JP2007280562A - リフレッシュ制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】簡易なリフレッシュ制御回路でDRAMのリフレッシュ周期を制御することが可能なリフレッシュ制御装置の提供。
【解決手段】リフレッシュ制御装置は、複数段の遅延素子22で構成されたDLL8と、DLLロック時の遅延素子段数格納レジスタ11と、DLLロック時の遅延素子段数比較器12と、リフレッシュ周期生成部7とを備える。DLLロック時の遅延素子段数比較器12がDLLロック時の遅延素子段数格納レジスタ11内に格納された過去のDLLロック時の遅延素子段数10と最新のDLLロック時の遅延素子段数9とを比較する。DLLロック時の遅延素子段数比較器12の比較結果を用いてリフレッシュ周期6を算出しリフレッシュ周期6の更新を行う。
【選択図】図1

Description

本発明は、DRAMの制御装置に関し、特に、DRAMのリフレッシュ周期の制御を行うリフレッシュ制御装置に関するものである。
通常、DRAM(Dynamic Random Access Memory)は、コンデンサと同様の構成で記憶素子が作られており、データとして記憶している電荷は、時間の経過とともに各種リーク電流などにより失われる。
したがって、データを保持するためには、ある一定時間のうちに保持しているデータを読み出し、同じデータを書き込むという、いわゆるリフレッシュ動作が必要になる。
DRAMを使用したシステムにおいては、システム動作中にDRAMに対してリフレッシュコマンドを定期的に発行する必要がある。
一般的に、DRAMのリフレッシュ周期は、温度が高ければ高いほど、短い周期でリフレッシュ動作を行う必要がある。
DRAMのリフレッシュ周期は、短ければ短いほど、DRAMを用いたシステムの消費電流は増加する。
一般的に、DRAMを使用したシステムでは、最悪のケースを考慮して、データが破壊されない程度の短いリフレッシュ周期でDRAMのリフレッシュ動作を行う。
従来、DRAMの動作温度を測定し、その温度変化をリフレッシュ周期に反映させてDRAMのリフレッシュ周期の制御を行うメモリコントローラが特許文献1として提案されている。
特開2005−32428号公報
しかしながら、DRAMを使用したシステムについて、最悪のケースを考慮して決定されたリフレッシュ周期でDRAMのリフレッシュ動作を行うと、動作温度が下がった場合など、不必要なDRAMのリフレッシュ動作を行うことによって、DRAMを用いたシステムの消費電力が増加する。
さらに、DRAMのリフレッシュ動作中は、DRAMに対してアクセスすることができないため、DRAMを用いたシステムの処理能力の低下につながる。
また、DRAMの動作温度を測定し、その温度変化をリフレッシュ周期に反映させる特許文献1として提案された手法では、DRAMの動作温度を測定するための温度センサーを搭載することによるDRAMのリフレッシュ制御回路の複雑化や、DRAMの動作温度測定のための特別な動作をメモリコントローラが行う必要がある。
そこで、本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、DRAMを用いたシステムおいて、DLLロック時の遅延素子段数の変化から動作温度の変化を検出し、その変化に応じてリフレッシュ周期を更新し、更新されたリフレッシュ周期にしたがって、DRAMが必要最低限のリフレッシュ動作を行うことにより、動作温度が変化した場合でも、DRAMのリフレッシュ周期を適切に制御することによって余分なリフレッシュ動作を省き、DRAMを用いたシステムの消費電力の低減を図ることが可能であり、また、DRAMを用いたシステムにもともと搭載されているDLLを利用しているため、DRAMの動作温度を測定するための温度センサーなどを新たに搭載する必要がなく、簡易なリフレッシュ制御回路でDRAMのリフレッシュ周期を制御することが可能なリフレッシュ制御装置を提供することを目的とする。
前記従来技術の課題を解決するために、本発明のリフレッシュ制御装置は、DRAMのリフレッシュ周期を制御するリフレッシュ制御装置であって、複数段の遅延素子で構成され、前記DRAMの動作温度の上昇または下降で遅延素子の段数が変化するDLLと、過去のDLLロック時の遅延素子段数を格納するレジスタと、前記レジスタ内に格納された過去のDLLロック時の遅延素子段数と最新のDLLロック時の遅延素子段数とを比較する比較器と、前記比較器の比較結果を用いてリフレッシュ周期を算出しリフレッシュ周期の更新を行うリフレッシュ周期生成部とを備えたことを特徴とする構成を有するものである。
