JP2009266370A - 半導体メモリ装置及びその動作方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】複数のバンクを有する複数のバンクグループを含むセルアレイと、第1アクセス時間情報を格納するモードレジスタセットと、バンクアドレスをデコーディングしてバンクを選択するバンクデコーダと、可変である第1アクセス時間を周期として同一のバンクグループにアクセスするための命令を受信する制御信号発生器と、選択されたバンクに対してデータの書込み及び読出しを実行するセンスアンプとを有し、制御信号発生器は、命令、バンクアドレス、デコーディングされたバンクアドレス、及び第1アクセス時間情報に応答して第1アクセス時間に対応するパルス幅を有する制御信号を発生し、センスアンプは、制御信号に応答して第1アクセス時間に対応するパルス幅を有するように書込み及び読出しされるデータのパルス幅を調節する。
【選択図】 図1
Description
DDR SDRAMは、SDR SDRAMに比べてデータ転送帯域が2倍に広いRAMである。最近では、高速化されたDDR2及びDDR3次世代汎用DRAMが開発されて使われている。
一般にDRAMのアクセス動作は、二つ以上のバンクをグループにし、グループ単位に実行される。各々のバンクグループは、別途のDRAMのように別に動作されることによって、DRAM動作の高速化が具現される。
即ち、命令は2クロック周期に入力される。バンクグループをアクセスするための命令が転送された後に選択されたバンクに対するアクセスが実行され、入/出力データ信号DQは2クロックのパルスを有する。選択されたバンクグループをアクセスした後に、同一のバンクグループまたは異なるバンクグループをアクセスすることができる(例えば、特許文献1〜3参照)。
異なるバンクグループにアクセスするための命令は、第2アクセス時間を周期として入力し、前記第1アクセス時間は、前記第2アクセス時間より長いか、或いは同一であることが好ましい。
前記第1アクセス時間が前記第2アクセス時間の2倍数の場合、前記異なるバンクグループをアクセスするための命令は、前記同一のバンクグループにアクセスするための命令を受信する前に入力されることが好ましい。
前記制御信号発生器は、前記命令、前記バンクアドレス、及び前記デコーディングされたバンクアドレスに応答してフリー制御信号を発生する制御信号発生部と、前記フリー制御信号及び前記第1アクセス時間情報に応答して前記第1アクセス時間に対応するパルス幅を有する制御信号を生成するパルス幅調節部とを含むことが好ましい。
前記制御信号発生部は、前記命令及び前記バンクアドレスに応答して前記バンクグループに各々対応するデコーディングされた命令を生成する命令デコーダと、前記バンクグループの各々に対応し、対応してデコーディングされた命令に応答して各々マスタ信号を発生するマスタ信号発生器と、前記バンクの各々対応し、対応してデコーディングされたバンクアドレスビットに各々応答してバンク情報を生成するバンク情報発生器とを含み、前記バンク情報発生器は、バンク情報と対応するマスタ信号発生器から提供されるマスタ信号とを組み合わせてフリー制御信号を生成することが好ましい。
前記センスアンプは、データパルス調節回路を含み、前記データパルス調節回路は、前記制御信号に応答して前記第1アクセス時間に対応するパルス幅を有するように書込み及び読出しされるデータのパルス幅を調節することが好ましい。
前記データパルス調節回路は、書込み及び読出しされるデータが提供されるインバータと、前記制御信号によって活性化される電送ゲートと、ラッチ回路とを含み、前記活性化される電送ゲートは、前記インバータから提供されるデータを前記ラッチ回路に提供し、前記ラッチ回路は、前記電送ゲートが活性化している間、前記電送ゲートを通じて提供されるデータをラッチすることが好ましい。
図1を参照すると、本発明の実施形態に係る半導体メモリ装置100は、セルアレイ110と、行デコーダ120と、列デコーダ130と、バンクデコーダ140と、センスアンプ150と、入/出力装置160と、モードレジスタセット170と、制御信号発生器180とを含む。
