JP2011090754A - 半導体装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】オープンビット線方式を用いたI/O数が切り替え可能な半導体装置において、I/O線の選択が単純化するとともに、メモリセルアレイの面積増大を防止する。
【解決手段】I/O数が8ビットである場合、X13が(0)でありX11,X12が(0,0)である場合に選択されるメモリマットMAT0と、X13が(1)でありX11,X12が(0,0)である場合に選択されるメモリマットMAT8と、X13にかかわらずX11,X12が(0,0)である場合に選択されるメモリマットMAT4とを備える。I/O数が16ビットである場合、X13は無視され、X11,X12が(0,0)であればメモリマットMAT0,4,8が全て選択される。このように、メモリマットMAT4がいわゆるアッパー側とローワ側を兼用していることから、制御の複雑化や面積増大が防止される。
【選択図】図2

Description

本発明は半導体装置に関し、特に、オープンビット線方式のメモリセルアレイを備える半導体装置に関する。
代表的な半導体記憶装置であるDRAM(Dynamic Random Access Memory)においては、センスアンプとビット線対との接続方式として、オープンビット線(open bit line)方式とフォールデッドビット線(folded bit line)方式が知られている。オープンビット線方式とは、1つのセンスアンプに接続される一対のビット線がセンスアンプを挟んで互いに逆方向に配線される方式である。したがって、1つのセンスアンプに接続される一対のビット線は、異なるメモリマットにそれぞれ割り当てられることになる。一方、フォールデッドビット線方式とは、1つのセンスアンプに接続される一対のビット線がセンスアンプから同一方向に配線される方式である。したがって、1つのセンスアンプに接続される一対のビット線は、同じメモリマットに割り当てられることになる。
オープンビット線方式のDRAMは、ビット線方向における端部のメモリマットの記憶容量が他のメモリマットの半分になるという特徴を有している。このため、端部に位置する2つのメモリマットが常に同時に選択されるようアドレスの割り付けを行うことによって、他のメモリマットが選択された場合と同じ記憶容量を確保する方法が広く採用されている(特許文献1参照)。
他方、DRAMなどの半導体記憶装置においては、I/O数(外部に対して同時に入出力するデータのビット数)が切り替え可能に設計されていることがある(特許文献2参照)。このようなタイプのDRAMにおいてオープンビット線方式を用いた場合、I/O線の選択が複雑化したり、メモリセルアレイの面積が増大するという問題があった。以下、図7〜図11を用いて、この問題について説明する。尚、以下の説明及び図7〜図11は公知の従来技術ではなく、上記の問題を説明するために本発明者らが想定した参考例である。
図7は、オープンビット線方式を用いたDRAMであって、I/O数を8ビット又は16ビットに設定可能な第1の参考例を示す模式図である。図7に示すDRAMはDDR(Double Data Rate)2型のDRAMであり、プリフェッチ数は4ビットである。したがって、I/O数が8ビットに設定されている場合は32(=8×4)ビットのデータがメモリセルアレイから同時に入出力され、I/O数が16ビットに設定されている場合は64(=16×4)ビットのデータがメモリセルアレイから同時に入出力されることになる。
図7に示す例では、Y方向に9個のメモリマットMAT0〜MAT8がこの順に配置されており、Y方向に隣接するメモリマット間にはセンスアンプ列SA(A)〜SA(H)が設けられている。各センスアンプ列は、Y方向に隣接する2つのメモリマットに対して割り当てられたオープンビット線方式のセンスアンプである。各センスアンプ列は、4対のローカルI/O配線LIOを介して4対のメインI/O配線MIOに接続されており、これにより、各センスアンプ列からは4ビットのデータが出力され、或いは、各センスアンプ列に4ビットのデータが入力されることになる。但し、図面においては、4対のローカルI/O配線LIO及び4対のメインI/O配線MIOを1本の実線で示している。かかる構成により、Y方向に並ぶ1列の9個のメモリマットMAT0〜MAT8は、最大で16ビットのデータを同時に入出力することができる。図7に示すように、このようなメモリマットがX方向に4列設けられていることから、全体として最大64ビットのデータを同時に入出力することができる。