本発明のリフレッシュ制御装置は、上記DLLが、上記過去のDLLロック時の遅延素子段数を一定の時間間隔で上記レジスタに格納させるようになっている。
本発明のリフレッシュ制御装置は、ユーザがソフトウェア設定にて、上記過去のDLLロック時の遅延素子段数を上記レジスタに格納させる際の前記レジスタへの格納の時間間隔を変更できる。
本発明のリフレッシュ制御装置は、上記DLLが、入力されたDLLロック時の遅延素子段数更新許可信号で、上記過去のDLLロック時の遅延素子段数を上記レジスタに格納させるようになっている。
本発明のリフレッシュ制御装置は、上記リフレッシュ周期生成部が、一定時間間隔のリフレッシュ周期の更新を行うようになっている。
本発明のリフレッシュ制御装置は、ユーザがソフトウェア設定にて、上記リフレッシュ周期を更新する際のリフレッシュ周期更新時間間隔を変更できる。
本発明のリフレッシュ制御装置は、上記リフレッシュ周期生成部が、入力されたリフレッシュ周期更新許可信号で、上記リフレッシュ周期の更新を行うようになっている。
本発明のリフレッシュ制御装置は、上記比較器が、過去のDLLロック時の遅延素子段数と最新のDLLロック時の遅延素子段数を用いて、DLLロック時の遅延素子段数の大小を比較し、DLLロック時の遅延素子段数変化情報を上記リフレッシュ周期生成部に出力するようになっている。
本発明のリフレッシュ制御装置は、上記リフレッシュ周期生成部が、DLLロック時の遅延素子段数が増加すれば、リフレッシュ周期を現状のリフレッシュ周期よりも長くし、DLLロック時の遅延素子段数が減少すれば、リフレッシュ周期を現状のリフレッシュ周期よりも短くするようになっている。
以上に説明したように、本発明によれば、DRAMを用いたシステムおいて、DLLロック時の遅延素子段数の変化から動作温度の変化を検出し、その変化に応じてリフレッシュ周期を更新し、更新されたリフレッシュ周期にしたがって、DRAMが必要最低限のリフレッシュ動作を行うことにより、動作温度が変化した場合でも、DRAMのリフレッシュ周期を適切に制御することによって余分なリフレッシュ動作を省き、DRAMを用いたシステムの消費電力の低減を図ることが可能であり、また、DRAMを用いたシステムにもともと搭載されているDLLを利用しているため、従来のようなDRAMの動作温度を測定するための温度センサーなどを新たに搭載する必要がなく、簡易なリフレッシュ制御回路でDRAMのリフレッシュ周期を制御することが可能なリフレッシュ制御装置を得ることができる。
以下、本発明を実施するための最良の形態のリフレッシュ制御装置について、図面に基づき詳細に説明する。
本発明のリフレッシュ制御装置は、DRAM1のリフレッシュ周期を制御する装置である。
本発明のリフレッシュ制御装置は、複数段の遅延素子22で構成され、DRAM1の動作温度の上昇または下降で遅延素子22の段数が変化するDLL(Delay Locked Loop)8と、過去のDLLロック時の遅延素子段数14を格納するDLLロック時の遅延素子段数格納レジスタ11と、DLLロック時の遅延素子段数格納レジスタ11内に格納された過去のDLLロック時の遅延素子段数10と最新のDLLロック時の遅延素子段数9とを比較するDLLロック時の遅延素子段数比較器12と、DLLロック時の遅延素子段数比較器12の比較結果を用いてリフレッシュ周期6を算出しリフレッシュ周期6の更新を行うリフレッシュ周期生成部7とを備えている。
本発明のリフレッシュ制御装置は、DLL8が、過去のDLLロック時の遅延素子段数14を一定の時間間隔でDLLロック時の遅延素子段数格納レジスタ11に格納させるようになっている。
本発明のリフレッシュ制御装置は、ユーザがソフトウェア設定にて、過去のDLLロック時の遅延素子段数14をDLLロック時の遅延素子段数格納レジスタ11に格納させる際のDLLロック時の遅延素子段数格納レジスタ11への格納の時間間隔を変更できる。
本発明のリフレッシュ制御装置は、DLL8が、入力されたDLLロック時の遅延素子段数更新許可信号16で、過去のDLLロック時の遅延素子段数14をDLLロック時の遅延素子段数格納レジスタ11に格納させるようになっている。
本発明のリフレッシュ制御装置は、リフレッシュ周期生成部7が、一定時間間隔のリフレッシュ周期6の更新を行うようになっている。
