JP2010015667A - データ伝達回路及びそれを備える半導体メモリ装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】高速動作を保障するために行われる読み出し訓練(READ TRAINING)に必要な訓練パターンを一時格納するレジスタが除去され、前記訓練パターンを伝達するラインの個数を減少させるデータ伝達回路及びそれを備える半導体メモリ装置を提供する。
【解決手段】本発明のデータ伝達回路は、訓練パターンロード命令とともに入力される訓練パターンデータを、前記訓練パターンロード命令が入力される度に1ビットずつラッチするラッチ部905と、ストローブ信号に応じて、前記ラッチ部905にラッチされる訓練パターンデータをロードするバッファ部907とを備えることを特徴とする。
【選択図】図9
【解決手段】本発明のデータ伝達回路は、訓練パターンロード命令とともに入力される訓練パターンデータを、前記訓練パターンロード命令が入力される度に1ビットずつラッチするラッチ部905と、ストローブ信号に応じて、前記ラッチ部905にラッチされる訓練パターンデータをロードするバッファ部907とを備えることを特徴とする。
【選択図】図9
Description
本発明は、データ伝達回路及びそれを備える半導体メモリ装置に関し、より詳細には、簡略化した構成のデータ伝達回路及びそれを備える半導体メモリ装置に関する。
半導体メモリ装置は、中央処理装置CPU及びグラフィック処理装置GPU(Graphic Processing Unit)などのデータ処理装置の読み出し命令にしたがって、前記データ処理装置から入力されるアドレスに対応する位置のデータを出力する。また、半導体メモリ装置は、前記データ処理装置の書き込み命令にしたがって、前記データ処理装置から入力されるアドレスに対応する位置に前記データ処理装置から入力されるデータを記録する。このような半導体メモリ装置の書き込み及び読み出し動作は、高速で行われる必要がある。
一般的に、書き込み動作及び読み出し動作が高速で行われるほど、半導体メモリ装置の動作性能がよいものと評価される。特に、画像のような多量のデータを処理する半導体メモリ装置のデータ出力のための所要時間は極めて重要な性能指標である。また、半導体メモリ装置から出力されたデータが正確に伝達されるほど、前記システムは安定的に動作する。
図1は、半導体メモリ装置の読み出し動作を説明するタイミング図である。同図は、高速半導体メモリ装置、例えば、グラフィック用システム内に備えられるDRAMと、GPUのクロックと、データとを示す。
同図に示すように、半導体メモリ装置は、GPUの読み出し命令に対応するデータDRAM DATAをメモリクロックDRAM CLOCKの立上りエッジ(rising edge)及び立下りエッジ(falling edge)に同期して出力する。また、GPUは、グラフィッククロック(GPU CLOCK)の立上りエッジ及び立下りエッジでデータを読み取る。このとき、半導体メモリ装置から出力されたデータの有効ウィンドウ内にGPUクロックの立上り及び立下りエッジが存在してこそGPUが正確にデータを受信することができる。前記有効ウィンドウは、図面において「U1」で表示されている。 データ伝達過程において、半導体メモリ装置とGPUとの間に存在する物理的要因によってデータ遅延(DELAY)が発生する。半導体メモリ装置は、メモリクロックDRAM CLOCKのエッジに同期化してデータを出力するが、GPUは、伝達されるデータの有効ウィンドウ内、望ましくは、有効ウィンドウの中央にグラフィッククロックGPU CLOCKのエッジが位置することで正確にデータを受信することができる。したがって、メモリクロックDRAM CLOCKとグラフィッククロックGPU CLOCKとの望ましい位相差は[0.5×UI]であり、したがって、望ましいデータ遅延は[DELAY+0.5×UI]である。つまり、図示されているように、半導体メモリ装置とGPUとの間の相違したクロック環境のため、伝達されるデータと、当該データを認識するためのクロック、すなわち、データトリガ(trigger)信号間での不一致が存在する。
このような不一致を克服し、安定した動作を行うために、半導体メモリ装置を備えるシステムにおいて、半導体メモリ装置とGPUとの間の遅延時間が予め規定される。例えば、読み出しストローブ信号及び書き込みストローブ信号のような別途の基準信号が定義される。
前記定義によるパラメータの値や関連情報は予め規定されているため、実際に実現されたシステムで予期しなかった動作環境の変化が発生した場合に、正常なデータの伝達を保障することができない。特に、高速動作システムにおいて、有効データウィンドウは段々と小さくなり、半導体メモリ装置とGPUとの間で交換されるデータが増加するにつれて、安定したデータの伝達は段々と難しくなる。
近年の半導体メモリ装置及びGPUは、データ訓練(data training)を介して従来の問題点を克服し、高速データの伝達を行う。ここで、データ訓練は、読み出し動作及び書き込み動作のためのデータを安定的に伝達するために、制御装置(controller)と半導体メモリ装置との間で予め約束された訓練パターンを使用してデータ間のスキュー(skew)を調整する技術である。
近年提案されているグラフィック用半導体メモリ装置は、4Gbps以上の高速データの伝送のために設計されており、このような高速動作の信頼性を保障するために、グラフィック用半導体メモリ装置はデータ訓練を行う。
本発明は、上記した従来の技術の問題を解決するためになされたものであって、その目的は、高速動作を保障するために行われる読み出し訓練READ TRAININGに必要な訓練パターンを一時格納するレジスタが除去され、前記訓練パターンを伝達するラインの個数を減少させるデータ伝達回路及びそれを備える半導体メモリ装置を提供することにある。
