JP2007328907A - 同期型バースト半導体メモリ装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】同期型バースト半導体メモリの性能を向上させる。
【解決手段】外部クロック信号に同期され、動作する半導体メモリ装置300において、データビットを貯蔵する複数のメモリセルを持つメモリセルアレイ326と、外部アドレスに応じて読出/書込動作のための一連の第1内部アドレスを発生する第1内部アドレス発生器310と、外部アドレスに応じて読出/書込動作のための一連の第2内部アドレスを発生する第2内部アドレス発生器312と、これらの出力中、一つを選択するアドレス選択器316と、外部から印加される読出及び書込命令情報に応じて第1及び第2内部アドレス発生器310,312とアドレス選択器316の動作を制御する制御器304と、外部から印加される読出及び書込命令情報に応じてアドレス選択器316の出力をデコーディングし、メモリセル326を選択するアドレスデコーダー318とを含む。
【選択図】図3
【解決手段】外部クロック信号に同期され、動作する半導体メモリ装置300において、データビットを貯蔵する複数のメモリセルを持つメモリセルアレイ326と、外部アドレスに応じて読出/書込動作のための一連の第1内部アドレスを発生する第1内部アドレス発生器310と、外部アドレスに応じて読出/書込動作のための一連の第2内部アドレスを発生する第2内部アドレス発生器312と、これらの出力中、一つを選択するアドレス選択器316と、外部から印加される読出及び書込命令情報に応じて第1及び第2内部アドレス発生器310,312とアドレス選択器316の動作を制御する制御器304と、外部から印加される読出及び書込命令情報に応じてアドレス選択器316の出力をデコーディングし、メモリセル326を選択するアドレスデコーダー318とを含む。
【選択図】図3
Description
本発明は半導体メモリ装置に関するものであり、詳しくはパイプラインドマルチービット先取り構造(pipelined multi−bit prefetch architecture)を持つ同期型バーストメモリ装置に関するものである。
図1は外部から印加されるクロック信号と同期的に動作する従来の同期型バーストパイプラインドSRAM(Static Random Access Memory)装置を示すブロック図である。SRAM装置100には、SRAMコアが同期型周辺回路と共に集積される。SRAM装置100は書込データがアドレス及び制御入力が入力された後、少なくとも一つのクロックサイクル後でメモリセルに書込される書込動作モード(いわゆる、”late write mode”)を持つ。
従来のメモリ装置100は外部クロック信号CK(あるいはCK#)の上昇及び下降エッジに応答してデータをアクセスすることだけでなく、クロック信号の上昇(あるいは下降)エッジに応じてアクセスすることができる。言い換えれば、装置100はシングルデータレート(single data rate、以後”SDR”と称する)及びダブルデータレート(double data rate、以後”DDR”と称する)動作モード中、いずれかの動作モードで動作できる。SDR動作モードは使用者がクロック信号CKの上昇エッジごとに単一データワード(single data word)を読出あるいは書込させ、DDRモードはクロック信号CKの毎クロックエッジに同期され、読出あるいは書込動作をできるようにする。
SRAM装置100はクロックバッファー(a clock buffer)102,アドレスレジスター(an address register)104,バーストアドレスシケンスカウンター(a burst addresssequence counter)106,書込アドレスレジスター(a write address register)108,2*1マルチプレッサー(multiplexers)110,124a、124b、124c、136及び138、アドレスデコーダー(an address decoder)112,SDR/DDR出力制御ロジック114,アドレス比較器(an address comparator)116,ロジックゲート118及び150,データ入力レジスター120及び122,書込レジスター126,書込ドライバー128,メモリセルアレイ130,感知増幅回路132,出力レジスター134,出力バッファー140,データレートレジスター(a data rate register)142,読出/書込インエーブルレジスター(read/write enable register)144,出力インエーブルレジスター148,そして、エコクロックバッファー(echo clock buffers)152及び154を具備している。
SRAM装置100には、SDRあるいはDDRモード示すデータレート信号SD/DD#そして、リニアーあるいはインターリブドバーストタイプ(linear or interleaved burst type)を示すバーストタイプ信号LBO#が外部から印加される。SDRモードでは、書込データがクロック信号CKの上昇エッジでラッチされる。DDRモードでは、書込データがクロック信号CKの上昇及び下降エッジでラッチされる。読出データはSDRモードの間にクロック信号CKの上昇エッジで駆動され、DDRモードの間にクロック信号CKの上昇及び下降エッジで駆動される。アドレス信号SA0’及びSA1’はバーストタイプ信号LBO#により定められた順番に入力される。
図2は図1に図示された従来技術のSRAM装置100のタイミング図である。説明のための目的で、従来技術のSRAM装置100が、1,2そして、4のバースト長さ(burst lengths)を支援し、メモリ装置が2段遅延特徴(two stage delay feature)を持つと仮定しよう。図2に図示されたように、バースト長さ4のDDRバースト書込動作(以後、”DW4動作”と称する)を示す命令(DW4)が外部クロック信号CKのサイクルC1で外部から発生される時、最初のバーストアドレス(initialburst address)から外部アドレスA0_bが外部クロック信号CKの上昇エッジで提供される。SRAM装置100がレートライトタイプ(late write type)であるので、クロック信号CKの次のサイクルC2すなわち、ある外部アドレス入力なしのバースト書込連続サイクル(a burst write continue cycle)では、一双の書込データW0b及びW0aがクロック信号CKの上昇エッジ及び下降エッジで各々順次的に入力される。