メモリマットの選択はロウアドレスの上位ビットX11〜X13によって行われる。図7において、メモリマットに付された3ビットの値(*、*、*)は、対応するロウアドレスの上位ビットX11〜X13である。図7に示すように、Y方向における両端部に位置するメモリマットMAT0とMAT8には、同じロウアドレスX11〜X13=(0,0,0)が割り当てられており、したがって、これらは常に同時にアクセスされる。これらメモリマットMAT0,MAT8は、他のメモリマットMAT1〜MAT7の半分の記録容量である。ロウアドレスの残りのビットX10〜X0は、ロウデコーダXDECに供給され、選択されたメモリマット内のワード線の選択に用いられる。また、カラムアドレスはカラムデコーダYDECに供給され、センスアンプとローカルI/O配線とを接続するカラムスイッチの選択に用いられる。
そして、I/O数が8ビットに設定されている場合には、メモリマットMAT1〜MAT7のいずれか1つ、或いは、メモリマットMAT0とMAT8の両方が選択され、これにより、32対のメインI/O配線MIOを用いて32ビットのデータが同時に入出力される。この場合、この残りの32対のメインI/O配線MIOは使用されない。一方、I/O数が16ビットに設定されている場合には、ロウアドレスの最上位ビットX13が無視(ドントケア)されることにより2倍のメモリマットが選択され、これにより、64対のメインI/O配線MIOを用いて64ビットのデータが同時に入出力される。
ここで、ロウアドレスの最上位ビットX13の論理レベルが「0」である場合に選択されるメモリマットをMATU(アッパー側)とし、ロウアドレスの最上位ビットX13の論理レベルが「1」である場合に選択されるメモリマットをMATL(ローワ側)とした場合、図7に示すように、センスアンプ列SA(D),SA(H)は、メモリマットMATUとメモリマットMATLとの間に挟まれたセンスアンプ列であることが分かる。このようなセンスアンプ列D,Hは、ロウアドレスの最上位ビットX13が無視される場合、つまり、I/O数が16ビットに設定されている場合には問題がないが、ロウアドレスの最上位ビットX13が有効となる場合、つまり、I/O数が8ビットに設定されている場合には、メモリマットMATUとメモリマットMATLのいずれにアクセスされたかによって、リードライトバスとの接続関係が変化する。
このため、拡大図である図8に示すように、メインI/O配線MIO(U0)についてはメモリマットMATUに固定的に割り当てられ、メインI/O配線MIO(L0)についてはメモリマットMATLに固定的に割り当てられるものの、メインI/O配線MIO(U1)、MIO(L1)についてはメモリマットMATU,MATLの両方に割り当てられる結果、起動すべきリードライトアンプRWAMPの選択、並びに、リードライトアンプRWAMPとリードライトバスRWBSとの接続関係を動的に切り替える必要が生じ、回路構成や制御が複雑となる。
図9は、ロウアドレスの上位ビットX11〜X13の値と、選択されるメモリマット等との関係をまとめた表であり、(a)はI/O数が8ビットに設定されている場合、(b)はI/O数が16ビットに設定されている場合を示している。
図9(b)に示すように、I/O数が16ビットに設定されている場合には、最上位ビットX13が無視される結果、その制御が単純であることが分かる。これに対し、図9(a)に示すように、I/O数が8ビットに設定されている場合には、X11〜X13=(0,0,0)又は(0,0,1)であると、メインI/O配線MIO及びリードライトアンプRWAMPとも、アッパー側とローワ側の両方が使用されることになり、制御が複雑化してしまう。
図10は、オープンビット線方式を用いたDRAMであって、I/O数を8ビット又は16ビットに設定可能な第2の参考例を示す模式図である。図10に示すDRAMもDDR2型のDRAMである。
図10に示す例では、Y方向に10個のメモリマットMAT0〜MAT9がこの順に配置されており、Y方向に隣接するメモリマットMAT0〜MAT4間にセンスアンプ列SA(A)〜SA(D)が設けられ、Y方向に隣接するメモリマットMAT5〜MAT9間にセンスアンプ列SA(E)〜SA(H)が設けられている点において、図7に示したDRAMと相違している。メモリマットMAT4とメモリマットMAT5との間にはセンスアンプ列は設けられておらず、したがってこれらメモリマットMAT4,MAT5は、両端部のメモリマットMAT0,MAT9と同様、他のメモリマットMAT1〜MAT3,MAT6〜MAT8の半分の記録容量である。そして、メモリマットMAT0とMAT4には同じロウアドレスX11〜X13=(0,0,0)が割り当てられており、これらは常に同時にアクセスされる。同様に、メモリマットMAT5とMAT9には同じロウアドレスX11〜X13=(0,0,1)が割り当てられており、これらは常に同時にアクセスされる。
