JP2012104220A - 半導体メモリおよびメモリシステム - Google Patents

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Abstract

【課題】 ビット線のフローティング期間が長くなる場合にも、ビット線の電圧レベルをプリチャージ線の電圧レベルに保持することで、アクセス動作時のセンスアンプの誤動作を防止しながら、ワード線とビット線のショートに伴うリーク電流を削減する。
【解決手段】 半導体メモリは、複数のメモリセルと、前記メモリセルに接続されたワード線およびビット線とを有するメモリブロックと、前記ビット線をプリチャージ線に接続するためのプリチャージスイッチと、前記メモリブロックに共有されるセンスアンプと、発振信号を周期的に出力するタイマと、アクセス動作の開始に応答して、前記プリチャージスイッチを一時的にオンし、アクセス動作が実行されない期間に前記発振信号に応答して、前記プリチャージスイッチを一時的にオンするスイッチ制御回路とを有している。
【選択図】 図59

Description

本発明は、メモリセルを有する半導体メモリ、およびこの半導体メモリとコントローラとを有するメモリシステムに関する。
DRAM等の半導体メモリでは、メモリセルは、ワード線の電圧に応じて動作するトランファゲートを介して相補のビット線対の一方に接続される。読み出し動作では、メモリセルに保持されているデータがビット線の一方に出力される。ビット線の他方は、読み出し動作前にプリチャージ電圧に設定される。そして、ビット線対の電圧差がセンスアンプで増幅され、読み出しデータとして出力される。一般に、DRAMのスタンバイ中に、ビット線はプリチャージ電圧に設定され、ワード線は接地電圧等に設定される。
例えば、ワード線とビット線が電気的にショートし、不良が発生した場合、不良のワード線は、冗長ワード線に置き換えられる。あるいは、不良のビット線対は、冗長ビット線対に置き換えられる。しかしながら、ワード線とビット線間のショートは、不良が救済された後にも物理的に存在する。このため、不良の救済後にも、ショート部分を介してプリチャージ電圧線から接地線にリーク電流が流れる。リーク電流が大きいDRAMは、不良品として取り除かれる。
ワード線とビット線間のショート不良に伴うスタンバイ電流不良を少なくするために、プリチャージ電圧線とビット線の間に抵抗素子を配置する手法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。プリチャージ電圧線とセンスアンプの間に抵抗素子を配置する手法も、提案されている(例えば、特許文献2参照)。また、ワード線の活性化前の一定期間のみ、プリチャージ電圧線をビット線およびセンスアンプに接続する手法が提案されている(例えば、特許文献3、4参照)。
特開平8−263983号公報 特開平11−149793号公報 特開平4−47588号公報 特開平6−52681号公報
しかしながら、プリチャージ電圧線とビット線の間、あるいはプリチャージ電圧線とセンスアンプの間に、抵抗素子を配置する場合、リーク電流を少なくするために抵抗値を高くするほど、プリチャージ動作は遅くなり、アクセスサイクル時間は長くなる。
また、DRAM等の半導体メモリでは、互いに隣接するメモリブロックでセンスアンプを共有することで、センスアンプの数を減らし、チップサイズを小さくしている。共有センスアンプ方式の半導体メモリにおいて、ワード線とビット線のショートに伴うリーク電流を削減する方法は提案されていない。
本発明の目的は、ビット線のフローティング期間が長くなる場合にも、ビット線の電圧レベルをプリチャージ線の電圧レベルに保持することで、アクセス動作時のセンスアンプの誤動作を防止しながら、ワード線とビット線間のショートに伴うリーク電流を削減することである。
本発明の一形態では、半導体メモリは、複数のメモリセルと、メモリセルに接続されたワード線およびビット線とを有するメモリブロックと、ビット線をプリチャージ線に接続するためのプリチャージスイッチと、メモリブロックに共有されるセンスアンプと、発振信号を周期的に出力するタイマと、アクセス動作の開始に応答して、プリチャージスイッチを一時的にオンし、アクセス動作が実行されない期間に発振信号に応答して、プリチャージスイッチを一時的にオンするスイッチ制御回路とを有している。
本発明では、ビット線のフローティング期間が長くなる場合にも、ビット線の電圧レベルをプリチャージ線の電圧レベルに保持でき、アクセス動作時のセンスアンプの誤動作を防止でき、ワード線とビット線のショートに伴うリーク電流を削減できる。
第1の実施形態を示すブロック図である。 図1に示したメモリコアの概要を示すブロック図である。 図2に破線枠で示した領域の詳細を示す回路図である。 第1の実施形態のメモリシステムを示すブロック図である。 第1の実施形態の動作を示すタイミング図である。 図5に破線枠で示した領域の動作の詳細を示すタイミング図である。 第2の実施形態を示すブロック図である。 第2の実施形態の動作を示すタイミング図である。 第3の実施形態の動作を示すタイミング図である。 第4の実施形態を示すブロック図である。 第4の実施形態の動作を示すタイミング図である。 第5の実施形態の動作を示すタイミング図である。 第6の実施形態を示すブロック図である。 第6の実施形態の動作を示すタイミング図である。 第7の実施形態の動作を示すタイミング図である。 第8の実施形態の動作を示すタイミング図である。 第9の実施形態の動作を示すタイミング図である。 第10の実施形態を示すブロック図である。 第10の実施形態の動作を示すタイミング図である。 第11の実施形態を示すブロック図である。 第11の実施形態の動作を示すタイミング図である。 第12の実施形態を示すブロック図である。 第12の実施形態の動作を示すタイミング図である。 第13の実施形態の動作を示すタイミング図である。 第14の実施形態を示すブロック図である。 第14の実施形態におけるセルフリフレッシュ期間の動作を示すタイミング図である。 第15の実施形態を示すブロック図である。 第16の実施形態を示すブロック図である。 第17の実施形態を示すブロック図である。 第18の実施形態を示すブロック図である。 第19実施形態を示すブロック図である。 図31に示したメモリコアの要部の詳細を示す回路図である。 第19の実施形態の動作を示すタイミング図である。 第20の実施形態におけるメモリコアの要部の詳細を示す回路図である。 第21実施形態を示すブロック図である。 図35に示した動作制御回路およびスイッチ制御回路の動作を示すフロー図である。 図35に示した動作制御回路およびスイッチ制御回路の別の動作を示すフロー図である。 第22の実施形態を示すブロック図である。 第22の実施形態の動作の概要を示すタイミング図である。 メモリコアのメモリブロックの詳細を示すブロック図である。 第23の実施形態を示すブロック図である。 第23の実施形態のメモリシステムを示すブロック図である。 メモリコアの別の例を示す回路図である。 メモリコアの別の例を示す回路図である。 メモリコアの別の例を示す回路図である。 メモリコアの別の例を示す回路図である。 メモリコアの別の例を示す回路図である。 第24の実施形態を示すブロック図である。 図48の発振制御回路および要求制御回路の詳細を示す回路図である。 第24の実施形態の動作を示すタイミング図である。 第24の実施形態のセルフリフレッシュモード中の動作を示すタイミング図である。 第24の実施形態のパワーダウンモード中の動作を示すタイミング図である。 第25の実施形態を示すブロック図である。 第25の実施形態のセルフリフレッシュモード中の動作を示すタイミング図である。 第25の実施形態のパワーダウンモード中の動作を示すタイミング図である。 第26の実施形態の発振制御回路および要求制御回路の詳細を示す回路図である。 第26の実施形態の動作を示すタイミング図である。 第27の実施形態を示すブロック図である。 第27の実施形態のセルフリフレッシュモード中の動作を示すタイミング図である。 第28の実施形態の動作を示すタイミング図である。 第29の実施形態の動作を示すタイミング図である。 第30の実施形態の動作を示すタイミング図である。 図62の要求制御回路の詳細を示す回路図である。 第31の実施形態の動作を示すタイミング図である。 第31の実施形態のパーシャルリフレッシュ領域を示す説明図である。 第31の実施形態のセルフリフレッシュモード中の動作を示すタイミング図である。 第31の実施形態のセルフリフレッシュモード中の動作を示すタイミング図である。 第32の実施形態のセルフリフレッシュモード中の動作を示すタイミング図である。 セルフリフレッシュモード中の動作の別の例を示すタイミング図である。 パワーダウンモード中の動作の別の例を示すタイミング図である。 セルフリフレッシュモード中の動作の別の例を示すタイミング図である。
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。図中、太線で示した信号線は、複数本で構成されている。また、太線が接続されているブロックの一部は、複数の回路で構成されている。信号が伝達される信号線には、信号名と同じ符号を使用する。先頭に”/”の付いている信号は、負論理を示している。末尾に”Z”の付いている信号は、正論理を示している。図中の二重丸は、外部端子を示している。
図1は、第1の実施形態を示している。半導体メモリMEMは、例えば、FCRAM(Fast Cycle RAM)である。FCRAMは、DRAMのメモリセルを有し、SRAMのインタフェースを有する擬似SRAMである。メモリMEMは、コマンドデコーダ10、リフレッシュタイマ12、リフレッシュ要求生成回路14、リフレッシュアドレスカウンタ16、アドレスバッファ18、データ入出力バッファ20、アドレス選択回路22、動作制御回路24、スイッチ制御回路26およびメモリコア28を有している。なお、メモリMEMは、後述する図4に示すように、CPUとともにメモリシステムを構成する。
コマンドコーダ10は、チップイネーブル信号CE1およびコマンド信号CMDの論理レベルに応じて認識したコマンドを、メモリコア28のアクセス動作を実行するために読み出しコマンドRDおよび書き込みコマンドWR等として出力する。読み出しコマンドRDおよび書き込みコマンドWRは、メモリコア28をアクセス動作するための外部アクセス要求である。例えば、コマンド信号CMDは、ライトイネーブル信号/WEおよびアウトプットイネーブル信号/OEである。
リフレッシュタイマ12は、発振信号OSCを所定の周期で出力する発振器を有している。リフレッシュ要求生成回路14は、発振信号OSCの周波数を分周し、リフレッシュ要求RREQ(内部アクセス要求)を生成する。リフレッシュアドレスカウンタ16は、リフレッシュ要求RREQに同期して、リフレッシュアドレス信号RRADを順次生成する。リフレッシュアドレス信号RRADは、後述するワード線WLを選択するためのロウアドレス信号である。
アドレスバッファ18は、アドレス信号ADを受け、受けたアドレスをロウアドレス信号RADおよびコラムアドレス信号CADとして出力する。コラムアドレス信号CADは、ビット線BL、/BLを選択するために供給される。データ入出力バッファ20は、書き込みデータ信号をデータ端子DQを介して受信し、受信したデータ信号をデータバスDBに出力する。また、データ入出力バッファ20は、メモリセルMCからの読み出しデータ信号をデータバスDBを介して受信し、受信したデータ信号をデータ端子DQに出力する。
アドレス選択回路22は、リフレッシュ動作を実行するときにリフレッシュアドレス信号RRADを選択し(REFZ=H)、リフレッシュ動作を実行しないときにロウアドレス信号RADを選択し(REFZ=L)、選択した信号を内部ロウアドレス信号IRADとしてメモリコア28に出力する。
動作制御回路24は、読み出しコマンドRD、書き込みコマンドWRおよびリフレッシュ要求RREQに応答してメモリコア28に読み出し動作、書き込み動作およびリフレッシュ動作を実行させるためのワード線活性化信号WLZ、センスアンプ活性化信号LEZ、スイッチ制御信号BT0およびプリチャージ制御信号BRS0を出力する。ワード線活性化信号WLZは、ワード線WLの活性化タイミングを制御し、センスアンプ活性化信号LEZ、センスアンプSAの活性化タイミングを制御する。スイッチ制御信号BT0は、後述する接続スイッチBTのオン/オフを制御する基本タイミング信号である。プリチャージ制御信号BRS0は、後述するプリチャージ回路PREのオン/オフを制御する基本タイミング信号である。
動作制御回路24は、リフレッシュ動作を実行するときに、リフレッシュ信号REFZを高論理レベル(H)に変化し、リフレッシュ動作を実行しないときに、リフレッシュ信号REFZを低論理レベル(L)に変化する。動作制御回路24は、読み出しコマンドRDおよび書き込みコマンドWRと、リフレッシュ要求RREQとの優先順を決めるための図示しないアービタを有している。例えば、動作制御回路24は、読み出しコマンドRDとリフレッシュ要求RREQを同時に受けたときに、リフレッシュ要求RREQを優先させる。読み出しコマンドRDに応答する読み出し動作は、リフレッシュ要求RREQに応答するリフレッシュ動作が完了するまで保留される。逆に、読み出し動作中にリフレッシュ要求RREQが供給されたとき、リフレッシュ要求RREQに応答するリフレッシュ動作は一時保留される。
スイッチ制御回路26は、スイッチ制御信号BT0およびプリチャージ制御信号BRS0に基づいて、スイッチ制御信号BTおよびプリチャージ制御信号BRSを出力する。なお、後述する図2に示すように、スイッチ制御信号BTは、BT0L−BT3L、BT0R−BT3Rであり、プリチャージ制御信号BRSは、BRS0L−BRS3L、BRS0R−BRS3Rである。スイッチ制御回路26の動作は、後述する図5および図6で説明する。
メモリコア28は、ロウデコーダRDEC、コラムデコーダCDEC、プリチャージ回路PRE(プリチャージスイッチ)、接続スイッチBT、センスアンプSA、コラムスイッチCSW、リードアンプRA、ライトアンプWAおよび複数のメモリブロックRBLKを有している。メモリブロックRBLKは、例えば、4個形成されている。各メモリブロックRBLKは、複数のメモリセルMCと、一方向に並ぶメモリセルMCに接続されたワード線WLと、一方向と直交する方向に並ぶメモリセルMCに接続されたビット線BL、/BLとを有する。メモリセルMCは、データを電荷として保持するためのキャパシタと、このキャパシタに一端をビット線BL(または/BL)に接続するための転送トランジスタとを有している。キャパシタの他端は、プリチャージ電圧線VPRに接続されている。なお、キャパシタの他端は、プリチャージ電圧線VPRの代わりに、セルプレート電圧線VCP(図示せず)に接続してもよい。転送トランジスタのゲートは、ワード線WLに接続されている。ワード線WLの選択により、読み出し動作、書き込み動作、およびリフレッシュ動作のいずれかが実行される。
ロウアドレスデコーダRDECは、ワード線WLのいずれかを選択するために、内部ロウアドレス信号IRADをデコードする。コラムアドレスデコーダCDECは、データ端子DQのビット数に対応する数のビット線対BL、/BLを選択するために、コラムアドレス信号CADをデコードする。センスアンプSAは、ビット線対BL、/BLに読み出されたデータ信号の信号量の差を増幅する。コラムスイッチCSWは、コラムアドレス信号CADに対応するビット線BL、/BLをリードアンプRAおよびライトアンプWAに接続する。リードアンプRAは、読み出しアクセス動作時に、コラムスイッチCSWを介して出力される相補の読み出しデータを増幅する。ライトアンプWAは、書き込みアクセス動作時に、データバスDBを介して供給される相補の書き込みデータを増幅し、ビット線対BL、/BLに供給する。
図2は、図1に示したメモリコア28の概要を示している。プリチャージ回路PRE、接続スイッチBT、コラムスイッチCSWおよびセンスアンプSAは、各メモリブロックRBLK0−3の両側に配置されている。すなわち、互いに隣接する一対のメモリブロックRBLK(例えば、RBLK0−1)の間に配置されるセンスアンプSAは、一対のメモリブロックRBLKに共有される(共有センスアンプ方式)。
各センスアンプSAは、センスアンプ活性化信号PSA、NSA(PSA0−4、NSA0−4)に同期して動作する。センスアンプ活性化信号PSA、NSAは、図1に示した動作制御回路24から出力されるセンスアンプ活性化信号LEZに同期する信号である。センスアンプ活性化信号PSA、NSAの信号線は、センスアンプSAのブロック毎に配線される。各コラムスイッチCSWは、コラムスイッチ信号CL(CL0−CL4)に同期してセンスアンプSAの相補の出力をデータ線DT、/DTに接続する。コラムスイッチ信号CLの信号線は、データ端子DQのビット数に対応するコラムスイッチCSWのグループ毎に配線される。
各接続スイッチBTは、スイッチ制御信号BT(BT0L−BT3L、BT0R−BT3)に同期して動作する。スイッチ制御信号BTの信号線は、接続スイッチBTのブロック毎に配線されている。各プリチャージ回路PREは、プリチャージ制御信号BRS(BRS0L−BRS3L、BRS0R−BRS3R)に同期してビット線BL、/BLをプリチャージ電圧線VPRに接続する。プリチャージ制御信号BRSの信号線は、プリチャージ回路PREのブロック毎に配線されている。