又、バースト長さ2を持つDDRバースト書込動作(以後、”DW2動作”と称する)を示す命令DW2が発生するクロック信号CKのサイクルC3の間には、命令DW4に応じる二つの連続的な書込データW0d及びW0cがクロック信号の上昇及び下降エッジに各々同期され、入力される。書込データW0d、W0c、W0aそしてW0bの入力の順序は外部アドレスA0_b及び選択されたバーストモード(すなわち、インターリブドあるいはリニアーバーストモード)により決定される。
SRAM装置100の二段遅延書込特徴により、書込データW0b及びW0aのための内部アドレスWA0_abはサイクルC3から発生され、その結果、データW0b及びW0aはアドレスW0_abをデコーディングして選択されたメモリセルに書込される。書込データW0b及びW0aのためのバースト書込アドレスの参照記号WA0_abは直列入力されたデータW0b及びW0a全てが選択されたメモリセルに並列に書込されることを示す。
サイクルC4では、一双の書込データW1a及びW1bがサイクルC3から発生された命令DW2に応答してクロック信号CKの上昇及び下降エッジで入力される。しかし、バースト長さ4のDDRバースト読出動作(以後、”DR4動作”と称する)を示す命令DR4がサイクルC4から与えられる時、DR4動作のためのバーストアドレスRA2_cdは最初バーストアドレスとしてDW2動作のためのアドレスA1_aを使用する代わりにDR4動作のための外部アドレスA2_cを利用して内部的に発生される。サイクルC4では、書込データ(W0d、W0c、W1a及びW1b)がラッチされ、DR4動作が完了される時までにメモリセルに書込されないだろう。
バースト書込連続命令を持つサイクルC2と同じように、バースト読出連続命令(burst read continue command)が与えられるサイクルC5では、外部アドレスが入力されない。このサイクルC5では、連続的な内部バーストアドレスRA_2が外部アドレスA2_cにより発生され、DR4動作のためのバーストアドレスRA2_cdに応じる一番目読出データR2cがデータバースに駆動される。読出データR2c及びR2dあるいはR2a及びR2bのためのバーストアドレスの参照記号RA2_cdあるいはRA2_abはデータR2c及びR2dあるいはR2a及びR2b全てが選択されたメモリセルから並列に読出されることを意味する。
サイクルC6では、バースト長さ1のSDRバースト読出動作(以後、”SR1動作”と称する)を示す命令SR1が外部アドレスA3_dと共に与えられる。このシングル読出サイクルC6では、追加的な内部アドレスの発生なしに、外部アドレスA3_d自体が内部アドレスRA3_dになり、DR4動作に応じる読出データR2d及びR2aがデータバースに示される。図2に図示されたように、従来技術のSRAM装置100は書込サイクルで読出サイクルに遷移する場合には”ノーオパレーション(no operation)(NOP)”サイクルが不必要しても読出サイクルで書込サイクルに遷移する場合には外部アドレス入力がない単一のNOPサイクルを必要とする。従って、クロック信号CKのサイクルC7では、NOPサイクルが次のサイクルC8で遂行される書込動作のために追加される。NOPサイクルC7では、DR4動作に応じる最終読出データR2bが内部アドレスを発生することなく、データバースに駆動され、DR4動作が完了される。前で言及されたバースト書込動作と共に、読出データR2c、R2d、R2a及びR2bの出力順序も外部アドレスA2_c及び選択されたバーストモードにより決定される。
バースト長さ1のDDR書込動作を示す命令DW1が外部アドレスA2_aと共に与えられるクロック信号CKのサイクルC8では、サイクルC4でラッチされた書込データW0d及びW0cが内部アドレスWA0_dcをデコーディングして選択されたメモリセルに書込される。
前から説明されたように、DW4動作のためにラッチされたデータW0d及びW0cはDR4及びSR1動作が完了された後、書込サイクルC8でメモリセルに書込される。しかし、SR1動作の後の一番目書込サイクルC8で内部アドレスWA0_dcにより貯蔵されたメモリセルにラッチされたデータW0d及びW0cを書込するにおいて、従来のメモリ装置100のシングルバーストアドレスシケンスカウンター106が読出及び書込動作全てのために使用されるので、バーストアドレスシケンスカウンター106を内部アドレスWA0_dcで早く設定することが困る。その結果、アドレスデコーディング速度の損失が生じる場合がある。
従って、本発明の一般的な目的は向上された性能を持つ同期型バースト半導体メモリ装置を提供することである。
本発明の他の目的はシングルバーストアドレス発生器を使用するによるアドレスデコーディングタイミング損卒を減少させることができる同期型バースト半導体メモリ装置を提供することである。
本発明の一つの特徴によると、外部クロック(あるいは、システムクロック)信号に同期され、動作するSRAM、DRAM、フラッシEEPROM、FRAM(ferroelectric RAM)等のような半導体メモリ装置が提供される。同期型メモリの重要な利点はシステムクロックエッジがシステムによりメモリに提供されなければならない唯一のタイミングストロブ(timingstrobe)ということである。これはPCボードあるいはモジュル周辺に伝達されなければならないタイミングストロブの数を減少させることができるようにする。又、本発明の同期型メモリ装置は、外部クロック信号の上昇及び下降エッジに応答してデータをアクセスし、これはメモリ装置のデータレートを二倍に増加させる。
又、本発明のメモリ装置はバースト読出及び書込モードで動作する。このようなバーストモードアクセスはメモリ装置の内部バースが外部バースより広いという利点を持つ。これは一連のバーストモードアドレスからの全てのデータが最初アドレスの入力により、メモリ装置からそれの出力に先取りされる。本発明の同期型メモリ装置には二つの内部アドレス発生器が提供されるが、それら中、一つはバースト読出動作だけのためであり、他の一つはバースト書込動作だけのためである。バースト読出アドレス発生器は外部アドレスに応じて一連のバースト読出アドレスを内部的に発生する。バースト書込アドレス発生器あるいは外部アドレスに応じて一連のバースト書込アドレスを内部的に発生する。又、本発明の半導体メモリ装置は外部から印加される読出及び書込命令情報に応じて内部アドレス発生器の動作を制御する制御器を具備する。