そこで、上記の目的を達成するための本発明によるデータ伝達回路は、訓練パターンロード命令とともに入力される訓練パターンデータを、前記訓練パターンロード命令が入力される度に1ビットずつラッチするラッチ部と、ストローブ信号に応じて、前記ラッチ部にラッチされる訓練パターンデータをロードするバッファ部とを備えることを特徴とする。
また、上記の目的を達成するための本発明による半導体メモリ装置は、バッファを備え、訓練パターンデータを、訓練パターンロード命令が入力される度に位置信号に応じて1ビットずつラッチし、ストローブ信号に応じて前記ラッチされた訓練パターンデータを前記バッファにロードするデータ伝達回路と、訓練パターンロード命令とともに入力される制御信号に基づいて、前記訓練パターンロード命令とともに入力される訓練パターンデータがバッファにロードされる位置を示す位置信号を生成するデコーダ回路と、前記制御信号に基づいてストローブ信号を生成するストローブ信号生成回路とを備えることを特徴とする。
本発明によると、高速動作を保障するために行われる読み出し訓練に必要な訓練パターンを一時格納するレジスタを除去し、前記訓練パターンを伝達するラインの個数を減少させることにより、簡略な構成のデータ伝達回路及び半導体メモリ装置を提供することができる。
以下、添付された図面を参照して本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。
図2は、高速半導体メモリ装置のデータ訓練の順序を示すフローチャートである。
近年、提案されているグラフィック用半導体メモリ装置は、高速動作の信頼性を保障するためにデータ訓練を行う。例えば、グラフィック用半導体メモリ装置であるGDDR(Graphic DDR)5は、図2に示すように、アドレス訓練(ADDRESS TRAINING)、クロックアライメント訓練(WCK2CK ALIGNMENT TRAINING)、読み出し訓練(READ TRAINING)、及び書き込み訓練(WRITE TRAINING)の順序でデータ訓練を行う。
アドレス訓練は、半導体メモリ装置のアドレスピンに入力されるデータのセットアップ・ホールド(setup/hold)時間とホストクロック(HCLK)とをアライン(align:整列、調整等)させるための訓練である。半導体メモリ装置は、アドレスピンによって命令(コマンド)とアドレスとモードレジスタセットコードとを受信するが、アドレスピンに入力されるデータのセットアップ・ホールド時間がアラインされていることで、命令とアドレスとモードレジスタセットとを正しく伝達できる。このため、アドレス訓練が一番先に行われる。ここで、ホストクロックHCLKは、命令及びアドレスの伝達過程で用いられるクロックである。
次に、データクロックWCLKとシステムクロックCLKとをアラインするためのクロックアライメント訓練が行われる。
図3は、高速半導体メモリ装置のデータ入出力動作を説明するためのタイミング図である。
高速半導体メモリ装置の一例は、システムクロックCLKの1周期1tck間、4個のデータを入出力するQDR(Quad Data Rate)半導体メモリ装置である。QDR半導体メモリ装置は、システムクロックCLK周期(tck=1NS)の4倍である4Gbpsの速度でデータを伝達する。
同図に示すように、半導体メモリ装置及びデータ処理装置を備えるシステムでは、相違した周波数のクロックを用いる。データクロックWCLKは、システムクロックCLKの2倍の周波数を有するクロックであって、データ伝達の基準となる。システムクロックCLKは、命令及びアドレス伝達の基準である。GPUは、半導体メモリ装置から出力されたデータD0〜D7をデータクロックWCLKの立上りエッジ及び立下りエッジに同期して受信する。
半導体メモリ装置及びGPUは、データクロックWCLKの立上りエッジ及び立下りエッジでデータを識別するため、データクロックWCLKの立上りエッジ及び立下りエッジは有効ウィンドウ内に存在しなければならない。したがって、データ伝達における動作マージンは有効ウィンドウサイズ、例えば、[0.25×tck]である。すなわち、システムクロックCLKの動作周波数が高まるほどGPUのデータ受信が難しくなる。このような半導体メモリ装置及びデータ処理装置の高速動作を保障するために、読み出し訓練及び書き込み訓練が必要である。一方、データクロックWCKは、読み出し動作タイミングに影響を及ぼすため、読み出し訓練以前に、クロックアライメント訓練を介してデータクロックWCKとシステムクロックCLKとをアラインする必要がある。
図2に示すように、データクロックWCKとシステムクロックCLKとのアライン後は、読み出し訓練が行われる。読み出し訓練によりデータクロックWCKとデータとの間のセットアップ・ホールド時間がアラインされる。読み出し訓練に必要な訓練データTRAINING DATA、すなわち、訓練パターンは、セットアップ・ホールド時間が保障されたアドレスピンに入力されて、データ入出力回路を介してデータピンに伝達される。
データクロックWCKとデータとの間のセットアップ・ホールド時間のアライン後、書き込みデータWRITE DATAのセットアップ・ホールド時間のアラインのための書き込み訓練が、半導体メモリ装置によって行われる。書き込み訓練において、データピンに入力される書き込みデータが書き込み経路WRITE PATHで並列化(parallelisation)されて、読み出し経路READ PATHを介して伝達される。
このように、書き込み訓練で読み出し経路READ PATHが利用されるため、書き込み訓練以前に読み出し動作が保障されなければならない。したがって、読み出し訓練が書き込み訓練に先行する。