本例では、メモリマットMATUとメモリマットMATLとの間に挟まれたセンスアンプ列が存在しないことから、拡大図である図11に示すように、メインI/O配線MIO(U0),(U1)についてはメモリマットMATUに固定的に割り当てられ、メインI/O配線MIO(L0),(L1)についてはメモリマットMATLに固定的に割り当てられる。これにより、リードライトアンプRWAMPとリードライトバスRWBSとの接続関係を切り替える必要がなくなるため、回路構成や制御を単純化することができる。
しかしながら、図10に示すDRAMにおいては、記憶容量が半分であるメモリマットを4つ使用する結果、メモリセルアレイ全体のサイズが大きくなるという問題がある。
特開2001−135075号公報 特開平11−213697号公報
このように、I/O数が切り替え可能なDRAMにおいてオープンビット線方式を用いた場合、I/O線の選択が複雑化したり、メモリセルアレイの面積が増大するという問題が生じる。このような問題は、DRAMのみならず、他のオープンビット線方式を用いた他の半導体記憶装置、或いは、これを含む全ての半導体装置に共通の問題である。
本発明による半導体装置は、第1及び第2のアドレスに基づいて選択される少なくとも第1乃至第3のメモリマットを含む複数のメモリマットを備え、前記第1のメモリマットは、前記第1のアドレスが第1の論理レベルであり且つ前記第2のアドレスが所定の値である場合に選択され、前記第2のメモリマットは、前記第1のアドレスが前記第1の論理レベルとは異なる第2の論理レベルであり且つ前記第2のアドレスが前記所定の値である場合に選択され、前記第3のメモリマットは、前記第1のアドレスの論理レベルにかかわらず、前記第2のアドレスが前記所定の値である場合に選択される、ことを特徴とする。尚、本発明において「メモリマット」とは、センスアンプ列に挟まれたメモリセル領域又は端部に位置するメモリセル領域であって、同一のセンスアンプ列を共有する単位を指す。
本発明によれば、第3のメモリマットがいわゆるアッパー側とローワ側を兼用していることから、図7に示した半導体装置のように制御が複雑化することが無く、且つ、図10に示した半導体装置のようにメモリセルアレイの面積が増大することもない。
本発明の好ましい実施形態による半導体装置の構成を示すブロック図である。 メモリセルアレイ50の一部を拡大して示す模式図であり、X11〜X13=(0,0,0)である場合にアクセスされるメモリマットの位置を示している。 メモリセルアレイ50の一部を拡大して示す模式図であり、X11〜X13=(0,0,1)である場合にアクセスされるメモリマットの位置を示している。 メモリマットMATの構造をより詳細に示す図である。 メモリセルMCとリードライトアンプRWAMPとの接続関係をより詳細に示す回路図である。 実施形態による半導体装置において、ロウアドレスの上位ビットX11〜X13の値と、選択されるメモリマット等との関係をまとめた表であり、(a)はI/O数が8ビットに設定されている場合、(b)はI/O数が16ビットに設定されている場合を示している。 オープンビット線方式を用いたDRAMであって、I/O数を8ビット又は16ビットに設定可能な第1の参考例を示す模式図である。 図7に示す第1の参考例の一部を拡大して示す図である。 第1の参考例による半導体装置において、ロウアドレスの上位ビットX11〜X13の値と、選択されるメモリマット等との関係をまとめた表であり、(a)はI/O数が8ビットに設定されている場合、(b)はI/O数が16ビットに設定されている場合を示している。 オープンビット線方式を用いたDRAMであって、I/O数を8ビット又は16ビットに設定可能な第2の参考例を示す模式図である。 図10に示す第2の参考例の一部を拡大して示す図である。
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。
図1は、本発明の好ましい実施形態による半導体装置の構成を示すブロック図である。