アドレス(Address)は、バンクアドレス(Bank Addr)と、行アドレス(Row Addr)と、列アドレス(Column Addr)とを含む。アドレスは、モードレジスタセット(Mode Register Set)170に提供される。また、バンクアドレス(Bank Addr)はバンクデコーダ140に、行アドレス(Row Addr)は行デコーダ120に、そして列アドレス(Column Addr)は列デコーダ130に提供される。
行デコーダ120と列デコーダ130は、外部から印加される命令(Command)と行及び列アドレスに応答してメモリセルの位置を選択する機能を実行する。
動作周波数が高いほど第1アクセス時間tCCDLは、長くなる。バンクにアクセスするための命令は、第1アクセス時間tCCDLまたは第2アクセス時間tCCDSを有するクロック周期で入力されるはずであり、第1アクセス時間tCCDL及び第2アクセス時間tCCDSはユーザーによって設定される。
入/出力装置160は、予めに決められた時間後にデータを出力する。結果的に、行デコーダ120及び列デコーダ130によって選択されたメモリセルに格納されたデータは、センスアンプ150によって読み出し(Read)され、読み出されたデータは、入/出力装置160を通じて外部に出力される。
モードレジスタセット170は、メモリ動作に関するモードデータを格納するモードレジスタを含む。(モードレジスタの詳細は図5に関して後述する。)
受信したアドレスに応答してモードレジスタにモードデータが書き込まれる。モードデータは、第1アクセス時間情報を含む。第1アクセス時間情報は、制御信号発生器180に提供される。
即ち、同一のバンクグループをアクセスするための制御信号のパルス幅は、制御信号発生器180によって可変する第1アクセス時間tCCDLに対応するパルス幅に調節される。発生した制御信号は、書き込み及び読み出し動作のための制御信号として各回路に提供される。
データパルス幅調節回路151は、同一のバンクグループに対するアクセスが実行される場合、制御信号発生器180から制御信号が提供される。センスアンプ150は、制御信号に応答して書き込み又は読み出されるデータのパルス幅を可変する第1アクセス時間tCCDLに対応してパルス幅に調節する。
以下、セルアレイ110は、8個のバンクA0、A1、B0、B1、C0、C1、D0、D1を含み、順次に2個のバンクが第1〜第4バンクグループに各々構成されると仮定する。
即ち、第1バンクグループはバンクA0、A1、第2バンクグループはバンクB0、B1、第3バンクグループはバンクC0、C1、そして第4バンクグループはバンクD0、D1に構成される。
以上のような条件は、一つの実施形態に過ぎず、ユーザーによって多様な設定をなすことができる。例えば、セルアレイ110は、2個のバンクに構成された8個のバンクグループを含むことができ、第1アクセス時間tCCDLの可変することができるクロック数の範囲もより広くすることができる。
図3は、第1アクセス時間tCCDLが3クロック(3tCK)の場合を示したものであり、第1アクセス時間tCCDLが3クロック(3tCK)の場合、同一のバンクグループにアクセスするための命令は3クロック周期で入力される。
図4は、第1アクセス時間tCCDLが4クロック(4tCK)の場合を示したものであり、第1アクセス時間tCCDLが4クロック(4tCK)の場合、同一のバンクグループにアクセスするための命令は4クロック周期で入力される。図2〜図4に示した命令はカラムアドレスストローブ信号CASである。
結果的に、外部から提供される同一のバンクグループにアクセスするための命令は、可変である第1アクセス時間tCCDLを周期に入力される。
図5を参照すると、モードレジスタセット170は、アドレスに対応するモードレジスタを含む。図5に示したモードレジスタは、アドレスに各々対応するように示した。