読み出し訓練を介してデータクロックWCKとデータとの間のセットアップ・ホールド時間がアラインされると、システムクロックCLKに合わせて出力される読み出しデータREAD DATAは、DLLがなくても識別することができる。
図4は、高速半導体メモリ装置の読み出し訓練を説明するためのフローチャートである。
半導体メモリ装置とデータ処理装置との間で行われる読み出し訓練は、半導体メモリ装置で訓練のための訓練パターンがロードされる過程と、半導体メモリ装置により読み出された訓練パターンが比較される過程とに分けられる。訓練パターンのロードは、訓練パターンロード命令LDFFにしたがって行われ、訓練パターンの比較のための訓練パターンの読み出しは、読み出し訓練命令RDTRにしたがって行われる。訓練パターンの比較は、読み出し訓練命令RDTRにしたがって読み出された訓練パターンを使用してGPUにより行われる。
より具体的には、図4に示すように、読み出し訓練は、訓練パターンをロードするステップS401と、訓練パターンを伝送するステップS403と、データクロックWCLKのエッジを有効ウィンドウ内に位置させる(アラインする)ステップS405、S407、S409と、データクロックWCLKのストローブ時点(トリガー時)を訓練パターンの第1番目の有効ウィンドウ内に位置させる(アラインする)ステップS411、S413とを含む。
訓練パターンをロードするステップS401は、GPUから伝送される訓練パターンロード命令LDFFに基づいて半導体メモリ装置によって行われる。GPUから伝送される訓練パターンが半導体メモリ装置によってロードされる。
訓練パターンを伝送するステップS403は、GPUから伝送される読み出し訓練命令RDTRに基づいて半導体メモリ装置によって行われる。つまり、半導体メモリ装置がGPUに訓練パターンを伝送する。GPUは、ステップS401によって半導体メモリ装置へ伝送された訓練パターンと、半導体メモリ装置から伝送された訓練パターンとを比較することにより、読み出しデータREAD DATAとストローブとの間のオフセットを確認することができる。
半導体メモリ装置は、複数のデータ入出力パッドを介して訓練パターンを出力するが、すべてのデータ入出力パッドが同じ訓練パターンを出力することもでき、互いに異なる訓練パターンを出力することもできる。
ステップS405において、半導体メモリ装置から訓練パターンを受信したGPUは、データクロックWCLKのエッジが有効ウィンドウ内に位置するか否かを確認する。確認の結果、データクロックWCLKのエッジの位相が遅いと、ステップS407に進んで当該位相を速め、データクロックWCLKのエッジの位相が速いと、ステップS409に進んで当該位相を遅延させる。
訓練パターンを伝送するステップS403と、データクロックWCLKのエッジを有効ウィンドウ内に位置させるステップS405、S407、S409とが繰り返し行われてデータクロックWCLKのエッジが有効ウィンドウ内に位置するようになると、ステップS411においてGPUは、データクロックWCLKのストローブ時点が訓練パターンの第1番目の有効ウィンドウ内に位置するか否かを確認する。確認の結果、データクロックWCLKのストローブ時点が訓練パターンの第1番目の有効ウィンドウ内に位置しないと、ステップS413に進んでデータクロックWCLKのストローブ時点を訓練パターンの第1番目の有効ウィンドウに位置させる。
図5は、図4に示された読み出し訓練の結果を説明するタイミング図である。
同図に示すように、読み出し訓練の前では、データクロックWCLKのエッジが訓練パターンD0〜D7の有効ウィンドウ内に位置しないだけでなく、データクロックWCLKのストローブ時点が第1番目のデータD0の有効ウィンドウに位置していない。したがって、GPUの訓練パターンD0〜D7の安全な受信が保障されない。ここで、訓練パターンD0〜D7の有効ウィンドウの中央から現在のデータクロックWCLKのストローブ時点までの時間差が「A」で表示されている。
訓練パターンを伝送するステップS403と、データクロックWCLKのエッジを有効ウィンドウ内に位置させるステップS405、S407、S409とが繰り返し行われて「A」の時間差に対応する分、データクロックWCLKの位相が調整されることにより、データクロックWCLKのエッジが有効ウィンドウ内に位置するようになる。しかし、依然としてデータクロックWCLKのストローブ時点は、訓練パターンの第1番目のデータD0の有効ウィンドウに位置していない。ここで、第1番目のデータD0の有効ウィンドウの中央から現在のデータクロックWCLKのストローブ時点までの時間差が「B」で表示されている。
その後、ステップS411及びS413が行われると、データクロックWCLKのストローブ時点は、訓練パターンの第1番目のデータD0の有効ウィンドウと合わせられる。したがって、GPUはデータクロックWCLKの半周期間隔で訓練パターンD0〜D7の伝達を受けることができるようになる。
以上で説明したように、読み出し訓練は、訓練パターンロード命令LDFF及び読み出し訓練命令RDTRの組み合わせで行われる。半導体メモリ装置は、アドレスピンを介して訓練パターンロード命令LDFFとともに伝達される訓練パターンをロードし、読み出し訓練命令RDTRにしたがってロードされた訓練パターンをデータ経路を介して出力する。ここで、訓練パターンロード命令LDFFに応じた訓練パターンのロードは、通常の読み出し動作とは異なり、追加的な回路構成が要求されるが、これは、アドレスピンを介して受信された訓練パターンがデータ経路を介して伝達されなければならないためである。