本実施形態による半導体装置はDDR2型のシンクロナスDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory)であり、I/O数を8ビット又は16ビットに設定可能である。DDR2型のシンクロナスDRAMはプリフェッチ数が4ビットであることから、I/O数を8ビットに設定した場合には内部で32ビットのデータが同時に入出力され、I/O数を16ビットに設定した場合には内部で64ビットのデータが同時に入出力されることになる。
本実施形態による半導体装置は、外部端子として、クロック端子11、アドレス端子12、コマンド端子13、データ入出力端子14、データストローブ端子15を少なくとも備えている。
クロック端子11は、クロック信号CK,/CK及びクロックイネーブル信号CKEが供給される端子である。供給された外部クロック信号CK,/CK及びクロックイネーブル信号CKEは、クロック生成回路21に供給される。本明細書において信号名の先頭に「/」が付されている信号は、対応する信号の反転信号又はローアクティブな信号であることを意味する。したがって、外部クロック信号CK,/CKは互いに相補の信号である。クロック生成回路21は内部クロック信号ICLKを生成する回路であり、生成された内部クロック信号ICLKは各種回路ブロックに供給される
アドレス端子12は、アドレス信号ADD及びバンクアドレスBA0〜BA2が供給される端子であり、供給されたアドレス信号ADD及びバンクアドレスBA0〜BA2は、ロウ制御回路31及びカラム制御回路32に供給される。ロウ制御回路31は、アドレス信号ADDに含まれるロウアドレス及びバンクアドレスBA0〜BA2に基づいて、ロウデコーダ41を制御する回路である。また、カラム制御回路32は、アドレス信号ADDに含まれるカラムアドレス及びバンクアドレスBA0〜BA2に基づいて、カラムデコーダ42を制御する回路である。ロウデコーダ41は、ロウアドレスに基づいて、メモリセルアレイ50に含まれるワード線WLを選択する回路である。また、カラムデコーダ42は、カラムアドレスに基づいて、センスアンプ列51に含まれるセンスアンプとリードライトアンプ52との接続を制御する回路である。
本実施形態では、メモリセルアレイ50が8つのバンクBANK0〜BANK7に分割されており、その選択はバンクアドレスBA0〜BA2によって行われる。尚、バンクとは個別にコマンドを受け付け可能な単位であり、互いに独立して動作する。また、後述するように、メモリセルアレイ50とセンスアンプ列51との関係は、オープンビット線方式である。
図1に示すように、アドレス信号ADD及びバンクアドレスBA0〜BA2は、コマンドデコーダ22及びモードレジスタ23にも供給される。コマンドデコーダ22は、コマンド端子13を介して供給されるロウアドレスストローブ信号/RAS、カラムアドレスストローブ信号/CAS、ライトイネーブル信号/WE、チップセレクト信号/CSを受け、これをデコードする回路である。デコードの結果は、コントロールロジック24に供給され、これによってカラム制御回路32、ラッチ回路53などの回路ブロックが制御される。
ラッチ回路53は、リードライトアンプ52と入出力バッファ54との間でパラレルシリアル変換(シリアルパラレル変換)を行う回路である。つまり、ラッチ回路53とリードライトアンプ52との間は、64本のリードライトバスRWBSによって接続されており、I/O数が8ビットに設定されている場合には半分の32本、I/O数が16ビットに設定されている場合には64本のリードライトバスRWBSを用いて、データの転送が行われる。一方、ラッチ回路53と入出力バッファ54との間のデータ幅はI/O数と一致しており、I/O数が8ビットに設定されている場合には8ビット、I/O数が16ビットに設定されている場合には16ビットである。
I/O数の選択は、切替制御回路60によって行われる。特に限定されるものではないが、切替制御回路60によるI/O数の選択はボンディングオプションなどによって製造時の最終段階で決定される。切替制御回路60の出力は、入出力バッファ54のみならず、ロウデコーダ41、リードライトアンプ52及びラッチ回路53にも供給され、これによって、当該回路においてI/O数に応じた動作の切り替えが実行される。また、使用されるロウアドレスのビット数はI/O数に応じて異なることから、ロウ制御回路31(又はロウデコーダ41)の出力もリードライトアンプ52に供給されている。
