JP2013069357A - Semiconductor memory device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor memory device having advantage in reducing power consumption.SOLUTION: A semiconductor memory device comprises: a memory cell array provided with a plurality of memory cells; sense amplifiers S/A0 through S/A7 for sensing input data or output data of the plurality of memory cells; latch circuits 22 disposed among even-side amplifiers and odd-side sense amplifiers so as to electrically isolate them; cache memories 23 electrically connected to either the even-side amplifiers or the odd-side sense amplifiers; and a controlling circuit for controlling them. When performing input operation of the input data, the controlling circuit transfers the input data of the memory cells to either the even-side amplifiers or the odd-side sense amplifiers while transferring input data of the latch circuits 22 to either the even-side amplifiers or the odd-side sense amplifiers.

Description

半導体記憶装置に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor memory device.

半導体記憶装置の一例として、例えば、NAND型フラッシュメモリ等がある。   As an example of the semiconductor memory device, there is a NAND flash memory, for example.

NAND型フラッシュメモリのデータ転送動作においては、キャッシュメモリの値に従って、データバスが放電されるか充電状態を保持するか否かでデータ転送を行うBUS pre-charge方式が適用される場合がある。この方式は、面積削減の観点から用いられることが多い。   In the data transfer operation of the NAND flash memory, a BUS pre-charge method in which data transfer is performed depending on whether the data bus is discharged or whether the state of charge is maintained may be applied according to the value of the cache memory. This method is often used from the viewpoint of area reduction.

しかしながら、上記BUS pre-charge方式では、バス(BUS)に”0”を転送する場合には、充放電を繰り返すので、電流消費の観点からは非効率である。また、比較的近いLatch間のデータ転送でも全てのバス(BUS)を充電するため、その分だけ無駄に電流を消費することになる。そのため、低消費電力化に不利であるという傾向がある。   However, in the BUS pre-charge method, when “0” is transferred to the bus (BUS), charging and discharging are repeated, which is inefficient from the viewpoint of current consumption. In addition, since all the buses (BUS) are charged even when data is transferred between relatively close latches, current is wasted correspondingly. Therefore, there is a tendency that it is disadvantageous for low power consumption.

特開平9−274527号公報JP-A-9-274527

低消費電力化に対して有利な半導体記憶装置を提供する。   Provided is a semiconductor memory device advantageous for low power consumption.

実施形態によれば、一態様に係る半導体記憶装置は、複数のメモリセルを備えるメモリセルアレイと、前記メモリセルの入力データまたは出力データをセンスする偶数側、奇数側センスアンプと、前記偶数側、奇数側センスアンプの間に、これらを電気的に分離するように配置されるラッチ回路と、前記偶数側、奇数側センスアンプのいずれか一方に電気的に接続されるメモリと、これらを制御する制御回路とを具備し、前記入力データの入力動作の際に、前記制御回路は、前記ラッチ回路の入力データを前記偶数側、奇数側センスアンプのいずれかへ転送させると共に、前記メモリの入力データを前記奇数側、偶数側センスアンプのいずれかへ転送させる。   According to the embodiment, a semiconductor memory device according to an aspect includes a memory cell array including a plurality of memory cells, an even-numbered side that senses input data or output data of the memory cell, an odd-numbered sense amplifier, and the even-numbered side. A latch circuit arranged so as to be electrically separated between the odd-numbered sense amplifiers, a memory electrically connected to either the even-numbered side or odd-numbered side sense amplifiers, and these are controlled. A control circuit, and during the input operation of the input data, the control circuit transfers the input data of the latch circuit to either the even-numbered side or odd-numbered side sense amplifier, and the input data of the memory Are transferred to either the odd-numbered side or even-numbered side sense amplifier.

第1実施形態に係る半導体記憶装置の全体構成例を示すブロック図。1 is a block diagram showing an example of the overall configuration of a semiconductor memory device according to a first embodiment. 図1中のブロックの構成例を示す等価回路図。FIG. 2 is an equivalent circuit diagram illustrating a configuration example of a block in FIG. 1. 図1中のS/A&ラッチ領域およびバッファ領域を示すブロック図。The block diagram which shows the S / A & latch area | region and buffer area | region in FIG. 図3中のビット線とデータバスとの関係を示すブロック図。FIG. 4 is a block diagram showing a relationship between a bit line and a data bus in FIG. 3. 図1中の図1中のS/A&ラッチ領域の構成例を示すブロック図。The block diagram which shows the structural example of the S / A & latch area | region in FIG. 1 in FIG. 図5中のラッチ回路(temporary latch)の構成例を示す等価回路図。FIG. 6 is an equivalent circuit diagram illustrating a configuration example of a latch circuit (temporary latch) in FIG. 5. 第1実施形態に係る半導体記憶装置のデータ入力動作を示すフロー図。FIG. 3 is a flowchart showing a data input operation of the semiconductor memory device according to the first embodiment. データ入力動作(Data in)を示すタイミングチャート図。The timing chart figure which shows data input operation (Data in). 第1実施形態に係る半導体記憶装置のデータ出力動作を示すフロー図。FIG. 3 is a flowchart showing a data output operation of the semiconductor memory device according to the first embodiment. データ出力動作(Data out)を示すタイミングチャート図。The timing chart figure which shows data output operation | movement (Data out). 参考例に係るS/A&ラッチ領域およびバッファ領域を示すブロック図。The block diagram which shows the S / A & latch area | region and buffer area | region which concern on a reference example. 図11中のS/A&ラッチ領域の構成例を示すブロック図。FIG. 12 is a block diagram illustrating a configuration example of an S / A & latch area in FIG. 11. 図12中のS/A&ラッチ領域のデータバス単位の回路構成を示すブロック図。The block diagram which shows the circuit structure of the data bus unit of the S / A & latch area | region in FIG. 図13中のS/A単位の回路構成を示す等価回路図。FIG. 14 is an equivalent circuit diagram showing a circuit configuration in S / A units in FIG. 13. 参考例に係る半導体記憶装置のデータ入力動作を示すフロー図。The flowchart which shows the data input operation | movement of the semiconductor memory device which concerns on a reference example. データ入力動作(Data in)を示すタイミングチャート図。The timing chart figure which shows data input operation (Data in). 参考例に係る半導体記憶装置のデータ出力動作を示すフロー図。The flowchart which shows the data output operation | movement of the semiconductor memory device which concerns on a reference example. データ出力動作(Data out)を示すタイミングチャート図。The timing chart figure which shows data output operation | movement (Data out).

以下、実施形態、参考例について図面を参照して具体的に説明する。この説明においては、半導体記憶装置として、NAND型フラッシュメモリを一例に挙げるが、これに限られることはない。例えば、NAND型フラッシュメモリを三次元状に積層したBiCS、ReRAM(Resistance Random Access Memory)、PRAM(Phase change Random Access Memory)、MRAM(Magnetic Random Access Memory)等のその他の半導体記憶装置についても、同様に適用することが可能である。尚、この説明においては、全図にわたり共通の部分には共通の参照符号を付す。   Embodiments and reference examples will be specifically described below with reference to the drawings. In this description, a NAND flash memory is taken as an example of the semiconductor memory device, but the present invention is not limited to this. For example, the same applies to other semiconductor memory devices such as BiCS in which NAND flash memories are stacked in three dimensions, ReRAM (Resistance Random Access Memory), PRAM (Phase change Random Access Memory), and MRAM (Magnetic Random Access Memory). It is possible to apply to. In this description, common parts are denoted by common reference symbols throughout the drawings.

[第1実施形態]
第1実施形態に係る半導体記憶装置について説明する。
<1.構成例>
1−1.全体構成例
まず、図1を用い、第1実施形態に係る半導体記憶装置の全体構成例について説明する。図示するように、第1実施形態に係る半導体記憶装置は、メモリセルアレイ11、センスアンプ・ラッチ領域12、バッファ領域13、14、制御回路15、およびパッド16を備える。
[First Embodiment]
A semiconductor memory device according to the first embodiment will be described.
<1. Configuration example>
1-1. Overall configuration example
First, an example of the overall configuration of the semiconductor memory device according to the first embodiment will be described with reference to FIG. As illustrated, the semiconductor memory device according to the first embodiment includes a memory cell array 11, a sense amplifier / latch region 12, buffer regions 13 and 14, a control circuit 15, and a pad 16.