図6は、訓練パターンロード命令LDFFに応じる訓練パターンロードを説明する概念図であり、図7は、訓練パターンロードを説明するタイミング図である。
図6及び図7に示すように、読み出し訓練に必要な訓練パターンは、訓練パターンロード命令LDFFとともに半導体メモリ装置のアドレスピンに入力される。訓練パターンロード命令LDFFは、前記ホストクロックHCLKの立上りエッジに同期して入力され、前記訓練パターンは、前記ホストクロックHCLKの立上りエッジ及び立下りエッジに同期して入力される。図6及び図7において、読み出し訓練に必要な訓練パターンは例示的に10個のビット、すなわち、A0〜A7、A9、BA3、またはADDで表示する。
前述したように、読み出し訓練において訓練パターンは、訓練パターンロード命令LDFFに応じてバッファFIFOにロードされ、読み出し訓練命令RDTRに応じてバッファFIFOからデータ入出力回路を介してデータピンに出力される。図6は、アドレスピンを介して入力される訓練パターンA0〜A7、A9、及びBA3がロードされるバッファFIFOとデータ伝達回路DQ0〜DQ7、DBI0、及びEDC0との対応関係を例示的に示す。N個のアドレスピンを介して入力される訓練パターンA0〜A7、A9、及びBA3の各々に対応するバッファFIFOは、Mビットのプリフェッチ(pre−fetch)構造であって、N個のデータ伝達回路DQ0〜DQ7、DBI0、及びEDC0の各々に備えられ、前記バッファFIF0を介して該当データピンに相当する訓練パターンが出力される。
図6及び図7は、データ伝達回路DQ0〜DQ7、DBI0、及びEDC0の各々に対応する10ビット(N=10)の訓練パターンが8番(M=8)のデータパターンロード命令LDFFとしてバッファFIFOにプリフェッチされる実施形態を示す。
訓練パターンとともに入力されるPビットの制御信号、例えば、図6においてバーストアドレスBURST ADDRESSまたはBA0〜BA2で表示している制御信号(P=3)は、訓練パターンがバッファFIFOにロードされる位置情報を含む。例えば、前記実施形態において、個々の訓練パターンロード命令LDFFとともに入力される3ビットの制御信号に応じて8ビットの訓練パターンは、プリフェッチ構造のバッファFIFOに順次格納されるようにマッピングされる。したがって、プリフェッチ構造であるバッファFIFOの最後の格納位置に対応する訓練パターンデータは、例えば、[111]の制御信号とともに入力され、前記[111]の制御信号は、バッファFIFOの1ステージのプリフェッチ完了を示す。本明細書では、バッファFIFOの最後の格納位置情報を示す制御信号、例えば、前記バッファFIFOの1ステージのプリフェッチ完了を意味する[111]の制御信号は、特に、バッファロード信号FIFO LOADと呼ばれる。
図7に示された位置信号LDFFSTBP0〜LDFFSTBP7については、後述する。
ここで、本明細書において説明している訓練パターンが伝達されるデータ伝達回路の個数(N)、バッファFIFOの個数(L)、プリフェッチ構造(M)、及び制御信号のビット数(P)は、設計の必要に応じて様々に変化し得ることは、本発明の属する技術分野における通常の知識を有した者にとって明白である。
例えば、図6に示すように、訓練パターンロード命令LDFFに応じてバッファFIFOにロードされる訓練パターンデータ、例えば、A0は、4個のデータ入出力回路BYTE0〜BYTE3に伝達され得る。この場合、各訓練パターンデータをロードするバッファFIFOの個数は、データ入出力回路BYTE0〜BYTE3に対応する4個(L=4)であり、訓練パターンデータ、例えば、A0は、4個のデータ入出力回路の各々に互いに対応するデータ伝達回路、例えば、DQ0、DQ8、DQ16、及びDQ24に伝達され得る。各訓練パターンデータ、例えば、A0をロードするバッファFIFOは、各データ伝達回路DQ0、DQ8、DQ16、及びDQ24に備えられる。
一方、今までは、訓練パターンが訓練パターンロード命令LDFFに応じてバッファFIFOにロードされる概念を説明した。しかし、より具体的には、半導体メモリ装置に入力される訓練パターンは、直ちにバッファFIFOにロードされるのではなく、訓練パターンは、一時レジスタ(temporary register)に一時格納されてから、一度にバッファFIFOにロードされる。
図8は、訓練パターンロードの動作を説明する概念図である。
同図に示すように、半導体メモリ装置において、訓練パターンをロードするための構成は、一時レジスタ801、アドレス経路803、ラッチ部805、及びバッファ部807である。
まず、アドレスピンを介して入力される訓練パターンA0〜A7、A9、及びBA3は一時レジスタ801に一時格納され、このような一時格納過程は、バッファロード信号FIFO LOADが入力されるまで行われる。したがって、必要な一時レジスタ801の大きさはN×Mビットであり、前記実施形態の場合は10×8ビットである。
バッファロード信号FIFO LOADが入力されると、一時レジスタ801に格納されたN×Mビットの訓練パターンがN×M個のラインのアドレス経路803を介して一度にラッチ部805に伝達され、その後、ラッチ部805に伝達された訓練パターンがデータ伝達回路DQ0〜DQ7、DBI0、及びEDC0の各々のバッファ部807にロードされる。ラッチ部805及びバッファ部807の個数は、それぞれN個、例えば、図8に示された実施形態の場合は10個であり、前記個数は、訓練パターンが伝達されるデータ伝達回路DQ0〜DQ7、DBI0、及びEDC0の個数に対応する。ラッチ部805及びバッファ部807のそれぞれの大きさは、データ伝達回路DQ0〜DQ7、DBI0、及びEDC0の各々に対してバッファロード信号FIFO LOADが入力されるまでM番目の訓練パターンロード命令LDFFとともに入力されてバッファFIFOにプリフェッチされる訓練パターンの大きさであるMビット、例えば、図8に示された実施形態の場合、8ビットに対応する。