入出力バッファ54は、データ入出力端子14を介してリードデータの出力及びライトデータの入力を行う回路であり、その動作タイミングはDLL回路61によって制御される。DLL回路61は、DQSバッファ55によるデータストローブ信号DQS,/DQSの入出力タイミングの制御も行う。DQSバッファ55の動作は、DQS制御回路56によって制御される。
また、入出力バッファ54には、終端制御信号ODT及びデータマスク信号DMも供給されている。終端制御信号ODTは、入出力バッファ54を終端抵抗として機能させるための信号である。また、データマスク信号DMは、リードデータ又はライトデータの一部をマスクするための信号である。
以上が本実施形態による半導体装置の全体構成である。以下、メモリセルアレイ50の構成を中心に、本実施形態による半導体装置の構成についてより詳細に説明する。
図2は、メモリセルアレイ50の一部を拡大して示す模式図である。
図2に示すように、本実施形態では、Y方向に9個のメモリマットMAT0〜MAT8がこの順に配置されており、Y方向に隣接するメモリマット間にはセンスアンプ列SA(A)〜SA(H)が設けられている。センスアンプ列SA(A)〜SA(H)は、図1に示したセンスアンプ列51の一部である。
各センスアンプ列は、Y方向に隣接する2つのメモリマットに対して割り当てられたオープンビット線方式のセンスアンプである。各センスアンプ列は、4対のローカルI/O配線LIOを介して4対のメインI/O配線MIOに接続されており、これにより、各センスアンプ列からは4ビットのデータが出力され、或いは、各センスアンプ列に4ビットのデータが入力されることになる。但し、図面においては、4対のローカルI/O配線LIO及び4対のメインI/O配線MIOを1本の実線で示している。かかる構成により、Y方向に並ぶ1列の9個のメモリマットMAT0〜MAT8は、最大で16ビットのデータを同時に入出力することができる。図2に示すように、このようなメモリマットがX方向に4列設けられていることから、全体として最大64ビットのデータを同時に入出力することができる。
メモリマットの選択はロウアドレスの上位ビットX11〜X13によって行われる。図2において、メモリマットに付された3ビットの値(*、*、*)は、対応するロウアドレスの上位ビットX11〜X13である。図2に示すように、Y方向における両端部に位置するメモリマットMAT0とMAT8には、異なるロウアドレスが割り当てられており、したがって、I/O数が8ビットに設定されている場合にはこれらが同時にアクセスされることはない。各メモリマットMAT0〜MAT8の平面サイズは互いに同一であるが、メモリマットMAT0,MAT8は、他のメモリマットMAT1〜MAT7の半分の記録容量である。
また、本実施形態では、Y方向における中央部に位置するメモリマットMAT4にロウアドレスの上位ビットX11〜X13が2つ割り当てられている。具体的には、X11〜X13=(0,0,0)とX11〜X13=(0,0,1)が割り当てられている。X11〜X13=(0,0,0)は、一方の端部に位置するメモリマットMAT0にも割り当てられており、したがって、メモリマットMAT0の記憶容量(通常の半分)と、メモリマットMAT4の記憶容量の半分を合わせて、通常のメモリマットと同じ記憶容量が確保されている。図2において、ハッチングが施されているメモリマットMAT0,MAT4は、X11〜X13=(0,0,0)である場合にアクセスされるメモリマットである。同様に、X11〜X13=(0,0,1)は、他方の端部に位置するメモリマットMAT8にも割り当てられており、したがって、メモリマットMAT8の記憶容量(通常の半分)と、メモリマットMAT4の記憶容量の残り半分を合わせて、通常のメモリマットと同じ記憶容量が確保されている。図3において、ハッチングが施されているメモリマットMAT4,MAT8は、X11〜X13=(0,0,1)である場合にアクセスされるメモリマットである。
したがって、X13を「第1のアドレス」、X11,X12を「第2のアドレス」とした場合、メモリマットMAT0は、第1のアドレスの論理レベルが「0」であり且つ第2のアドレスが(0,0)である場合に選択され、メモリマットMAT8は、第1のアドレスの論理レベルが「1」であり且つ第2のアドレスが(0,0)である場合に選択され、メモリマットMAT4は、第1のアドレスの論理レベルにかかわらず、第2のアドレスが(0,0)である場合に選択されることになる。