メモリブロックRBLK0−3に示した丸印とX印は、ワード線WLとビット線BL(または/BL)間にリーク不良があるか否かを示している。この実施形態では、例えば、メモリブックRBLK0、2(不良メモリブロック)は、リーク不良が存在し、メモリブロックRBLK1、3(良メモリブロック)は、リーク不良が存在しない。
図3は、図2に破線枠で示した領域の詳細を示している。なお、便宜上、図3では、接続スイッチBTを介してビット線BL、/BLに接続されたデータ線も、ビット線BL、/BLと称する。メモリブロックRBLK2のメモリセルMCに記入した矢印は、このメモリセルMCにワード線とビット線間のリーク不良が存在することを示している。ワード線WLに接続されたメモリセルMCは、ビット線BL、/BLの一方に接続されている。これにより、例えば、ビット線BLに接続されたメモリセルMCをアクセスするときに、ビット線/BLは、参照電圧線(プリチャージ電圧)として機能する。
接続スイッチBTは、nMOSトランジスタにより構成されている。nMOSトランジスタのソース/ドレインの一方は、ビット線BL(または/BL)に接続され、nMOSトランジスタのソース/ドレインの他方は、センスアンプSAに接続されている。nMOSトランジスタのゲートは、スイッチ制御信号BT(BT1R、BT2L)を受けている。接続スイッチBTは、高論理レベルのスイッチ制御信号BTを受けている間、メモリブロックRBLKのビット線BL、/BLをセンスアンプSAに接続する。
各プリチャージ回路PREは、相補のビット線BL、/BLをプリチャージ電圧線VPRにそれぞれ接続するための一対のnMOSトランジスタと、ビット線BL、/BLを互いに接続するためのnMOSトランジスタとで構成されている。プリチャージ回路PREのnMOSトランジスタのゲートは、プリチャージ制御信号BRS(BRS1R、BRS2L)を受けている。プリチャージ回路PREは、高論理レベルのプリチャージ制御信号BRSを受けている間、ビット線BL、/BLにプリチャージ電圧VPRを供給するとともにビット線BL、/BLの電圧をイコライズする。
センスアンプSAは、入力と出力とが互いに接続された一対のCMOSインバータで構成されている。各CMOSインバータの入力(トランジスタのゲート)は、ビット線BL(または/BL)に接続されている。各CMOSインバータは、図の横方向に並ぶnMOSトランジスタとpMOSトランジスタで構成される。各CMOSインバータのpMOSトランジスタのソースは、センスアンプ活性化信号PSA(PSA2)を受けている。各CMOSインバータのnMOSトランジスタのソースは、センスアンプ活性化信号NSA(NSA2)を受けている。センスアンプ活性化信号PSAは、センスアンプSAが動作するときに高レベル電圧に設定され、センスアンプSAが動作しないときに、プリチャージ電圧VPRに設定される。センスアンプ活性化信号NSAは、センスアンプSAが動作するときに低レベル電圧(例えば、接地電圧)に設定され、センスアンプSAが動作しないときに、プリチャージ電圧VPRに設定される。
コラムスイッチCSWは、ビット線BLをデータ線DTに接続するnMOSトランジスタと、ビット線/BLをデータ線/DTに接続するnMOSトランジスタとで構成されている。各nMOSトランジスタのゲートは、コラムスイッチ信号CL(CL2)を受けている。読み出し動作時に、センスアンプSAで増幅されたビット線BL、/BL上の読み出しデータ信号は、コラムスイッチCSWを介してデータ線DT、/DTに伝達される。書き込み動作時に、データ線DT、/DTを介して供給される書き込みデータ信号は、ビット線BL、/BLを介してメモリセルMCに書き込まれる。データ線DT、/DTは、リードアンプRAおよびライトアンプWAに接続されている。
図4は、第1の実施形態のメモリシステムを示している。なお、後述する第2−第22の実施形態においても、図4と同じメモリシステムが構成される。メモリシステムは、シリコン基板上に集積されたシステムインパッケージSIP(System In Package)として形成されている。SIPは、図1に示したメモリMEMと、フラッシュメモリFLASH、フラッシュメモリFLASHをアクセスするメモリコントローラMCNT、およびシステム全体を制御するCPU(コントローラ)を有している。CPU、メモリMEMおよびメモリコントローラMCNTは、システムバスSBUSにより互いに接続されている。SIPは、外部バスを介してシステムSYSに接続される。CPUは、メモリMEMをアクセスするために、チップイネーブル信号CE1、アクセスコマンドCMD、アドレス信号ADおよび書き込みデータ信号DQを出力し、メモリMEMから読み出しデータ信号DQを受信する。
図5は、第1の実施形態の動作を示している。この例では、チップイネーブル信号CE1が活性化されているアクティブ期間ACTPに、外部アクセス要求(読み出しコマンドRDまたは書き込みコマンドWR)または内部アクセス要求(リフレッシュ要求RREQ)に応答して、良メモリブロックRBLK1および不良メモリブロックRBLK2で外部アクセス動作(読み出し動作RDまたは書き込み動作WR)またはセルフリフレッシュ動作SREFが順次実行される。なお、図では、アクティブ期間ACTPに発生するリフレッシュ要求RREQは記載していない。また、チップイネーブル信号CE1が非活性化されているセルフリフレッシュ期間SREFP(セルフリフレッシュモード)に、内部アクセス要求(リフレッシュ要求RREQ)に応答して、良メモリブロックRBLK1および不良メモリブロックRBLK2で内部アクセス動作(セルフリフレッシュ動作SREF)が順次実行される。例えば、読み出しコマンドRDまたは書き込みコマンドWRの最小供給間隔は、80nsであり、リフレッシュ要求RREQの供給間隔は、16μsである。
アクティブ期間ACTPは、外部アクセス要求RD、WRを受け付け可能な外部スタンバイ期間であり、セルフリフレッシュ期間SREFPは、外部アクセス要求RD、WRの受け付けを禁止し、内部アクセス要求RREQのみを受け付け可能な内部スタンバイ期間である。この実施形態では、後述する図6で説明するように、アクティブ期間ACTPおよびセルフリフレッシュ期間SREFPにおいて、全てのメモリブロックRBLK0−3で、遮断機能が設定される。遮断機能は、メモリセルMCのアクセス動作RD、WR、SREFが実行されない期間に、接続スイッチBTおよびプリチャージ回路PREをオフする機能であり、図1に示したスイッチ制御回路26により設定される。アクティブ期間ACTPおよびセルフリフレッシュ期間SREFPのうち、アクセス動作RD、WRおよびセルフリフレッシュ動作SREFが実行されていない期間に、全てのメモリブロックRBLKで遮断機能を設定することにより、スイッチ制御回路26は、不良メモリブロックRBLKを識別する必要がない。このため、スイッチ制御回路26の回路規模を小さくできる。また、不良メモリブロックRBLKの情報を記憶しておく回路を不要にできる。
図6は、図5のアクセス動作の詳細を示している。ここで、アクセス動作とは、読み出し動作RD、書き込み動作WRおよびセルフリフレッシュ動作SREFのいずれかである。図6では、一例として、図5に破線枠で示したメモリブロックRBLK2のアクセス動作を説明する。
図1に示した動作制御回路24は、アクセス動作を実行するメモリブロックRBLKにおいてビット線BL、/BLとプリチャージ電圧線VPRとの接続を解除するために、アクセス動作が実行される間、プリチャージ制御信号BRS0を低論理レベルに保持する(図6(a))。また、動作制御回路24は、センスアンプSAを共有する一対のメモリブロックRBLKのうち、アクセス動作を実行しないメモリブロックRBLKの接続スイッチBTをオフするために、アクセス動作が実行される間、スイッチ制御信号BT0を低論理レベルに保持する(図6(b))。
図1に示したスイッチ制御回路26は、アクセス動作が実行されないスタンバイ期間に、遮断機能を設定し、プリチャージ制御信号BRS0に応じて全てのプリチャージ制御信号BRSを低論理レベルに設定する(図6(c))。これにより、ビット線BL、/BLとプリチャージ電圧線VPRとがプリチャージ回路PREを介して接続されることを防止できる。このため、ワード線WLとビット線BL、/BL間にリーク不良が存在して、ビット線BL、/BLの電圧がスタンバイ期間にプリチャージ電圧VPRより低くなる場合にも、ワード線WLとプリチャージ電圧線VPRの間でリーク電流が流れることを防止できる。
また、スイッチ制御回路26は、アクセス動作が実行されないスタンバイ期間に、遮断機能を設定し、スイッチ制御信号BTに応じて全てのスイッチ制御信号BTZを低論理レベルに設定する(図6(d))。これにより、スタンバイ期間にプリチャージ電圧VPRに設定されるセンスアンプ活性化信号線PSA、NSAと、ビット線BL、/BLとが、センスアンプSAを介して接続されることを防止できる。この結果、スタンバイ電流が増加することを防止できる。
具体的には、ワード線WLの非活性化レベルが負電圧の場合、ワード線WLとビット線BL、/BL間にリーク不良が存在すると、ビット線BL、/BLの電圧は、スタンバイ期間に負電圧になる可能性がある。図3に示したセンスアンプSAのpMOSトランジスタのゲート電圧が負電圧になると、pMOSトランジスタがオンし、センスアンプ活性化信号PSA、NSA(電圧VPR)からビット線BL、/BL(負電圧)に電流が流れる。あるいは、ビット線BL、/BLの一方が負電圧になり、ビット線BL、/BLの他方がプリチャージ電圧VPRになると、センスアンプSAの一方のnMOSトランジスタのソースが負電圧になり、nMOSトランジスタがオンする。これにより、センスアンプ活性化信号PSA、NSA(電圧VPR)からビット線BL、/BL(負電圧)に電流が流れる。スタンバイ期間に、接続スイッチBTをオフすることで、これらの不正な電流が流れることを防止できる。
一方、スイッチ制御回路26は、アクセス動作の開始に同期して、遮断機能を解除し、アクセス動作を実行するメモリブロックRBLK2に対応するプリチャージ制御信号BRS2L、2Rのみを、ワード線WLが活性化されるまでの期間、一時的に高論理レベルに設定する(図6(e))。これにより、アクセス動作に関係するビット線BL、/BLの電圧は、リーク不良によりプリチャージ電圧VPRより低い場合にも、アクセス動作前に、プリチャージ電圧VPRに設定される。
また、スイッチ制御回路26は、アクセス動作の開始に同期して、遮断機能を解除し、アクセス動作を実行するメモリブロックRBLK2に対応するスイッチ制御信号BT2L、2Rのみを、ワード線WLが活性化される前に高論理レベルに活性化する(図6(f))。これにより、アクセス動作に関係するビット線BL、/BLは、センスアンプSAに接続される。
この後、ワード線WLが活性化され(図6(g))、メモリセルMCからビット線BL、/BLの一方にデータが読み出される(図6(h))。次に、センスアンプ活性化信号PSA2、NSA2が活性化され、ビット線BL、/BL間の電圧差が増幅される(図6(i))。センスアンプSAが動作している間にコラムスイッチ信号CL2が高論理レベルに変化し、ビット線BL、/BL上のデータがデータ線DT、/DTに読み出される(図6(j))。
次に、ワード線WLが非活性化され、センスアンプ活性化信号PSA2、NSA2が非活性化される(図6(k))。スイッチ制御回路26は、センスアンプSAが動作を停止した後、プリチャージ制御信号BRS2L、2Rを一時的に高論理レベルに設定する(図6(l))。これにより、ビット線BL、/BLの電圧は、プリチャージ電圧VPRにリセットされる(図6(m))。また、スイッチ制御回路26は、センスアンプSAが動作を停止した後、スイッチ制御信号BT2L、2Rを低論理レベルに非活性化する(図6(n))。そして、アクセス動作が完了する。アクセス動作後のスタンバイ期間に、スイッチ制御回路26は、遮断機能を設定し、全てのプリチャージ制御信号BRSおよびスイッチ制御信号BTZを低論理レベルに設定する(図6(o))。これにより、全てのプリチャージ回路PREと接続スイッチBTとがオフし、スタンバイ電流が削減される。
以上、第1の実施形態では、アクセス動作RD、WR、SREF等が実行されないスタンバイ期間に、接続スイッチBTおよびプリチャージ回路PREがオフするため、ワード線WLとビット線BL、/BLのショート不良が存在する場合にも、ワード線WLからプリチャージ電圧線VPRにリーク電流が流れることを防止できる。この結果、メモリMEMの消費電流、特にスタンバイ電流を削減できる。
図7は、第2の実施形態を示している。第1の実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。この実施形態では、第1の実施形態のスイッチ制御回路26の代わりにスイッチ制御回路26Aが形成されている。また、ヒューズ回路30(リーク記憶部)が新たに形成されている。その他の構成は、第1の実施形態と同じである。
ヒューズ回路30は、内蔵するヒューズのプログラムにより、ワード線WLとビット線BL(または/BL)間のリーク不良を有する不良メモリブロックRBLKの位置情報を記憶する。ヒューズ回路30は、記憶している位置情報をブロックアドレスFADとして出力する。ヒューズ回路30は、不良のメモリブロックRBLKを冗長メモリブロックRRBLK(図示せず)に置き換えるために不良のメモリブロックRBLKのブロックアドレスを記憶する冗長ヒューズ回路を利用してもよく、冗長ヒューズ回路とは別に形成してもよい。
スイッチ制御回路26Aは、不良ブロックアドレスFADにより示される不良メモリブロックRBLKのみで遮断機能を設定し、良メモリブロックRBLKで遮断機能を解除する。本来、遮断機能は、不良メモリブロックRBLKのみで設定されればよい。スイッチ制御回路26Aは、ロウアドレス信号RADをモニタし、不良メモリブロックRBLKのアクセス動作RD、WR、SREFが実行されるときに、第1の実施形態と同様に遮断機能を解除する。スイッチ制御回路26Aは、良メモリブロックRBLKのアクセス動作RD、WR、SREFが実行されるときに、従来と同様に、プリチャージ回路PREおよび接続スイッチBTの動作を制御する。
図8は、第2の実施形態の動作を示している。不良メモリブロックRBLKの位置およびアクセス動作RD、WR、SREFの順序は、第1の実施形態と同じである。第1の実施形態と同じ動作については、詳細な説明を省略する。不良メモリブロックRBLK0、2の動作は、第1の実施形態と同じである。
良メモリブロックRBLK1、3では、アクセス動作が実行されないスタンバイ期間に、プリチャージ制御信号BRS(BRS1L、1R、3L、3R)およびスイッチ制御信号BT(BT1L、1R、3L、3R)は、高論理レベルに設定される(図8(a、b))。プリチャージ制御信号BRSは、アクセス動作中のみ低論理レベルに変化する(図8(c))。また、隣接するメモリブロックRBLKでアクセス動作が実行されるとき、増幅動作が実行されるセンスアンプSAに接続された接続スイッチBTをオフするため、スイッチ制御信号BT(BT1R、BT3L)は低論理レベルに変化する(図8(d、e))。
以上、第2の実施形態においても、上述した第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、この実施形態では、遮断機能を不良メモリブロックRBLKのみに設定することで、接続スイッチBTの無駄な動作を防止でき、スタンバイ電流をさらに削減できる。
図9は、第3の実施形態の動作を示している。第1および第2の実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。この実施形態では、良メモリブロックRBLKにおいても、アクセス動作RD、WR、SREFが実行されない期間に、接続スイッチBTをオフする遮断機能が設定される。その他の構成は、第2の実施形態(図8)と同じである。良メモリブロックRBLK1、3のプリチャージ制御信号BRSは、遮断機能の設定中も高論理レベルを保持する。この実施形態のメモリMEMは、スイッチ制御回路26Aの動作が異なることを除き、第2の実施形態(図7)と同じである。
以上、第3の実施形態においても、上述した第1および第2の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、この実施形態では、良メモリブロックRBLK1、3および不良メモリブロックRBLK0、2で、接続スイッチBTの動作を同じにできるため、スイッチ制御回路の論理を簡易にできる。
図10は、第4の実施形態を示している。第1および第2の実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。この実施形態では、第1の実施形態のスイッチ制御回路26の代わりにスイッチ制御回路26Cが形成されている。その他の構成は、第1の実施形態と同じである。
スイッチ制御回路26Cは、チップイネーブル信号CE1が非活性化されているセルフリフレッシュ期間SREFPのみ遮断機能を設定し、チップイネーブル信号CE1が活性化されているアクティブ期間ACTPに遮断機能を解除する。なお、セルフリフレッシュ期間SREFPは、外部アクセス要求RD、WRの受け付けを禁止し、内部アクセス要求SREFのみを受け付け可能な内部スタンバイ期間である。アクティブ期間ACTPは、外部アクセス要求RD、WRおよび内部アクセス要求SREFを受け付け可能な外部スタンバイ期間である。