モードレジスタは、ユーザーによってセッティングされ、メモリ動作に関するモードを設定するためのモードデータを格納する。例えば、アドレスA0、A1に対応するモードレジスタは、リフレッシュモードを設定するための値にセッティングされる。
アドレス[A11:A10]に対応するモードレジスタに格納されたモードデータは、異なる設定にすることもできる。アドレス[A11:A10]に対応するモードレジスタに格納されたモードデータは、制御信号発生器180に提供される。
図6及び図7を参照すると、制御信号発生器180は、図6に示した制御信号発生部181及び図7に示したパルス幅調節部182を含む。
マスタ信号発生器20_1〜20_Lは、バンクグループに各々対応し、バンク情報発生器30_1〜30_Mは、バンクに各々対応する。
また、バンク情報発生器30_1〜30_Mは、8個のバンクに各々対応するように8個のバンク情報発生器30_1〜30_8に構成されると仮定する。
制御信号発生部181は、外部から提供された命令と、バンクアドレス(Bank Addr)と、デコーディングされたバンクアドレスとに応答してフリー制御信号を発生させる。発生したフリー制御信号は、パルス幅調節部182に提供される。パルス幅調節部182は、フリー制御信号及び第1アクセス時間情報に応答して可変する第1アクセス時間tCCDLに対応するパルス幅を有する制御信号を生成する。
即ち、第1〜第4バンクグループに対応するデコーディングされた命令が各々第1〜第4マスタ信号発生器20_1〜20_Nに提供される。例えば、入力された命令が第1バンクグループにアクセスするための命令の場合、命令デコーダ10は、バンクアドレスに応答して活性化したデコーディングされた命令を第1バンクグループに対応する第1マスタ信号発生器20_1に提供する。
即ち、第1及び第2バンク情報発生器30_1、30_2は第1バンクグループに、第3及び第4バンク情報発生器30_3、30_4は第2バンクグループに、第5及び第6バンク情報発生器30_5、30_6は第3バンクグループに、そして第7及び第8バンク情報発生器30_7、30_8は第4バンクグループに対応する。従って、第1マスタ信号発生器20_1で生成されたマスタ信号は、第1及び第2バンク情報発生器30_1、30_2に提供される。また、第2〜第4マスタ信号発生器20_2〜20_4で生成されたマスタ信号も各々対応する第3〜第8バンク情報発生器30_3〜30_8に提供される。
バンク情報発生器30_1〜30_8は、対応するデコーディングされたバンクアドレスビットに各々応答してバンク情報を生成する。バンク情報は、どのバンクにアクセスするのかを教える情報である。また、バンク情報発生器30_1〜30_8は、バンク情報と対応するマスタ信号発生器20_1〜20_4から提供されるマスタ信号とを組み合わせて選択されたバンクにアクセスするためのフリー制御信号を生成する。
また、デコーディングされたバンクアドレスビットのうち、第1バンク情報発生器30_1に提供されるビットは活性化状態である。第2乃至第8バンク情報発生器30_2〜30_8に提供されるビットは、非活性化状態である。
このような条件下で第1バンク情報発生器30_1は、活性化したフリー制御信号を発生させ、第2〜第8バンク情報発生器30_2〜30_8は、非活性であるフリー制御信号を発生させる。活性化したフリー制御信号は、パルス幅調節部182に提供される。
即ち、第2〜第5フリップフロップ40_3〜40_5は、各々、前段のフリップフロップの出力を1クロック期間遅延させた第2〜第5制御信号を出力する。第3〜第5制御信号は、3入力マルチプレックサ50に提供される。
例えば、第1アクセス時間tCCDLが4クロック(4tCK)の場合、SRラッチ60は、第1制御信号に応答して出力信号をセットし、第5制御信号に応答して出力信号をリセットする。従って、SRラッチ60は、4クロックの長さに対応するパルス幅(以下、4クロックパルス幅と称する)を有する信号を出力する。SRラッチ60の出力は、アクセス動作を制御するための制御信号である。