ロウアドレスの残りのビットX10〜X0は、ロウデコーダXDECに供給され、選択されたメモリマット内のワード線の選択に用いられる。また、カラムアドレスはカラムデコーダYDECに供給され、センスアンプとローカルI/O配線とを接続するカラムスイッチの選択に用いられる。図2及び図3に示すロウデコーダXDECは、図1に示したロウデコーダ41の一部である。同様に、図2及び図3に示すカラムデコーダYDECは、図1に示したカラムデコーダ42の一部である。
そして、I/O数が8ビットに設定されている場合には、メモリマットMAT1〜MAT3,MAT4〜MAT7のいずれか1つ、メモリマットMAT0とMAT4の両方、或いは、メモリマットMAT4とMAT8の両方が選択され、これにより、32対のメインI/O配線MIOを用いて32ビットのデータが同時に入出力される。この場合、この残りの32対のメインI/O配線MIOは使用されない。一方、I/O数が16ビットに設定されている場合には、ロウアドレスの最上位ビットX13が無視(ドントケア)されることにより2倍のメモリマットが選択され、これにより、64対のメインI/O配線MIOを用いて64ビットのデータが同時に入出力される。
図4は、メモリマットMATの構造をより詳細に示す図である。
図4に示すように、メモリマットMAT内においては、複数のワード線WLがX方向に設けられ、複数のビット線BLがY方向に設けられている。そして、これらの交点には、メモリセルMCが配置されている。また、ビット線BLは、Y方向に隣接するセンスアンプSAに交互に接続されている。換言すれば、一対のビット線BLがセンスアンプSAを挟んで互いに逆方向に配線されている。
かかる構成により、Y方向における端部に位置するメモリマットMAT0,MAT8については、隣接するセンスアンプ列が片側にしか存在しなくなり、このため、アクセス可能なメモリセル数は、他のメモリマットの半分となる。但し、実際に形成されるメモリセル数については、プロセス条件を一致させるべく、他のメモリマットと同数に設定されている。つまり、半分のメモリセルはアクセス可能な通常メモリセルであり、残り半分のメモリセルはアクセスできないダミーメモリセルである。
図5は、メモリセルMCとリードライトアンプRWAMPとの接続関係をより詳細に示す回路図である。図5に示すリードライトアンプRWAMPは、図1に示したリードライトアンプ52の一部である。
図5に示すように、メモリセルMCは、セルトランジスタTとセルキャパシタCの直列回路からなり、セルトランジスタTのゲート電極が対応するワード線WLに接続され、セルトランジスタTのソース/ドレインが対応するビット線BLT(又はBLN)に接続されている。一対のビット線BLT,BLNは、対応するセンスアンプSAに接続されるとともに、カラムスイッチYSWを介してローカルI/O線対LIOT,LIONに接続される。カラムスイッチYSWの選択は、カラムデコーダYDECより出力されるカラム選択信号CSLによって行われる。
ローカルI/O線対LOIT,LOINは、I/OスイッチIOSWを介して一対のメインI/O線対MIOT,MIONに接続される。メインI/O線対MIOT,MIONは、リードライトアンプRWAMPに接続される
図2に戻って、ロウアドレスの最上位ビットX13の論理レベルが「0」である場合に選択されるメモリマットをMATU(アッパー側)とし、ロウアドレスの最上位ビットX13の論理レベルが「1」である場合に選択されるメモリマットをMATL(ローワ側)とした場合、メモリマットMAT4については半分がアッパー側に属し、残り半分がローワ側に属している。具体的には、アッパー側に属するメモリセルはセンスアンプ列SA(D)側に接続されており、ローワ側に属するメモリセルはセンスアンプ列SA(E)側に接続されている。
このため、I/O数が8ビットに設定されている場合、ロウアドレスの上位ビットX11〜X13=(0,0,0)であれば、活性化すべきセンスアンプ列は、SA(A)とSA(D)となるが、ローワ側のデータ破壊を防止するためにはセンスアンプ列SA(E)も同時に活性化させる必要がある。但し、センスアンプ列SA(E)の活性化は、データ破壊を起こさないための単なるリストア動作であることから、対応するカラムスイッチYSWやI/OスイッチIOSWはオフ状態に保たれる。同様に、ロウアドレスの上位ビットX11〜X13=(0,0,1)であれば、活性化すべきセンスアンプ列は、SA(E)とSA(H)となるが、アッパー側のデータ破壊を防止するためにはセンスアンプ列SA(D)も同時に活性化させる必要がある。但し、センスアンプ列SA(D)の活性化は、データ破壊を起こさないための単なるリストア動作であることから、対応するカラムスイッチYSWやI/OスイッチIOSWはオフ状態に保たれる。