メモリセルアレイ11は、複数のブロック(BLOCK0〜BLOCKn)により構成される。ブロック(BLOCK0〜BLOCKn)のそれぞれは、詳細については後述するが、マトリックス状に配置される複数のメモリセルを備えるものである。   The memory cell array 11 is composed of a plurality of blocks (BLOCK0 to BLOCKn). Each of the blocks (BLOCK0 to BLOCKn) includes a plurality of memory cells arranged in a matrix, as will be described in detail later.

センスアンプ・ラッチ(S/A&latch)領域12には、内部I/Oバス(internal I/O bus)<n:0>に共通に接続される複数のセンスアンプ・ラッチ(S/A&latch)回路21が配置される。複数のセンスアンプ・ラッチ(S/A&latch)回路21は、制御回路15で生成されてバッファ領域13、14でバッファされる制御信号により、駆動される。詳細については、後述する。   The sense amplifier / latch (S / A & latch) region 12 includes a plurality of sense amplifier / latch (S / A & latch) circuits 21 connected in common to an internal I / O bus (n: 0). Is placed. The plurality of sense amplifier / latch (S / A & latch) circuits 21 are driven by control signals generated by the control circuit 15 and buffered by the buffer regions 13 and 14. Details will be described later.

バッファ領域13、14は、メモリセルアレイ11およびセンスアンプ・ラッチ領域12を挟むように両端に配置される。バッファ領域13、14は、制御回路15で生成される制御信号をバッファするように構成される。   The buffer regions 13 and 14 are arranged at both ends so as to sandwich the memory cell array 11 and the sense amplifier / latch region 12. The buffer areas 13 and 14 are configured to buffer the control signal generated by the control circuit 15.

制御回路15は、例えば、上記制御信号等を生成し、この半導体記憶装置の全体の動作を制御する。   For example, the control circuit 15 generates the control signal and controls the overall operation of the semiconductor memory device.

パッド16を介して、半導体記憶装置の外部のホスト装置等から、入出力データ(I/O<n:0>)、アドレス(address)、およびコマンド(command)等が与えられる。   Input / output data (I / O <n: 0>), address (address), command (command), and the like are given from the host device or the like outside the semiconductor memory device via the pad 16.

全体回路構成は図Aのようになっており、制御回路で作られた制御信号はバッファ領域でバッファされてS/A&Data latchのスイッチを駆動する。   The overall circuit configuration is as shown in FIG. A. The control signal generated by the control circuit is buffered in the buffer area and drives the switch of the S / A & Data latch.

1−2.ブロック(BLOCK)の構成例
次に、図2を用い、第1実施形態に係るブロック(BLOCK)の構成例について説明する。ここでは、一のブロック(BLOCK 1)を例に挙げて説明する。ここで、このブロックBLOCK 1中のメモリセルは、一括してデータ消去されるため、ブロックはデータ消去単位である。
1-2. Block (BLOCK) configuration example
Next, a configuration example of a block (BLOCK) according to the first embodiment will be described with reference to FIG. Here, one block (BLOCK 1) will be described as an example. Here, since the memory cells in the block BLOCK 1 are erased collectively, the block is a data erasing unit.

図示するように、ブロックBLOCK1は、ワード線方向(WL方向)に配置される複数のメモリセルユニットMUから構成される。メモリセルユニットMUは、WL方向と交差するビット線方向(BL方向)に配置され、電流経路が直列接続される8個のメモリセルMC0〜MC7からなるNANDストリング(メモリセルストリング)と、NANDストリングの電流経路の一端に接続されるソース側の選択トランジスタS1と、NANDストリングの電流経路の他端に接続されるドレイン側の選択トランジスタS2とから構成される。   As shown in the drawing, the block BLOCK1 is composed of a plurality of memory cell units MU arranged in the word line direction (WL direction). The memory cell unit MU is arranged in a bit line direction (BL direction) intersecting the WL direction, and a NAND string (memory cell string) including eight memory cells MC0 to MC7 whose current paths are connected in series, and a NAND string The source-side selection transistor S1 connected to one end of the current path of the current and the drain-side selection transistor S2 connected to the other end of the current path of the NAND string.

尚、本例では、メモリセルユニットMUは、8個のメモリセルMC0〜MC7から構成されるが、2つ以上のメモリセル、例えば、56個、32個等から構成されていればよく、8個に限定されるというものではない。   In this example, the memory cell unit MU is composed of eight memory cells MC0 to MC7, but may be composed of two or more memory cells, for example, 56, 32, etc. It is not limited to individuals.

ソース側の選択トランジスタS1の電流経路の他端はソース線SLに接続される。ドレイン側の選択トランジスタS2の電流経路の他端は、各メモリセルユニットMUに対応してメモリセルユニットMUの上方に設けられ、BL方向に延出するビット線BLm−1に接続される。   The other end of the current path of the source side select transistor S1 is connected to the source line SL. The other end of the current path of the drain-side selection transistor S2 is provided above the memory cell unit MU corresponding to each memory cell unit MU, and is connected to the bit line BLm-1 extending in the BL direction.

ワード線WL0〜WL7は、WL方向に延び、WL方向の複数のメモリセルの制御ゲート電極CGに共通に接続される。選択ゲート線SGSは、WL方向に延び、WL方向の複数の選択トランジスタS1に共通に接続される。選択ゲート線SGDも、WL方向に延び、WL方向の複数の選択トランジスタS2に共通に接続される。メモリセルMC0〜MC7のそれぞれは、図示しない半導体基板上に順次設けられる、トンネル絶縁膜、浮遊ゲートFG、ゲート間絶縁膜(IPD)、制御ゲートCGからなる積層構造である。   Word lines WL0 to WL7 extend in the WL direction and are commonly connected to control gate electrodes CG of a plurality of memory cells in the WL direction. The selection gate line SGS extends in the WL direction and is commonly connected to a plurality of selection transistors S1 in the WL direction. The selection gate line SGD also extends in the WL direction and is commonly connected to a plurality of selection transistors S2 in the WL direction. Each of the memory cells MC0 to MC7 has a stacked structure including a tunnel insulating film, a floating gate FG, an inter-gate insulating film (IPD), and a control gate CG which are sequentially provided on a semiconductor substrate (not shown).

また、ワード線WL0〜WL7ごとにページ(PAGE)が存在する。例えば、図中の破線で囲って示すように、ワード線WL7には、ページ7(PAGE7)が存在する。このページ(PAGE)ごとに、後述するデータ読み出し動作、データ書き込み動作が行われるため、ページ(PAGE)はデータ読み出し単位であり、データ書き込み単位である。   A page (PAGE) exists for each of the word lines WL0 to WL7. For example, as indicated by being surrounded by a broken line in the figure, the page 7 (PAGE 7) exists in the word line WL7. Since a data read operation and a data write operation which will be described later are performed for each page (PAGE), the page (PAGE) is a data read unit and a data write unit.

1−3.S/A&latch領域およびバッファ領域の構成例
次に、図3を用い、第1実施形態に係るセンスアンプ・ラッチ(S/A&latch)領域12およびバッファ領域14の構成例について説明する。
図示するように、S/A&latch領域12には、複数のセンスアンプ・ラッチ回路21が配置される。複数のセンスアンプ・ラッチ回路21は、センスアンプ回路、ラッチ回路21、キャッシュメモリ23をそれぞれ備える。
1-3. Configuration example of S / A & latch area and buffer area
Next, a configuration example of the sense amplifier / latch (S / A & latch) region 12 and the buffer region 14 according to the first embodiment will be described with reference to FIG.
As shown in the figure, a plurality of sense amplifier / latch circuits 21 are arranged in the S / A & latch region 12. The plurality of sense amplifier / latch circuits 21 include a sense amplifier circuit, a latch circuit 21, and a cache memory 23, respectively.