又、本発明のメモリ装置はバースト読出及び書込モードで動作する。このようなバーストモードアクセスはメモリ装置の内部バースが外部バースより広いという利点を持つ。これは一連のバーストモードアドレスからの全てのデータが最初アドレスの入力により、メモリ装置からそれの出力に先取りされる。本発明の同期型メモリ装置には二つの内部アドレス発生器が提供されるが、それら中、一つはバースト読出動作だけのためであり、他の一つはバースト書込動作だけのためである。バースト読出アドレス発生器は外部アドレスに応じて一連のバースト読出アドレスを内部的に発生する。バースト書込アドレス発生器あるいは外部アドレスに応じて一連のバースト書込アドレスを内部的に発生する。又、本発明の半導体メモリ装置は外部から印加される読出及び書込命令情報に応じて内部アドレス発生器の動作を制御する制御器を具備する。
本発明の他の特徴によると、外部クロック信号の上昇及び下降エッジに応じてアクセスができるし、バースト読出及び書込モードで動作可能な同期型半導体メモリ装置はデータビットを貯蔵する複数のメモリセルを含むメモりセルアレイ、外部アドレスを一時的に維持する第1アドレスレジスター、第1アドレスレジスターの出力を受け入れ、バースト読出動作のための一連の第1内部アドレスを発生する第1内部アドレス発生器、外部アドレスをを一時的に維持する第2アドレスレジスター、そして、第2アドレスレジスターの出力を受け入れ、バースト書込動作のための一連の第2内部アドレスを発生する第2内部アドレス発生器を具備する。
この特徴による半導体メモリ装置は第1及び第2内部アドレス発生器のうちの一つの出力を選択するアドレス選択器、少なくとも外部書込インエーブル信号に応答して第1及び第2アドレスレジスター、第1及び第2内部アドレス発生器、そして、アドレス選択器の一つの動作を制御する制御器及び、アドレス選択器の出力をデコーディングし、メモリセルを選択するアドレスデコーダーをより具備する。メモリ装置はその上、第1書込データを一時的に維持する第1データインレジスター、第2書込データを一時的に維持する第2データインレジスター、第1及び第2書込データはシリアルに入力され、第2内部アドレス発生器の出力に応じて第1及び第2書込データを整列する書込データ整列器、整列されたデータをメモリセルに書込する書込ドライバーを含む。メモリ装置はその上、メモリセルに貯蔵された第1読出データ及び第2読出データを並列に感知し、増幅する感知増幅回路と、第1内部アドレス発生器の出力に応答して第1及び第2読出データを整列し、第1及び第2読出データをシリアルに出力する読出データ整列器を含む。
この特徴による半導体メモリ装置は第1及び第2内部アドレス発生器のうちの一つの出力を選択するアドレス選択器、少なくとも外部書込インエーブル信号に応答して第1及び第2アドレスレジスター、第1及び第2内部アドレス発生器、そして、アドレス選択器の一つの動作を制御する制御器及び、アドレス選択器の出力をデコーディングし、メモリセルを選択するアドレスデコーダーをより具備する。メモリ装置はその上、第1書込データを一時的に維持する第1データインレジスター、第2書込データを一時的に維持する第2データインレジスター、第1及び第2書込データはシリアルに入力され、第2内部アドレス発生器の出力に応じて第1及び第2書込データを整列する書込データ整列器、整列されたデータをメモリセルに書込する書込ドライバーを含む。メモリ装置はその上、メモリセルに貯蔵された第1読出データ及び第2読出データを並列に感知し、増幅する感知増幅回路と、第1内部アドレス発生器の出力に応答して第1及び第2読出データを整列し、第1及び第2読出データをシリアルに出力する読出データ整列器を含む。
次に装置の動作について説明する。
このような装置により、同期型メモリ装置には別の内部読出動作及び書込専用アドレス発生器が備えているので、バースト書込動作が読出動作により中止されても、中止された書込動作のためには内部アドレス発生器の再設定が不必要である。それで、メモリ装置はより短い内部アドレスデコーディング時間を持ち、結果的にディバイス性能が向上されることができる。
このような装置により、同期型メモリ装置には別の内部読出動作及び書込専用アドレス発生器が備えているので、バースト書込動作が読出動作により中止されても、中止された書込動作のためには内部アドレス発生器の再設定が不必要である。それで、メモリ装置はより短い内部アドレスデコーディング時間を持ち、結果的にディバイス性能が向上されることができる。
本発明による半導体メモリ装置の一番重要な特徴はバースト読出及び書込動作のためには別々の内部アドレス発生器を使用することである。このような別のバースト読出及び書込アドレス発生器はディバイス性能を向上するように内部アドレスデコーディング時間を短縮させる。
ここでは、説明の便宜上、SRAM環境と関連して本発明の実施例を説明する。しかし、ここに開示される実施例はDRAM、フラッシEEPROM、FRAM、等のような別の半導体メモリでも発明の概念を実現するために使用されることができるに注意しなければならない。又、本発明の半導体メモリ装置はコアサイクル時間(core cycle time)を減少させるためのオートトラッキングビットラインスキム(autoーtracking bit lineschme)、電流減少のための短縮メーンデータライン(shortened main data line)、デュアルーレイルリセットダイナミック回路(dualーrail reset dynamic circuit)を通じて高速伝達特性を持つノイズ免疫回路(noise immune circuit)、2ービット先取り動作、そして、プロセッサー(あるいはCPU)データ有効時間(dataーvalidation time)を補償するために出力データと同期されるストロブクロックと共に具現されることができる。従って、本出願の明細書及び図面は制限的な意味より図示的なことと認められなければならない。