本発明のリフレッシュ制御装置は、ユーザがソフトウェア設定にて、リフレッシュ周期6を更新する際のリフレッシュ周期更新時間間隔を変更できる。
本発明のリフレッシュ制御装置は、リフレッシュ周期生成部7が、入力されたリフレッシュ周期更新許可信号15で、リフレッシュ周期6の更新を行うようになっている。
本発明のリフレッシュ制御装置は、DLLロック時の遅延素子段数比較器12が、過去のDLLロック時の遅延素子段数10と最新のDLLロック時の遅延素子段数9を用いて、DLLロック時の遅延素子段数の大小を比較し、DLLロック時の遅延素子段数変化情報13をリフレッシュ周期生成部7に出力するようになっている。
本発明のリフレッシュ制御装置は、リフレッシュ周期生成部7が、DLLロック時の遅延素子段数が増加すれば、リフレッシュ周期を現状のリフレッシュ周期よりも長くし、DLLロック時の遅延素子段数が減少すれば、リフレッシュ周期を現状のリフレッシュ周期よりも短くするようになっている。
図1は、本発明の実施例に係るリフレッシュ制御装置を有する半導体装置の構成の一例を示すブロック図である。
リフレッシュ制御装置を有する半導体装置は、図1に示すように、DRAM1と、メモリコントローラ3とから構成される。
また、メモリコントローラ3は、コントロールロジック部4と、リフレッシュ周期生成部7と、DLL8と、過去のDLLロック時の遅延素子段数14を格納するDLLロック時の遅延素子段数格納レジスタ11と、最新のDLLロック時の遅延素子段数9とDLLロック時の遅延素子段数格納レジスタ11に格納された過去のDLLロック時の遅延素子段数10とを比較するDLLロック時の遅延素子段数比較器12とから構成される。
メモリコントローラ3のコントロールロジック部4は、図1に示すように、リフレッシュ周期6を格納するリフレッシュ周期格納レジスタ5を備えている。
図1において、2はDRAMのインタフェース信号である。
前記DLL8は、前記DRAM1を用いたシステム、例えば、前記DRAM1がDDR(Double Data Rate)−SDRAM(Synchronous DRAM)である場合においては、前記DDR−SDRAMからデータ(DQ)をリードする際に、前記DDR−SDRAMが出力するデータストローブ信号(DQS)を遅延させるために用いられる。
また、前記DDR−SDRAMに対してデータ(DQ)をライトする際には、出力するデータ(DQ)やデータマスク信号(DQM)を遅延させるために用いられる。
図2は、DRAMを用いたシステムの構成の一例を示すブロック図である。
図2において、23はCPU(Central Processing Unit)、24はDMAC(Direct Memory Access Controller)、25は第1の半導体IP(Intellectual Property)、26はバス、27は第2の半導体IP、28はメモリコントローラ、29はDRAMである。
まず、図2にDRAMを用いたシステムの構成の一例を示す。
図2に示すDRAMを用いたシステムの構成例では、CPU23,DMAC24,第1の半導体IP25,第2の半導体IP27及びメモリコントローラ28がバス26にそれぞれ接続され、CPU23,DMAC24,第1の半導体IP25及び第2の半導体IP27が、メモリコントローラ28を介してDRAM29に対しアクセスを行う。
図3は、本発明の実施例に係るリフレッシュ制御装置におけるDLLの構成の一例を示すブロック図である。
図3に前記DLL8の構成の一例を示す。
本構成例では、前記DLL8は、遅延素子22が複数段で構成される。(図3ではN段)
一つの遅延素子22は、図3に示すように、バッファ17とセレクタ18とから構成され、セレクタ18のセレクト信号19によって、INから入力されたDLLの入力信号20が通過する遅延素子の段数が決定する。
例えば、セレクト信号19が‘1’のとき(1段目の遅延素子のセレクタのセレクト信号は‘0’)、INから入力されたDLLの入力信号20は、2段目の遅延素子22を通過してOUTからDLLの出力信号21として出力される。
通常、前記DRAM1を用いたシステムが動作中のとき、動作温度の変動などにより、前記DLL8の遅延素子1段の遅延量が変動する。
一般的に、動作温度が上昇すれば、前記DLL8の遅延素子1段の遅延量は増加し、動作温度が下がれば、前記DLL8の遅延素子1段の遅延量は減少する。
その際、前記DLLロック時の遅延素子の段数に変化が生じる。
そこで、過去のDLLロック時の遅延素子段数14をDLLロック時の遅延素子段数格納レジスタ11に保持しておく。