前述したように、訓練パターンは、バッファロード信号FIFO LOADが入力されるまで一時レジスタ801に一時格納されてから、一度にN×M個ラインのアドレス経路803を介してラッチ部805に伝達され、一時レジスタ801とラッチ部805との間のN×M個ラインのアドレス経路803はかなり長いため、チップ面積の多くの部分を占める。
本発明によると、一時レジスタ801を除去し、一時レジスタ801とラッチ部805との間のアドレス経路803のライン数をN×1個に減らして、簡略な構成の半導体メモリ装置を提供する。
図9は、本発明に係る半導体メモリ装置の訓練パターンロード動作を説明する概念図である。
同図に示すように、本発明の半導体メモリ装置において、訓練パターンをロードするための構成は、アドレス経路903、ラッチ部905、及びバッファ部907である。
本発明によると、半導体メモリ装置に入力される訓練パターンが直ちにバッファ部907にロードされないという点は前述のとおりである。
しかし、本発明によると、一時レジスタ801が不要であり、アドレス経路903はN×1個のラインで構成される。本発明によると、データ伝達回路DQ0〜DQ7、DBI0、及びEDC0の各々に対して訓練パターンロード命令LDFFが入力される度に共に入力される1ビットの訓練パターンデータが直ちにラッチ部905に伝達され、このような伝達過程はバッファロード信号FIFO LOADが入力されるまで行われる。その後、バッファロード信号FIFO LOADが入力されると、ラッチ部905に伝達された訓練パターンがバッファ部907にロードされる。
前述したように、本発明によると、訓練パターンロード命令LDFFが入力される度に共に入力される1ビットの訓練パターンデータが直ちにラッチ部905に伝達されるため、一時レジスタ801が不要であり、アドレス経路803のライン数がN×1個に減少することによって、アドレス経路のライン個数が1/Mに減少した構成の半導体メモリ装置を提供できる。
図10は、本発明に係る半導体メモリ装置を示したブロック図である。
同図に示すように、本発明に係る半導体メモリ装置は、リピータ回路1001、デコーダ回路1003、ストローブ信号生成回路1005、及びデータ入出力回路1007(BYTE0)、1009(BYTE1)を備える。ここで、図10は、2個のデータ入出力回路1007及び1009が、16個のデータ伝達回路DQ0〜DQ15と、2個のデータバス反転回路DBI0、DBI1と、2個のエラー検出コード回路EDC0、EDC1と、を備える実施形態を示す。この場合、1個の訓練パターンデータ、例えばA0は、各データ入出力回路1007、1009の互いに対応するデータ伝達回路、例えば、DQ0及びDQ8に伝達され得る。
データ伝達回路DQ0〜DQ15と、データバス反転回路DBI0、DBI1と、エラー検出コード回路EDC0、EDC1とは、全て同じ構造を有するため、前記回路は、全て本明細書でデータ伝達回路として通称することができる。データ伝達回路DQ0〜DQ15、DBI0、EDC0、DBI1、EDC1は、それぞれバッファ部907を備えている。ここで、設計上の必要に応じて4個のデータ入出力回路BYTE0〜BYTE3を備える実施形態も自明であるという点は、先に図6の関連説明において言及されているとおりである。
参考に、データバス反転回路DBI0、DBI1は通常、半導体メモリ装置が出力するデータが反転したデータであるか否かを示すデータバス反転DBI(Data Bus Inversion)情報を出力する。エラー検出コード回路EDC0、EDC1は、通常、トグルし続ける信号であるエラー検出コードEDC(Error Detection Code)を出力する。DBI及びEDCは、JEDECの超高速メモリ装置と関連して定義されているため、詳細な説明は省略する。
リピータ回路1001は、訓練パターンロード命令LDFFにより生成されるパルス信号LDFFENと、アドレスピンを介して入力される訓練パターンデータA0〜A7、A9、BA3と、制御信号BA0〜BA2とを分配する。すなわち、各々の訓練パターンデータA0〜A7、A9、BA3は、データ入出力回路1007のデータ伝達回路DQ0〜DQ7、DBI0、EDC0およびデータ入出力回路1009のデータ伝達回路DQ8〜DQ15、DBI1、EDC1に伝達され、パルス信号LDFFEN及び制御信号BA0〜BA2は、デコーダ回路1003及びストローブ信号生成回路1005に伝達される。図10の実施形態においてリピータ回路1001は、同じ訓練パターンデータA0〜A7、A9、BA3を複製してデータ入出力回路1007、1009の各々に伝達する。
デコーダ回路1003は、リピータ回路1001から出力されるパルス信号LDFFEN及び制御信号BA0〜BA2に基づいて位置信号LDFFSTBP0〜LDFFSTBP7を生成する。データ伝達回路DQ0〜DQ15、DBI0、EDC0、DBI1、EDC1は、位置信号LDFFSTBP0〜LDFFSTBP7に基づいて各訓練パターンデータA0〜A7、A9、BA3をバッファ部907の所定位置にロードする。
ストローブ信号生成回路1005は、リピータ回路1001から出力されるパルス信号LDFFEN及び制御信号BA0〜BA2に基づいてストローブ信号FIFO STROBEを生成する。データ伝達回路DQ0〜DQ15、DBI0、EDC0、DBI1、EDC1は、ストローブ信号FIFO STROBEに基づいてラッチ部905に格納された訓練パターンデータA0〜A7、A9、BA3をバッファ部907に伝達する。
図11は、図10に示されたデコーダ回路を示した回路図である。