図11は、第4の実施形態の動作を示している。不良メモリブロックRBLKの位置およびアクセス動作RD、WR、SREFの順序は、第1の実施形態と同じである。第1の実施形態と同じ動作については、詳細な説明を省略する。セルフリフレッシュ期間SREFPの動作は、第1の実施形態(図5)と同じである。アクティブ期間ACTPの動作は、第2の実施形態(図8)の良メモリブロックRBLKの動作と同じである。すなわち、アクティブ期間ACTPに、プリチャージ制御信号BRSは、アクセス動作中のみ低論理レベルに変化する。隣接するメモリブロックRBLKでアクセス動作が実行されるとき、増幅動作が実行されるセンスアンプSAに接続された接続スイッチBTに対応するスイッチ制御信号BTは、低論理レベルに変化する。
以上、第4の実施形態においても、上述した第1および第2の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、この実施形態では、アクティブ期間ACTP中に、スイッチ制御回路26Cのスイッチング制御を簡易にできるため、スイッチ制御回路26Cのスイッチング制御により、アクセス時間が長くなることを防止できる。なお、アクティブ期間ACTPでは、読み出し動作RDおよび書き込み動作WRが頻繁に実行される場合が多く、消費電流は相対的に大きい。このため、ワード線WLとビット線BL、/BL間のリーク不良に伴うリーク電流の影響は小さい。一方、セルフリフレッシュ期間SREFPでは、リフレッシュ要求RREQは、約16μs毎に供給されるため、セルフリフレッシュ動作SREFは、16μs毎にしか実行されない。したがって、ワード線WLとビット線BL、/BL間にリーク不良が存在する場合、そのリーク電流がスタンバイ電流に与える影響は大きい。
図12は、第5実施形態の動作を示している。上述した実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。この実施形態では、アクティブ期間ACTPにおいて、アクセス動作RD、WRが実行されない期間に、接続スイッチBTをオフする遮断機能が設定される。その他の構成は、第4の実施形態(図11)と同じである。この実施形態のメモリMEMは、スイッチ制御回路26Cの動作が異なることを除き、第4の実施形態(図10)と同じである。以上、第5の実施形態においても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。
図13は、第6の実施形態を示している。上述した実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。この実施形態では、第4の実施形態のスイッチ制御回路26Cの代わりにスイッチ制御回路26Eが形成されている。また、新たに第2の実施形態と同じヒューズ回路30が形成されている。その他の構成は、第4の実施形態と同じである。
スイッチ制御回路26Eは、不良メモリブロックRBLK0、2に対して、チップイネーブル信号CE1が非活性化されているセルフリフレッシュ期間SREFP(内部スタンバイ期間)のみ遮断機能を設定する。スイッチ制御回路26Eは、良メモリブロックRBLでは遮断機能を解除するとともに、チップイネーブル信号CE1が活性化されているアクティブ期間ACTP(外部スタンバイ期間)で遮断機能を解除する。
図14は、第6の実施形態の動作を示している。不良メモリブロックRBLKの位置およびアクセス動作RD、WR、SREFの順序は、第1の実施形態と同じである。第1の実施形態と同じ動作については、詳細な説明を省略する。アクティブ期間ACTPの動作は、第4の実施形態(図11)と同じである。
この実施形態では、不良メモリブロックRBLK2でセルフリフレッシュ動作SREFが実行されるときに、不良メモリブロックRBLK2だけでなく、他の不良メモリブロックRBLK0も遮断機能が解除される。これにより、スイッチ制御回路26Eの論理を簡易にできる。また、リフレッシュ要求RREQの頻度は、比較的少ないため、ワード線WLとビット線BL間でリーク不良が存在する場合、ビット線BL、/BLの電圧がスタンバイ中にプリチャージ電圧VPRより低くなる。リフレッシュ要求RREQ毎に一時的にプリチャージ動作を実行することにより、ビット線BL、/BLの電圧のプリチャージ電圧VPRからのずれを小さくできる。この結果、セルフリフレッシュ動作の開始時に一時的に実行されるプリチャージ動作の時間を短くでき、セルフリフレッシュ動作時間を、読み出し動作時間および書き込み動作時間と同じに設定できる。すなわち、動作制御回路24によるタイミング制御が複雑になることを防止できる。
以上、第6の実施形態においても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、この実施形態では、リフレッシュ要求RREQ毎に全ての不良メモリブロックRBLK0、2で遮断機能を解除することで、全ての不良メモリブロックRBLK0、2において、リフレッシュ要求RREQ毎にビット線BL、/BLのプリチャージ動作を実行できる。これにより、セルフリフレッシュ期間SREFPにおけるビット線BL、/BLのずれを小さくできる。
図15は、第7実施形態の動作を示している。上述した実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。この実施形態では、アクティブ期間ACTPにおいて、アクセス動作RD、WRが実行されない期間に、接続スイッチBTをオフする遮断機能が設定される。その他の構成は、第6の実施形態(図14)と同じである。この実施形態のメモリMEMは、スイッチ制御回路26Eの動作が異なることを除き、第6の実施形態(図13)と同じである。以上、第7の実施形態においても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。
図16は、第8実施形態の動作を示している。上述した実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。この実施形態では、セルフリフレッシュ期間SREFPにおいて、セルフリフレッシュ動作SREFが実行される不良メモリブロックRBLK0、2のみ遮断機能が解除される。不良メモリブロックRBLK0、2は、セルフリフレッシュ動作SREFが実行しないときに遮断機能の設定が維持され、接続スイッチBTおよびプリチャージ回路PREはオフ状態を維持する。その他の構成は、第6の実施形態(図14)と同じである。この実施形態のメモリMEMは、スイッチ制御回路26Eの動作が異なることを除き、第6の実施形態(図13)と同じである。以上、第8の実施形態においても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。
図17は、第9実施形態の動作を示している。上述した実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。この実施形態では、セルフリフレッシュ期間SREFPにおいて、セルフリフレッシュ動作SREFが実行される不良メモリブロックRBLK0、2のみ遮断機能が解除される。不良メモリブロックRBLK0、2は、セルフリフレッシュ動作SREFが実行しないときに遮断機能の設定が維持され、接続スイッチBTおよびプリチャージ回路PREはオフ状態を維持する。その他の構成は、第7の実施形態(図15)と同じである。この実施形態のメモリMEMは、スイッチ制御回路26Eの動作が異なることを除き、第6の実施形態(図13)と同じである。以上、第9の実施形態においても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。
図18は、第10の実施形態を示している。上述した実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。この実施形態では、第4の実施形態(図10)のスイッチ制御回路26Cの代わりにスイッチ制御回路26Fが形成されている。また、新たにモードレジスタ32(設定回路)が形成されている。その他の構成は、第4の実施形態と同じである。
モードレジスタ32は、セルフリフレッシュ期間SREFPが開始された後、遮断機能が設定されるまでのリフレッシュ要求RREQの回数を記憶し、記憶している回数を回数信号SNとして出力する。モードレジスタ32は、コマンドデコーダ10でモードレジスタ設定コマンドMRSを受けたときに、例えば、アドレス信号ADの値を上記回数として記憶する。
スイッチ制御回路26Fは、リフレッシュ要求RREQの回数をカウントするカウンタCOUNTを有している。カウンタCOUNTは、セルフリフレッシュ期間SREFPが開始されたときにリセットされ、リフレッシュ要求RREQの回数が回数信号SNにより示される値に等しくなるまで、カウント動作を実行する。スイッチ制御回路26Fは、カウンタCOUNTのカウンタ値が回数信号SNにより示される値に等しくなったときに、遮断機能を設定する。
図19は、第10実施形態の動作を示している。上述した実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。この実施形態の動作は、セルフリフレッシュ期間SREFPにおいて、リフレッシュ要求RREQが2回発生した後に遮断機能が設定されることを除き第4の実施形態(図11)と同じである。すなわち、図18に示したモードレジスタ32は、”2回”を示す回数信号SNを出力する。
以上、第10の実施形態においても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、この実施形態では、チップイネーブル信号CE1が一時的に非活性化された場合に、遮断機能が設定され、すぐに解除されることを防止できる。換言すれば、リフレッシュ要求RREQが所定の回数発生するまで遮断機能が設定されることを待つことにより、セルフリフレッシュモードに確実に移行した後に、遮断機能を設定できる。この結果、スイッチ制御回路26Fが遮断機能を設定/解除を無駄に繰り返すことを防止でき、メモリMEMの消費電流を削減できる。
図20は、第11の実施形態を示している。上述した実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。この実施形態では、第4の実施形態(図10)のスイッチ制御回路26Cの代わりにスイッチ制御回路26Gが形成されている。その他の構成は、第4の実施形態と同じである。
スイッチ制御回路26Gは、アクティブ期間ACTPからセルフリフレッシュ期間SREFPに切り替わった後、リフレッシュ要求RREQに応答する最初のセルフリフレッシュ動作SREFが実行された後に、遮断機能を設定する。また、スイッチ制御回路26Gは、セルフリフレッシュ期間SREFPからアクティブ期間ACTPに切り替わった後、最初のアクセス要求RD、WR、SREFに応答して、遮断機能を解除する。スイッチ制御回路26Gは、遮断機能を、メモリブロックRBLK0−3毎に設定および解除するために、内部ロウアドレス信号IRADを受ける。
図21は、第11の実施形態の動作を示している。上述した実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。基本的な動作は、第4の実施形態(図11)と同じである。但し、この実施形態では、アクティブ期間ACTPにおいて、最初のアクセス要求RD、WRに応答して遮断機能が解除される(図21(a、b))。また、セルフリフレッシュ期間SREFPにおいて、最初のセルフリフレッシュ動作SREFの完了に同期して遮断機能が設定される(図21(c、d))。遮断機能は、メモリブロックRBLK0−3毎に解除および設定される。
以上、第11の実施形態においても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、この実施形態では、アクセス動作RD、WR、SREFが実行されるメモリブロックRBLKのみについて、遮断機能を設定および解除することにより、スイッチ制御回路26Gの無駄な動作を防止でき、消費電流を削減できる。
図22は、第12の実施形態を示している。上述した実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。この実施形態では、第6の実施形態(図13)のスイッチ制御回路26Eの代わりにスイッチ制御回路26Hが形成されている。その他の構成は、第6の実施形態と同じである。
スイッチ制御回路26Hは、セルフリフレッシュ期間SREFPにおいて、リフレッシュ要求RREQに応答して、セルフリフレッシュ動作SREFを実行するメモリブロックRBLKの遮断機能を解除し、次のリフレッシュ要求RREQに応答して、セルフリフレッシュ動作SREFを実行したメモリブロックRBLKの遮断機能を設定する。
図23は、第12の実施形態の動作を示している。上述した実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。基本的な動作は、第8の実施形態(図16)と同じである。但し、この実施形態では、セルフリフレッシュ期間SREFPにおいて、メモリブロックRBLK2に対応するリフレッシュ要求RREQに応答して、メモリブロックRBLK2の遮断機能が解除される(図23(a))。次のリフレッシュ要求RREQ(メモリブロックRBLK3に対応する)に応答してメモリブロックRBLK2の遮断機能が設定される(図23(b))。メモリブロックRBLK3は、良メモリブロックであるため、遮断機能の設定および解除は行われない(図23(c))。
以上、第12の実施形態においても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、この実施形態では、リフレッシュ要求RREQに応答して1つのメモリブロックRBLKの遮断機能を解除し、別の1つの遮断機能を設定することにより、スイッチ制御回路26Hの無駄な動作を防止でき、消費電流を削減できる。
図24は、第13の実施形態の動作を示している。上述した実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。基本的な動作は、第12の実施形態(図23)と同じである。但し、この実施形態では、アクティブ期間ACTPにおいて、アクセス動作RD、WR、SREFが実行されない期間に、接続スイッチBTの遮断機能が設定される。アクティブ期間ACTPの動作は、第5の実施形態(図12)と同じである。以上、第13の実施形態においても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。
図25は、第14の実施形態を示している。上述した実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。この実施形態では、第12の実施形態(図22)のリフレッシュアドレスカウンタ16およびスイッチ制御回路26Hの代わりにリフレッシュアドレスカウンタ16Iおよびスイッチ制御回路26Iが形成されている。その他の構成は、第12の実施形態と同じである。
リフレッシュアドレスカウンタ16Iは、メモリブロックRBLK毎にセルフリフレッシュ動作SREFを集中して実行するために、メモリブロックRBLKを指定するブロックアドレスのビットをカウンタの上位ビットに設定している。
図26は、第14の実施形態におけるセルフリフレッシュ期間SREFPの動作を示している。上述した実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。この実施形態の動作は、遮断機能の設定タイミングおよび解除タイミングが異なることを除き、第12の実施形態(図23)と同じである。
スイッチ制御回路26Iは、各不良メモリブロックRBLK0、2において、最初のリフレッシュ要求RREQに応答して遮断機能を解除し(REL)、最後のリフレッシュ動作の完了後に遮断機能を設定する(SET)。スイッチ制御回路26Iは、良メモリブロックRBLK1、3では、遮断機能を常に解除する(REL)。遮断機能の設定は、対応するメモリブロックRBLKにおいて全てのリフレッシュ動作の完了に応答して行ってもよく、次のメモリブロックRBLKの最初のリフレッシュ要求RREQに応答して行ってもよい。以上、第14の実施形態においても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。
図27は、第15の実施形態を示している。上述した実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。この実施形態では、第1の実施形態(図1)に負電圧生成回路34を追加して構成されている。その他の構成は、第1の実施形態と同じである。
負電圧生成回路34は、ワード線WLの非活性化レベルの電圧である負電圧VNEGを生成する。スイッチ制御回路26は、図3に示した接続スイッチBTをオフするときに、接続スイッチBTのゲートに負電圧VNEGを供給する。以上、第15の実施形態においても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、接続スイッチBTのオフ時のゲート電圧に負電圧VNEGを使用することにより、遮断機能の設定時に接続スイッチBTを確実にオフさせることができる。この結果、メモリMEMの消費電流、特にスタンバイ電流を削減できる。
図28は、第16の実施形態を示している。上述した実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。この実施形態では、第15の実施形態(図27)のスイッチ制御回路26の代わりにスイッチ制御回路26Jが形成されている。また、新たに、モードレジスタ32Jを追加して構成されている。その他の構成は、第15の実施形態と同じである。モードレジスタ32Jの基本的な仕様は、第10の実施形態(図18)と同じである。