次は、添付された図面を参照して本発明の好ましい実施例に対して説明する。
図3は本発明による同期型パイプラインドバーストSRAM装置の好ましい実施例を示すブロック図であり、図4は図3のメモリ装置の読出及び書込アドレス経路上の回路を示す詳細回路図である。図面において、本発明の技術要旨を優しく把握することができるようによく知られていた回路はブロック図形態で図示されている。又、説明の便宜上、本発明のSRAM装置が最大バースト長さ4を支援し、2段支援特徴(すなわち、2サイクルの書込レイタンシ)を持つと仮定しよう。
まず、図3を参照すると、同期型パイプラインドバーストSRAM装置300は外部から印加される他のクロック信号K及びKと同期され動作する。クロックバッファー302は外部クロック信号K及びKに同期され、内部クロック信号CLKを発生する。SRAM装置300はたとえ、図示されていないが、四つのマットから構成されたメモリセルアレイ326を含む。各マットは三つのブロックで構成され、九つの入/出力を持つ。各ブロックは三つの入/出力を持つ。又、各ブロックは八つのサブーブロックで構成され、各サーブブロックは64Kbの容量を持つ。アドレス信号A0ーA16はアドレスバッファー306を通じて第1及び第2アドレスレジスター(308及び312)に供給される。レジスター308及び312はアドレス信号A0ーA16を各々一時的に維持する。その上、パイプラインド書込サイクルを向上させ、読出ー書込転換時間(readーto−write turnaround time)を減少されるために、第1及び第2データインレジスター320a及び320bが提供され、これら各々は36−ビットバス(36−bit wide bus)を持つ。
SRAM装置300はアドレス及び制御入力が提供された後、一つあるいはそれより多くのクロックサイクルの後にそれのメモリセルに書込される”レートライト(late write)”動作モードを持つ。このモードは書込動作が読出動作の次に起こす時、正常的に生じる遊休サイクル(idle cycles)の数を最小化させる。共に、メモリ装置300はバースト読出及び書込モードで動作する。
又、メモリ装置300は正常的なSDR(Single Data Rate)及びDDR(Double Data Rate)動作モードを持つ。すなわち、メモリ装置300は外部クロック信号KあるいはKの上昇及び下降エッジに応答してデータをアクセスすることができるし(DDRモード)、それだけでなく、クロック信号KあるいはKの上昇あるいは下降エッジに応答してアクセスすることができる(SDRモード)。
又、SRAM装置300が書込動作を遂行する間に読出命令が発生されると、メモリ装置300は読出動作と衝突しないで、メモリセルに最後ワードを書込することができないので、それのレジスターに書込動作のためのアドレス及びデータを一時的に貯蔵する。余りの書込データは次の書込サイクルが生じる時までにレジスターでそのままにある。読出サイクル後の一番目書込サイクルでは、以前書込サイクルのラッチされたデータがメモリセルに書込される。これは”ポスティドライト(posted write)”機能と呼ばれる。
SRAM装置300では、全ての同期入力がクロック信号KあるいはKにより制御されるレジスターを通過する。同期入力はクロック信号の上昇エッジでラッチされる。同期入力は全てのアドレスA0ーA16、全てのデータ入力DQ0ーDQ35、同期ロード信号(synchronous load signal)B1、読出/書込(R/W)インエーブル信号B2、そして、SDR及びDDR動作モード中、一つを選ぶためのデータレート信号B3を含む。
図3に図示されたように、制御ロジック304は内部クロック信号CLKに同期され、同期ロード信号B1、読出/書込インエーブル信号B2、そして、データレート信号B3を受け入れる。同期ロード信号B1はバスサイクルシケンスが定義される時、ロー状態になる。そのようなバスサイクルシケンスの定義にはアドレス、データ伝達方向(data transfer direcrion)及びデータ長さ(data length)が含まれる。読出/書込選択信号B2はアクセスタイプ(読出あるいは書込)を示す。読出動作は信号B2がハイ状態である時、遂行されることができる反面、書込動作は信号B2がロー状態である時、遂行されることができる。又、信号B2は信号B1がハイ状態である時、バーストサイクルが遂行されるかの可否を示す。
SRAM装置300には出力インエーブル信号(未図示される)と同じような幾つの比同期制御入力とバーストタイプ信号LBOが外部から印加される。信号LBOはインターリブドバーストあるいはリニアバーストの選択をできるようにする。
SDR書込動作の間には、データがクロック信号Kの上昇エッジでラッチされ、DDR書込動作の間には、データがクロック信号Kの上昇及び下降エッジでラッチされる。読出データはSDRモードでクロック信号Kの上昇エッジで駆動され、DDRモードでクロック信号の上昇及び下降エッジで駆動される。
内部アドレスは信号B2がハイ状態である時、入力されるが、NOP(nooperation)は信号B2がロー状態である時、遂行される。データレート信号B3は同期ロード信号B1がロー状態である間にクロック信号CLKあるいはKの上昇エッジで制御ロジック304によりサンプリングされる。この時、SRAM装置300はSDR読出あるいは書込動作を遂行する。万一、信号B3がロー状態でサンプリングされると、クロック信号CLKあるいはKの毎クロックエッジでDDR読出あるいは書込動作が遂行される。
そして、制御ロジック304はレジスターインエーブル信号E1ないしE4のような内部制御信号、書込動作のデータレート(DDR書込あるいはSDR書込)を示す書込レート信号WD、読出動作のデータレートを示すための読出レート信号RD、書込インエーブル信号WEN、そして、内部的に生成される連続バーストアドレス(subsequent burst addresses)を活性化させるためのバースト連続信号BCNを発生する。