同図に示すように、デコーダ回路1003は、リピータ回路1001から出力されるパルス信号LDFFEN及び制御信号BA0〜BA2に基づいて位置信号LDFFSTBP0〜LDFFSTBP7の各々を生成する位置信号生成回路を備える。一実施形態として、各位置信号生成回路は、パルス信号LDFFENを入力信号とするPMOSモストランジスタと、パルス信号LDFFEN及び正の制御信号または負の制御信号BA0〜BA2、BA0#〜BA2#を入力信号とするNMOSトランジスタとが直列に接続される。PMOSトランジスタのドレイン端子にインバータが接続され、前記インバータから位置信号LDFFSTBP0〜LDFFSTBP7が出力される。
パルス信号LDFFENは、位置信号LDFFSTBP0〜LDFFSTBP7のディセーブルを制御する。すなわち、ローレベルのパルス信号LDFFENによりPMOSトランジスタがターンオンされると、全ての位置信号LDFFSTBP0〜LDFFSTBP7がローレベルにディセーブルされる。パルス信号LDFFENがハイレベルにイネーブルされた状態では、正の制御信号または負の制御信号BA0〜BA2、BA0#〜BA2#の組み合わせによって位置信号LDFFSTBP0〜LDFFSTBP7がイネーブルされる。例えば、位置信号LDFFSTBP0を生成する位置信号生成回路の場合、入力信号は、負の制御信号BA0#〜BA2#でありうる。すなわち、負の制御信号BA0#〜BA2#が全てハイレベル状態で各NMOSトランジスタに入力されると、位置信号LDFFSTBP0がハイレベルにイネーブルされる。この場合、残りの位置信号LDFFSTBP1〜LDFFSTBP7は、ローレベルにディセーブルされる。
これをまとめると、図11に示された各位置信号生成回路は、制御信号BA0〜BA2に応じて各訓練パターンデータA0〜A7、A9、BA3がバッファ部907に格納される各位置に対応する位置信号LDFFSTBP0〜LDFFSTBP7を排他的にイネーブルさせる。
位置信号LDFFSTBP0〜LDFFSTBP7のイネーブルタイミングは、図7に示されている。
図12は、図10に示されたストローブ信号生成回路を示した回路図である。
同図に示すように、ストローブ信号生成回路1005は、位置信号生成回路1201と、第1のマルチプレクサ1203と、ストローブ信号生成器1205と、遅延部1207とを備える。
位置信号生成回路1201は、バッファ部907の最後の格納位置に対応する位置信号LDFFSTBP7を生成する。
第1のマルチプレクサ1203は、位置信号LDFFSTBP7と読み出しストローブパルスISOSTBAとのうちの1つをデータローディングフラグ信号LDFF_FLAGに対応して選択する。読み出しストローブパルスISOSTBAは、半導体メモリ装置の一般的な読み出し動作過程において、単位セルから出力されたデータをデータ入出力回路の出力端に伝達するための制御信号であり、データローディングフラグ信号LDFF_FLAGは、読み出し訓練過程の間に活性化される信号である。すなわち、第1のマルチプレクサ1203は、半導体メモリ装置が正常的な読み出し動作を行う場合には、読み出しストローブパルスISOSTBAを出力する一方、読み出し訓練過程では位置信号LDFFSTBP7を出力する。
ストローブ信号生成器1205は、第1のマルチプレクサ1203の出力に応じて一定時間の間にイネーブルされるストローブ信号FIFO STROBEを生成する。ストローブ信号FIFO STROBEのイネーブル期間は、半導体メモリ装置の動作環境によって決まる。
遅延部1207は、位置信号生成回路1201から出力される位置信号LDFFSTBP7を所定時間遅延させて第1のマルチプレクサ1203に伝達する。前述したように、図12に示された一実施形態において、バッファ部907の最後の格納位置に対応する位置信号LDFFSTBP7を生成する制御信号BA0〜BA2は、バッファロード信号FIFO LOADである。本発明によると、訓練パターンデータは、バッファロード信号FIFO LOADが入力されるまでラッチ部905に格納され、バッファロード信号FIFO LOADが入力されると、その間にラッチ部905に格納された訓練パターンがバッファ部907にロードされるが、バッファロード過程は、バッファロード信号FIFO LOADに応じてラッチ部905に当該訓練パターンの最後のデータが格納された後に行われなければならない。したがって、バッファロード過程が所定時間後に行われるように遅延部1207を備える。つまり、ストローブ信号FIFO STROBEは、バッファロード信号FIFO LOADに応じてラッチ部905に当該訓練パターンの最後のデータが格納された後にイネーブルされる。
位置信号LDFFSTBP7とストローブ信号FIFO STROBEとのイネーブルタイミングは、図7に示されている。
図13は、図9に示されたラッチ及びバッファを示した構成図であって、例えば、図9及び図10に示されたデータ伝達回路DQ0〜DQ15、DBI0、DBI1、EDC0、EDC1の各々に備えられるラッチ部905とバッファ部907とを示す。
図13のラッチ部905を構成する8個のラッチ回路1301〜1315は、図9に示された一実施形態のラッチ部905において0ないし7で表示されているラッチ回路の各々に対応する。図13において、8個のラッチ回路1301〜1315は、全て同じ構成であり、ただし、ラッチ回路1301〜1315の各々に位置信号LDFFSTBP0〜LDFFSTBP7が入力され、当該位置信号LDFFSTBP0〜LDFFSTBP7は、各々のラッチ回路1301〜1305にプリフェッチされる8ビットの訓練パターンデータのバッファ部907に格納される位置に対応する。