モードレジスタ32Jは、例えば、モードレジスタ設定コマンドMRSとともに供給されるアドレス信号ADの値に応じて設定される選択ビットSELを有している。モードレジスタ32Jは、選択ビットSELに設定された論理値を有する選択信号SELを出力する。スイッチ制御回路26Jは、選択ビットSELが低論理レベルの時、接続スイッチBTをオフするために接続スイッチBTのゲートに供給する電圧を接地電圧に設定する。スイッチ制御回路26Jは、選択ビットSELが高論理レベルの時、接続スイッチBTをオフするために接続スイッチBTのゲートに供給する電圧を負電圧VNEGに設定する。以上、第16の実施形態においても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、接続スイッチBTのゲートに供給する電圧の値を複数種の電圧から選択できる。このため、ワード線WLとビット線BL間でリーク不良を有する場合に、不良の原因を詳細に解析できる。
図29は、第17の実施形態を示している。上述した実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。この実施形態では、第2の実施形態(図7)に新たに、モードレジスタ32K(レジスタ回路)を追加して構成されている。その他の構成は、第2の実施形態と同じである。
モードレジスタ32Kは、例えば、モードレジスタ設定コマンドMRSとともに供給されるアドレス信号ADの値に応じて設定される不良アドレスビットを有している。モードレジスタ32Kは、不良アドレスビットに不良アドレスが記憶されている場合、設定された不良アドレスを仮の不良アドレスFAD2として出力する。モードレジスタ32Kは、不良アドレスビットに不良アドレスが記憶されていない場合、ヒューズ回路30にプログラムされた不良アドレスFADを不良アドレスFAD2として出力する。スイッチ制御回路26Aの動作は、第1の実施形態と同じである。
以上、第17の実施形態においても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、モードレジスタ32Kを書き換えることにより、ヒューズ回路30にプログラムされた値と関係なく、任意のメモリブロックRBLKを不良メモリブロックとして機能させることができる。この結果、ワード線WLとビット線BL間でリーク不良を有する場合に、不良の原因を詳細に解析できる。特に、ヒューズ回路30がプログラムされた後に、ヒューズ回路30の情報をマスクして、不良の原因を詳細に解析できる。
図30は、第18の実施形態を示している。上述した実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。この実施形態では、第1の実施形態(図1)のスイッチ制御回路26の代わりにスイッチ制御回路26Lが形成されている。その他の構成は、第1の実施形態と同じである。
スイッチ制御回路26Lは、発振信号OSC(タイミング信号)に同期してシフト動作するシフトレジスタを有している。シフトレジスタSFTRは、メモリブロックRBLK0−3にそれぞれ対応する4つの記憶段を有している。各記憶段は、記憶している論理値を出力する。メモリMEMのパワーオン時に、例えば、記憶段の1つは高論理レベルに設定され、残りの記憶段は低論理レベルに設定される。最終の記憶段の出力は、最初の記憶段の入力に接続されている。そして、シフトレジスタSFTRは、例えば、発振信号OSCの立ち上がりエッジに同期して、シフト動作し、高論理レベルを出力する記憶段を1つずつシフトする。
スイッチ制御回路26Lは、シフトレジスタSFTRのシフト動作に同期して、高論理レベルを出力する記憶段に対応するメモリブロックRBLKにプリチャージ動作を実行する。これにより、プリチャージ回路PREが、遮断機能の設定によりアクセス動作を除いてオフされている場合にも、プリチャージ動作を周期的に実行できる。
なお、例えば、メモリMEMにヒューズ回路30を形成し、不良メモリブロックRBLKのみプリチャージ動作を周期的に実行してもよい。あるいは、スイッチ制御回路26LにシフトレジスタSFTRを形成せず、発振信号OSCに同期して全てのメモリブロックRBLKでプリチャージ動作を実行してもよい。プリチャージ動作を、発振信号OSCではなくリフレッシュ要求RREQに応答して実行してもよい。メモリMEMに、プリチャージ動作を実行するための専用の発振器を形成してもよい。
以上、第18の実施形態においても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、プリチャージ動作を周期的に実行することにより、ビット線BL、/BLの電圧のプリチャージ電圧VPRからのずれを小さくできる。この結果、セルフリフレッシュ動作の開始時に一時的に実行されるプリチャージ動作の時間を短くでき、セルフリフレッシュ動作時間を、読み出し動作時間および書き込み動作時間と同じに設定できる。すなわち、動作制御回路24によるタイミング制御が複雑になることを防止できる。
図31は、第19の実施形態を示している。上述した実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。この実施形態では、第1の実施形態(図1)のスイッチ制御回路26およびメモリコア28の代わりにスイッチ制御回路26Mおよびメモリコア28Mが形成されている。その他の構成は、第1の実施形態と同じである。
メモリコア28Mは、第1の実施形態のメモリコア28に補助プリチャージ回路SPRE(補助プリチャージスイッチ)を追加して構成されている。スイッチ制御回路26Mは、補助プリチャージ回路SPREを動作するための補助プリチャージ制御信号SBRSを出力することを除き、第1の実施形態のスイッチ制御回路26と同じである。
図32は、図31のメモリコア28Mの要部の詳細を示している。補助プリチャージ回路SPREを除く構成は、第1の実施形態(図3)と同じである。補助プリチャージ回路SPREは、2つの接続スイッチBTに挟まれる位置に、センスアンプSAおよびコラムスイッチCSWとともに配置されている。補助プリチャージ回路SPREは、相補のビット線BL、/BLをプリチャージ電圧線VPRにそれぞれ接続するための一対のnMOSトランジスタを有している。nMOSトランジスタのゲートは、補助プリチャージ制御信号SBRS(BRS2)を受けている。補助プリチャージ回路SPREは、高論理レベルの補助プリチャージ制御信号SBRSを受けている間、ビット線BL、/BLにプリチャージ電圧VPRを供給する。
図33は、第19の実施形態の動作を示している。上述した実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。基本的な動作は、第1の実施形態(図5)と同じである。但し、補助プリチャージ制御信号SBRSは、対応するセンスアンプSAが動作するときを除いて高論理レベルに保持される。これにより、補助プリチャージ回路SPREは、対応するセンスアンプSAが動作する期間を除いてオンし、接続スイッチBTに挟まれたビット線BL、/BLにプリチャージ電圧VPRを供給する。なお、補助プリチャージ制御信号SBRSの波形は、スイッチ制御信号BTの波形の逆論理を有する。
以上、第19の実施形態においても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、補助プリチャージ回路SPREにより、遮断機能が設定されている場合にも、センスアンプSAおよびコラムスイッチCSWに接続されたビット線BL、/BLがフローティング状態になることを防止できる。この結果、アクセス動作RD、WR、SREFの開始時の一時的に実行されるプリチャージ動作の時間を短くできる。特に、アクセス動作SREFの頻度の少ないセルフリフレッシュ期間SREFPに有効である。これにより、セルフリフレッシュ動作時間を、読み出し動作時間および書き込み動作時間と同じに設定できる。すなわち、動作制御回路24によるタイミング制御が複雑になることを防止できる。
図34は、第20の実施形態におけるメモリコアの要部の詳細を示している。上述した実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。この実施形態では、プリチャージ回路PREが、第1の実施形態(図3)と相違している。その他の構成は、第1の実施形態と同じである。
プリチャージ回路PREは、プリチャージ電圧VPRをビット線BL、/BLに供給するnMOSトランジスタと、プリチャージ電圧線VPRとの間に電流を抑制する電流抑制素子ICNTを配置している。電流抑制素子ICNTは、例えば、高抵抗素子あるいはトランジスタである。トランジスタは、ゲート幅Wとチャネル長Lの比W/Lが小さいものが使用される。トランジスタは、例えば、デプレッションタイプである。エンハンスメントタイプを使用する場合、閾値電圧は低く設定される。
以上、第20の実施形態においても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、プリチャージ電圧線VPRとビット線BL、/BLとの間に電流抑制素子ICNTを挿入することにより、ワード線WLとビット線BL間でリーク不良が存在する場合に、ビット線BL(または/BL)がプリチャージ電圧線VPRに接続されるときのリーク量を減らすことができる。
図35は、第21の実施形態を示している。上述した実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。この実施形態では、第1の実施形態(図1)の動作制御回路24およびスイッチ制御回路26の代わりに動作制御回路24Nおよびスイッチ制御回路26Nが形成されている。また、モードレジスタ32Nおよびテスト回路36Nが追加されている。その他の構成は、第1の実施形態と同じである。モードレジスタ32Nの基本的な仕様は、第10の実施形態(図18)と同じである。
モードレジスタ32Nは、例えば、モードレジスタ設定コマンドMRS(テスト要求)とともに供給されるアドレス信号ADの値に応じて設定されるテストビットTS1−2を有している。モードレジスタ32Nは、テストビットTS1−2に設定された論理値を、テスト信号TS1−2として出力する。テストビットTS1は、第1テストを実施するときにセットされ、テストビットTS2は、第2テストを実施するときにセットされる。モードレジスタ設定コマンドMRは、例えば、メモリMEMをテストするLSIテスタ等により供給される。
テスト回路36Nは、テスト信号TS1−2に応じてテスト制御信号TCNTを動作制御回路24Nおよびスイッチ制御回路26Nに出力する。動作制御回路24Nは、アクセス要求RD、WR、RREQに応答して動作するとともに、テスト制御信号TCNTに応答して動作する。スイッチ制御回路26Nは、アクセス動作が実行されていない期間に遮断機能を設定するとともに、テスト制御信号TCNTを受けたときに、テスト制御信号TCNTに応じて遮断機能の設定/解除を行う。
図36は、図35に示したスイッチ制御回路26Nの動作フローを示している。この例では、モードレジスタ32NのテストビットTS1のみがセットされ、第1テストが実施される。テスト回路36Nは、テスト信号TS1(テスト要求)に応じて、第1テストを実施するためのテスト制御信号TCNTを動作制御回路24Nおよびスイッチ制御回路26Nに出力する。
まず、ステップS10において、スイッチ制御回路26Nは、全てのメモリブロックRBLKの遮断機能を解除する。この状態で、メモリMEMをテストするLSIテスタは、スタンバイ電流(電源電流)を測定する。ワード線WLとビット線BL間にリーク不良が存在する場合、スタンバイ電流は大きくなる。動作制御回路24Nは、第1テストの実施中に、リフレッシュ要求RREQをマスクする。なお、リフレッシュ要求RREQに応答してセルフリフレッシュ動作SREFを実行してもよい。
次に、ステップS12、S14、S16、S18において、スイッチ制御回路26Nは、メモリブロックRBLK0−3の遮断機能をそれぞれ設定する。すなわち、接続スイッチBTは、メモリブロックRBLK0−3毎にオフされる。各ステップS12−S18において、LSIテスタは、スタンバイ電流を測定する。ワード線WLとビット線BL間にリーク不良が存在するメモリブロックRBLKでは、遮断機能が設定されるとスタンバイ電流が少なくなる。
この後、ステップS10で測定したスタンバイ電流と、ステップS12−S18で測定したスタンバイ電流の差が、LSIテスタ等によりそれぞれ求められる。電流差が所定値(判定値)以上である場合、そのメモリブロックRBLKは、ワード線WLとビット線BL間に不良があると判定される。この場合、詳細なテストが実施され、あるいは不良の救済工程が実施される。
図37は、図35に示した動作制御回路24Nおよびスイッチ制御回路26Nの別の動作フローを示している。この例では、モードレジスタ32NのテストビットTS2のみがセットされ、第2テストが実施される。テスト回路36Nは、テスト信号TS2(テスト要求)に応じて、第2テストを実施するためのテスト制御信号TCNTを動作制御回路24Nおよびスイッチ制御回路26Nに出力する。
まず、ステップS20において、スイッチ制御回路26Nは、全てのメモリブロックRBLKの遮断機能を設定する。この状態で、メモリMEMをテストするLSIテスタは、スタンバイ電流(電源電流)を測定する。全ての接続スイッチBTがオフしているため、ワード線WLとビット線BL間にリーク不良が存在する場合にも、スタンバイ電流は大きくならない。動作制御回路24Nは、第2テストの実施中に、リフレッシュ要求RREQをマスクする。なお、リフレッシュ要求RREQに応答してセルフリフレッシュ動作SREFを実行してもよい。
次に、ステップS22、S24、S26、S28において、スイッチ制御回路26Nは、メモリブロックRBLK0−3の遮断機能をそれぞれ解除する。すなわち、接続スイッチBTは、メモリブロックRBLK0−3毎にオンされる。各ステップS22−S28において、LSIテスタは、スタンバイ電流を測定する。ワード線WLとビット線BL間にリーク不良が存在するメモリブロックRBLKでは、遮断機能が解除されるとスタンバイ電流が多くなる。
この後、ステップS20で測定したスタンバイ電流と、ステップS22−S28で測定したスタンバイ電流の差が、LSIテスタ等によりそれぞれ求められる。電流差が所定値(判定値)以上である場合、そのメモリブロックRBLKは、ワード線WLとビット線BL間に不良があると判定される。この場合、詳細なテストが実施され、あるいは不良の救済工程が実施される。
以上、第21の実施形態においても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、テスト回路36Nにより、ワード線WLとビット線BL間にリーク不良を有するメモリブロックRBLKを容易に検出できる。
図38は、第22の実施形態を示している。上述した実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。この実施形態では、第21の実施形態(図35)のテスト回路36N、動作制御回路24Nおよびスイッチ制御回路26Nの代わりにテスト回路36P、動作制御回路24Pおよびスイッチ制御回路26Pが形成されている。その他の構成は、第21の実施形態と同じである。
テスト回路36Pは、テスト信号TS1−2を受けたときに、第3および第4テストを実施するためにテスト制御信号TCNTを出力する。動作制御回路24Pは、アクセス要求RD、WR、RREQに応答して動作するとともに、テスト制御信号TCNTに応答して動作する。動作制御回路24Pは、第3テストを実施するためのテスト制御信号TCNTを受けたときに、通常動作モードからテストモードに移行し、アクセス要求RD、WR、SREFに応答してプリチャージスイッチPREがオフされてからワード線WLを活性化するまでの時間を、テストを実施しない通常動作モード中より長く設定する。すなわち、第3テスト中、プリチャージ制御信号BRS0が低論理レベルに変化してから、ワード線活性化信号WLZが高論理レベルに変化するまでの時間は、通常動作モード中より長く設定される。
また、動作制御回路24Pは、第4テストを実施するためのテスト制御信号TCNTを受けたときに、通常動作モードからテストモードに移行し、アクセス要求RD、WR、SREFに応答してワード線WLを活性化してからセンスアンプSAを活性化するまでの時間を長く設定する。すなわち、第4テスト中、ワード線活性化信号WLZが高論理レベルに変化してからセンスアンプ制御信号LEZが高論理レベルに変化するまでの時間は、通常動作モード中より長く設定される。スイッチ制御回路26Pは、第3および第4テストを実施するためのテスト制御信号TCNTを受けたときに、例えば、遮断機能を解除する。なお、遮断機能は解除されなくてもよい。
図39は、第22の実施形態の動作の概要を示している。通常動作モードNRMLの波形は、第1の実施形態(図6)と同じである。第3テストTEST3では、プリチャージ制御信号BRSが低論理レベルに変化してから、ワード線WLが活性化するまでの時間T1は、通常動作モードNRMLより長い。このため、例えば、ワード線WLとビット線BL間でリーク不良が存在する場合、プリチャージ制御信号BRSが低論理レベルに変化した後、ビット線BLの電圧は、プリチャージ電圧VPRからワード線WLのリセット電圧(例えば、接地電圧)に向けて下降する。したがって、ワード線WLが活性化され、メモリセルMCからビット線BLにデータが読み出されたときに、ビット線BLの電圧は、ビット線/BLの電圧(=VPR)より低くなる。この結果、読み出し動作RDにおいて正しいデータ信号が増幅されず、ワード線WLとビット線BL間のリーク不良を検出できる。