これに対し、I/O数が16ビットに設定されている場合には、ロウアドレスの最上位ビットX13が無視されることから、ロウアドレスの上位ビットX11,X12=(0,0)であれば、活性化すべきセンスアンプ列は、SA(A),SA(D),SA(E),SA(H)の4つとなり、これら4つのセンスアンプ列に対応するカラムスイッチYSWやI/OスイッチIOSWはいずれも活性化される。
ロウアドレスの上位ビットX11〜X13が他の値(例えば(1,0,0))である場合には、選択されたメモリマット(MAT1)の両側に位置する2つのセンスアンプ列(SA(A)とSA(B))が活性化する。このように、本実施形態では、端部に位置するメモリマットMAT0又はMAT8が選択されると、3つのセンスアンプが同時に活性化されることになる。これによるピーク電流の増大は、I/O数が16ビットに設定されている場合には常に4つのセンスアンプ列が同時に活性化することを考えれば、実用上の問題は生じない。
このように、本実施形態では、メモリマットMAT4の半分がメモリマットMATUに属し、残りの半分がメモリマットMATLに属していることから、図11に示した例と同様、メインI/O配線MIO(U0),(U1)についてはメモリマットMATUに固定的に割り当てられ、メインI/O配線MIO(L0),(L1)についてはメモリマットMATLに固定的に割り当てられる。これにより、リードライトアンプRWAMPとリードライトバスRWBSとの接続関係を切り替える必要がなくなるため、回路構成や制御を単純化することができる。
図6は、ロウアドレスの上位ビットX11〜X13の値と、選択されるメモリマット等との関係をまとめた表であり、(a)はI/O数が8ビットに設定されている場合、(b)はI/O数が16ビットに設定されている場合を示している。
図6(a)、(b)に示すように、I/O数が8ビットに設定されている場合及び16ビットに設定されている場合のいずれにおいても、メモリマットとリードライトアンプRWAMPとの対応関係が単純であることが分かる。このため、上述の通り、回路構成や制御を単純化することができる。しかも、図10に示した例とは異なり、記憶容量が半分であるメモリマットはY方向における両端部にしか存在しないことから、メモリセルアレイの面積が図7に示した例と比べてメモリセルアレイの面積が増大することもない。
以上説明したように、本実施形態によれば、中央に位置するメモリマットMAT4がアッパー側とローワ側を兼用していることから、図7に示した半導体装置のように制御が複雑化することが無く、且つ、図10に示した半導体装置のようにメモリセルアレイの面積が増大することもない。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
例えば、上記の実施形態では、本発明をDRAMに適用した場合を例に説明したが、本発明の適用対象がDRAMに限定されるものではなく、他の半導体記憶装置に適用することも可能であるし、メモリセルアレイを含む限りメモリ系ではない他の半導体装置に適用することも可能である。
MAT0〜MAT8 メモリマット
11 クロック端子
12 アドレス端子
13 コマンド端子
14 データ入出力端子
15 データストローブ端子
21 クロック生成回路
22 コマンドデコーダ
23 モードレジスタ
24 コントロールロジック
31 ロウ制御回路
32 カラム制御回路
41 ロウデコーダ
42 カラムデコーダ
50 メモリセルアレイ
51 センスアンプ列
52 リードライトアンプ
53 ラッチ回路
54 入出力バッファ
55 DQSバッファ
56 DQS制御回路
60 切替制御回路
61 DLL回路

Claims (12)

  1. 第1及び第2のアドレスに基づいて選択される少なくとも第1乃至第3のメモリマットを含む複数のメモリマットを備え、
    前記第1のメモリマットは、前記第1のアドレスが第1の論理レベルであり且つ前記第2のアドレスが所定の値である場合に選択され、
    前記第2のメモリマットは、前記第1のアドレスが前記第1の論理レベルとは異なる第2の論理レベルであり且つ前記第2のアドレスが前記所定の値である場合に選択され、
    前記第3のメモリマットは、前記第1のアドレスの論理レベルにかかわらず、前記第2のアドレスが前記所定の値である場合に選択される、ことを特徴とする半導体装置。