センスアンプ回路は、偶数側(Even side)および奇数側(Odd side)の複数のセンスアンプ(S/A0〜S/A7)を備える。センスアンプ回路の偶数側(Even side)および奇数側(Odd side)の領域は、キャッシュメモリ23の偶数アドレス(even address)と奇数アドレス(odd address)に対応するように分割して配置される。   The sense amplifier circuit includes a plurality of sense amplifiers (S / A0 to S / A7) on an even side (Even side) and an odd side (Odd side). The even side (even side) and odd side (odd side) regions of the sense amplifier circuit are divided and arranged so as to correspond to the even and odd addresses of the cache memory 23.

ラッチ回路(temporary latch)21は、偶数側(Even side)のセンスアンプ(S/A0, S/A2, S/A4, S/A6)と奇数側(Odd side)のセンスアンプ(S/A1, S/A3, S/A5, S/A7)との間に、これらを分割するように配置される。   The latch circuit (temporary latch) 21 includes an even side sense amplifier (S / A0, S / A2, S / A4, S / A6) and an odd side sense amplifier (S / A1, S / A1, S). S / A3, S / A5, S / A7) are arranged so as to be divided.

キャッシュメモリ(Cache memory<7:0>)23は、偶数アドレス(even address)と奇数アドレス(odd address)とをキャッシュする。   The cache memory (Cache memory <7: 0>) 23 caches even addresses and odd addresses.

なお、上記センスアンプ回路、ラッチ回路21、キャッシュメモリ23の詳細については、後述する。   Details of the sense amplifier circuit, the latch circuit 21, and the cache memory 23 will be described later.

バッファ領域14には、複数のバッファ回路BF0〜BF7、BF22、BF23が配置される。   In the buffer area 14, a plurality of buffer circuits BF0 to BF7, BF22, and BF23 are arranged.

バッファ回路BF0〜BF7は、センスアンプS/A0〜S/A7に共通に接続され、制御回路15から生成されたS/A制御信号0〜3をバッファしてセンスアンプS/A0〜S/A7にそれぞれ与える。   The buffer circuits BF0 to BF7 are commonly connected to the sense amplifiers S / A0 to S / A7, buffer the S / A control signals 0 to 3 generated from the control circuit 15, and sense amplifiers S / A0 to S / A7. Give to each.

バッファ回路BF22は、ラッチ回路22に共通に接続され、制御回路15から生成されたtmp lathch制御信号3をバッファしてラッチ回路22に与える。   The buffer circuit BF22 is connected to the latch circuit 22 in common, and buffers the tmp latch control signal 3 generated from the control circuit 15 and applies the buffer to the latch circuit 22.

バッファ回路BF23は、キャッシュメモリ23に共通に接続され、制御回路15から生成されたcache memory制御信号<7:0>をバッファしてキャッシュメモリ23に与える。   The buffer circuit BF23 is connected in common to the cache memory 23, and buffers the cache memory control signal <7: 0> generated from the control circuit 15 and applies the cache memory control signal <7: 0> to the cache memory 23.

尚、バッファ領域13についても、バッファ回路領域14と同様の構成である。バッファ領域13、14のいずれを用いるかは、選択するセンスアンプ・ラッチ回路21との距離等に応じて適用され得る。   The buffer area 13 has the same configuration as the buffer circuit area 14. Which of the buffer regions 13 and 14 is used can be applied depending on the distance from the sense amplifier / latch circuit 21 to be selected.

上記のように、本例に係るバッファ領域13、14では、センスアンプ・ラッチ領域12に与えるS/A制御信号0〜3を偶数側と奇数側とで共通化することができる。そのため、図中の破線17で囲って示すように、制御配線を共通化でき、配線面積を低減することができる。例えば、後述する図17に示す参考例に比べると、配線面積およびバッファ素子を半分まで低減することができる。さらに、制御回路15内のS/A制御信号を生成する回路の面積削減できる点でもメリットがある。   As described above, in the buffer areas 13 and 14 according to this example, the S / A control signals 0 to 3 given to the sense amplifier / latch area 12 can be shared between the even-numbered side and the odd-numbered side. For this reason, as shown by being surrounded by a broken line 17 in the figure, the control wiring can be shared and the wiring area can be reduced. For example, compared to a reference example shown in FIG. 17 described later, the wiring area and the buffer element can be reduced to half. Further, there is a merit in that the area of the circuit that generates the S / A control signal in the control circuit 15 can be reduced.

1−4.ビット線とデータバスとの関係
次に、図4を用い、第1実施形態に係るビット線(Bit line)とデータバス(Data bus)と電気的な接続関係について説明する。
図示するように、メモリセルアレイ11からのビット線BL0〜BL7は、センスアンプSA0〜SA7にそれぞれ電気的に接続される。
1-4. Relationship between bit line and data bus
Next, the electrical connection relationship between the bit line and the data bus according to the first embodiment will be described with reference to FIG.
As shown in the figure, bit lines BL0 to BL7 from the memory cell array 11 are electrically connected to sense amplifiers SA0 to SA7, respectively.

データバス(data bus)20は、センスアンプSA0〜SA7、ラッチ回路22、およびキャッシュメモリ23にそれぞれ共通に電気的に接続される。   The data bus 20 is electrically connected to the sense amplifiers SA0 to SA7, the latch circuit 22, and the cache memory 23 in common.

なお、ここでは、ビット線とデータバスと電気的な接続関係を説明するために、センスアンプSA0〜SA7、ラッチ回路22、およびキャッシュメモリ23の配置を示したが、実施形態におけるこれらの配置は、上記図3に示されたものである。   Here, the arrangement of the sense amplifiers SA0 to SA7, the latch circuit 22, and the cache memory 23 is shown in order to explain the electrical connection relationship between the bit line and the data bus, but these arrangements in the embodiment are as follows. FIG. 3 shows the above.

1−5.センスアンプ・ラッチ回路21
次に、図5を用い、センスアンプ・ラッチ回路21について、より具体的に説明する。
図示するように、センスアンプ・ラッチ回路21には、キャッシュメモリ(Cache memory 0-7)23とodd側のS/A回路(S/A1, S/A3, S/A5, S/A7)とに接続される“Data bus_o(20_o)”、even側のS/A回路(S/A0, S/A2, S/A4, S/A6)に接続される“Data bus_e(20_e)”とが配置される。
1-5. Sense amplifier / latch circuit 21
Next, the sense amplifier / latch circuit 21 will be described more specifically with reference to FIG.
As shown in the figure, the sense amplifier / latch circuit 21 includes a cache memory (Cache memory 0-7) 23 and odd-side S / A circuits (S / A1, S / A3, S / A5, S / A7). "Data bus_e (20_e)" connected to the "S bus" and "Data bus_e (20_e)" connected to the S / A circuit (S / A0, S / A2, S / A4, S / A6) on the even side Is done.

Data bus_e(20_e)とData bus_o(20_o)にはそれぞれ、プリチャージトランジスタ(Data bus pre-charge transistor)P10、P11が接続される。プリチャージトランジスタP10、P11の電流経路の一端には内部電源電圧Vccが与えられ、電流経路の他端はData bus_e(20_e)、Data bus_o(20_o)にそれぞれ接続され、ゲートには制御回路15からの実行コマンドが与えられる。そのため、プリチャージトランジスタP10、P11は、実行コマンドが入力されると、電流経路がONし、Data bus_e(20_e)、Data bus_o(20_o)をプリチャージ(pre-charge)する。   Data bus pre-charge transistors P10 and P11 are connected to Data bus_e (20_e) and Data bus_o (20_o), respectively. The internal power supply voltage Vcc is applied to one end of the current path of the precharge transistors P10 and P11, the other end of the current path is connected to Data bus_e (20_e) and Data bus_o (20_o), respectively, and the gate is connected to the control circuit 15 Execution command is given. For this reason, when an execution command is input to the precharge transistors P10 and P11, the current path is turned on, and the data bus_e (20_e) and the data bus_o (20_o) are precharged (pre-charge).