一方、ラッチ回路1301〜1315は、通常の読み出し動作過程でセルから読み出されたデータRGIOEV0〜RGIOEV3、RGIOOD0〜RGIOOD3を各々バッファ部907の所定位置RGIO_EV0〜RGIO_EV3、RGIO_OD0〜RGIO_OD3に伝達する。
図13において、ラッチ回路1301〜1315の各々にプリフェッチされる8ビットの訓練パターンデータ、例えば、データ伝達回路DQ0のバッファ部907にプリフェッチされる8ビットのA0は、「LDFFD0」で表示される。具体的には、負の訓練パターンデータLDFFD0#が、ラッチ回路1301〜1315に格納される。
例えば、ラッチ回路1301は、負の訓練パターンデータLDFFD0#を一時格納するインバータラッチ1319を備える。
インバータラッチ1319は、第2のマルチプレクサ1317から選択的に出力される訓練パターンデータLDFFD0#または通常の読み出しデータRGIOEV0#を一時格納する。
第2のマルチプレクサ1317は、位置信号LDFFSTBP0及び読み出しデータ伝達制御信号PIN_SUMに基づいて訓練パターンデータLDFFD0#または通常の読み出しデータRGIOEV0#を選択的にインバータラッチ1319に伝達する。読み出しデータ伝達制御信号PIN_SUMは、訓練パターンがロードされる期間の間、ハイレベルに維持される信号である。
第2のマルチプレクサ1317は、2個のトランスミッションゲート1321、1323を備える。
第1のトランスミッションゲート1321は、NMOSトランジスタのゲートに接続されたインバータを備え、読み出しデータ伝達制御信号PIN_SUMに応じて読み出しデータRGIOEV0#をインバータラッチ1319に伝達する。読み出しデータ伝達制御信号PIN_SUMがハイレベルに維持される訓練パターンロード期間には、読み出しデータRGIOEV0#が伝達されない。
第2のトランスミッションゲート1323は、PMOSトランジスタのゲートに接続されたインバータを備え、位置信号LDFFSTBP0に応じて訓練パターンデータLDFFD0#をインバータラッチ1319に伝達する。位置信号LDFFSTBP0がハイレベルに維持されている間、訓練パターンデータLDFFD0#がインバータラッチ1319に伝達されて一時格納され、バッファ部907の対応位置(例えば、RGIO_EV0)に伝達される。
第2のマルチプレクサ1317に備えられた2個のトランスミッションゲート1321、1323の各々は、インバータラッチ1319とともにラッチ回路を構成する。すなわち、読み出しデータ伝達制御信号PIN_SUMとともに選択的にイネーブルされる位置信号LDFFSTBP0〜LDFFSTBP7により、各訓練パターンデータA0〜A7、A9、BA3がバッファ部907の対応位置RGIO_EV0〜RGIO_EV3、RGIO_OD0〜RGIO_OD3に伝達される。例えば、バッファ部907は、各格納位置RGIO_EV0〜RGIO_EV3、RGIO_OD0〜RGIO_OD3にラッチ回路を備えることができ、バッファ部907に備えられたラッチ回路は、トランスミッションゲート1323及びインバータラッチ1319とともにフリップフロップを構成する。バッファ部907に備えられたラッチ回路は、ストローブ信号FIFO STROBEに応じてイネーブルされる制御信号RDPINBに応答してラッチ回路1301〜1315から伝達される各訓練パターンデータA0〜A7、A9、BA3をラッチする。
これにより、バッファ部907は、訓練パターンデータA0〜A7、A9、BA3を訓練パターンロード命令LDFFが入力される度に1ビットずつプリフェッチするラッチ部905を介して訓練パターンをロードする。バッファ部907にロードされた訓練パターンは、データ伝達回路(例えば、DQ0〜DQ15、DBI0、DBI1、EDC0、EDC1)を介してデータピンに出力される。
本発明は、上記の実施形態及び添付された図面によって限定されるものではなく、本発明に係る技術的思想から逸脱しない範囲内で様々な置換、変形、及び変更が可能であるということが、本発明の属する技術分野における通常の知識を有した者において明白であろう。
Claims (21)
- 訓練パターンロード命令とともに入力される訓練パターンデータを、前記訓練パターンロード命令が入力される度に1ビットずつラッチするラッチ部と、
ストローブ信号に応じて、前記ラッチ部にラッチされる訓練パターンデータをロードするバッファ部と、
を備えることを特徴とするデータ伝達回路。 - 前記ストローブ信号は、
前記訓練パターンロード命令とともに入力される、前記バッファ部の1ステージのプリフェッチ完了を示すバッファロード信号に応じてイネーブルされることを特徴とする請求項1に記載のデータ伝達回路。 - 前記ラッチ部は、
制御信号に基づいて生成される位置信号に応じて、前記訓練パターンデータをラッチする第1のラッチ回路を備え、
前記制御信号は、前記訓練パターンロード命令とともに入力され、前記訓練パターンデータがロードされる前記バッファ部内の位置情報を含むことを特徴とする請求項1に記載のデータ伝達回路。 - 前記第1のラッチ回路は、
前記位置信号がイネーブルされると、前記訓練パターンデータを通過させる第1のトランスミッションゲートと、
該第1のトランスミッションゲートを通過する前記訓練パターンデータをラッチするインバータラッチと、
を備えることを特徴とする請求項3に記載のデータ伝達回路。 - 前記第1のラッチ回路は、
前記データ伝達回路の読み出し訓練期間中はハイレベルにイネーブルされる読み出しデータ伝達制御信号が、ディセーブルされると、通常の読み出しデータを通過させる第2のトランスミッションゲートをさらに備え、
該第2のトランスミッションゲートは、前記インバータラッチの入力端に前記第1のトランスミッションゲートと並列に接続されることを特徴とする請求項4に記載のデータ伝達回路。 - 前記バッファ部は、
