複数の動作制御部と、
    所定の周期でリフレッシュ要求を生成し、生成したリフレッシュ要求を前記動作制御部のいずれかに順次出力するリフレッシュ要求生成部とを備え、
    前記各動作制御部は、
    前記リフレッシュ要求を保持するリフレッシュ保持回路と、
    アクセス動作しないメモリブロックに対応するリフレッシュ保持回路がリフレッシュ要求を保持しているときに、前記メモリブロックのアクセス動作と、リフレッシュ要求を保持しているリフレッシュ保持回路に対応するメモリブロックのリフレッシュ動作とを、前記アクセス要求に応答して実行するブロック制御回路とを備えていることを特徴とする半導体メモリ。
  3. 請求項2記載の半導体メモリにおいて、
    前記ブロック制御回路が出力するアクセス制御信号の生成タイミングを決めるための共通のタイミング信号を生成するタイミング制御部を備え、
    前記ブロック制御回路は、前記メモリブロックのアクセス動作およびリフレッシュ動作を、前記タイミング信号に同期する前記アクセス制御信号を用いて同時に実行することを特徴とする半導体メモリ。
  4. 請求項2記載の半導体メモリにおいて、
    互いに隣接するメモリブロックの間に配置され、これ等メモリブロックで共通に使用されるセンスアンプと、
    前記ブロック制御回路に設けられ、アクセス動作を実行するメモリブロックに隣接するメモリブロックに対応するリフレッシュ保持回路がリフレッシュ要求を保持しているとき、この保持に応答するリフレッシュ動作の実行を保留するリフレッシュ保留回路とを備えていることを特徴とする半導体メモリ。
  5. 請求項2記載の半導体メモリにおいて、
    前記ブロック制御回路に設けられ、複数の前記リフレッシュ保持回路がリフレッシュ要求を保持しているとき、リフレッシュ動作を実行する順序を決めるリフレッシュ順序制御回路を備えていることを特徴とする半導体メモリ。
  6. 請求項2記載の半導体メモリにおいて、
    前記リフレッシュ要求生成部は、
    所定の周期でトリガ信号を生成するリフレッシュタイマと、
    前記トリガ信号に応答して前記リフレッシュ要求を前記動作制御部のいずれかに順次出力するリフレッシュ分配回路とを備えていることを特徴とする半導体メモリ。
  7. 請求項2記載の半導体メモリにおいて、
    前記動作制御部に設けられ、リフレッシュ要求を保持しているリフレッシュ保持回路に新たなリフレッシュ要求が供給されたことを検出したときに、重複信号を出力する重複検出回路と、
    前記重複信号の出力に応答して、半導体メモリの外部に外部重複信号を出力する重複出力部とを備え、
    前記コマンド入力部は、前記外部重複信号が出力されている期間に、ダミーアクセス要求を受け付け、
    リフレッシュ要求が重複したリフレッシュ保持回路に対応するブロック制御回路は、前記ダミーアクセス要求に応答してリフレッシュ動作を実行し、
    他のブロック制御回路は、ダミーアクセス要求を無視することを特徴とする半導体メモリ。
  8. 請求項2記載の半導体メモリにおいて、
    前記動作制御部に設けられ、リフレッシュ要求を保持している前記リフレッシュ保持回路に新たなリフレッシュ要求が供給されたことを検出したときに、重複信号を出力する重複検出回路と、
    前記重複信号の出力に応答して、半導体メモリの外部に外部重複信号を出力する重複出力部と、
    前記外部重複信号の出力中にダミーアクセス要求を生成するダミーアクセス生成部とを備え、
    リフレッシュ要求が重複したリフレッシュ保持回路に対応するブロック制御回路は、前記ダミーアクセス要求に応答してリフレッシュ動作を実行し、
    他のブロック制御回路は、ダミーアクセス要求を無視することを特徴とする半導体メモリ。
  9. 半導体メモリと、前記半導体メモリをアクセスするコントローラとを備えたメモリシステムであって、
    前記半導体メモリは、
    メモリセルを有する複数のメモリブロックと、
    アクセス要求およびダミーアクセス要求を前記コントローラから受けるコマンド入力部と、
    前記メモリブロックに対応してそれぞれ設けられ、リフレッシュ要求を保持する複数のリフレッシュ保持回路と、アクセス動作しないメモリブロックに対応するリフレッシュ保持回路がリフレッシュ要求を保持しているときに、前記メモリブロックのアクセス動作と、リフレッシュ要求を保持しているリフレッシュ保持回路に対応するメモリブロックのリフレッシュ動作とを、前記アクセス要求に応答して実行するブロック制御回路とをそれぞれ有する複数の動作制御部と、
    所定の周期で前記リフレッシュ要求を生成し、生成したリフレッシュ要求を前記リフレッシュ保持回路のいずれかに順次出力するリフレッシュ要求生成部と、
    前記リフレッシュ要求を保持しているリフレッシュ保持回路が新たなリフレッシュ要求を受けたときに、前記コントローラに外部重複信号を出力する重複出力部とを備え、
    前記コントローラは、
    前記外部重複信号に応答して前記ダミーアクセス要求を前記半導体メモリに出力するダミー要求出力回路を備え、
    前記リフレッシュ要求が重複したリフレッシュ保持回路に対応するブロック制御回路は、前記ダミーアクセス要求に応答してリフレッシュ動作を実行し、
    他のブロック制御回路は、ダミーアクセス要求を無視することを特徴とするメモリシステム。
  10. メモリセルを有する複数のメモリブロックのいずれかに対してデータを入力または出力
    するアクセス動作を実行するためのアクセス要求を、半導体メモリの外部から受け、
    前記メモリブロックのいずれかに対するアクセス動作と、アクセス動作を実行しないメモリブロックの少なくとも1つに対するリフレッシュ動作とを、前記アクセス要求に応答して実行することを特徴とする半導体メモリの動作方法。
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