キャッシュメモリ23は、Data bus_o(20_o)に接続され、ホスト装置等によりチップ外部から入力されたデータを一時的に保持する。   The cache memory 23 is connected to the Data bus_o (20_o), and temporarily holds data input from the outside of the chip by the host device or the like.

ラッチ回路(tmp latch)22は、Even sideのS/A回路(S/A0, S/A2, S/A4, S/A6)とOdd sideのS/A回路(S/A1, S/A3, S/A5, S/A7)との間に、これらを電気的に分離するように配置される。   The latch circuit (tmp latch) 22 includes an S / A circuit (S / A0, S / A2, S / A4, S / A6) on the Even side and an S / A circuit (S / A1, S / A3, S / A5 and S / A7) are arranged so as to be electrically separated from each other.

なお、本例では、S/A回路8個とCache memory8個で構成されているが、この限りではない。S/A回路のodd addressをCache memory側に配置しているが、この限りではない。また、Data latch、Cache memory23、Temporary latch22は、一時的にデータを保持する機能を持っている回路であればよい。そのため、例えば、Static latchでもDinamic latchでもよい。   In this example, the configuration includes eight S / A circuits and eight cache memories, but this is not restrictive. Although the odd address of the S / A circuit is arranged on the cache memory side, this is not the case. The data latch, the cache memory 23, and the temporary latch 22 may be circuits that have a function of temporarily holding data. Therefore, for example, a static latch or a dynamic latch may be used.

1−6.ラッチ回路の回路構成例
次に、図6を用い、ラッチ回路(temporary latch)22の回路構成例について、より具体的に説明する。
図示するように、本例に係るラッチ回路22は、ラッチ部30、充電トランジスタP23、スイッチSWA、SWBを備える。
1-6. Circuit configuration example of latch circuit
Next, a circuit configuration example of the latch circuit (temporary latch) 22 will be described more specifically with reference to FIG.
As illustrated, the latch circuit 22 according to this example includes a latch unit 30, a charging transistor P23, and switches SWA and SWB.

ラッチ部30は、互いにラッチ接続されるインバータ31、32により構成される。
インバータ31は、電流経路の一端が内部電源電圧Vccに接続されゲートがノードAに接続されるP型トランジスタP21と、電流経路の一端が接地電源電圧GNDに接続されゲートがノードAに接続され電流経路の他端がトランジスタP21の他端に接続されるN型トランジスタN21により構成される。インバータ32は、電流経路の一端が内部電源電圧Vccに接続されゲートがインバータ32に接続されるP型トランジスタP22と、電流経路の一端が接地電源電圧GNDに接続されゲートがインバータ32に接続され電流経路の他端がトランジスタP22の他端およびノードAに接続されるN型トランジスタN22により構成される。
The latch unit 30 includes inverters 31 and 32 that are latch-connected to each other.
The inverter 31 includes a P-type transistor P21 having one end of a current path connected to the internal power supply voltage Vcc and a gate connected to the node A, and one end of the current path connected to the ground power supply voltage GND and a gate connected to the node A. The other end of the path is configured by an N-type transistor N21 connected to the other end of the transistor P21. The inverter 32 includes a P-type transistor P22 having one end of a current path connected to the internal power supply voltage Vcc and a gate connected to the inverter 32, and one end of the current path connected to the ground power supply voltage GND and a gate connected to the inverter 32. The other end of the path is configured by an N-type transistor N22 connected to the other end of the transistor P22 and the node A.

充電トランジスタP23は、電流経路の一端が内部電源電圧Vccに接続され、ゲートには制御回路15から制御信号が与えられ、電流経路の一端はノードAが接続される。   Charging transistor P23 has one end of the current path connected to internal power supply voltage Vcc, the gate supplied with a control signal from control circuit 15, and one end of the current path connected to node A.

スイッチSWAは、電流経路の一端が内部電源電圧Vccに接続され、ゲートには制御回路15から制御信号が与えられ、電流経路の一端はノードAが接続される。   The switch SWA has one end of a current path connected to the internal power supply voltage Vcc, a gate supplied with a control signal from the control circuit 15, and one end of the current path connected to the node A.

スイッチSWBは、電流経路の一端が接地電源電圧GNDに接続され、ゲートには制御回路15から制御信号が与えられ、電流経路の一端はノードAが接続される。   The switch SWB has one end of a current path connected to the ground power supply voltage GND, a gate supplied with a control signal from the control circuit 15, and one end of the current path connected to a node A.

<ラッチ回路22の転送動作について>
ここで、上記構成のラッチ回路22の転送動作について、データを、Data bus_e(20_e)からData bus_o(20_o)へ転送する場合を一例に挙げて説明する。
<Regarding Transfer Operation of Latch Circuit 22>
Here, the transfer operation of the latch circuit 22 configured as described above will be described by taking as an example a case where data is transferred from Data bus_e (20_e) to Data bus_o (20_o).

まず、Data bus_e/o(20_e/o)を充電すると共に、充電トランジスタP23によって、ノードAを充電する。   First, the Data bus_e / o (20_e / o) is charged, and the node A is charged by the charging transistor P23.

続いて、スイッチSWAを導通させることにより、Data bus_e(20_e)の値を、ノードAに転送させる。   Subsequently, the value of Data bus_e (20_e) is transferred to the node A by turning on the switch SWA.

続いて、Data bus_e/o(20_e/o)を充電する。この際、スイッチSWA、SWBの電流経路は非導通とさせる。   Subsequently, Data bus_e / o (20_e / o) is charged. At this time, the current paths of the switches SWA and SWB are made non-conductive.

続いて、スイッチSWBの電流経路を導通させることにより、ノードAの値を、Data bus_o(20_o)へ転送させる。   Subsequently, the value of the node A is transferred to the Data bus_o (20_o) by conducting the current path of the switch SWB.

<2.データ入力・データ出力動作>
2−1.データ入力動作
次に、図7に沿って、第1実施形態に係るセンスアンプ・ラッチ(S/A&latch)回路21のデータ入力動作フローについて説明する。ここで、データ入力動作とは、外部のホスト装置等から入力されキャッシュメモリ23にキャッシュされた入力データ(書き込みデータ)をそれぞれの所望のセンスアンプに転送する動作をいう。なお、この動作フローにおいて、各ステップの制御は、制御回路15が行うものである。
まず、ステップS11の際、BUS pre-charge方式により、プリチャージトランジスタ(Data bus pre-charge transistor)P10、P11の電流経路を導通させ、Data bus_e(20_e)、Data bus_o(20_o)をそれぞれ充電する。
<2. Data input / data output operation>
2-1. Data input operation
Next, a data input operation flow of the sense amplifier / latch (S / A & latch) circuit 21 according to the first embodiment will be described with reference to FIG. Here, the data input operation refers to an operation of transferring input data (write data) input from an external host device or the like and cached in the cache memory 23 to each desired sense amplifier. In this operation flow, control of each step is performed by the control circuit 15.
First, in step S11, the current paths of the precharge transistors (Data bus pre-charge transistors) P10 and P11 are made conductive by the BUS pre-charge method, and Data bus_e (20_e) and Data bus_o (20_o) are charged, respectively. .

続いて、ステップS12、S13の際、Cache memory制御信号0およびtemporary latch制御信号をONとさせると、Cache memory0 のキャッシュデータがData bus_o(20_o)を通してラッチ回路(temporary latch)に保持される。このとき、Data bus_e側(20_e)は動作しない。   Subsequently, when the cache memory control signal 0 and the temporary latch control signal are turned on at steps S12 and S13, the cache data of the Cache memory0 is held in the latch circuit (temporary latch) through the Data bus_o (20_o). At this time, the Data bus_e side (20_e) does not operate.

続いて、ステップS14の際、同様に再びData bus_oを充電する。   Subsequently, at the time of step S14, Data bus_o is again charged in the same manner.