同様に、第4テストTEST4では、ワード線WLが活性化されてからセンスアンプ制御信号LEZが高論理レベルに変化するまでの時間T2は、通常動作モードNRMLより長い。このため、例えば、ワード線WLとビット線BL間でリーク不良が存在する場合、ワード線WLの活性化によりメモリセルMCからビット線BLに読み出されたデータの電圧は、ワード線WLのリセット電圧(例えば、接地電圧)に向けて下降する。したがって、センスアンプ制御信号LEZが活性化され、センスアンプSAが増幅動作を開始したときに、ビット線BLの電圧は、ビット線/BLの電圧(=VPR)より低くなる。この結果、読み出し動作RDにおいて正しいデータ信号が増幅されず、ワード線WLとビット線BL間のリーク不良を検出できる。
なお、遮断機能を解除しない場合、第3および第4テストTEST3−4において、プリチャージ制御信号BRSおよびスイッチ制御信号BTは、通常動作モードNRMLと同じ波形になる。
図40は、メモリコア28のメモリブロックRBLKの詳細を示している。各メモリブロックRBLKは、例えば、256本のワード線WL0−255、2本の冗長ワード線RWL0−1、1024組のビット線対BL、/BLおよび1組の冗長ビット線対RBL、/RBLを有している。ワード線WLとビット線BL、/BLの交点の丸印は、メモリセルMCを示している。第3テストTEST3および第4テストTESTを実施する前に、全てのメモリセルMCには、論理1のデータが書き込まれる。
例えば、図中に黒丸で示したメモリセルMCに接続されたワード線WL3とビット線BL2にリーク不良が存在する場合、ビット線BL2に接続されたメモリセルMCをアクセスするために、ワード線WL0、WL3、WL4、WL7等を活性化したときに、不良が検出される。これに対して、ビット線/BL2に接続されたメモリセルMCをアクセスするとき、ビット線BL2は参照ビット線として機能し、増幅動作時に低レベル側に変化するため、不良は検出されない。
また、ワード線WLとビット線BL間にリーク不良が存在する場合、冗長ワード線RWL0−1による救済(ロウ救済)ではなく、冗長ビット線対RBL、/RBLによる救済(コラム救済)を実施する必要がある。これは、リーク不良を有するビット線BL2に接続された全てのメモリセルMCでデータの読み出し不良(再書き込み不良)が発生するためである。コラム救済を強制的に実施するためには、冗長ワード線RWL0−1の本数より多いワード線不良を発生させればよい。具体的には、メモリセルMCを介してビット線BL2に接続されたワード線WL(WL0、WL3、WL4等)を3回以上アクセスすればよい。ワード線WLを順次アクセスする場合、”冗長ワード線RWLの本数+2”の2倍以上の本数のワード線WLを順次アクセスすることで、コラム救済を強制的に実施できる。
以上、第22の実施形態においても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、ワード線WLとビット線BL間にリーク不良が存在する場合、コラム救済を強制的に実施できる。これにより、救済効率を向上でき、メモリMEMの歩留を向上できる。
図41は、第23の実施形態を示している。上述した実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。この実施形態では、第22の実施形態(図38)のテスト回路36Pの代わりにテスト回路36Qが形成されている。また、新たにテスト出力端子TOUTが形成されている。その他の構成は、第22の実施形態と同じである。
テスト回路36Qは、複数のワード線WLをアクセスするために動作制御回路24Pにテストアクセス要求を出力して、第3テストTEST3および第4テストTEST4を実施する機能を有している。また、テスト回路36Qは、第22の実施形態で説明した第3テストTEST3および第4テストTEST4時に、読み出しデータをデータバスDBを介して受け、不良の発生を検出する機能を有している。さらに、テスト回路36Qは、ワード線WLとビット線BL間のリーク不良を検出したときに、テスト出力端子TOUTに不良検出信号TOUTを出力する機能を有している。すなわち、テスト回路36Qは、BIST(Built-In Self-Test)回路として機能する。
図42は、第23の実施形態のメモリシステムを示している。図4と同じ構成については、詳細な説明は省略する。この実施形態のメモリシステムに搭載されるCPUは、メモリMEMにアクセス要求およびテスト要求を出力し、メモリMEMからの不良検出信号TOUT(テスト結果)を受ける機能を有している。テスト要求は、例えば、モードレジスタ設定コマンドMRSによりモードレジスタ32NのテストビットTS1−2を書き換えることで、メモリMEMに認識される。メモリMEMは、テスト要求を認識したときに、テスト回路36Qにより自己テストを実施する。
以上、第23の実施形態においても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、BIST機能を有するテスト回路36Qにより、自動的に第3テストTEST3および第4テストTEST4を実施し、テスト結果をテスト出力端子TOUTを介してメモリシステム内のCPU(コントローラ)に出力することにより、LSIテスタなどの高価な機器を使用せずに、ワード線WLとビット線BL間にリーク不良を有するメモリブロックRBLKを検出できる。この結果、テストコストを削減できる。
なお、上述した第20の実施形態(図34)では、プリチャージ回路PREに電流抑制素子ICNTを配置してメモリコアを構成する例について述べた。本発明はかかる実施形態に限定されるものではない。例えば、図43に示すように、図34に示したメモリコアに、第19の実施形態(図32)で使用した補助プリチャージ回路SPREを追加してもよい。また、図44に示すように、第19の実施形態(図32)のメモリコアからプリチャージ回路PREを削除してもよい。さらに、図45に示すように、図44のメモリコアの補助プリチャージ回路SPREに電流抑制素子ICNTを配置してもよい。図46に示すように、図44のメモリコアの補助プリチャージ回路SPREに、ビット線BL、/BLを互いに接続するnMOSトランジスタを追加してもよい。図47に示すように、図45のメモリコアの補助プリチャージ回路SPREに、ビット線BL、/BLを互いに接続するnMOSトランジスタを追加してもよい。これ以外にも、補助プリチャージ回路SPREおよび電流抑制素子ICNTを、各実施形態に追加することが可能である。補助プリチャージ回路SPREが追加される場合、プリチャージ回路PREは、削除してもよい。
上述した実施形態では、本発明をFCRAM(擬似SRAM)に適用する例について述べた。本発明はかかる実施形態に限定されるものではない。例えば、本発明をDRAMあるいはSDRAMに適用してもよい。この場合、外部リフレッシュ要求に応答する外部リフレッシュ動作が、外部アクセス動作として実行される。さらに、本発明をSRAM、不揮発性メモリ等に適用してもよい。
図48は、第24の実施形態を示している。第1の実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。この実施形態では、半導体メモリMEMは、例えば、SDRAMである。メモリMEMは、クロックバッファ40R、コマンドデコーダ10R、発振制御回路42R、リフレッシュタイマ12R、リフレッシュ要求生成回路14、要求制御回路44R、リフレッシュアドレスカウンタ16、アドレスバッファ18、データ入出力バッファ20、アドレス選択回路22、動作制御回路24R、スイッチ制御回路26Rおよびメモリコア28を有している。なお、メモリMEMは、図4に示したように、CPUとともにメモリシステムを構成する。
クロックバッファ40Rは、クロックイネーブル信号CKEが高論理レベルのときに、クロック信号CLKを内部クロック信号ICLKとして出力する。内部クロック信号ICLKは、コマンドデコーダ10R、アドレスバッファ18、データ入出力バッファ20および動作制御回路24R等のクロック信号CLKに同期して動作する回路に供給される。クロックバッファ40Rは、クロックイネーブル信号CKEが低論理レベルのときに、内部クロック信号ICLKの出力を停止する。内部クロック信号ICLKの停止により、メモリMEMは、外部アクセス要求等を受ける入力回路(コマンドデコーダ10R、アドレスバッファ18およびデータ入出力バッファ20等)を非活性化するパワーダウンモードにエントリする。入力回路の非活性化により、入力回路での電源電流が削減されるため、メモリMEMの消費電力は大幅に削減される。メモリMEMは、クロックイネーブル信号CKEが低論理レベルから高論理レベルに変化することにより、パワーダウンモードからイクジットし、通常動作モードに復帰する。
コマンドデコーダ10Rは、コマンド信号CMDの論理レベルに応じて認識したコマンドを、メモリコア28のアクセス動作を実行するために読み出しコマンドRD、書き込みコマンドWRおよびリフレッシュコマンドREF等として出力する。また、コマンドデコーダ10Rは、コマンド信号CMDがセルフリフレッシュコマンドのエントリを示すときに、セルフリフレッシュモード信号SELFZを活性化し、コマンド信号CMDがセルフリフレッシュコマンドのイクジットを示すときに、セルフリフレッシュモード信号SELFを非活性化する。コマンドデコーダ10Rは、内部クロック信号ICLKが供給されている間にパワーダウンモード信号PDZを非活性化し、内部クロック信号ICLKの供給が停止したときにパワーダウンモード信号PDZを活性化する。コマンドRD、WR、REFは、メモリコア28をアクセス動作するための外部アクセス要求である。例えば、コマンド信号CMDは、チップセレクト信号/CS、ロウアドレスストローブ信号/RAS、コラムアドレスストローブ信号/CASおよびライトイネーブル信号/WEである。
発振制御回路42Rは、セルフリフレッシュモード信号SELFZまたはパワーダウンモード信号PDZの活性化中に、発振イネーブル信号OENZを活性化する。リフレッシュタイマ12R(信号生成回路)は、発振イネーブル信号OENZの活性化中に動作して発振信号OSC(タイミング信号)を出力し、発振イネーブル信号OENZの非活性化中に動作を停止する。要求制御回路44Rは、リフレッシュ要求信号RREQに同期してリフレッシュ要求信号RREQZまたはプリチャージ要求信号PREQZを出力する。パワーダウンモード信号PDZは、図49に示すように、リフレッシュ要求信号RREQZの出力をマスクするために使用される。
リフレッシュアドレスカウンタ16は、リフレッシュ動作の完了に同期して生成されるリフレッシュエンド信号RENDZに同期してカウント動作し、リフレッシュアドレス信号RRADを更新する。リフレッシュエンド信号RENDZは、動作制御回路24Rにより生成される。アドレス選択回路22は、リフレッシュ要求信号RREQZの活性化に応答して、リフレッシュ動作を実行するためにリフレッシュアドレス信号RRADを内部ロウアドレス信号IRADとしてメモリコア28に出力する。動作制御回路24Rは、読み出しコマンドRD、書き込みコマンドWR、リフレッシュコマンドREF(外部アクセス要求)およびリフレッシュ要求信号RREQZ(内部アクセス要求)に応答してメモリコア28に読み出し動作、書き込み動作およびリフレッシュ動作を実行させるための制御信号WLZ、LEZ、BT0、BRS0を出力する。さらに、動作制御回路24Rは、プリチャージ要求信号PREQZに応答してビット線BL、/BLをプリチャージするためにプリチャージ制御信号BRS0を出力する。
読み出しコマンドRD、書き込みコマンドWRおよびリフレッシュコマンドREFは、通常動作モード中に供給される。リフレッシュ要求信号RREQZは、セルフリフレッシュモード中に生成される。プリチャージ要求信号PREQZは、セルフリフレッシュモード中およびパワーダウンモード中に生成される。
スイッチ制御回路26Rは、セルフリフレッシュモード中に、セルフリフレッシュ動作を実行しないメモリブロックRBLKのプリチャージ制御信号BRS(BRS0L/0R、BRS1L/1R、BRS2L/2R、BRS3L/3Rのうちの3組)を、プリチャージ制御信号BRS0に応答して、所定の期間だけ高論理レベルに設定する。また、スイッチ制御回路26Rは、パワーダウンモード中に、全てのメモリブロックRBLKのプリチャージ制御信号BRSを、プリチャージ制御信号BRS0に応答して、所定の期間だけ高論理レベルに設定する。セルフリフレッシュ動作を実行するメモリブロックRBLKのプリチャージ制御信号BRSの波形は、図6のBRS2L、BRS2Rと同じである。通常動作モード中のスイッチ制御回路26Rの動作は、図5のアクティブ期間ACTおよび図6と同じである。
図49は、図48の発振制御回路42Rおよび要求制御回路44Rの詳細を示している。発振制御回路42Rは、OR回路により構成されている。要求制御回路44Rは、パワーダウンモード信号PDZの反転論理と、リフレッシュ要求信号RREQを受けるAND回路を有している。要求制御回路44Rは、リフレッシュ要求信号RREQをプリチャージ要求信号PREQZとして出力し、パワーダウンモード信号PDZの非活性化中に、リフレッシュ要求信号RREQに同期してリフレッシュ要求信号RREQZを出力する。すなわち、図50に示すように、プリチャージ要求信号PREQZは、セルフリフレッシュモード中およびパワーダウンモード中に、リフレッシュ要求信号RREQに同期して生成される。リフレッシュ要求信号RREQZは、セルフリフレッシュモード中のみにリフレッシュ要求信号RREQに同期して生成され、パワーダウンモード中に生成が禁止される。
図50は、第24の実施形態の動作を示している。セルフリフレッシュモード信号SELFZは、セルフリフレッシュ期間SELFPのみ活性化される。パワーダウンモード信号PDZは、パワーダウン期間PDPのみ活性化される。したがって、発振信号OSCは、セルフリフレッシュ期間SELFPおよびパワーダウン期間PDPのみ出力され、通常動作モード期間NRMPに出力されない。換言すれば、SDRAMでは、擬似SRAMと異なり、通常動作モード中のリフレッシュ動作は、外部リフレッシュ要求REFのみに応答して実行される。セルフリフレッシュ動作は、メモリMEMの内部で周期的に生成されるリフレッシュ要求信号RREQZ(内部アクセス要求)に応答して、セルフリフレッシュ期間SELFP中のみ実行される。
セルフリフレッシュ期間SELFP中、要求制御回路44Rは、リフレッシュ要求信号RREQに応答してリフレッシュ要求信号RREQZおよびプリチャージ要求信号PREQZを出力する。パワーダウン期間PDP中、要求制御回路44Rは、リフレッシュ要求信号RREQに応答してプリチャージ要求信号PREQZのみを出力し、リフレッシュ要求信号RREQZの生成を禁止する。なお、この実施形態では、遮断機能は、動作モードに依存せず、全てのメモリブロックRBLK0−3で設定される。
なお、通常動作モードは、外部アクセス要求RD、WR、REFの受け付けを許可する外部動作モードである。セルフリフレッシュモードおよびパワーダウンモードは、外部アクセス要求RD、WR、REFの受け付けを禁止する内部動作モードである。
図51は、第24の実施形態のセルフリフレッシュモード中の動作を示している。上述した図5と同じ動作については、詳細な説明は省略する。図中にX印で示した不良メモリブロックは、上述した実施形態と同様に、リーク不良があるワード線WLまたはビット線BL、/BLを、冗長回路(冗長ワード線または冗長ビット線)により置き換えている。セルフリフレッシュ動作SREFが実行されるメモリブロックRBLKは、リフレッシュ要求信号RREQZ毎に生成されるリフレッシュアドレス信号RRADに応じて、順次に切り替えられる。セルフリフレッシュ動作SREFの波形は、図5と同じである。
さらに、この実施形態では、セルフリフレッシュ動作SREFを実行しないメモリブロックRBLKは、プリチャージ要求信号PREQZに応答して一時的に高論理レベルに変化するプリチャージ制御信号BRSを受ける。これにより、ビット線BL、/BLのプリチャージ動作が実行される。セルフリフレッシュモードでは、各メモリブロックRBLKにおいて、セルフリフレッシュ動作SREFが実行される頻度は低い。このため、遮断機能が設定された場合に、プリチャージ制御信号BRSは長時間低レベルに設定される。一般に、ビット線BL、/BLと接地線VSSとの間には、通常の動作には影響しない微少なリークパスが存在する。このリークパスにより、フローティング状態のビット線BL、/BLの電圧レベルは、時間の経過とともにプリチャージレベルVPRから徐々に低下する。
しかし、この実施形態では、プリチャージ動作が定期的に実行される。これにより、ワード線WLとビット線BL(または/BL)間のショートが物理的に存在し、遮断機能が設定される場合にも、ビット線BL、/BLの電圧レベルをプリチャージレベルVPRに保持できる。換言すれば、ワード線WLとビット線BL(または/BL)間のショートが物理的に存在する場合にも、遮断機能によりリーク電流を最小限にし、かつビット線BL、/BLの電圧レベルをプリチャージレベルVPRに保持できる。したがって、セルフリフレッシュ動作SREFや、セルフリフレッシュモードから通常動作モードに復帰した後のアクセス動作RD、WR、REFにおいて、センスアンプSAの誤動作を防止できる。具体的には、論理”0”を保持しているメモリセルMCの読み出しマージンが低下することを防止できる。