図4は、本発明の実施例に係るリフレッシュ制御装置におけるDLLロック時の遅延素子段数格納タイミングのタイミングチャートの一例を示した図である。
過去のDLLロック時の遅延素子段数をDLLロック時の遅延素子段数格納レジスタに格納する際のタイミングチャートの一例を図4に示す。
図4に示すタイミングチャートの一例では、一定の時間間隔で前記DLLロック時の遅延素子段数更新許可信号16が‘1’になり、そのときの過去のDLLロック時の遅延素子段数14をDLLロック時の遅延素子段数格納レジスタ11に保持する。
また、図4に示すタイミングチャートの一例では、前記DLLロック時の遅延素子段数格納レジスタ11の値は、DLL8に入力されたDLLロック時の遅延素子段数更新許可信号16により、段数Naから段数Nb,段数Nbから段数Ncへと更新される。
ここで、前記DLLロック時の遅延素子段数格納レジスタ11への格納の時間間隔は、ユーザによってソフトウェア設定可能である。
次に、前記DLLロック時の遅延素子段数格納レジスタ11に保持してある過去のDLLロック時の遅延素子段数10と最新のDLLロック時の遅延素子段数9とを前記DLLロック時の遅延素子段数比較器12にて比較する。
前記DLLロック時の遅延素子段数比較器12では、過去のDLLロック時の遅延素子段数10と最新のDLLロック時の遅延素子段数9とを比較して、DLLロック時の遅延素子段数に変化がなければ、動作温度の変動はなかったと判断して、リフレッシュ周期の更新を行わない。
最新のDLLロック時の遅延素子段数9が、過去のDLLロック時の遅延素子段数10に比べて増加している場合、所望の遅延量を達成するために以前より多くの遅延素子を通過しなければならないため、DLL8の遅延素子1段当たりの遅延量は減少していると考えられる。
つまり、動作温度が低下していると判断し、DLLロック時の遅延素子段数比較器12からリフレッシュ周期生成部7に増加分の遅延素子段数変化情報13を出力する。
逆に、最新のDLLロック時の遅延素子段数9が過去のDLLロック時の遅延素子段数10に比べて減少している場合、所望の遅延量を達成するために以前より少ない遅延素子を通過すればいいため、DLL8の遅延素子1段当たりの遅延量は増加していると考えられる。
つまり、動作温度が上昇していると判断し、DLLロック時の遅延素子段数比較器12からリフレッシュ周期生成部7に減少分の遅延素子段数変化情報13を出力する。
リフレッシュ周期生成部7では、前記DLLロック時の遅延素子段数比較器12から送られてくる前記遅延素子段数変化情報13の増減から、リフレッシュ周期6の算出を行う。
リフレッシュ周期生成部7において、前記DLLロック時の遅延素子段数が増加している場合は、現状のリフレッシュ周期よりも長いリフレッシュ周期にし、逆に、前記DLLロック時の遅延素子段数が減少している場合は、現状のリフレッシュ周期よりも短いリフレッシュ周期にする。
図5は、本発明の実施例に係るリフレッシュ制御装置における動作温度、遅延素子1段の遅延量、DLLロック時の遅延素子段数、リフレッシュ周期の関係を示した図である。
以上、動作温度、遅延素子1段の遅延量、DLLロック時の遅延素子段数、リフレッシュ周期の関係をまとめると、図5に示すようになる。
すなわち、図5に示すように、動作温度が上昇すれば、DLL8の遅延素子1段の遅延量が増加し、動作温度が下降すれば、DLL8の遅延素子1段の遅延量が減少する。
また、リフレッシュ周期生成部7は、DLLロック時の遅延素子段数が減少すれば、現状のリフレッシュ周期よりも短いリフレッシュ周期にし、DLLロック時の遅延素子段数が増加すれば、現状のリフレッシュ周期よりも長いリフレッシュ周期にする。
図6は、本発明の実施例に係るリフレッシュ制御装置におけるリフレシュ周期更新タイミングのタイミングチャートの一例を示した図である。
このようにして、リフレッシュ周期生成部7で算出された前記リフレッシュ周期6によってコントロールロジック部4のリフレッシュ周期格納レジスタ5内のリフレッシュ周期を更新する際のタイミングチャートの一例を図6に示す。
図6に示すタイミングチャートの一例では、一定の時間間隔でリフレッシュ周期更新許可信号15が‘1’になり、そのときの前記リフレッシュ周期6で前記リフレッシュ周期格納レジスタ5内のリフレッシュ周期の値を更新する。