同時に、第1アドレスレジスター308の出力RA0ーRA16中、二つのLSB(Least Significant Bit)アドレス信号RA1及びRA0はバースト読出アドレス発生器として使用される第1内部アドレス発生器310にロードされる。アドレスレジスター308の他の出力信号RA2ーRA16は2*1マルチプレッサーのようなアドレス選択器316に直接に提供される。同じように、第2アドレスレジスター312の2ビット出力信号WA1及びWA0はバースト書込アドレス発生器として使用される。第2内部アドレス発生器314にロードされる。レジスター312の他の出力信号WA2ーWA16はアドレス選択器316に提供される。内部アドレス発生器310及び314全ての内部クロック信号CLKに同期され、動作し、バースト連続信号BCN、書込インエーブル信号WEN及びバーストタイプ信号LBOを供給してもらう。第1内部アドレス発生器310はバースト読出アドレス信号RA0’及びRA1’を発生する。第2内部アドレス発生器314はバースト書込アドレス信号WA0’及びWA1’を発生する。アドレス信号RA0’、RA1’、WA0’、WA1’はDDR動作で各クロックエッジから信号LBOにより表記される順番に出るが、SDR動作では各上昇エッジだけで出る。バースト読出アドレス信号RA1’は第1アドレスレジスター308からのアドレス信号RA2ーRA16と共にアドレス選択器316の入力Aに供給される。バースト書込アドレス信号WA1’は第2アドレスレジスター312からのアドレス信号WA2ーWA16と共にアドレス選択器316の他の入力Bに供給される。
図4を参照すると、第1アドレスレジスター308はアドレスバッファー306に連結されたスイッチ回路402及び、このスイッチ回路402に連結されたラッチ回路404で構成される。スイッチ回路402はロジック回路304(図3に図示される)からの制御信号E1に応答して開閉される。第1内部アドレス発生器310はラッチ回路404に連結されたカウンター406と2*1マルチプレッサー408で構成される。カウンター406は内部クロック信号CLKに同期され、動作し、制御ロジック304からのバーストタイプ信号LBOにより制御される。カウンター406は内部クロック信号CLKに同期され、バースト読出アドレス信号RA0’及びRA1’を発生する。アドレス信号RA0’及びRA1’の発生順序は制御ロジック304からのバーストタイプ信号LBOにより決定される。マルチプレッサー408は二つの入力A及びBを持ち、それら中、一つの入力はカウンター406の出力を受け入れ、他の入力はラッチ回路404の出力を受け入れる。マルチプレッサー406は制御ロジック304からのバースト連続信号BCNに応じて二つの入力中、一つを選択的に出力する。マルチプレッサー408の出力はアドレス選択器316の入力Aに提供される。
第2アドレス発生器312は二つのスイッチ回路410及び414,そして、二つのラッチ回路412及び416を含む。スイッチ回路410はアドレスバッファー306とラッチ回路412の間に連結される。スイッチ回路412はラッチ回路412及び416の間に連結される。スイッチ回路402は制御信号の反転信号E2により制御される。スイッチ回路402,410そして、414はMOSトランジスターあるいはCMOS電送ゲート回路で具現されることができる。ラッチ回路の数は書込レイタンシ(write latency)により決定される。
第2内部アドレス発生器314はラッチ回路416に連結されたカウンター418及び2*1マルチプレッサー420で構成される。カウンター418は内部クロック信号CLKに同期され、バースト読出アドレス信号WA0’及びWA1’を発生する。アドレス信号WA0’及びWA1’の発生順序は制御ロジック304からのバーストタイプ信号LBOにより決定される。マルチプレッサー420は二つの入力A及びBを持ち、それら中、一つはカウンター418の出力を受け入れ、他の一つはラッチ回路416の出力を受け入れる。マルチプレッサー406は制御ロジック304からのバースト連続信号BCNに応じて二つの入力中、一つを選択する。マルチプレッサー408の出力はアドレス選択器316の入力Bに提供される。デコーダー318はアドレス選択器315の出力を提供してもらう。ここで、本発明の他の変形で第1及び第2内部アドレス発生器310及び314が読出及び書込アドレス発生器として各々具現されるのができることに注意しなければならない。
前で説明されたように、同期型パイプラインドバーストSRAM装置300は別の内部読出ー及び書込ー専用アドレス発生器310及び314を持ち、それで、読出サイクル後にポスティドライトサイクルの間にラッチされたアドレスに内部アドレス発生器を設定する必要がない。それで、SRAM装置300の内部アドレスデコーディング時間が従来技術のメモリ装置と比較して減少されることができる。
再び、図3を参照すると、アドレス選択器316は書込インエーブル信号WENに応答してバースト読出アドレス信号RA1’ーRA16及びバースト書込アドレス信号WA1’ーWA16中、一つを選択する。バースト読出アドレス信号RA1’ーRA16は書込インエーブル信号WENがハイ状態である時、選択され、バースト書込アドレス信号WA1’ーWA16は信号WENがロー状態である時、選択される。アドレス選択器316の出力はデコーダー318に提供される。デコーダー318はアドレス選択器316からの16−ビットアドレスA1’ーA16をデコーディングしてメモリセルアレイ326のロー及びカラムを選択する。
データインレジスター320a及び320bは各々直列に入力された二つの連続的な36−ビットデータをを維持する。レジスター320a及び320bの出力は書込データ整列器(write data sorter)322に同時に供給される。
書込データ整列器322は第2内部アドレス発生器314からのアドレス信号WA0’によりデータインレジスター320a及び320bの二つの36−ビット出力の電送経路をスイッチする。例えば、アドレス信号WA0’がハイ状態である時、レジスター320a及び320bの出力は各々高い順序の36−ビットデータと低い順序の36ービットデータにそして、それと反対に整列される。信号WA0’がロー状態である時、レジスター320a及び320bの出力は反対にスイッチされる。整列された72−ビット書込ドライバー324に提供される。
書込ドライバー324は制御ロジック304からの書込レート信号WDに応答してメモリセルアレイに72あるいは36ビットのデータを書込する。信号WDがロー状態である時(すなわち、DDR書込モード)、72−ビットデータはメモリセルアレイ326に書込される。信号WDがハイ状態である時(すなわち、SDR書込モード)、36−ビットデータがメモリセルアレイ326に書込される。