図52は、第24の実施形態のパワーダウンモード中の動作を示している。パワーダウンモードでは、外部アクセス要求RD、WR、REFの受け付けが禁止され、リフレッシュ要求信号RREQZ(内部アクセス要求)の生成も禁止される。このため、プリチャージ要求信号PREQZのみが、リフレッシュ要求信号RREQに応答して生成される。全てのメモリブロックRBLK0−3は、プリチャージ要求信号PREQZに応答して一時的に高論理レベルに変化するプリチャージ制御信号BRSを受ける。そして、全てのメモリブロックRBLKでプリチャージ動作が実行される。このため、セルフリフレッシュモードと同様に、ワード線WLとビット線BL(または/BL)間のショートが物理的に存在する場合にも、遮断機能によりリーク電流を最小限にし、かつビット線BL、/BLの電圧レベルをプリチャージレベルVPRに保持できる。
以上、第24の実施形態においても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、この実施形態では、遮断機能が設定され、ビット線BL、/BLのフローティング期間が長くなる場合にも、ビット線BL、/BLの電圧レベルをプリチャージレベルVPRに保持できる。したがって、セルフリフレッシュモードやパワーダウンモードから通常動作モードに復帰した後のアクセス動作RD、WR、REFにおいて、センスアンプSAの誤動作を防止できる。
図53は、第25の実施形態を示している。第1、第2および第24の実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。この実施形態では、第24の実施形態のスイッチ制御回路26Rの代わりにスイッチ制御回路27Rが形成されている。また、メモリMEMは、第2の実施形態と同様にヒューズ回路30(リーク記憶部)を有している。その他の構成は、第24の実施形態と同じである。すなわち、メモリMEMは、例えば、SDRAMである。メモリMEMは、図4に示したように、CPUとともにメモリシステムを構成する。
この実施形態では、第2の実施形態と同様に、ヒューズ回路30は、不良メモリブロックRBLKを示すブロックアドレスFADを出力する。ヒューズ回路30は、不良のメモリブロックRBLKを冗長メモリブロックRRBLK(図示せず)に置き換えるために不良のメモリブロックRBLKのブロックアドレスを記憶する冗長ヒューズ回路を利用してもよく、冗長ヒューズ回路とは別に形成してもよい。スイッチ制御回路27Rは、不良ブロックアドレスFADにより示される不良メモリブロックRBLKのみで遮断機能を設定し、良メモリブロックRBLKで遮断機能を解除する。
図54は、第25の実施形態のセルフリフレッシュモード中の動作を示している。上述した図5および図51と同じ動作については、詳細な説明は省略する。この実施形態では、良メモリブロックRBLK1、3では、セルフリフレッシュモード中に、プリチャージ制御信号BRSは、セルフリフレッシュ動作SREF中を除き、高論理レベルに保持される。不良メモリブロックRBLK0、2では、セルフリフレッシュモード中に、プリチャージ制御信号BRSは、プリチャージ要求信号PREQZに応答して一時的に高論理レベルに変化する。図3に示したプリチャージ回路PREは、プリチャージ制御信号BRSの高論理レベル中にオンし、ビット線BL、/BLにプリチャージ電圧VPRを供給する。
図55は、第25の実施形態のパワーダウンモード中の動作を示している。上述した図52と同じ動作については、詳細な説明は省略する。パワーダウンモード中においても、セルフリフレッシュモード中と同様に、プリチャージ制御信号BRSは、不良メモリブロックRBLK0、2でのみ、プリチャージ要求信号PREQZに応答して一時的に高論理レベルに変化する。良メモリブロック1、3では、プリチャージ制御信号BRSは、パワーダウンモード中に高論理レベルに保持される。このため、プリチャージ回路PREのオン/オフは、不良メモリブロックRBLK0、2でのみ実施される。
以上、第25の実施形態においても、上述した第1、第2および第24の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、この実施形態では、遮断機能を不良メモリブロックRBLKのみに設定することで、接続スイッチBTおよびプリチャージ回路PREの無駄な動作を防止でき、スタンバイ電流をさらに削減できる。
図56は、第26の実施形態における発振制御回路42Rおよび要求制御回路45Rの詳細を示している。第1および第24の実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。この実施形態では、第24の実施形態の要求制御回路44Rの代わりに要求制御回路45Rが形成されている。その他の構成は、第24の実施形態と同じである。すなわち、メモリMEMは、例えば、SDRAMである。メモリMEMは、図4に示したように、CPUとともにメモリシステムを構成する。
要求制御回路45Rは、図49に示したパワーダウンモード信号PDZを受けるインバータとNANDゲートの間に、パルス調整回路PLS(マスク回路)を有している。パルス調整回路PLSは、パワーダウンイネーブル信号PDENXの非活性化タイミングをパワーダウンモード信号PDZの非活性化タイミングより遅らせるために遅延回路DLY1とAND回路とで構成される。
図57は、第26の実施形態の動作を示している。図57では、メモリMEMは、クロックイネーブル信号CKEの活性化に応答してパワーダウンモード(PDP)からイクジットし、通常動作モード(NRMP)に移行する例を示している。パワーダウンイネーブル信号PDENXの非活性化タイミングは、パルス調整回路PLSにより後ろにずれる(図57(a))。このため、パワーダウンモードからイクジットされた後、遅延回路DLY1の遅延時間T1だけリフレッシュ要求信号RREQZ(内部アクセス要求)の生成が禁止される(図57(b))。
リフレッシュ要求信号RREQZは、パワーダウンモード中および通常動作モード中に生成されない。しかし、図中の括弧内に示すように、パワーダウンモードから通常動作モードへの切り替え時に、リフレッシュ要求生成回路14からリフレッシュ要求信号RREQが出力された場合、パワーダウンモードからイクジットされたときに、リフレッシュ要求信号RREQZが出力されるおそれがある(図57(c))。一方、通常動作モードでは、メモリMEMの内部動作と非同期で、読み出しコマンドRD等の外部アクセス要求がメモリMEMに供給される(図57(d))。このため、通常動作モードの開始時に、外部アクセス要求と内部アクセス要求RREQZとが衝突するおそれがあり、この衝突を防止する必要がある。
以上、第26の実施形態においても、上述した第1および第24の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、この実施形態では、パワーダウンモードから通常動作モードへの切り替え時にリフレッシュ要求信号RREQZの生成を所定時間禁止することで、外部アクセス要求と内部アクセス要求RREQZが衝突することを防止でき、メモリMEMの誤動作を防止できる。
図58は、第27の実施形態の実施形態を示している。第1および第24の実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。この実施形態では、メモリコア28Sは、1つのメモリブロックRBLKで構成されている。このため、メモリコア28Sは、メモリブロックRBLKをセンスアンプSAに接続する接続スイッチBTを有していない。また、メモリコア28Sの動作を制御する動作制御回路24Sおよびスイッチ制御回路26Sは、スイッチ制御信号BTを出力しない点で第24の実施形態と相違している。さらに、メモリMEMは、リフレッシュタイマ12Rとは別に、プリチャージ要求信号PREQZを所定の周期で出力する専用のプリチャージタイマ46Sを有している。このため、プリチャージ要求信号PREQZの周期は、発振信号OSCの周期とは無関係に設定可能である。プリチャージタイマ46Sが独立に設けられるため、リフレッシュ要求信号RREQからリフレッシュ要求信号RREQZとプリチャージ要求信号PREQZとを生成するための要求制御回路44R(図48)は不要である。その他の構成は、第24の実施形態と同じである。すなわち、メモリMEMは、例えば、SDRAMである。メモリMEMは、図4に示したように、CPUとともにメモリシステムを構成する。
プリチャージタイマ46Sは、パワーダウンモード中およびセルフリフレッシュモード中にプリチャージ要求信号PREQZを周期的に出力する。リフレッシュタイマ12Rは、セルフリフレッシュモード中のみ発振信号OSCを周期的に出力する。メモリMEMの基本的な動作は、プリチャージ要求信号PREQZが発振信号OSCに同期していないことを除き、上述した図50と同じである。
図59は、第27の実施形態のセルフリフレッシュモード中の動作を示している。この実施形態では、リフレッシュ要求信号RREQZとプリチャージ要求信号PREQZとは、互いに非同期に生成される(図59(a、b))。動作制御回路24Sは、プリチャージ制御信号BRSを、リフレッシュ要求信号RREQZおよびプリチャージ要求信号PREQZに同期して生成する(図59(c、d))。但し、リフレッシュ要求信号RREQZとプリチャージ要求信号PREQZとが重なる場合がある。この場合、動作制御回路24Sは、プリチャージ要求信号PREQZをマスクし、リフレッシュ要求信号RREQZのみに応答してプリチャージ制御信号BRSを生成する(図59(e))。
以上、第27の実施形態においても、上述した第1および第24の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、この実施形態では、プリチャージ要求信号PREQZの周期を、発振信号OSCの周期と無関係に設定できる。このため、例えば、プリチャージ要求信号PREQZの周期を長く設定することで、メモリMEMの消費電力を削減できる。換言すれば、ビット線BL、/BLのリーク電流量に応じてプリチャージ要求信号PREQZの生成周期を設定できる。
図60は、第28の実施形態を示している。第1および第24の実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。この実施形態では、第24の実施形態の要求制御回路44Rの代わりに要求制御回路44Tが形成されている。また、メモリMEMは、ヒューズ回路48T(プログラム回路)を有している。その他の構成は、第24の実施形態と同じである。すなわち、メモリMEMは、例えば、SDRAMである。メモリMEMは、図4に示したように、CPUとともにメモリシステムを構成する。
ヒューズ回路48Tは、内蔵するヒューズのプログラム状態に応じて、プリチャージマスク信号PMSKを出力する。例えば、プリチャージマスク信号PMSKは、ヒューズがカットされているときに高論理レベルに設定され、ヒューズがカットされていないときに低論理レベルに設定される。要求制御回路44Tは、高論理レベルのプリチャージマスク信号PMSKを受けたときに、プリチャージ要求信号PREQZの生成を停止する。これにより、パワーダウンモード中のプリチャージ動作は禁止される。セルフリフレッシュモード中のプリチャージ動作は、リフレッシュ要求信号RREQZに応答する動作を除いて禁止される。この実施形態では、メモリMEMの製造後の動作テストにおいて、スタンバイ電流等の評価によってビット線BL、/BLのリーク電流が非常に少ないことが判定されたとき、ヒューズ回路48Tの内部状態がプログラムされる。これにより、プリチャージ要求信号PREQZの生成が停止されるため、プリチャージ回路PREの動作頻度を減らすことができる。この結果、パワーダウンモード中およびセルフリフレッシュモード中にメモリMEMの消費電力を削減できる。
なお、要求制御回路44Tは、例えば、高論理レベルのプリチャージマスク信号PMSKを受けたときに、セルフリフレッシュモード中のみプリチャージ要求信号PREQZの生成を停止してもよい。これにより、ビット線BL、/BLは、セルフリフレッシュモード中に、セルフリフレッシュ動作によりプリチャージ電圧VPRに設定され、パワーダウンモード中に、プリチャージ要求信号PREQZに応答してプリチャージ電圧VPRに設定される。したがって、パワーダウンモード中に、ビット線BL、/BLがフローティング状態を維持されることを防止でき、セルフリフレッシュモードから通常動作モードに復帰した後のアクセス動作RD、WR、REFにおいて、センスアンプSAの誤動作を防止できる。
以上、第28の実施形態においても、上述した第1および第24の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、この実施形態では、製造されたメモリMEMの特性に応じて、パワーダウンモード中およびセルフリフレッシュモード中の消費電力をさらに削減できる。
図61は、第29の実施形態を示している。第1、第24および第28の実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。この実施形態では、第24の実施形態のコマンドデコーダ10Rおよび要求制御回路44Rの代わりにコマンドデコーダ10Uおよび要求制御回路44Tが形成されている。また、メモリMEMは、モードレジスタ50U(レジスタ回路)を有している。その他の構成は、第24の実施形態と同じである。すなわち、メモリMEMは、例えば、SDRAMである。メモリMEMは、図4に示したように、CPUとともにメモリシステムを構成する。
コマンドデコーダ10Uは、第24の実施形態のコマンドデコーダ10Rに、モードレジスタ設定コマンドMRSをデコードする機能を追加して構成されている。モードレジスタ50Uは、モードレジスタ設定コマンドMRSとともに供給されるアドレス信号RAD(外部データ)の値に応じて、内蔵する記憶部の値を設定する。記憶部の1つは、プリチャージマスクビットPMSKを示す。例えば、モードレジスタ50Uは、プリチャージマスクビットPMSKが”0”に設定されたときに、低論理レベルのプリチャージマスク信号PMSKを出力し、プリチャージマスクビットPMSKが”1”に設定されたときに、高論理レベルのプリチャージマスク信号PMSKを出力する。モードレジスタ50Uは、例えば、バースト長やデータレイテンシ等のメモリMEMの動作仕様を設定するための記憶部も有している。要求制御回路44Tの動作は、第28の実施形態と同じである。
以上、第29の実施形態においても、上述した第1、第24および第28の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、この実施形態では、モードレジスタ50Uは、メモリMEMのテスト後に設定が可能なため、例えば、メモリMEMがアセンブルされた後に、プリチャージ要求信号PREQZの出力の禁止/許可を設定できる。この結果、例えば、長時間使用したメモリMEMを用いて、ビット線BL、/BLのリーク電流に関する信頼性を評価できる。
図62は、第30の実施形態を示している。第1および第24の実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。この実施形態では、第24の実施形態の要求制御回路44Rの代わりに要求制御回路44Vが形成されている。要求制御回路44Vは、リフレッシュ選択信号REFSELをアドレス選択回路22に出力する。その他の構成は、第24の実施形態と同じである。すなわち、メモリMEMは、例えば、SDRAMである。メモリMEMは、図4に示したように、CPUとともにメモリシステムを構成する。
図63は、図62に示した要求制御回路44Vの詳細を示している。要求制御回路44Vは、リフレッシュ要求信号RREQ(タイミング信号)を順次に遅延するために縦続接続された遅延回路DLY2、DLY3(第1遅延回路)、DLY4(第2遅延回路)を有している。リフレッシュ選択信号REFSELは、遅延回路DLY2の出力と、パワーダウンモード信号PDZの反転論理を受けるAND回路から出力される。プリチャージ要求信号PREQZは、遅延回路DLY3から出力される。リフレッシュ要求信号RREQZは、遅延回路DLY4の出力と、パワーダウンモード信号PDZの反転論理を受けるAND回路から出力される。アドレス選択回路22は、リフレッシュ選択信号REFSELの活性化(例えば、高論理レベル)に応答して所定の期間、リフレッシュアドレス信号RRADを内部アドレス信号IRADとしてメモリコア28に出力する。アドレス選択回路22は、リフレッシュ選択信号REFSELの非活性化中(例えば、低論理レベル)に、ロウアドレス信号RADを内部アドレス信号IRADとしてメモリコア28に出力する。
この実施形態では、セルフリフレッシュモード中に、リフレッシュ要求信号RREQに応答して、リフレッシュ選択信号REFSEL、プリチャージ要求信号PREQZおよびリフレッシュ要求信号RREQZが順次に生成される。このため、リフレッシュアドレス信号RRADがメモリコア28に出力された後、ビット線BL、/BLのプリチャージが開始され、セルフリフレッシュ動作が開始される。これにより、例えば、ロウデコーダRDECがリフレッシュアドレス信号RRADをデコードする前に、セルフリフレッシュ動作が開始されることを防止できる。
以上、第30の実施形態においても、上述した第1および第24の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、この実施形態では、セルフリフレッシュモード中の誤動作を防止できる。