続いて、ステップS15、S16の際、Cache memory制御信号1とtemporary latch制御信号とS/A制御信号0とをONとさせると、ラッチ回路(temporary latch)22のラッチデータがData bus_eを通ってセンスアンプS/A0 へ転送されると共に、Cache memory 1のキャッシュデータがData bus_oを通ってS/A1 へ転送される。
このように、本例では、Even side /Odd side センスアンプの間を分割するようにラッチ回路22が配置され、S/A信号制御信号0は、Even side /Odd side の初段のセンスアンプS/A0、S/A1で共有される。そのため、S/A信号制御信号0が入力されると、センスアンプS/A0、S/A1のスイッチ(Switch)が同時に開き、センスアンプS/A0、S/A1にデータを同時にセットさせることができる。
Subsequently, in steps S15 and S16, when the cache memory control signal 1, the temporary latch control signal, and the S / A control signal 0 are turned ON, the latch data of the latch circuit (temporary latch) 22 passes through the Data bus_e. While being transferred to the sense amplifier S / A0, the cache data in the Cache memory 1 is transferred to the S / A1 through the Data bus_o.
As described above, in this example, the latch circuit 22 is arranged so as to divide the even side / odd side sense amplifiers, and the S / A signal control signal 0 is the first stage sense amplifier S / s of the even side / odd side. Shared by A0 and S / A1. For this reason, when the S / A signal control signal 0 is input, the switches of the sense amplifiers S / A0 and S / A1 are simultaneously opened, and the data can be set simultaneously in the sense amplifiers S / A0 and S / A1. it can.

続いて、ステップS17の際、全てのデータ転送が完了されているか(n=max ?:本例では、n=4)否かを判定する。全てのデータ転送が完了されていない場合(NO)には、nの値をインクリメント(n=n+1)し、全てのデータが転送されるまで、同様の動作を繰り返す。一方、全てのデータ転送が完了されている場合(YES)には、この動作を終了する(end)。   Subsequently, in step S17, it is determined whether or not all data transfer has been completed (n = max ?: n = 4 in this example). If all data transfer has not been completed (NO), the value of n is incremented (n = n + 1), and the same operation is repeated until all data is transferred. On the other hand, if all the data transfer has been completed (YES), this operation ends (end).

データ入力動作のタイミングチャート
上記データ入力動作のタイミングチャートは、図8のように示される。
図示するように、第1実施形態では、S/A信号制御信号0〜3は、Even side /Odd side 間のセンスアンプS/A0〜S/A7で共有させることができる。
Data input operation timing chart
A timing chart of the data input operation is shown in FIG.
As shown in the drawing, in the first embodiment, the S / A signal control signals 0 to 3 can be shared by the sense amplifiers S / A0 to S / A7 between the Even side / Odd side.

そのため、例えば、時刻t2の際、temporary latch制御信号およびcache memory制御信号1が"H"レベルの状態で、S/A信号制御信号0が入力されると、Even side /Odd sideの初段目のセンスアンプS/A0、S/A1に、データを同時に転送させることができる。   Therefore, for example, at time t2, if the S / A signal control signal 0 is input while the temporary latch control signal and the cache memory control signal 1 are at the “H” level, the first stage of the Even side / Odd side Data can be simultaneously transferred to the sense amplifiers S / A0 and S / A1.

同様に、例えば、時刻t4の際には、Even side /Odd sideの2段目のセンスアンプS/A2、S/A3に、データを同時に転送させることができる。   Similarly, for example, at time t4, data can be simultaneously transferred to the second-stage sense amplifiers S / A2 and S / A3 on the Even side / Odd side.

ここで、図16に示す参考例のData Inの波形と比較すると、temporary latchに一時的に転送する動作が増えると思われるが、第1実施形態ではData bus_eとData bus_oとを並列に動作させることで、最終的に全てのデータ転送にかかるクロック数を同じとすることができる。   Here, compared with the Data In waveform of the reference example shown in FIG. 16, it seems that the operation of temporarily transferring to the temporary latch is increased. However, in the first embodiment, Data bus_e and Data bus_o are operated in parallel. As a result, the number of clocks required for all data transfer in the end can be made the same.

さらに、Data bus_eとData bus_oとに分割させることで、バス(BUS)20の一本分の容量が下がるので、駆動力を増大させることができる。このように、駆動力を向上できることで、データ転送時間を短縮できる。   Furthermore, since the capacity of one bus (BUS) 20 is reduced by dividing the data bus_e and the data bus_o, the driving force can be increased. Thus, the data transfer time can be shortened by improving the driving force.

また、Data bus_oに接続されるOdd sideのセンスアンプ(S/A1, S/A3, S/A5, S/A7)とCache memory23との間のデータ転送は、Data bus_eを使用しないので、Data bus_eの分だけ消費電流を削減できる。   Data transfer between the Odd side sense amplifiers (S / A1, S / A3, S / A5, S / A7) connected to the Data bus_o and the Cache memory 23 does not use the Data bus_e. The current consumption can be reduced by that amount.

2−2.データ出力動作
次に、図9に沿って、第1実施形態に係るセンスアンプ・ラッチ(S/A&latch)回路21のデータ出力動作フローについて説明する。ここで、データ出力動作とは、センスアンプにセットされた出力データ(読み出しデータ)を、キャッシュメモリ23にキャッシュに転送する動作をいい、上記データ入力動作と反対の流れの動作をいう。なお、この動作フローにおいて、各ステップの制御は、制御回路15が行うものである。
まず、ステップS21の際、同様に、BUS pre-charge方式により、プリチャージトランジスタ(Data bus pre-charge transistor)P10、P11の電流経路を導通させ、Data bus_e(20_e)、Data bus_o(20_o)をそれぞれ充電する。
2-2. Data output operation
Next, a data output operation flow of the sense amplifier / latch (S / A & latch) circuit 21 according to the first embodiment will be described with reference to FIG. Here, the data output operation refers to an operation for transferring output data (read data) set in the sense amplifier to the cache memory 23 to the cache, and an operation in the opposite flow to the data input operation. In this operation flow, control of each step is performed by the control circuit 15.
First, at the time of step S21, similarly, the current paths of the precharge transistors (Data bus pre-charge transistors) P10 and P11 are made conductive by the BUS pre-charge method, and Data bus_e (20_e) and Data bus_o (20_o) are set. Charge each one.

続いて、ステップS22、S23の際、S/A制御信号0とtemporary latch制御信号とCache memory制御信号1とをONとさせると、センスアンプS/A0のデータがData_bus_eを通してラッチ回路(temporary latch)22へ保持されると共に、センスアンプS/A1のデータがData bus_oを通してCache memory1にラッチされる。
このように、データ出力動作においても、第1実施形態では、Even side /Odd side センスアンプの間を分割するようにラッチ回路22が配置され、S/A信号制御信号0は、Even side /Odd side の初段のセンスアンプS/A0、S/A1で共有される。そのため、S/A信号制御信号0が入力されると、センスアンプS/A0、S/A1のスイッチ(Switch)が同時に開き、センスアンプS/A0、S/A1の保持データを、同時に転送させることができる。
Subsequently, in steps S22 and S23, when the S / A control signal 0, the temporary latch control signal, and the cache memory control signal 1 are turned on, the data of the sense amplifier S / A0 is latched through the Data_bus_e. The data of the sense amplifier S / A1 is latched in the Cache memory 1 through the Data bus_o.
Thus, also in the data output operation, in the first embodiment, the latch circuit 22 is arranged so as to divide the Even side / Odd side sense amplifier, and the S / A signal control signal 0 is the Even side / Odd side. Shared by the first sense amplifiers S / A0 and S / A1 on the side. Therefore, when the S / A signal control signal 0 is input, the switches of the sense amplifiers S / A0 and S / A1 are opened at the same time, and the data held in the sense amplifiers S / A0 and S / A1 are transferred simultaneously. be able to.

続いて、ステップS24の際、同様に、Data bus_eとData bus_oとを充電する。   Subsequently, at the time of step S24, Data bus_e and Data bus_o are similarly charged.