また、図6に示すタイミングチャートの一例では、リフレッシュ周期格納レジスタ5の値は、リフレッシュ周期生成部7に入力されたDLLロック時のリフレッシュ周期更新許可信号15により、リフレッシュ周期T1からリフレッシュ周期T2へと更新される。
ここで、前記リフレッシュ周期6の更新時間間隔は、ユーザによってソフトウェア設定可能である。
前記メモリコントローラ3のコントロールロジック部4は、更新されたリフレッシュ周期に従って前記DRAM1に対しリフレッシュコマンドを発行して、前記DRAM1のリフレッシュを行う。
本発明の実施例に係るリフレッシュ制御装置を有する半導体装置の構成の一例を示すブロック図。 DRAMを用いたシステムの構成の一例を示すブロック図。 本発明の実施例に係るリフレッシュ制御装置におけるDLLの構成の一例を示すブロック図。 本発明の実施例に係るリフレッシュ制御装置におけるDLLロック時の遅延素子段数格納タイミングのタイミングチャートの一例を示した図。 本発明の実施例に係るリフレッシュ制御装置における動作温度、遅延素子1段の遅延量、DLLロック時の遅延素子段数、リフレッシュ周期の関係を示した図。 本発明の実施例に係るリフレッシュ制御装置におけるリフレシュ周期更新タイミングのタイミングチャートの一例を示した図。
符号の説明
1 DRAM
2 DRAMのインタフェース信号
3 メモリコントローラ
4 コントロールロジック部
5 リフレッシュ周期格納レジスタ
6 リフレッシュ周期
7 リフレッシュ周期生成部
8 DLL
9 最新のDLLロック時の遅延素子段数
10 過去のDLLロック時の遅延素子段数
11 DLLロック時の遅延素子段数格納レジスタ
12 DLLロック時の遅延素子段数比較器
13 遅延素子段数変化情報
14 過去のDLLロック時の遅延素子段数
15 リフレッシュ周期更新許可信号
16 DLLロック時の遅延素子段数更新許可信号
17 バッファ
18 セレクタ
19 セレクト信号
20 DLLの入力信号
21 DLLの出力信号
22 遅延素子
23 CPU
24 DMAC
25 第1の半導体IP
26 バス
27 第2の半導体IP
28 メモリコントローラ
29 DRAM

Claims (9)

  1. DRAMのリフレッシュ周期を制御するリフレッシュ制御装置であって、
    複数段の遅延素子で構成され、前記DRAMの動作温度の上昇または下降で遅延素子の段数が変化するDLLと、過去のDLLロック時の遅延素子段数を格納するレジスタと、前記レジスタ内に格納された過去のDLLロック時の遅延素子段数と最新のDLLロック時の遅延素子段数とを比較する比較器と、前記比較器の比較結果を用いてリフレッシュ周期を算出しリフレッシュ周期の更新を行うリフレッシュ周期生成部とを備えたことを特徴とするリフレッシュ制御装置。
  2. 上記DLLは、上記過去のDLLロック時の遅延素子段数を一定の時間間隔で上記レジスタに格納させる請求項1に記載のリフレッシュ制御装置。
  3. ユーザがソフトウェア設定にて、上記過去のDLLロック時の遅延素子段数を上記レジスタに格納させる際の前記レジスタへの格納の時間間隔を変更できる請求項1に記載のリフレッシュ制御装置。
  4. 上記DLLは、入力されたDLLロック時の遅延素子段数更新許可信号で、上記過去のDLLロック時の遅延素子段数を上記レジスタに格納させる請求項1に記載のリフレッシュ制御装置。
  5. 上記リフレッシュ周期生成部は、一定時間間隔のリフレッシュ周期の更新を行う請求項1に記載のリフレッシュ制御装置。
  6. ユーザがソフトウェア設定にて、上記リフレッシュ周期を更新する際のリフレッシュ周期更新時間間隔を変更できる請求項1に記載のリフレッシュ制御装置。
  7. 上記リフレッシュ周期生成部は、入力されたリフレッシュ周期更新許可信号で、上記リフレッシュ周期の更新を行う請求項1に記載のリフレッシュ制御装置。
  8. 上記比較器は、過去のDLLロック時の遅延素子段数と最新のDLLロック時の遅延素子段数を用いて、DLLロック時の遅延素子段数の大小を比較し、DLLロック時の遅延素子段数変化情報を上記リフレッシュ周期生成部に出力する請求項1に記載のリフレッシュ制御装置。
  9. 上記リフレッシュ周期生成部は、DLLロック時の遅延素子段数が増加すれば、リフレッシュ周期を現状のリフレッシュ周期よりも長くし、DLLロック時の遅延素子段数が減少すれば、リフレッシュ周期を現状のリフレッシュ周期よりも短くする請求項1に記載のリフレッシュ制御装置。
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