図64は、第31の実施形態を示している。第1、第24および第29の実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。この実施形態では、第24の実施形態のコマンドデコーダ10Rおよび要求制御回路44Rの代わりにコマンドデコーダ10Uおよび要求制御回路44Wが形成されている。また、メモリMEMは、モードレジスタ50Uを有している。リフレッシュアドレスカウンタ16は、リフレッシュ要求信号RREQを遅延回路DLY5で遅延させた信号に同期してカウント動作する。遅延回路DLY5の遅延時間は、リフレッシュ要求信号RREQの出力から、ロウデコーダRDECがリフレッシュアドレス信号RRADのデコードを完了するまでの時間より長い。その他の構成は、第24の実施形態と同じである。すなわち、メモリMEMは、例えば、SDRAMである。メモリMEMは、図4に示したように、CPUとともにメモリシステムを構成する。なお、この実施形態のメモリMEMは、セルフリフレッシュ動作を実行するメモリブロックRBLKの数を設定可能である。すなわち、メモリMEMは、パーシャルリフレッシュ機能を有している。
モードレジスタ50Uは、複数の記憶部を有している。記憶部のうち2ビットは、パーシャル設定ビットPSET0−1を示す。モードレジスタ50Uは、記憶部に設定された値に応じて、パーシャル設定信号PSET0−1を出力する。パーシャル設定ビットPSET0−1により、後述するパーシャルリフレッシュ領域PREFAが設定される。パーシャルリフレッシュ領域PREFAは、リフレッシュ動作を実行するメモリブロックRBLKである。パーシャルリフレッシュ領域PREFAについては、図65で説明する。
要求制御回路44Wは、パーシャル設定信号PSET0−1およびリフレッシュアドレス信号RRAD4−5に応じてリフレッシュ要求信号RREQZの出力をマスクする機能を、第24の実施形態の要求制御回路44Rに加えて構成されている。プリチャージ要求信号PREQZは、第24の実施形態と同様に、全てのメモリブロックRBLKでリフレッシュ要求信号RREQZに応答して出力される。
図65は、パーシャルリフレッシュ領域PREFAを示している。網掛けで示したメモリブロックRBLKは、セルフリフレッシュ動作の実行が許可されるパーシャルリフレッシュ領域PREFAである。白抜きで示したメモリブロックRBLKでは、リフレッシュ動作が禁止される。パーシャルリフレッシュ領域PREFAが大きいほど、保持できるデータ容量は大きく、消費電力は大きい。逆に、パーシャルリフレッシュ領域PREFAが小さいほど、保持できる容量は小さく、消費電力は小さい。
モードレジスタ設定コマンドMRSにより設定されたパーシャル設定信号PSET0−1の値がともに低論理レベルLのとき、全てのメモリブロックRBLK0−3がパーシャルリフレッシュ領域PREFAに設定される(ALL)。パーシャル設定信号PSET0−1の値がH、Lのとき、メモリブロックRBLK0−1がパーシャルリフレッシュ領域PREFAに設定される(1/2)。パーシャル設定信号PSET0−1の値がL、Hのとき、メモリブロックRBLK0のみがパーシャルリフレッシュ領域PREFAに設定される(1/4)。パーシャル設定信号PSET0−1の値がともに高論理レベルHのとき、全てのメモリブロックRBLK0−3のリフレッシュ動作が禁止される(NONE)。
なお、メモリブロックRBLK0−3は、アドレス選択回路22から出力されるロウアドレス信号IRADの2ビットIRAD4−5により選択される。例えば、パーシャルリフレッシュ領域PREFAが”ALL”に設定された場合、ロウアドレス信号IRAD4−5の値がL、LのときメモリブロックRBLK0が選択される。同様に、ロウアドレス信号IRAD4−5の値が、H、L/L、H/H、Hのとき、メモリブロックRBLK1/RBLK2/RBLK3がそれぞれ選択される。他のパーシャルリフレッシュ領域PREFAが設定されているとき、ロウアドレス信号IRAD4−5の値とセルフリフレッシュ動作を実行するメモリブロックRBLKとの関係は、図66に示すように、要求制御回路44Wによって決められる。
図66は、第31の実施形態のセルフリフレッシュモード中の動作を示している。パーシャル設定信号PSET0−1のレベルがL、Lの場合、全てのメモリブロックRBLK0−3がパーシャルリフレッシュ領域PREFAに設定される(ALL)。この場合、要求制御回路44Wは、全てのリフレッシュ要求信号RREQに同期してリフレッシュ要求信号RREQZを生成する。そして、リフレッシュ要求信号RREQZに同期して、リフレッシュアドレス信号RRAD4−5の論理値により選択されるメモリブロックRBLK0−3のセルフリフレッシュ動作が順次に実行される。図中のREFBLKは、セルフリフレッシュ動作が実行されるメモリブロックRBLKの番号を示している。
パーシャル設定信号PSET0−1のレベルがH、Lの場合、メモリブロックRBLK0−1がパーシャルリフレッシュ領域PREFAに設定される(1/2)。この場合、要求制御回路44Wは、リフレッシュアドレス信号RRAD5が高論理レベルのときのみ、リフレッシュ要求信号RREQに同期してリフレッシュ要求信号RREQZを生成する。そして、リフレッシュアドレス信号RRAD4の論理値のみにより選択されるメモリブロックRBLK0−1のセルフリフレッシュ動作が順次に実行される。
パーシャル設定信号PSET0−1のレベルがL、Hの場合、メモリブロックRBLK0のみがパーシャルリフレッシュ領域PREFAに設定される(1/4)。この場合、要求制御回路44Wは、リフレッシュアドレス信号RRAD4−5が高論理レベルのときのみ、リフレッシュ要求信号RREQに同期してリフレッシュ要求信号RREQZを生成する。そして、リフレッシュアドレス信号RRAD4−5の論理を反転した値により選択されるメモリブロックRBLK0のセルフリフレッシュ動作が順次に実行される。
パーシャル設定信号PSET0−1のレベルがH、Hの場合、パーシャルリフレッシュ領域PREFAは設定されない。この場合、要求制御回路44Wは、リフレッシュ要求信号RREQZの出力を禁止する。このため、全てのメモリブロックRBLK0−3のリフレッシュ動作は禁止される。すなわち、リフレッシュブロックREFBLKは存在しない(NONE)。
図67は、第31の実施形態のセルフリフレッシュモード中の動作を示している。上述した図5および図51と同じ動作については、詳細な説明は省略する。この例では、パーシャルリフレッシュ領域PREFAは、メモリブロックRBLK0−1に設定されている(1/2パーシャル)。このため、セルフリフレッシュ動作SREFは、メモリブロックRBLK0−1のみで実行される(図67(a、b))。リフレッシュアドレス信号RRADが図66に示したリフレッシュブロックREFBLKを示さないとき、リフレッシュ要求信号RREQZは出力されない(図67(c))。プリチャージ動作(プリチャージ制御信号BRSの高レベルパルス)は、リフレッシュ要求信号RREQに応答して全てのメモリブロックRBLK0−3で実行される。
以上、第31の実施形態においても、上述した第1および第24の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、この実施形態では、パーシャルリフレッシュ機能を有するメモリMEMにおいても、遮断機能によりリーク電流を最小限にし、かつセルフリフレッシュモード中にビット線BL、/BLの電圧レベルをプリチャージレベルVPRに保持できる。この結果、セルフリフレッシュモードから通常動作モードに復帰した後のアクセス動作RD、WR、REFにおいて、センスアンプSAの誤動作を防止できる。
図68は、第32の実施形態におけるセルフリフレッシュモード中の動作を示している。第1、第24および第31の実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。この例では、パーシャルリフレッシュ領域PREFAに設定されたメモリブロックRBLK0−1のみでプリチャージ要求信号PREQZに応答するプリチャージ動作が実行される。パーシャルリフレッシュ領域PREFAに設定されていないメモリブロックRBLK2−3は、セルフリフレッシュモード中に、プリチャージ制御信号BRSを受けないため、プリチャージ動作は実行されない。このために、この実施形態のスイッチ制御回路(図示せず)は、パーシャル設定信号PSET0−1に応じて、プリチャージ動作を実行するメモリブロックRBLKを判定し、プリチャージ制御信号BRSを出力する機能を、第31の実施形態のスイッチ制御回路26Rに追加することにより構成されている。
以上、第32の実施形態においても、上述した第1、第24および第31の実施形態と同様の効果を得ることができる。
なお、上述した第3−第23の実施形態において、第24−26、28−32の実施形態と同様に、セルフリフレッシュモード中にリフレッシュ要求信号RREQに応答してプリチャージ動作を実行してもよい。
上述した第27の実施形態(図58)では、プリチャージタイマ46Sがプリチャージ要求信号PREQZを周期的に生成する例について述べた。本発明はかかる実施形態に限定されるものではない。例えば、ヒューズ回路等のプログラム回路をメモリMEM内に設け、プログラム状態に応じてプリチャージタイマ46Sの動作を調整することで、プリチャージ要求信号PREQZの周期を可変にできる。例えば、プログラム回路は、メモリMEMの製造後の初期状態では、プリチャージ要求信号PREQZの出力を禁止する値に設定される。メモリMEMのスタンバイ電流の実力に応じてプログラム回路をプログラムすることにより、センスアンプSAの誤動作を防止し、かつメモリMEM毎にパワーダウンモード中およびセルフリフレッシュモード中の消費電力を最小限にできる。スタンバイ電流の実力は、メモリMEMの製造後に、LSIテスタ等で評価される。
上述した第24から第31の実施形態では、プリチャージ要求信号PREQZに応答して、全てのメモリブロックRBLKのプリチャージ動作を一時的に実行する例について述べた。本発明はかかる実施形態に限定されるものではない。例えば、プリチャージ動作を一時的に実行するメモリブロックRBLKを、プリチャージ要求信号PREQZ毎に順次シフトしてもよい。
図69は、図51に対応しており、プリチャージ動作を一時的に実行するメモリブロックは、プリチャージ要求信号PREQZ毎にRBLK2、3、1、...とシフトする。例えば、プリチャージ動作を一時的に実行するメモリブロックRBLKのシフトは、プリチャージ要求信号PREQZを受けて動作し、メモリブロックRBLK0−3のいずれかを示すプリチャージ要求信号を出力するシフトレジスタをスイッチ制御回路26Rに設ければよい。
図70は、図52に対応し、図71は、図54に対応する。図70および図71ともに、図69と同様に、プリチャージ動作を一時的に実行するメモリブロックは、プリチャージ要求信号PREQZ毎に、RBLK2、3、1、...とシフトする。但し、図71では、メモリブロックRBLK1、3のプリチャージ動作が常に実行されるため、プリチャージ要求信号PREQZに応答する一時的なプリチャージ動作は、隠されている。図71からセルフリフレッシュ動作SREFを除いたものが、パワーダウン期間PDPの動作タイミングである。
上述した実施形態では、ワード線WLとビット線BL(または/BL)間にリーク不良があるメモリブロックRBLKにX印を付けている。リーク不良があるメモリブロックRBLKでは、リーク不良を発生しているワード線WLの代わりに冗長ワード線RWLが使用される。あるいは、リーク不良を発生しているビット線対BL、/BLの代わりに冗長ビット線対RBL、/RBLが使用される。冗長ワード線RWLまたは冗長ビット線対RBL、/RBLは、各メモリブロックRBLK内に配置され、あるいは専用の冗長メモリブロックRRBLK内に配置される。
本発明が適用される半導体メモリは、半導体メモリチップ(半導体メモリ装置)に限定されず、図4に示したSiP(System in Package)あるいはCoC(Chip on Chip)に搭載される半導体メモリ、またはシステムLSI内にインプリメントされる半導体メモリコア(半導体メモリマクロ)でもよい。あるいは、CPUにインプリメントされる内蔵メモリでもよい。
以上の実施形態において説明した発明を整理して、付記として開示する。
(付記1)
複数のメモリセルと、前記メモリセルに接続されたワード線およびビット線とをそれぞれ有する一対のメモリブロックと、
前記ビット線をプリチャージ線に接続するためのプリチャージスイッチと、
前記メモリブロックに共有されるセンスアンプと、
前記センスアンプを前記メモリブロックのビット線にそれぞれ接続する接続スイッチと、
前記プリチャージスイッチの動作を制御するとともに、前記メモリセルのアクセス動作が実行されない期間に、前記接続スイッチをオフする遮断機能を設定するスイッチ制御回路とを備えていることを特徴とする半導体メモリ。
(付記2)
付記1記載の半導体メモリにおいて、
前記スイッチ制御回路は、
前記遮断機能を設定中、前記プリチャージスイッチをオフし、
前記遮断機能を解除するアクセス動作中に、アクセスされるメモリブロックに対応する接続スイッチをオンし、
アクセス動作が開始されるときに、アクセスされるメモリブロックに対応するプリチャージスイッチを一時的にオンすることを特徴とする半導体メモリ。
(付記3)
付記2記載の半導体メモリにおいて、
前記スイッチ制御回路は、アクセス動作が完了するときに、アクセスされたメモリブロックに対応するプリチャージスイッチを一時的にオンすることを特徴とする半導体メモリ。
(付記4)
付記1記載の半導体メモリにおいて、
前記ワード線と前記ビット線間のリーク不良を有する不良メモリブロックの情報を記憶するリーク記憶部を備え、
前記遮断機能は、リーク記憶部に保持されている情報に基づいて、前記不良メモリブロックに対応する接続スイッチに対して設定され、リーク不良がない良メモリブロックに対応する接続スイッチに対して解除されることを特徴とする半導体メモリ。
(付記5)
付記4記載の半導体メモリにおいて、
外部アクセス要求および内部アクセス要求を受け付け可能な外部スタンバイ期間と、外部アクセス要求の受け付けを禁止し、内部アクセス要求のみを受け付け可能な内部スタンバイ期間とを備え、
前記遮断機能は、前記内部スタンバイ期間においてアクセス動作が実行されない期間に設定され、前記外部スタンバイ期間に解除されることを特徴とする半導体メモリ。
(付記6)
付記1記載の半導体メモリにおいて、
外部アクセス要求および内部アクセス要求を受け付け可能な外部スタンバイ期間と、外部アクセス要求の受け付けを禁止し、内部アクセス要求のみを受け付け可能な内部スタンバイ期間とを備え、
前記遮断機能は、前記内部スタンバイ期間においてアクセス動作が実行されない期間に設定され、前記外部スタンバイ期間に解除されることを特徴とする半導体メモリ。
(付記7)
付記6記載の半導体メモリにおいて、
前記遮断機能は、前記外部スタンバイ期間から前記内部スタンバイ期間に切り替わった後、前記内部アクセス要求が少なくとも1回生成された後に設定されることを特徴とする半導体メモリ。
(付記8)
付記7記載の半導体メモリにおいて、
前記遮断機能が設定されるまでの前記内部アクセス要求の回数を設定する設定回路を備えていることを特徴とする半導体メモリ。
(付記9)
付記6記載の半導体メモリにおいて、
前記遮断機能は、
前記外部スタンバイ期間から前記内部スタンバイ期間に切り替わった後、前記内部アクセス要求に応答する最初のアクセス動作が実行された後に設定され、
前記内部スタンバイ期間から前記外部スタンバイ期間に切り替わった後、最初の外部または内部アクセス要求に応答して解除されることを特徴とする半導体メモリ。
(付記10)
付記1記載の半導体メモリにおいて、
外部アクセス要求および内部アクセス要求を受け付け可能な外部スタンバイ期間と、外部アクセス要求の受け付けを禁止し、内部アクセス要求のみを受け付け可能な内部スタンバイ期間とを備え、
前記遮断機能は、前記内部スタンバイ期間中に、前記内部アクセス要求に応答してアクセス動作を実行するメモリブロックにおいて、前記内部アクセス要求に応答して解除され、次の内部アクセス要求に応答して設定されることを特徴とする半導体メモリ。
(付記11)
付記1記載の半導体メモリにおいて、
負電圧を生成する負電圧生成回路を備え、
前記接続スイッチは、nMOSトランジスタで構成され、
前記スイッチ制御回路は、前記接続スイッチをオフするときに、前記nMOSトランジスタのゲートに前記負電圧生成回路により生成された負電圧を供給することを特徴とする半導体メモリ。
(付記12)
付記1記載の半導体メモリにおいて、
前記リーク記憶部は、
前記不良メモリブロックの位置を記憶するヒューズ回路と、
仮の不良メモリブロックの位置を書き換え可能に記憶するレジスタ回路とを備え、
前記レジスタ回路の記憶値を、不良メモリブロックの情報として、前記ヒューズ回路の記憶値より優先して出力することを特徴とする半導体メモリ。
(付記13)
付記1記載の半導体メモリにおいて、
タイミング信号を周期的に生成する信号生成回路を備え、
前記スイッチ制御回路は、前記遮断機能を設定中、前記プリチャージスイッチを前記タイミング信号に同期してオンすることを特徴とする半導体メモリ。
(付記14)
付記13記載の半導体メモリにおいて、
外部アクセス要求の受け付けを許可する外部動作モードと、前記外部アクセス要求の受け付けを禁止する内部動作モードとを備え、
前記信号生成回路は、前記タイミング信号を前記内部動作モード中のみ生成することを特徴とする半導体メモリ。