感知増幅回路328は制御ロジック304からの読出レート信号RDに応答してメモリセルアレイ326からの72−あるいは36−ビットデータを感知増幅する。感知増幅回路328は信号RDがロー状態である時(すなわち、DDR読出モード)デコーダー318により選択されたメモリセルから72−ビットデータを感知し、感知増幅回路328は信号RDがハイ状態である時(すなわち、SDR読出モード)36−ビットデータを感知する。感知増幅回路328の出力データは読出データ整列器(read datasorter)330に提供される。
DDRモードの間、読出データ整列器330は72−ビット出力データを二つの36−ビットデータに分け、第1内部アドレス発生器310からのアドレス信号RA0’により高い順序のデータと低い順序のデータに二つの36−ビットデータを整列し、そして、それと反対の順番に整列する。整列されたデータはデータ出力バッファー332を通じて出力パッド334に直列に出力される。
アドレス比較器336は書込動作が終結されなく(pending)読出動作が要求される時だけに活性化される。比較器336は第1アドレスレジスター308の出力アドレスを第2アドレスレジスター321の出力アドレスと比較する。アドレスが互いに同一であると、比較器336はアクティブハイレベルの比較信号EQAを発生し、そうでないと、非活性状態のローレベルの比較信号を発生する。信号EQAがハイになる時、データインレジスター320a及び320bに維持されるデータはメモリセルアレイ326をバイパス(bypass)して読出データ整列器330に直接送られる。従って、たとえアドレスが以前サイクルで書込されても読出動作がアドレスで早速遂行される。この読出サイクルの間に、メモリセルアレイ326は比較器336によりバイパスされ、データはその代わりに最近書込されたデータを貯蔵するデータインレジスター320aまたは、320bから読出される。
エコクロックバッファー338はクロック信号CLKあるいはK)同期され、出力データストロブ信号として他のエコクロック信号KQ及びKQを発生する。出力データDQ0ーDQ35はエコクロック信号KQ及びKQに正確に同期される。エコクロック信号KQ及びKQはある制御信号により非活性化されなく、いつもクロック信号CLKあるいはKの周波数と一致する。
図5は図3に図示されたSRAM装置300のタイミング図である。説明の便宜のために、本発明のDDR SRAM装置300がバースト長さ1,2そして4を支援し、メモリ装置が2段遅延特性を持つと仮定しよう。
図5を参照すると、外部クロックKのサイクルC1で、バースト長さ2を持つDDRバースト書込動作(外部制御信号B1,B2,そしてB3すべてがロー状態である)を示す命令DW2が外部アドレスA0_aが最初バーストアドレスに入力される間に発生され、DW2命令に応じる書込データW0a及びW0bはSRAM装置300がレートライトタイプであるから、クロック信号KのサイクルC2で順次的に入力される。
次に、バースト長さ4を持つDDRバースト書込動作を示す命令DW4が外部アドレスA1_bが提供される間に与えられると、DW4命令に相応する書込データがクロック信号KのサイクルC3及びC4で順次的に入力される。
DW4命令の連続命令が発生されるクロック信号KのサイクルC3の間に、データW0a及びW0bをメモリセルに書込するための内部アドレスWA0_abが二段遅延書込特徴により発生される。書込データW0a及びW0bのためのバースト書込アドレスの参照記号WA0_abは直列入力されたデータW0a及びW0b全てが選択されたメモリセルに並列に同時に書込されることを示す。
サイクルC4で、バースト長さ4を持つDDRバースト読出動作(外部制御信号B1及びB2はロー状態であり、外部制御信号B2はハイ状態である)を示す命令DR4が最初バーストアドレスとして提供され、SRAM装置300のポスティドライト特徴(posted write feature)により、DR4動作のためのバーストアドレスRA2_cdは外部アドレスA2_cを利用して内部的に発生される。ポスティドライト特徴によると、書込データW1b、W1a、W1dそしてW1cはDR4動作が完了される時までラッチされる。
バースト読出連続命令を持つサイクルC5で、次の内部バーストアドレスRA2_abが生成され、DR4動作のためのバーストアドレスRA2_cdに相応する第1読出データR2cはクロック信号Kの下降エッジでデータバスに駆動される。
サイクルC6で、バースト長さ1を持つSDRバースト読出動作(外部制御信号B1はロー状態であり、外部制御信号B2及びB3はハイ状態である)を示す命令SR1が外部アドレスA3_dにより与えられると、内部アドレスA3_dは追加的な内部アドレスの発生ないにアドレスRA3_dになり、DR4動作に相応する読出データR2d及びR2aはデータバース上に示す。読出データR2c及びR2dあるいはR2a及びR2bのためのバーストアドレスの参照記号RA2_cdあるいはRA2_abはデータR2c及びR2dあるいはR2a及びR2b全てが選択されたメモリセルから並列に読出されることを現れる。
図5に図示されたように、SRAM装置300は書込サイクルで読出サイクルに遷移する場合”ノーオパーレーション(no operation)NOP”サイクルが不必要としても読出サイクルで書込サイクルに遷移する場合、外部アドレス入力がない単一のNOPサイクル(外部制御信号B1及びB3はハイ状態であり、外部制御信号B2はロー状態である)を必要とする。従って、クロック信号CKのサイクルC7では、NOPサイクルが次のサイクルC8で遂行される書込動作のために追加される。NOPサイクルC7の間には、DR4動作に相応する最終読出データR2bが内部アドレスを発生しないで、データバスに駆動され、DR4動作が完了される。読出データR2c、R2d、R2a,R2bの出力順序は外部アドレスA2_c及び選択されたバーストモードにより決定される。
バースト長さ1を持つDDR書込動作(外部制御信号B1及びB2はロー状態であり、外部制御信号B3はハイ状態である)を示す命令DW1が外部アドレスA4_aと共に与えられるクロック信号CKのサイクルC8では、サイクルC4でラッチされた書込データW0b及びW0aが内部アドレスWA1_abのデコーディングにより選択されたメモリセルに書込される。