続いて、ステップS25、S26の際、temporary latch制御信号とCache memory制御信号0とをONとさせると、ラッチ回路(temporary latch)22のデータがData bus_oを通ってCache memory0に保持される。このとき、Data bus_e側は動作しない。   Subsequently, in steps S25 and S26, when the temporary latch control signal and the cache memory control signal 0 are turned on, the data of the latch circuit (temporary latch) 22 is held in the cache memory 0 through the data bus_o. At this time, the Data bus_e side does not operate.

続いて、ステップS27の際、全てのデータ転送が完了されているか(n=max ?:本例では、n=4)否かを判定する。全てのデータ転送が完了されていない場合(NO)には、nの値をインクリメント(n=n+1)し、全てのデータが転送されるまで、同様の動作を繰り返す。一方、全てのデータ転送が完了されている場合(YES)には、この動作を終了する(end)。   Subsequently, at step S27, it is determined whether or not all data transfer has been completed (n = max ?: n = 4 in this example). If all data transfer has not been completed (NO), the value of n is incremented (n = n + 1), and the same operation is repeated until all data is transferred. On the other hand, if all the data transfer has been completed (YES), this operation ends (end).

データ出力動作のタイミングチャート
上記データ出力動作のタイミングチャートは、図10のように示される。
図示するように、第1実施形態では、S/A信号制御信号0〜3は、Even side /Odd side 間のセンスアンプS/A0〜S/A7で共有させることができる。
Data output operation timing chart
A timing chart of the data output operation is shown in FIG.
As shown in the drawing, in the first embodiment, the S / A signal control signals 0 to 3 can be shared by the sense amplifiers S / A0 to S / A7 between the Even side / Odd side.

そのため、例えば、時刻t1の際、temporary latch制御信号およびcache memory制御信号1が"H"レベルの状態で、S/A信号制御信号0が入力されると、Even side /Odd sideの初段目のセンスアンプS/A0、S/A1から、データを同時に転送させることができる。   Therefore, for example, at time t1, if the S / A signal control signal 0 is input while the temporary latch control signal and the cache memory control signal 1 are at the “H” level, the first stage of the Even side / Odd side Data can be simultaneously transferred from the sense amplifiers S / A0 and S / A1.

同様に、例えば、時刻t3の際には、Even side /Odd sideの2段目のセンスアンプS/A2、S/A3から、データを同時に転送させることができる。   Similarly, for example, at time t3, data can be simultaneously transferred from the second-stage sense amplifiers S / A2 and S / A3 on the Even side / Odd side.

ここで、図18に示す参考例に係るData Outの波形と比較すると、第1実施形態ではtemporary latchに一時的に転送する動作が増えるとも思われるが、Data bus_eとData bus_oを並列に動作させることで、同様に、最終的に全てのデータ転送にかかるクロック数は同じとすることができる。なお、消費電流の削減効果は、上記Data Inと同様である。   Here, compared with the Data Out waveform according to the reference example shown in FIG. 18, in the first embodiment, it seems that the operation of temporarily transferring to the temporary latch is increased, but the Data bus_e and Data bus_o are operated in parallel. Thus, similarly, the number of clocks finally required for all data transfer can be made the same. The effect of reducing current consumption is the same as that of Data In.

<3.作用効果>
第1実施形態に係る半導体記憶装置およびその制御動作によれば、少なくとも下記(1)乃至(3)の効果が得られる。
<3. Effect>
According to the semiconductor memory device and the control operation thereof according to the first embodiment, at least the following effects (1) to (3) can be obtained.

(1)消費電力を低減することができる。
上記のように、本例に係る半導体記憶装置は、偶数側、奇数側センスアンプS/A0〜S/A7の間に、これらを電気的に分離するように配置されるラッチ回路22を備える。そのため、本例では、入力データの入力動作の際に、制御回路15は、ラッチ回路23の入力データを偶数側センスアンプ(S/A0, S/A2, S/A4, S/A6)へ転送させると共に、キャッシュメモリ23の入力データを奇数側センスアンプ(S/A1, S/A3, S/A5, S/A7)へ転送させる。
(1) Power consumption can be reduced.
As described above, the semiconductor memory device according to this example includes the latch circuit 22 arranged between the even-numbered and odd-numbered sense amplifiers S / A0 to S / A7 so as to electrically isolate them. Therefore, in this example, when the input data is input, the control circuit 15 transfers the input data of the latch circuit 23 to the even-numbered sense amplifiers (S / A0, S / A2, S / A4, S / A6). At the same time, the input data of the cache memory 23 is transferred to the odd-numbered sense amplifiers (S / A1, S / A3, S / A5, S / A7).

このように、本例では、ラッチ回路22により偶数側、奇数側センスアンプ電気的に分割し、偶数側、奇数側センスアンプのデータ転送動作を同時、並行的に行うことができる。   Thus, in this example, the even-numbered and odd-numbered sense amplifiers are electrically divided by the latch circuit 22, and the data transfer operations of the even-numbered and odd-numbered sense amplifiers can be performed simultaneously and in parallel.

そのため、Data bus_o(奇数側)に接続されるOdd sideのセンスアンプ(S/A1, S/A3, S/A5, S/A7)とCache memory23との間のデータ転送は、Data bus_e(偶数側)を使用しない構成となり、使用しないData bus_e(偶数側)の分だけ消費電流を削減できる。   Therefore, the data transfer between the Odd side sense amplifier (S / A1, S / A3, S / A5, S / A7) connected to the Data bus_o (odd side) and the Cache memory 23 is performed by Data bus_e (even side). ) Is not used, and current consumption can be reduced by the amount of Data bus_e (even side) that is not used.

ここで、例えば、図13に示すように、参考例に係るS/A回路では、一つのSense Ampと3つのData latch1〜3で構成され、さらにSense Amp、Data latch1〜3、Cache memoryのサイズは、第1実施形態と同じとして、消費電力の削減量を見積もることを考える。   Here, for example, as shown in FIG. 13, the S / A circuit according to the reference example includes one Sense Amp and three Data latches 1 to 3, and the sizes of the Sense Amp, Data latches 1 to 3, and Cache memory. Consider estimating the amount of power consumption reduction as in the first embodiment.

参考例のData bus200の容量を"1"とすると、Data bus_e=”2/5”、Data bus_o=”3/5”になる。第1実施形態の例ではCache memory23は8個接続されるので、全データを転送するには合計で8回かかる。従って、第1実施形態を用いて、全データを転送するのに消費する電流は4*1(Data bus_e*4)+4*3/5(Data bus_o*4)=”6.4”である。一方、参考例の消費電流は8*1=”8”である。   When the capacity of the data bus 200 of the reference example is “1”, Data bus_e = “2/5” and Data bus_o = “3/5”. In the example of the first embodiment, since eight cache memories 23 are connected, it takes eight times in total to transfer all data. Therefore, using the first embodiment, the current consumed to transfer all data is 4 * 1 (Data bus_e * 4) + 4 * 3/5 (Data bus_o * 4) = “6.4”. On the other hand, the current consumption of the reference example is 8 * 1 = “8”.

その結果、消費電量を2割程度削減できることが分かる。   As a result, it can be seen that the power consumption can be reduced by about 20%.

さらに、一度に入力できるデータサイズを16Kbyteとすると、第1実施形態の例ではData busは16000本になるので、全体としての消費電力の削減効果は、非常に大きいインパクトを与えることが明らかである。加えて、上記消費電力の削減効果は、データ出力動作においても同様のメリットがある。   Furthermore, if the data size that can be input at one time is 16 Kbytes, the number of data buses in the example of the first embodiment is 16000, so it is clear that the overall power consumption reduction effect has a very large impact. . In addition, the power consumption reduction effect has the same merit in the data output operation.

このように、第1実施形態に係る半導体記憶装置およびその制御動作によれば、消費電力を低減でき、低消費電力化に対して有利である。   Thus, according to the semiconductor memory device and the control operation thereof according to the first embodiment, the power consumption can be reduced, which is advantageous for reducing the power consumption.