(付記15)
付記14記載の半導体メモリにおいて、
前記内部動作モードは、
周期的に生成される内部アクセス要求に応答して前記メモリセルをリフレッシュするセルフリフレッシュモードと、
前記外部アクセス要求を受ける入力回路を非活性化するパワーダウンモードとを含むことを特徴とする半導体メモリ。
(付記16)
付記15記載の半導体メモリにおいて、
前記セルフリフレッシュモード中に前記タイミング信号に応答して、前記内部アクセス要求を生成するとともに前記プリチャージスイッチをオンするためのプリチャージ要求を生成し、前記パワーダウンモード中に前記タイミング信号に応答して、前記プリチャージ要求を生成するとともに前記内部アクセス要求の生成を禁止する要求制御回路を備えていることを特徴とする半導体メモリ。
(付記17)
付記16記載の半導体メモリにおいて、
前記要求制御回路は、前記パワーダウンモードからイクジットされた後、前記内部アクセス要求の生成を所定時間禁止するマスク回路を備えていることを特徴とする半導体メモリ。
(付記18)
付記16記載の半導体メモリにおいて、
リフレッシュするメモリセルを示すリフレッシュアドレス信号を生成するリフレッシュアドレスカウンタと、
リフレッシュ選択信号の活性化中に前記リフレッシュアドレス信号を選択し、前記リフレッシュ選択信号の非活性化中に外部アドレス信号を選択し、選択したアドレス信号を前記メモリブロックに出力するアドレス選択回路とを備え、
前記要求制御回路は、
前記タイミング信号を順次に遅延するために縦続接続された第1および第2遅延回路を備え、前記リフレッシュ選択信号を前記タイミング信号に応答して生成し、前記プリチャージ要求を前記第1遅延回路の出力信号に応答して生成し、前記内部アクセス要求を前記第2遅延回路の出力信号に応答して生成することを特徴とする半導体メモリ。
(付記19)
付記13記載の半導体メモリにおいて、
前記ワード線と前記ビット線間のリーク不良を有する不良メモリブロックの情報を記憶するリーク記憶部を備え、
前記遮断機能は、リーク記憶部に保持されている情報に基づいて、前記不良メモリブロックに対応する接続スイッチに対して設定され、リーク不良がない良メモリブロックに対応する接続スイッチに対して解除され、
前記スイッチ制御回路は、前記不良メモリブロックでは、前記プリチャージスイッチをアクセス動作時の一部の期間を除いてオフし、前記良メモリブロックでは、前記プリチャージスイッチをアクセス動作時を除いてオンし続けることを特徴とする半導体メモリ。
(付記20)
付記13記載の半導体メモリにおいて、
内部状態がプログラム可能なプログラム回路を備え、
前記プリチャージスイッチを前記タイミング信号に同期してオンする機能は、前記プログラム回路がプログラムされているときに停止することを特徴とする半導体メモリ。
(付記21)
付記13記載の半導体メモリにおいて、
外部データに応じて設定されるレジスタ回路を備え、
前記プリチャージスイッチを前記タイミング信号に同期してオンする機能は、前記レジスタ回路が所定値に設定されているときに停止することを特徴とする半導体メモリ。
(付記22)
付記1記載の半導体メモリにおいて、
前記センスアンプのデータ入出力ノードをプリチャージ線に接続するために前記接続スイッチの間に配置された補助プリチャージスイッチを備え、
前記スイッチ制御回路は、前記遮断機能の設定中に、前記補助プリチャージスイッチをオンすることを特徴とする半導体メモリ。
(付記23)
付記1記載の半導体メモリにおいて、
前記アクセス動作は、半導体メモリの外部から供給される外部アクセス要求に応答する外部アクセス動作と、半導体メモリの内部で発生する内部アクセス要求に応答する内部アクセス動作とを含むことを特徴とする半導体メモリ。
(付記24)
付記1記載の半導体メモリにおいて、
前記プリチャージスイッチと前記プリチャージ線との間に、電流を抑制する電流抑制素子を備えていることを特徴とする半導体メモリ。
(付記25)
付記1記載の半導体メモリにおいて、
スタンバイ電流を測定するためのテスト要求に応答して、全ての前記メモリブロックの接続スイッチをオンし、この後、前記メモリブロック毎に接続スイッチをオフするために、前記スイッチ制御回路の動作を制御するテスト回路を備えていることを特徴とする半導体メモリ。
(付記26)
付記1記載の半導体メモリにおいて、
スタンバイ電流を測定するためのテスト要求に応答して、全ての前記メモリブロックの接続スイッチをオフし、この後、前記メモリブロック毎に接続スイッチをオンするために、前記スイッチ制御回路の動作を制御するテスト回路を備えていることを特徴とする半導体メモリ。
(付記27)
付記1記載の半導体メモリにおいて、
前記プリチャージスイッチの動作タイミングおよびワード線の活性化タイミングを制御する動作制御回路と、
アクセス要求に応答して前記プリチャージスイッチがオフされてから前記ワード線を活性化するまでの時間を、通常動作モード中よりテストモード中に長く設定するために、前記動作制御回路の動作を制御するテスト回路とを備えていることを特徴とする半導体メモリ。
(付記28)
付記27記載の半導体メモリにおいて、
前記テスト回路は、テスト要求に応答して、前記各メモリブロックの動作テストを実行するために前記動作制御回路の動作を制御し、テスト結果を半導体メモリの外部に出力することを特徴とする半導体メモリ。
(付記29)
付記1記載の半導体メモリにおいて、
前記プリチャージスイッチの動作タイミングおよびワード線の活性化タイミングを制御する動作制御回路と、
アクセス要求に応答して前記プリチャージスイッチがオフされてから前記ワード線および前記センスアンプを順次に活性化し、前記ワード線を活性化してから前記センスアンプを活性化するまでの時間を、通常動作モード中よりテストモード中に長く設定するために、前記動作制御回路の動作を制御するテスト回路とを備えていることを特徴とする半導体メモリ。
(付記30)
付記29記載の半導体メモリにおいて、
前記テスト回路は、テスト要求に応答して、前記各メモリブロックの動作テストを実行するために前記動作制御回路の動作を制御し、テスト結果を半導体メモリの外部に出力することを特徴とする半導体メモリ。
(付記31)
複数のメモリセルと、前記メモリセルに接続されたワード線およびビット線とを有するメモリブロックと、
前記ビット線をプリチャージ線に接続するためのプリチャージスイッチと、
前記メモリブロックに共有されるセンスアンプと、
発振信号を周期的に出力するタイマと、
アクセス動作の開始と前記発振信号とに応答して、前記プリチャージスイッチを一時的にオンするスイッチ制御回路とを備えていることを特徴とする半導体メモリ。
(付記32)
付記31記載の半導体メモリにおいて、
外部アクセス要求の受け付けを許可する外部動作モードと、前記外部アクセス要求の受け付けを禁止する内部動作モードとを備え、
前記内部動作モードは、
周期的に生成される内部アクセス要求に応答して前記メモリセルをリフレッシュするセルフリフレッシュモードと、
前記外部アクセス要求を受ける入力回路を非活性化するパワーダウンモードとを含み、
前記タイマは、前記セルフリフレッシュモード中および前記パワーダウンモード中に動作することを特徴とする半導体メモリ。
(付記33)
半導体メモリと、前記半導体メモリのアクセスを制御するアクセス制御部を有するコントローラとを備えたメモリシステムであって、
前記半導体メモリは、
複数のメモリセルと、前記メモリセルに接続されたワード線およびビット線とをそれぞれ有する一対のメモリブロックと、
前記ビット線をプリチャージ線に接続するためのプリチャージスイッチと、
前記メモリブロックに共有されるセンスアンプと、
前記センスアンプを前記メモリブロックのビット線にそれぞれ接続する接続スイッチと、
前記ワード線および前記ビット線間のリーク不良を有する不良メモリブロックの情報を記憶するリーク記憶部と、
前記プリチャージスイッチの動作を制御するとともに、前記メモリセルのアクセス動作が実行されない期間に、少なくとも前記不良メモリブロックに対応する接続スイッチをオフする遮断機能を設定するスイッチ制御回路とを備えていることを特徴とするメモリシステム。
(付記34)
付記33記載のメモリシステムにおいて、
前記半導体メモリは、
前記プリチャージスイッチの動作タイミングおよびワード線の活性化タイミングを制御する動作制御回路と、
アクセス要求に応答して前記プリチャージスイッチがオフされてから前記ワード線を活性化するまでの時間を、通常動作モード中よりテストモード中に長く設定するために、前記動作制御回路の動作を制御し、テスト要求に応答して、前記各メモリブロックの動作テストを実行し、テスト結果を半導体メモリの外部に出力するテスト回路とを備え、
前記コントローラの前記アクセス制御部は、前記アクセス要求および前記テスト要求を出力し、前記テスト結果を受けることを特徴とするメモリシステム。
(付記35)
付記33記載のメモリシステムにおいて、
前記半導体メモリは、
前記プリチャージスイッチの動作タイミングおよびワード線の活性化タイミングを制御する動作制御回路と、
アクセス要求に応答して前記プリチャージスイッチがオフされてから前記ワード線および前記センスアンプを順次に活性化し、前記ワード線を活性化してから前記センスアンプを活性化するまでの時間を、通常動作モード中よりテストモード中に長く設定するために、前記動作制御回路の動作を制御し、テスト要求に応答して、通常動作モードからテストモードに移行されたときに動作し、前記各メモリブロックの動作テストを実行し、テスト結果を半導体メモリの外部に出力するテスト回路とを備え、
前記コントローラの前記アクセス制御部は、前記アクセス要求および前記テスト要求を出力し、前記テスト結果を受けることを特徴とするメモリシステム。
10‥コマンドデコーダ;12‥リフレッシュタイマ;14‥リフレッシュ要求生成回路;16‥リフレッシュアドレスカウンタ;18‥アドレスバッファ;20‥データ入出力バッファ;22‥アドレス選択回路;24‥動作制御回路;26‥スイッチ制御回路;28‥メモリコア;RBLK‥メモリブロック

Claims (17)

  1. 複数のメモリセルと、前記メモリセルに接続されたワード線およびビット線とを有するメモリブロックと、
    前記ビット線をプリチャージ線に接続するためのプリチャージスイッチと、
    前記メモリブロックに接続されるセンスアンプと、
    発振信号を周期的に出力するタイマと、
    アクセス動作の開始に応答して、前記プリチャージスイッチを一時的にオンし、アクセス動作が実行されない期間に前記発振信号に応答して、前記プリチャージスイッチを一時的にオンするスイッチ制御回路とを備えていることを特徴とする半導体メモリ。
  2. 請求項1記載の半導体メモリにおいて、
    一対の前記メモリブロックに共有される前記センスアンプと、
    前記センスアンプを前記メモリブロックのビット線にそれぞれ接続する接続スイッチと、
    前記メモリセルのアクセス動作が実行されない期間で前記発振信号が出力されない期間に、前記プリチャージスイッチをオフするとともに、前記アクセス動作が実行されない期間に前記接続スイッチをオフする遮断機能を設定するスイッチ制御回路とを備えていることを特徴とする半導体メモリ。
  3. 請求項2記載の半導体メモリにおいて、
    前記スイッチ制御回路は、
    前記遮断機能を設定中、前記プリチャージスイッチをオフし、
    前記遮断機能を解除するアクセス動作中に、アクセスされるメモリブロックに対応する接続スイッチをオンし、
    アクセス動作が開始されるときに、アクセスされるメモリブロックに対応するプリチャージスイッチを一時的にオンすることを特徴とする半導体メモリ。
  4. 請求項2記載の半導体メモリにおいて、
    前記ワード線と前記ビット線間のリーク不良を有する不良メモリブロックの情報を記憶するリーク記憶部を備え、
    前記遮断機能は、リーク記憶部に保持されている情報に基づいて、前記不良メモリブロックに対応する接続スイッチに対して設定され、リーク不良がない良メモリブロックに対応する接続スイッチに対して解除されることを特徴とする半導体メモリ。
  5. 請求項4記載の半導体メモリにおいて、
    外部アクセス要求および内部アクセス要求を受け付け可能な外部スタンバイ期間と、外部アクセス要求の受け付けを禁止し、内部アクセス要求のみを受け付け可能な内部スタンバイ期間とを備え、
    前記遮断機能は、前記内部スタンバイ期間においてアクセス動作が実行されない期間に設定され、前記外部スタンバイ期間に解除されることを特徴とする半導体メモリ。
  6. 請求項2記載の半導体メモリにおいて、
    外部アクセス要求および内部アクセス要求を受け付け可能な外部スタンバイ期間と、外部アクセス要求の受け付けを禁止し、内部アクセス要求のみを受け付け可能な内部スタンバイ期間とを備え、
    前記遮断機能は、前記内部スタンバイ期間においてアクセス動作が実行されない期間に設定され、前記外部スタンバイ期間に解除されることを特徴とする半導体メモリ。
  7. 請求項6記載の半導体メモリにおいて、
    前記遮断機能は、前記外部スタンバイ期間から前記内部スタンバイ期間に切り替わった後、前記内部アクセス要求が少なくとも1回生成された後に設定されることを特徴とする半導体メモリ。
  8. 請求項6記載の半導体メモリにおいて、
    前記遮断機能は、
    前記外部スタンバイ期間から前記内部スタンバイ期間に切り替わった後、前記内部アクセス要求に応答する最初のアクセス動作が実行された後に設定され、
    前記内部スタンバイ期間から前記外部スタンバイ期間に切り替わった後、最初の外部または内部アクセス要求に応答して解除されることを特徴とする半導体メモリ。
  9. 請求項2記載の半導体メモリにおいて、
    外部アクセス要求および内部アクセス要求を受け付け可能な外部スタンバイ期間と、外部アクセス要求の受け付けを禁止し、内部アクセス要求のみを受け付け可能な内部スタンバイ期間とを備え、
    前記遮断機能は、前記内部スタンバイ期間中に、前記内部アクセス要求に応答してアクセス動作を実行するメモリブロックにおいて、前記内部アクセス要求に応答して解除され、次の内部アクセス要求に応答して設定されることを特徴とする半導体メモリ。
  10. 請求項2記載の半導体メモリにおいて、
    負電圧を生成する負電圧生成回路を備え、
    前記接続スイッチは、nMOSトランジスタで構成され、
    前記スイッチ制御回路は、前記接続スイッチをオフするときに、前記nMOSトランジスタのゲートに前記負電圧生成回路により生成された負電圧を供給することを特徴とする半導体メモリ。
  11. 請求項4記載の半導体メモリにおいて、
    前記リーク記憶部は、
    前記不良メモリブロックの位置を記憶するヒューズ回路と、
    仮の不良メモリブロックの位置を書き換え可能に記憶するレジスタ回路とを備え、
    前記レジスタ回路の記憶値を、不良メモリブロックの情報として、前記ヒューズ回路の記憶値より優先して出力することを特徴とする半導体メモリ。
  12. 請求項2記載の半導体メモリにおいて、
    前記センスアンプのデータ入出力ノードをプリチャージ線に接続するために前記接続スイッチの間に配置された補助プリチャージスイッチを備え、
    前記スイッチ制御回路は、前記遮断機能の設定中に、前記補助プリチャージスイッチをオンすることを特徴とする半導体メモリ。
  13. 請求項2記載の半導体メモリにおいて、
    スタンバイ電流を測定するためのテスト要求に応答して、全ての前記メモリブロックの接続スイッチをオンし、この後、前記メモリブロック毎に接続スイッチをオフするために、前記スイッチ制御回路の動作を制御するテスト回路を備えていることを特徴とする半導体メモリ。
  14. 請求項2記載の半導体メモリにおいて、
    スタンバイ電流を測定するためのテスト要求に応答して、全ての前記メモリブロックの接続スイッチをオフし、この後、前記メモリブロック毎に接続スイッチをオンするために、前記スイッチ制御回路の動作を制御するテスト回路を備えていることを特徴とする半導体メモリ。
  15. 請求項2記載の半導体メモリにおいて、
    前記プリチャージスイッチのオン/オフ、前記ワード線の活性化/非活性化、および前記センスアンプの活性化/非活性化を制御する動作制御回路と、
    アクセス要求に応答して前記プリチャージスイッチがオフされてから前記ワード線を活性化するまでの時間を、通常動作モード中よりテストモード中に長く設定するために、前記動作制御回路の動作を制御するテスト回路とを備えていることを特徴とする半導体メモリ。
  16. 請求項2記載の半導体メモリにおいて、
    前記プリチャージスイッチのオン/オフ、前記ワード線の活性化/非活性化、および前記センスアンプの活性化/非活性化を制御する動作制御回路と、
    アクセス要求に応答して前記プリチャージスイッチがオフされてから前記ワード線および前記センスアンプを順次に活性化し、前記ワード線を活性化してから前記センスアンプを活性化するまでの時間を、通常動作モード中よりテストモード中に長く設定するために、前記動作制御回路の動作を制御するテスト回路とを備えていることを特徴とする半導体メモリ。
  17. 請求項1ないし請求項16のいずれか1項に記載の半導体メモリと、
    前記半導体メモリのアクセスを制御するアクセス制御部を有するコントローラとを備えたメモリシステム。
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