  2. 前記第1及び第2のメモリマットにそれぞれ含まれるアクセス可能なメモリセル数は、前記第3のメモリマットに含まれるメモリセル数よりも少ないことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
  3. 前記第1及び第2のメモリマットにそれぞれ含まれるアクセス可能なメモリセル数は、前記第3のメモリマットに含まれるメモリセル数の半分であることを特徴とする請求項2に記載の半導体装置。
  4. 前記複数のメモリマットは互いに平面サイズが等しいことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の半導体装置。
  5. 前記第1のアドレスを使用する第1の動作モードと、前記第1のアドレスを使用しない第2の動作モードとを有していることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の半導体装置。
  6. 第1乃至第4のセンスアンプ列を含む複数のセンスアンプ列と、
    第1乃至第4のI/O配線を含む複数のI/O配線と、
    前記第1乃至第4のセンスアンプ列と前記第1乃至第4のI/O配線とをそれぞれ接続する第1乃至第4のスイッチ回路を含む複数のスイッチ回路と、をさらに備え、
    前記第1のメモリマットが選択された場合には、前記第1のセンスアンプ列及び前記第1のスイッチ回路が活性化され、
    前記第2のメモリマットが選択された場合には、前記第2のセンスアンプ列及び前記第2のスイッチ回路が活性化され、
    前記第3のメモリマットが選択された場合には、前記第1の動作モードにおいては前記第3及び第4のセンスアンプ列の両方並びに前記第3及び第4のスイッチ回路の一方が活性化され、前記第2の動作モードにおいては前記第3及び第4のセンスアンプ列の一方並びに前記第3及び第4のスイッチ回路の一方が活性化される、ことを特徴とする請求項5に記載の半導体装置。
  7. 前記第1の動作モードにおいては、前記第1及び第3のI/O配線又は前記第2及び第4のI/O配線を用いたデータの転送が行われ、
    前記第2の動作モードにおいては、前記第1乃至第4のI/O配線を用いたデータの転送が行われる、ことを特徴とする請求項6に記載の半導体装置。
  8. 前記複数のメモリマットは一方向に並べて配置されており、前記第1のメモリマットは一方の端部に配置され、前記第2のメモリマットは他方の端部に配置されていることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載の半導体装置。
  9. 前記3のメモリマットは前記複数のメモリマットの中央部に配置されていることを特徴とする請求項8に記載の半導体装置。
  10. 前記第1のメモリマットと前記第3のメモリマットに挟まれた領域に配置されたメモリマットは、前記第1のアドレスが前記第1の論理レベルであり且つ前記第2のアドレスが前記所定の値とは異なる値である場合に選択され、
    前記第2のメモリマットと前記第3のメモリマットに挟まれた領域に配置されたメモリマットは、前記第1のアドレスが前記第2の論理レベルであり且つ前記第2のアドレスが前記所定の値とは異なる値である場合に選択される、ことを特徴とする請求項8又は9に記載の半導体装置。
  11. 一方向に並べて配置され、1ビットである第1のアドレス及びnビットである第2のアドレスによって選択される2(n+1)+1個のメモリマットと、
    隣接するメモリマット間にそれぞれ配置され、それぞれ隣り合う1又は2のメモリマットに接続された2(n+1)個のセンスアンプ列と、を備え、
    一方の端部に位置するメモリマットから他方の端部に位置するメモリマットに対し、この順に0番から2(n+1)番の番号を割り当てた場合、前記2(n+1)+1個のメモリマットは、0番から2番の番号が割り当てられた第1のグループと、2番から2(n+1)番の番号が割り当てられた第2のグループを有し、
    前記第1及び第2のグループのいずれを選択するかは、前記第1のアドレスによって区別され、
    前記第1及び第2のグループに含まれるいずれのメモリマットを選択するかは、前記第2のアドレスによって区別される、ことを特徴とする半導体装置。
  12. 0番及び2(n+1)番のメモリマットにそれぞれ含まれるアクセス可能なメモリセル数は、他のメモリマットに含まれるメモリセル数の半分であることを特徴とする請求項11に記載の半導体装置。
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