[発明の効果]
前記したように、別の内部バースト読出及び書込アドレス発生器が同期型バースト半導体メモリ装置に提供されるので、メモリ装置はポスティドライトモードで内部アドレスデコーディング時間を短縮させることができるし、結果的にディバイス性能が向上されることができる。
前記したように、別の内部バースト読出及び書込アドレス発生器が同期型バースト半導体メモリ装置に提供されるので、メモリ装置はポスティドライトモードで内部アドレスデコーディング時間を短縮させることができるし、結果的にディバイス性能が向上されることができる。
100,300:SRAM装置
102,302:クロックバッファー
104,308,312:アドレスレジスター
106:カウンター
100,124a,124b,124,136,138:マルチプレッサー
112:アドレスデコーダー
114:SDR/DDR出力制御ロジック
116,336:アドレス比較器
118,150:ロジックゲート
120,122:データ入力レジスター
126:書込レジスター
128,324:書込ドライバー
130,326:メモリセルアレイ
132,328:感知増幅回路
134:出力レジスター
140:出力バッファー
142:データレートレジスター
144:書込/読出インエーブルレジスター
148:出力インエーブルレジスター
152,154,338:エコクロックバッファー
304:制御ロジック
306:アドレスバッファー
310,312:内部アドレス発生器
316:アドレス選択器
318:デコーダー
320:データインレジスター
322:書込データ整列器
330:読出データ整列器
332:データ出力バッファー
334:出力パッド
102,302:クロックバッファー
104,308,312:アドレスレジスター
106:カウンター
100,124a,124b,124,136,138:マルチプレッサー
112:アドレスデコーダー
114:SDR/DDR出力制御ロジック
116,336:アドレス比較器
118,150:ロジックゲート
120,122:データ入力レジスター
126:書込レジスター
128,324:書込ドライバー
130,326:メモリセルアレイ
132,328:感知増幅回路
134:出力レジスター
140:出力バッファー
142:データレートレジスター
144:書込/読出インエーブルレジスター
148:出力インエーブルレジスター
152,154,338:エコクロックバッファー
304:制御ロジック
306:アドレスバッファー
310,312:内部アドレス発生器
316:アドレス選択器
318:デコーダー
320:データインレジスター
322:書込データ整列器
330:読出データ整列器
332:データ出力バッファー
334:出力パッド
Claims (17)
- 外部クロック信号に同期され、動作する半導体メモリ装置において、
データビットを貯蔵する複数のメモリセルを持つメモリセルアレイと、
外部アドレスに応じてのバースト読出動作の間に、メモリセルの一連のバースト読出アドレスを生成するバースト読み出し専用アドレス生成器である第1内部アドレス発生器と、
前記外部アドレスに応じてのバースト書込動作の間に、メモリセルの一連のバースト書込アドレスを生成するバースト書込専用アドレス生成器である第2内部アドレス発生器と、
前記第1及び第2内部アドレス発生器のうちの一つの出力を選択するアドレス選択器と、
外部から印加される読出及び書込命令情報に応じて前記第1及び第2内部アドレス発生器と前記アドレス選択器の動作を制御する制御器及び、
アドレス選択器の出力をデコーディングし、前記メモリセルを選択するアドレスデコーダーを含むことを特徴とする半導体メモリ装置。 - 前記メモリ装置は前記外部クロック信号の上昇及び下降エッジで前記データビットをアクセスすることを特徴とする請求項1に記載の半導体メモリ装置。
- 前記メモリ装置はスタテックランダムアクセスメモリ(static random access memory、SRAM)装置であることを特徴とする請求項1に記載の半導体メモリ装置。
- 前記メモリ装置はダイナミックランダムアクセスメモリ(dynamic random access memory、DRAM)装置であることを特徴とする請求項1に記載の半導体メモリ装置。
- 外部クロック信号の上昇及び下降エッジに応じてアクセスができるし、バースト読出及び書込モードで動作可能な同期型半導体メモリ装置において、
データビットを貯蔵する複数のメモリセルを持つメモりセルアレイと、
外部アドレスを一時的に維持する第1アドレスレジスターと、
前記第1アドレスレジスターの出力を受け入れ、バースト読出動作のための一連の第1内部アドレスを発生する第1内部アドレス発生器と、
前記外部アドレスを一時的に維持する第2アドレスレジスターと、
前記第2アドレスレジスターの出力を受け入れ、バースト書込動作のための一連の第2内部アドレスを発生する第2内部アドレス発生器と、
前記第1及び第2内部アドレス発生器のうちの一つの出力を選択するアドレス選択器と、
少なくとも外部書込インエーブル信号に応答して前記第1及び第2アドレスレジスター、前記第1及び第2内部アドレス発生器、そして、前記アドレス選択器の一つの動作を制御する制御器及び、
前記アドレス選択器の出力をデコーディングし、前記メモリセルを選択するアドレスデコーダー含むことを特徴とする同期型半導体メモリ装置。 - 第1書込データを一時的に維持する第1データインレジスターと、
第2書込データを一時的に維持する第2データインレジスターと、
前記第1及び第2書込データはシリアルに入力され、
前記第2内部アドレス発生器の出力に応じて第1及び第2書込データを整列する書込データ整列器及び、
前記整列されたデータを前記メモリセルに書込する書込ドライバーを付加的に含むことを特徴とする請求項5に記載の同期型半導体メモリ装置。 - 前記メモリセルに貯蔵された第1読出データ及び第2読出データを並列に感知し、増幅する感知増幅回路及び、