(2)占有面積を低減でき、微細化に対して有利である。
上記のように、本例に係る構成では、センスアンプ・ラッチ領域12に与えるS/A制御信号0〜3を偶数側と奇数側とで共通化することができる。
(2) The occupied area can be reduced, which is advantageous for miniaturization.
As described above, in the configuration according to this example, the S / A control signals 0 to 3 given to the sense amplifier / latch region 12 can be shared between the even-numbered side and the odd-numbered side.

そのため、図3中の破線17で囲って示すように、制御配線を共通化でき、配線面積を低減することができる。例えば、後述する図11中の破線170で囲って示す参考例に比べると、配線数、配線面積、およびバッファ素子を半分程度まで低減することができる。   Therefore, as shown by being surrounded by a broken line 17 in FIG. 3, the control wiring can be shared, and the wiring area can be reduced. For example, the number of wires, the wiring area, and the buffer element can be reduced to about half as compared with a reference example surrounded by a broken line 170 in FIG.

さらに、対応する制御回路15内のS/A制御信号を生成する回路の面積削減をできる点でもメリットがある。
このように、1本のData bus20には複数のラッチ回路(Data latch)22やキャッシュメモリ(Cache memory)23が電気的に接続されているので、BUS20の総配線長が長くなり、配線容量が大きくなる傾向にある。更に、NAND型フラッシュメモリの微細化と大容量化に伴って、チップ内に収めるData bus20の本数が増加し、Data busで消費される電流も増加傾向にある。
Further, there is a merit in that the area of the circuit that generates the S / A control signal in the corresponding control circuit 15 can be reduced.
As described above, since a plurality of latch circuits (Data latch) 22 and cache memory (Cache memory) 23 are electrically connected to one Data bus 20, the total wiring length of the BUS 20 is increased, and the wiring capacity is increased. It tends to grow. Furthermore, as the NAND flash memory is miniaturized and increased in capacity, the number of Data buses 20 that can be accommodated in the chip increases, and the current consumed by the Data bus tends to increase.

しかしながら、第1実施形態では、データ転送で消費される消費電流を削減し、Sense Amp回路の制御信号も削減できる。上記のように、本例の構造によれば、Sense Amp回路領域を、偶数側、奇数側で2分割し、その分割した領域の間にラッチ回路(Temporary latch)22を一つ配置するだけなので、面積増加の影響を最小限に抑えることができる。   However, in the first embodiment, the current consumption consumed by data transfer can be reduced, and the control signal of the Sense Amp circuit can also be reduced. As described above, according to the structure of this example, the Sense Amp circuit area is divided into two on the even side and the odd side, and only one latch circuit (Temporary latch) 22 is arranged between the divided areas. , The effect of area increase can be minimized.

(3)駆動力を向上でき、転送速度を向上できる。
さらに、Data bus 20を偶数側データバス20_eと奇数側データバス20_oとで2分割することで、ある特定のData latch22に接続されるData busの容量を小さくすることができる。そのため、駆動力を向上でき、転送速度を向上できる点でもメリットがある。
(3) The driving force can be improved and the transfer speed can be improved.
Furthermore, the capacity of the data bus connected to a specific data latch 22 can be reduced by dividing the data bus 20 into the even-numbered data bus 20_e and the odd-numbered data bus 20_o. Therefore, there is an advantage in that the driving force can be improved and the transfer speed can be improved.

[参考例]
次に、上記第1実施形態と比較、参考とするために、参考例に係る半導体記憶装置について説明する。この説明において、上記第1実施形態と重複する部分の詳細な説明を省略する。
[Reference example]
Next, for comparison and reference with the first embodiment, a semiconductor memory device according to a reference example will be described. In this description, a detailed description of the same parts as those in the first embodiment is omitted.

<構成>
まず、参考例に係るセンスアンプ&ラッチ領域120およびバッファ領域140は、図11のように示される。図示する比較例では、例えば、ラッチ回路が配置されておらず、そのため、センスアンプS/A0〜S/A7に対応して、S/A制御信号0-7がそれぞれ必要とされる点で、第1実施形態と相違する。そのため、消費電力の低減に不利である。また、図中の破線170で囲って示すように、配線面積が増大するため、微細化に対しても不利であるという傾向がある。
<Configuration>
First, the sense amplifier & latch area 120 and the buffer area 140 according to the reference example are shown as shown in FIG. In the comparative example shown in the figure, for example, no latch circuit is arranged, and therefore, S / A control signals 0-7 are respectively required corresponding to the sense amplifiers S / A0 to S / A7. This is different from the first embodiment. Therefore, it is disadvantageous for reducing power consumption. In addition, as indicated by a broken line 170 in the figure, the wiring area increases, which tends to be disadvantageous for miniaturization.

参考例に係るセンスアンプ&ラッチ領域120は、図12のように示される。図示するように、1本のデータバス200にセンスアンプS/A0〜S/A7およびキャッシュメモリ0-7が電気的に接続される。   The sense amplifier & latch region 120 according to the reference example is shown as in FIG. As shown in the figure, the sense amplifiers S / A0 to S / A7 and the cache memory 0-7 are electrically connected to one data bus 200.

参考例に係るデータバス単位のセンスアンプの回路構成は、図13のように示される。図示するように、センスアンプS/A0, S/A1 は、ローカルバスlocal bus0, local bus1に接続される1つのセンスアンプ回路、および3つデータラッチ回路によりそれぞれ構成される。このように、上記図12では、センスアンプS/A0 - S/A7とキャッシュメモリCache memory 0-7とを同程度の大きさで示した。しかし、実際上では、センスアンプS/A0-S/A7 は、1つのセンスアンプ回路、および3つデータラッチ回路によりそれぞれ構成される。そのため、センスアンプS/A0-S/A7は、キャッシュメモリCache memory0-7の4倍程度以上の大きさを占有する。   The circuit configuration of the sense amplifier in data bus units according to the reference example is shown in FIG. As shown in the figure, the sense amplifiers S / A0 and S / A1 are each configured by one sense amplifier circuit connected to the local bus local bus0 and local bus1 and three data latch circuits. As described above, in FIG. 12, the sense amplifiers S / A0 to S / A7 and the cache memories Cache memory 0-7 are shown to have the same size. However, in practice, the sense amplifiers S / A0 to S / A7 are each composed of one sense amplifier circuit and three data latch circuits. Therefore, the sense amplifiers S / A0 to S / A7 occupy about four times or more the size of the cache memory Cache memory0-7.

参考例に係るセンスアンプS/A0 - S/A7単位の回路構成は、図14のように示される。図示するように、センスアンプS/A0は、ローカルスイッチswitch 0-3、データバススイッチdata bus switch、2つのバスプリチャージトランジスタ(local bus pre-charge transistor, data bus pre-charge transistor)を備える。   The circuit configuration of the sense amplifiers S / A0 to S / A7 according to the reference example is as shown in FIG. As illustrated, the sense amplifier S / A0 includes a local switch switch 0-3, a data bus switch data bus switch, and two bus pre-charge transistors (data bus pre-charge transistors).

<データ入力・データ出力動作>
データ入力動作
次に、参考例に係る半導体記憶装置のデータ入力動作フローは、図15のように示される。ここで、半導体記憶装置チップ外部から入力される入力データは、Cache memory0-7に一時的に保持される。
<Data input / data output operation>
Data input operation
Next, the data input operation flow of the semiconductor memory device according to the reference example is shown in FIG. Here, the input data input from the outside of the semiconductor memory device chip is temporarily held in the Cache memory 0-7.

まず、ステップS110の際、実行コマンドが入力されるとData bus pre-charge transistorがONになり、Data bus200がpre-charge(充電)される。   First, in step S110, when an execution command is input, the Data bus pre-charge transistor is turned on and the Data bus 200 is pre-charged (charged).