前記ラッチ部の第1のラッチ回路に対応する第2のラッチ回路を備え、
前記バッファ部の第2のラッチ回路は、
前記ストローブ信号に基づいて、前記ラッチ部の第1のラッチ回路から伝達される訓練パターンデータをラッチすることを特徴とする請求項3に記載のデータ伝達回路。 - 前記ラッチ部は、
前記バッファ部のプリフェッチ構造に相当する数のラッチ回路を備えることを特徴とする請求項1に記載のデータ伝達回路。 - 前記バッファ部は、
8ビットプリフェッチ構造であることを特徴とする請求項1に記載のデータ伝達回路。 - バッファ部を備え、訓練パターンデータを、訓練パターンロード命令が入力される度に位置信号に応じて1ビットずつラッチし、ストローブ信号に応じて前記ラッチされた訓練パターンデータを前記バッファ部にロードするデータ伝達回路と、
訓練パターンロード命令とともに入力される制御信号に基づいて、前記訓練パターンロード命令とともに入力される訓練パターンデータがロードされる前記バッファ部内の位置を示す位置信号を生成するデコーダ回路と、
前記制御信号に基づいてストローブ信号を生成するストローブ信号生成回路と、
を備えることを特徴とする半導体メモリ装置。 - 前記ストローブ信号生成回路は、
前記制御信号のうち、前記バッファ部の1ステージのプリフェッチ完了を示すバッファロード信号に応じて、前記ストローブ信号をイネーブルさせ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。 - 前記ストローブ信号生成回路は、
前記バッファロード信号に基づいて、前記バッファロード信号とともに入力される訓練パターンデータが前記バッファにロードされる位置を示す第1の位置信号を生成する第1の位値信号生成回路と、
該第1の位値信号生成回路により生成される第1の位置信号に基づいて、前記ストローブ信号を生成するストローブ信号生成回路と、
を備え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。 - 前記ストローブ信号生成回路は、
前記第1の位値信号生成回路により生成される第1の位置信号を所定量遅延させる遅延部をさらに備えることを特徴とする請求項11に記載の半導体メモリ装置。 - 前記ストローブ信号生成回路は、
前記第1の位値信号生成回路により生成される第1の位置信号及び読み出しストローブパルス信号のうちのいずれか1つを選択的に伝達する第1のマルチプレクサを備え、
前記第1のマルチプレクサは、前記ストローブ信号生成回路の入力端に接続されることを特徴とする請求項11に記載の半導体メモリ装置。 - 前記デコーダ回路は、
前記制御信号に基づいて、前記位置信号をイネーブルさせる複数の位置信号生成回路を備え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。 - 前記データ伝達回路は、
前記訓練パターンデータを前記訓練パターンロード命令が入力される度に1ビットずつ前記位置信号に応じてラッチするラッチ部を備え、
前記バッファ部は、ストローブ信号に応じて前記ラッチ部にラッチされる訓練パターンデータをロード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。 - 前記ラッチ部は、複数の第1のラッチを備え、
該複数の第1のラッチの各々は、
前記位置信号がイネーブルされると前記訓練パターンデータを通過させる第1のトランスミッションゲートと、
該第1のトランスミッションゲートを通過する前記訓練パターンデータをラッチするインバータラッチと、
を備えることを特徴とする請求項15に記載の半導体メモリ装置。 - 前記第1のラッチは、
前記半導体メモリ装置の読み出し訓練期間中はハイレベルにイネーブルされる読み出しデータ伝達制御信号が、ディセーブルされると、通常の読み出しデータを通過させる第2のトランスミッションゲートをさらに備え、
該第2のトランスミッションゲートは、前記インバータラッチの入力端に前記第1のトランスミッションゲートと並列に接続されることを特徴とする請求項16に記載の半導体メモリ装置。 - 前記バッファ部は、
前記ラッチ部の第1のラッチ回路に対応する第2のラッチ回路を備え、
前記バッファ部の第2のラッチ回路は、
前記ストローブ信号に基づいて、前記ラッチ部の第1のラッチ回路から伝達される訓練パターンデータをラッチすることを特徴とする請求項15に記載の半導体メモリ装置。 - 前記ラッチ部は、
前記バッファ部のプリフェッチ構造に相当する数のラッチ回路を備えることを特徴とする請求項15に記載の半導体メモリ装置。 - 前記訓練パターンロード命令とともに入力される複数の訓練パターンデータの各々に対応するよう、前記データ伝達回路を複数個備え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。
- 前記訓練パターンロード命令とともに入力される複数の訓練パターンデータの各々を複製するリピータ回路をさらに備え、
該リピータ回路によって複製された複数の訓練パターンデータの各々に対応するよう、前記データ伝達回路を複数個備え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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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20120528 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20130625 |