上述した動作は、2クロックパルス幅を有するように設定された制御信号が、第1アクセス時間tCCDLが3クロック又は4クロックに変化した場合、3クロック又は4クロックパルス幅を有するように調節することを説明したものである。
しかし、このような動作は、一つの実施形態に過ぎなくて、パルス幅調節部180は、1クロックパルス幅を有するように設定された制御信号を1クロック又は2クロックパルス幅に調節することができるように図7と同じような機能構成を含むことができる。
図8を参照すると、制御信号発生器180の制御信号発生部181は、命令デコーダ10及びマスタ信号発生器20_1〜20_Mを含む。マスタ信号発生器20_1〜20_Mは、各々バンクに対応する。セルアレイ110は、8個のバンクで構成されるので、本実施形態による制御信号発生器180の制御信号発生部181は、8個のマスタ信号発生器20_1〜20_8を含むことと仮定する。本実施形態による制御信号発生器180のパルス幅調節部182は、図7に示したパルス幅調節部182と同一であるので説明を省略する。
データパルス幅調節回路151は、実質的に書き込みデータのパルス幅を調節するためのデータパルス幅調節回路(または、書込みデータパルス調節回路)と、読み出しデータのパルス幅を調節するためのデータパルス幅調節回路(または、読出しデータパルス調節回路)とを含む。
書き込み動作時、入/出力装置160を通じて入力されるデータDQ(または、書込みデータ)のパルス幅は2クロックパルス幅である。
上述の説明を参照すると、第1アクセス時間tCCDLが4クロック(4tCK)の場合、制御信号発生器180に出力される制御信号は、4クロックパルス幅を有するように調節される。4クロックパルス幅を有する制御信号は、電送ゲート1511に提供される。書き込み動作時、電送ゲート1511に提供される制御信号は、書き込み動作を制御するための制御信号である。
従って、書き込み動作時、メモリセルに書き込みされるデータのパルス幅は、4クロックパルス幅に調節される。やはり、このような動作によって制御信号が3クロックパルス幅を有する場合、書込みデータは、データパルス幅調節回路151によって3クロックパルス幅に調節される。
上述の動作を参照すると、第1アクセス時間tCCDLが変化する場合、同一のバンクグループをアクセスするための制御信号のパルス幅は変化した第1アクセス時間に対応するように調節される。また、書込みまたは読出しデータパルス幅は、可変である第1アクセス時間tCCDLに対応するパルス幅に調節される。
図10を参照すると、ステップS1000で、半導体メモリ装置100は、アドレス及び可変である第1アクセス時間tCCDLによって命令を受信する。
ステップS1200で、フリー制御信号及び第1アクセス時間情報に応答して制御信号のパルス幅を、可変である第1アクセス時間tCCDLに対応するように調節する。
ステップS1300で、制御信号に応答して可変である第1アクセス時間tCCDLに対応するように書き込み及び読出しデータパルス幅が調節される。
20_1〜20_L、20_1〜20_M マスタ信号発生器
30_1〜30_M バンク情報発生器
40_1〜40_5 フリップフロップ
50 3入力マルチプレックサ
60 SRラッチ
100 半導体メモリ装置
110 セルアレイ
120 行デコーダ
130 列デコーダ
140 バンクデコーダ
150 センスアンプ
151 データパルス幅調節回路
160 入/出力装置
170 モードレジスタセット
180 制御信号発生器
181 制御信号発生部
182 パルス幅調節部
1511 電送ゲート
1512 ラッチ回路
Claims (10)
- セルアレイを含む半導体メモリ装置の動作方法において、
可変するアクセス時間を周期として前記セルアレイに対する書込み及び読出し命令を受信する段階と、
前記アクセス時間の周期に対応して書込み及び読出しデータのパルス幅を調節する段階とを有することを特徴とする半導体メモリ装置の動作方法。 - 複数のバンクを有する複数のバンクグループを含むセルアレイと、
第1アクセス時間情報を格納するモードレジスタセットと、