続いて、ステップS120の際、制御回路150からバッファ領域130、140を通って、制御信号0がCache memory0とS/A0回路に転送され、Cache memory0とS/A0回路のSwitchが開く。   Subsequently, at step S120, the control signal 150 is transferred from the control circuit 150 to the cache memory 0 and the S / A0 circuit through the buffer areas 130 and 140, and the cache memory 0 and the S / A0 circuit Switch are opened.

続いて、ステップS130の際、Cache memory0の値に従ってData busが放電されるか、充電状態を保持するかでデータ転送を行う。制御信号0がOFFとなると、Cache memory0とS/A0回路のSwitchを閉じて、Cache memory0の転送を終了する。   Subsequently, in step S130, data transfer is performed depending on whether the data bus is discharged or the charged state is maintained according to the value of Cache memory0. When the control signal 0 is turned off, the cache memory 0 and the switch of the S / A0 circuit are closed, and the transfer of the cache memory 0 is finished.

続いて、ステップS140の際、全てのデータ転送が行われたか否かを判定する。判定結果により、この動作を8回繰り返して全てのデータを転送する。   Subsequently, in step S140, it is determined whether or not all data transfer has been performed. Depending on the determination result, this operation is repeated 8 times to transfer all data.

上記フローに沿ったデータ入力動作のタイミングチャートは、図16のように示される。   A timing chart of the data input operation along the flow is shown in FIG.

このような転送方式をBUS pre-charge方式と呼び、面積削減の観点からこの転送方式が用いられることが多い。Cache memory0-7もセンスアンプのData latch1-3も個数が多いので、面積削減のために小サイズのトランジスタが用いられる。このため、小さなPMOSトランジスタでは容量の大きなBUS200を駆動するのが困難である。BUS pre-charge方式では、データ転送前にサイズの大きなPMOSトランジスタを用いてBUS線200を充電しておき、Latch側のNMOSトランジスタを通して放電する、又はPMOSトランジスタを通して充電状態を保持することでデータ転送を実現するものである。BUS pre-charge方式は面積削減に効果はあるものの、BUS200に”0”を転送する場合は充放電を繰り返すので、電流消費の観点からは非効率である。また、比較的近いLatch間のデータ転送でも全てのBUS200を充電するので、その分だけ無駄に電流を消費することになる。   Such a transfer method is called a BUS pre-charge method, and this transfer method is often used from the viewpoint of area reduction. Since there are many Cache memory0-7 and Data latch1-3 of sense amplifier, a small size transistor is used for area reduction. For this reason, it is difficult to drive the BUS 200 having a large capacity with a small PMOS transistor. In the BUS pre-charge method, the data transfer is performed by charging the BUS line 200 using a large-sized PMOS transistor before data transfer and discharging through the NMOS transistor on the latch side or holding the charged state through the PMOS transistor. Is realized. Although the BUS pre-charge method is effective in reducing the area, charging and discharging are repeated when “0” is transferred to the BUS 200, which is inefficient from the viewpoint of current consumption. Further, since all the buses 200 are charged even by data transfer between relatively close latches, the current is consumed wastefully by that amount.

データ出力動作
次に、参考例に係る半導体記憶装置のデータ出力動作フローおよびそのタイミングチャートは、図17、図18のように示される。
Data output operation
Next, the data output operation flow and the timing chart of the semiconductor memory device according to the reference example are shown in FIGS.

図示するように、データ出力動作は、上記データ入力動作のセンスアンプS/A0-7とCache memory 0-7との間の動作を逆にしたものである。   As shown in the figure, the data output operation is the reverse of the operation between the sense amplifier S / A0-7 and the Cache memory 0-7 in the data input operation.

そのため、データ出力動作においても、上記データ入力動作と同様に、低消費電力化に対して不利であるという傾向がある。   For this reason, the data output operation also tends to be disadvantageous for low power consumption, as in the data input operation.

本発明の実施形態、参考例を説明したが、これらの実施形態、参考例は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   Although the embodiments and reference examples of the present invention have been described, these embodiments and reference examples are presented as examples, and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

11…メモリセルアレイ、12…センスアンプ・ラッチ領域、13、14…バッファ領域、15…制御回路、16…パッド。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Memory cell array, 12 ... Sense amplifier * latch area | region, 13, 14 ... Buffer area | region, 15 ... Control circuit, 16 ... Pad.

Claims (5)

複数のメモリセルを備えるメモリセルアレイと、
前記メモリセルの入力データまたは出力データをセンスする偶数側、奇数側センスアンプと、
前記偶数側、奇数側センスアンプの間に、これらを電気的に分離するように配置されるラッチ回路と、
前記偶数側、奇数側センスアンプのいずれか一方に電気的に接続されるメモリと、
これらを制御する制御回路とを具備し、前記入力データの入力動作の際に、前記制御回路は、
前記ラッチ回路の入力データを前記偶数側、奇数側センスアンプのいずれかへ転送させると共に、前記メモリの入力データを前記奇数側、偶数側センスアンプのいずれかへ転送させる
半導体記憶装置。
A memory cell array comprising a plurality of memory cells;
An even-numbered side and an odd-numbered side sense amplifier for sensing input data or output data of the memory cell;
A latch circuit disposed between the even-numbered side and odd-numbered side sense amplifiers to electrically separate them;
A memory electrically connected to either the even-numbered side or the odd-numbered side sense amplifier;
A control circuit for controlling these, and during the input operation of the input data, the control circuit,
A semiconductor memory device that transfers input data of the latch circuit to either the even-numbered side or odd-numbered side sense amplifier and transfers input data of the memory to either the odd-numbered side or even-numbered side sense amplifier.
前記出力データの出力動作の際に、前記制御回路は、
前記偶数側、奇数側センスアンプのいずれかの出力データを前記ラッチ回路へ転送させると共に、前記奇数側、偶数側センスアンプのいずれかの出力データを前記メモリへ転送させる
請求項1に記載の半導体記憶装置。
During the output operation of the output data, the control circuit
The semiconductor according to claim 1, wherein output data of either the even-numbered side or odd-numbered side sense amplifier is transferred to the latch circuit, and output data of either the odd-numbered side or even-numbered side sense amplifier is transferred to the memory. Storage device.
前記制御回路は、前記偶数側、奇数側センスアンプ間でデータ転送の制御信号を共通化して生成する
請求項1または2に記載の半導体記憶装置。
The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the control circuit generates a control signal for data transfer in common between the even-numbered and odd-numbered sense amplifiers.
前記偶数側センスアンプに電気的に接続される偶数側データバスと、
前記奇数側センスアンプに電気的に接続される奇数側データバスとを更に具備し、
前記偶数側、奇数側データバスは、前記ラッチ回路により電気的に分離され、
前記制御回路は、前記入力動作または前記出力動作の際に、前記偶数側、奇数側データバスを並列的に動作させる
請求項2または3に記載の半導体記憶装置。
An even-side data bus electrically connected to the even-side sense amplifier;
An odd-numbered data bus electrically connected to the odd-numbered sense amplifier;
The even side and odd side data buses are electrically separated by the latch circuit,
The semiconductor memory device according to claim 2, wherein the control circuit operates the even-numbered and odd-numbered data buses in parallel during the input operation or the output operation.
前記ラッチ回路は、
前記入力データまたは出力データをラッチするラッチ部と、
前記ラッチ部の出力ノードを充電する充電トランジスタと、
電流経路の一端が前記偶数側データバスに電気的に接続され、電流経路の他端が前記出力ノードに接続される第1スイッチング素子と、
電流経路の一端が前記奇数側データバスに電気的に接続され、電流経路の他端が前記出力ノードに接続される第2スイッチング素子とを備える
請求項4に記載の半導体記憶装置。
The latch circuit is
A latch unit for latching the input data or output data;
A charging transistor for charging the output node of the latch unit;
A first switching element having one end of a current path electrically connected to the even-numbered data bus and the other end of the current path connected to the output node;
The semiconductor memory device according to claim 4, further comprising: a second switching element in which one end of a current path is electrically connected to the odd-numbered data bus and the other end of the current path is connected to the output node.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2017004582A (en) * 2015-06-12 2017-01-05 株式会社東芝 Semiconductor memory device

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