前記第1内部アドレス発生器の出力に応答して前記第1及び第2読出データを整列し、前記第1及び第2読出データをシリアルに出力する読出データ整列器を付加的に含むことを特徴とする請求項5に記載の同期型半導体メモリ装置。 - 前記メモリ装置はスタテックランダムアクセスメモリ(static random access memory、SRAM)装置であることを特徴とする請求項5に記載の半導体メモリ装置。
- 前記メモリ装置はダイナミックランダムアクセスメモリ(dynamic random access memory、DRAM)装置であることを特徴とする請求項5に記載の半導体メモリ装置。
- 前記第1内部アドレス発生器は、
内部クロック信号に同期して動作するとともに、前記第1アドレスレジスターの出力を入力とする第1カウンターと、
前記第1アドレスレジスターの出力と前記第1カウンターの出力のうちの一つを選択する第1マルチプレクサとを有し、
前記第2内部アドレス発生器は、
内部クロック信号に同期して動作するとともに、前記第2アドレスレジスターの出力を入力とする第2カウンターと、
前記第2アドレスレジスターの出力と前記第2カウンターの出力のうちの一つを選択する第2マルチプレクサとを有することを特徴とする請求項1に記載の半導体メモリ装置。 - 前記カウンターが書込インエーブル信号に応じて動作することを特徴とする請求項10に記載の半導体メモリ装置。
- 前記マルチプレッサーが内部的に生成される連続バーストアドレスを活性化させるためのバースト連続信号に応じて動作することを特徴とする請求項10に記載の半導体メモリ装置。
- 前記第1内部アドレス発生器は、
内部クロック信号に同期して動作するとともに、前記第1アドレスレジスターの出力を入力とする第1カウンターと、
前記第1アドレスレジスターの出力と前記第1カウンターの出力のうちの一つを選択する第1マルチプレクサとを有し、
前記第2内部アドレス発生器は、
内部クロック信号に同期して動作するとともに、前記第2アドレスレジスターの出力を入力とする第2カウンターと、
前記第2アドレスレジスターの出力と前記第2カウンターの出力のうちの一つを選択する第2マルチプレクサとを有することを特徴とする請求項5に記載の半導体メモリ装置。 - 前記カウンターが書込インエーブル信号に応じて動作することを特徴とする請求項13に記載の半導体メモリ装置。
- 前記マルチプレッサーが内部的に生成される連続バーストアドレスを活性化させるためのバースト連続信号に応じて動作することを特徴とする請求項13に記載の半導体メモリ装置。
- 外部クロック信号に同期され、動作する半導体メモリ装置において、
データビットを貯蔵する複数のメモリセルを持つメモリセルアレイ、
外部アドレスに応じて読出/書込動作のための一連の第1内部アドレスを発生する第1内部アドレス発生器と、
前記外部アドレスに応じて読出/書込動作のための一連の第2内部アドレスを発生する第2内部アドレス発生器と、
前記第1及び第2内部アドレス発生器のうちの一つの出力を選択するアドレス選択器と、
外部から印加される読出及び書込命令情報に応じて前記第1及び第2内部アドレス発生器と前記アドレス選択器の動作を制御する制御器及び、
アドレス選択器の出力をデコーディングし、前記メモリセルを選択するアドレスデコーダーを含むとともに、
前記外部アドレスを一時的に維持するレジスタであって、維持した外部アドレスを前記第1内部アドレス発生器に出力する第1アドレスレジスターと、
前記外部アドレスを一時的に維持するレジスタであって、維持した外部アドレスを前記第2内部アドレス発生器に出力する第2アドレスレジスターと、
前記第1アドレスレジスターの出力と前記第2アドレスレジスターの出力とを比較するとともに、該比較結果に基づき、書込動作が終結されない間に読出動作が要求されたか否か判断する比較器と、
書込データを一時的に維持するデータインレジスターと、をさらに含み、
前記制御器は、
書込動作が終結されない間に読出動作が要求されたと、前記比較器が判断したとき、前記データインレジスターに維持されている書込データを読出データとして出力させる制御をもすることを特徴とする半導体メモリ装置。 - 外部クロック信号の上昇及び下降エッジに応じてアクセスができるし、バースト読出及び書込モードで動作可能な同期型半導体メモリ装置において、
データビットを貯蔵する複数のメモリセルを持つメモりセルアレイと、
外部アドレスを一時的に維持する第1アドレスレジスターと、
前記第1アドレスレジスターの出力を受け入れ、バースト読出動作のための一連の第1内部アドレスを発生する第1内部アドレス発生器と、
前記外部アドレスを一時的に維持する第2アドレスレジスターと、
前記第2アドレスレジスターの出力を受け入れ、バースト書込動作のための一連の第2内部アドレスを発生する第2内部アドレス発生器と、
前記第1及び第2内部アドレス発生器のうちの一つの出力を選択するアドレス選択器と、
少なくとも外部書込インエーブル信号に応答して前記第1及び第2アドレスレジスター、前記第1及び第2内部アドレス発生器、そして、前記アドレス選択器の一つの動作を制御する制御器及び、
前記アドレス選択器の出力をデコーディングし、前記メモリセルを選択するアドレスデコーダー含むとともに、
前記第1アドレスレジスターの出力と前記第2アドレスレジスターの出力とを比較するとともに、該比較結果に基づき、書込動作が終結されない間に読出動作が要求されたか否か判断する比較器と、
書込データを一時的に維持するデータインレジスターと、をさらに含み、
前記制御器は、
書込動作が終結されない間に読出動作が要求されたと、前記比較器が判断したとき、前記データインレジスターに維持されている書込データを読出データとして出力させる制御をもすることを特徴とする同期型半導体メモリ装置。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2007198048A JP2007328907A (ja) | 2007-07-30 | 2007-07-30 | 同期型バースト半導体メモリ装置 |
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2007
- 2007-07-30 JP JP2007198048A patent/JP2007328907A/ja active Pending
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