バンクアドレスをデコーディングして前記バンクを選択するバンクデコーダと、
可変である第1アクセス時間を周期として同一のバンクグループにアクセスするための命令(command)を受信する制御信号発生器と、
前記選択されたバンクに対してデータの書込み及び読出しを実行するセンスアンプとを有し、
前記制御信号発生器は、前記命令、前記バンクアドレス、前記デコーディングされたバンクアドレス、及び前記第1アクセス時間情報に応答して前記第1アクセス時間に対応するパルス幅を有する制御信号を発生し、
前記センスアンプは、前記制御信号に応答して前記第1アクセス時間に対応するパルス幅を有するように書込み及び読出しされるデータのパルス幅を調節することを特徴とする半導体メモリ装置。 - 前記第1アクセス時間は、動作周波数が高いほど長くなることを特徴とする請求項2に記載の半導体メモリ装置。
- 異なるバンクグループにアクセスするための命令は、第2アクセス時間を周期として入力し、前記第1アクセス時間は、前記第2アクセス時間より長いか、或いは同一であることを特徴とする請求項2に記載の半導体メモリ装置。
- 前記第1アクセス時間が前記第2アクセス時間の2倍数の場合、前記異なるバンクグループをアクセスするための命令は、前記同一のバンクグループにアクセスするための命令を受信する前に入力されることを特徴とする請求項4に記載の半導体メモリ装置。
- 前記制御信号発生器は、前記命令、前記バンクアドレス、及び前記デコーディングされたバンクアドレスに応答してフリー制御信号を発生する制御信号発生部と、
前記フリー制御信号及び前記第1アクセス時間情報に応答して前記第1アクセス時間に対応するパルス幅を有する制御信号を生成するパルス幅調節部とを含むことを特徴とする請求項2に記載の半導体メモリ装置。 - 前記制御信号発生部は、前記命令及び前記バンクアドレスに応答して前記バンクグループに各々対応するデコーディングされた命令を生成する命令デコーダと、
前記バンクグループの各々に対応し、対応してデコーディングされた命令に応答して各々マスタ信号を発生するマスタ信号発生器と、
前記バンクの各々対応し、対応してデコーディングされたバンクアドレスビットに各々応答してバンク情報を生成するバンク情報発生器とを含み、
前記バンク情報発生器は、バンク情報と対応するマスタ信号発生器から提供されるマスタ信号とを組み合わせてフリー制御信号を生成することを特徴とする請求項6に記載の半導体メモリ装置。 - 前記パルス幅調節部は、内部クロックに同期して各々信号を出力する複数のフリップフロップと、
第1アクセス時間情報に応答して第1フリップフロップを除外した前記複数のフリップフロップから出力される信号のうちから一つを選択するマルチプレックサと、
セット端子に前記第1フリップフロップの出力を、そしてリセット端子に前記マルチプレックサによって選択されたフリップフロップから出力された信号を受信するSRラッチとを含み、
前記第1フリップフロップは、前記フリー制御信号を受信して、前記第1フリップフロップ以外のフリップフロップは、各々前段のフリップフロップの出力を受信することを特徴とする請求項6に記載の半導体メモリ装置。 - 前記センスアンプは、データパルス調節回路を含み、
前記データパルス調節回路は、前記制御信号に応答して前記第1アクセス時間に対応するパルス幅を有するように書込み及び読出しされるデータのパルス幅を調節することを特徴とする請求項2に記載の半導体メモリ装置。 - 前記データパルス調節回路は、書込み及び読出しされるデータが提供されるインバータと、
前記制御信号によって活性化される電送ゲートと、
ラッチ回路とを含み、
前記活性化される電送ゲートは、前記インバータから提供されるデータを前記ラッチ回路に提供し、前記ラッチ回路は、前記電送ゲートが活性化している間、前記電送ゲートを通じて提供されるデータをラッチすることを特徴とする請求項9に記載の半導体メモリ装置。
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