JP2015011730A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は半導体装置に関し、特に、ODT(On Die Termination)機能を有する半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device having an ODT (On Die Termination) function.
近年、半導体装置間(CPUとDRAM間など)におけるデータ転送には非常に高いデータ転送レートが要求され、半導体装置とデータバスのインピーダンス整合がますます重要になってきている。 In recent years, a very high data transfer rate is required for data transfer between semiconductor devices (such as between a CPU and a DRAM), and impedance matching between the semiconductor device and the data bus has become increasingly important.
DRAM(Dynamic Random Access Memory)においては、DDR2(Double-Data-Rate 2)の規格からODT(On Die Termination)機能が標準搭載されている。ODT機能は、DRAMに含まれる出力バッファを終端抵抗回路として機能させることにより、出力バッファからデータバスへの電圧波の反射を抑制する機能である(特許文献1参照)。 In DRAM (Dynamic Random Access Memory), an ODT (On Die Termination) function is mounted as standard from the DDR2 (Double-Data-Rate 2) standard. The ODT function is a function of suppressing reflection of voltage waves from the output buffer to the data bus by causing the output buffer included in the DRAM to function as a termination resistor circuit (see Patent Document 1).
更に、DDR3規格からはダイナミックODT機能が追加されている。ダイナミックODT機能とは、書き込みに際し、メモリコントローラがODTコマンドをメモリモジュールに発行することにより、そのメモリモジュールに搭載されている全DRAMの出力バッファをいったん第1終端抵抗値に設定し、更に、書き込み対象のDRAMの出力バッファを第2終端抵抗値に設定する機能である。 Furthermore, a dynamic ODT function is added from the DDR3 standard. In the dynamic ODT function, the memory controller issues an ODT command to the memory module at the time of writing, so that the output buffers of all DRAMs mounted in the memory module are temporarily set to the first termination resistance value, and further the writing is performed. This is a function for setting the output buffer of the target DRAM to the second termination resistance value.
たとえば、あるメモリモジュールに搭載されるDRAM1〜8のうち、DRAM1への書き込みを実行するとする。このとき、メモリコントローラは、DRAM1〜8の出力バッファの抵抗値を第1終端抵抗値に設定した状態から、書き込み対象のDRAM1の出力バッファの抵抗値を第1終端抵抗値から第2終端抵抗値に切り替える。第2終端抵抗値は、書き込み対象のDRAMそのものからの不要な電圧反射を防ぐ上でより適切な終端抵抗値である。第1終端抵抗値と第2終端抵抗値は通常は異なる。各DRAMの出力バッファのインピーダンスを上記のように設定した後、メモリコントローラはDRAM1の入力バッファにライトデータを送信する。ダイナミックODT機能により、データバスの波形品質がいっそう改善される。
For example, it is assumed that writing to the
書き込み対象のDRAMの出力バッファは、まず、ODTコマンドにより第1終端抵抗値に設定され、続いて、ライトコマンドにより第2終端抵抗値に設定されるが、メモリコントローラが発行するODTコマンドとライトコマンドは互いに同期が取られているわけではない。このため、ODTコマンドの直後にライトコマンドが発行されることもある。この場合、出力バッファの抵抗値が第1終端抵抗値から第2終端抵抗値に短期間で変化することになり、このような抵抗値の短期的な変化はデータバスにハザードを発生させる可能性があることを本発明者らは認識した。 The output buffer of the write target DRAM is first set to the first termination resistance value by the ODT command, and then set to the second termination resistance value by the write command, but the ODT command and the write command issued by the memory controller. Are not synchronized with each other. For this reason, a write command may be issued immediately after the ODT command. In this case, the resistance value of the output buffer changes from the first termination resistance value to the second termination resistance value in a short period, and such a short-term change in the resistance value may cause a hazard in the data bus. The present inventors have recognized that there is.
本発明に係る半導体装置は、データ端子と、データ端子と接続される出力バッファと、出力バッファのインピーダンスを調整する調整回路と、を備える。調整回路は、ODT信号が入力されたあとにライト信号が入力されたときには、出力バッファのインピーダンスにいったん第1終端抵抗値を設定したあと第2終端抵抗値を設定変更し、ODT信号とライト信号の入力タイミングが所定の時間差以内であるときには、出力バッファに第1終端抵抗値を設定することなく第2終端抵抗値を設定する。 A semiconductor device according to the present invention includes a data terminal, an output buffer connected to the data terminal, and an adjustment circuit for adjusting the impedance of the output buffer. When a write signal is input after an ODT signal is input, the adjustment circuit once sets the first termination resistance value to the impedance of the output buffer and then changes the setting of the second termination resistance value, and the ODT signal and the write signal When the input timing is within a predetermined time difference, the second termination resistance value is set without setting the first termination resistance value in the output buffer.
本発明によれば、半導体装置のデータバスの波形品質をいっそう改善できる。 According to the present invention, the waveform quality of the data bus of the semiconductor device can be further improved.
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の好ましい実施形態による半導体装置10の全体構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of a
本実施形態による半導体装置10はDDR型のSDRAMのチップであり、メモリコントローラ等から半導体装置10にアクセスするための外部端子として、クロック端子11a,11b、コマンド端子12a〜12e、アドレス端子13、データ端子14、電源端子15a,15b、データ入出力用の電源端子16a,16b及び一対のデータストローブ端子17a,17bを備えている。その他、キャリブレーション端子なども備えられているが、これらについては図示を省略してある。
The
クロック端子11a,11bは、それぞれ外部クロック信号CK,/CKが供給される端子であり、供給された外部クロック信号CK,/CKは、クロック入力回路21に供給される。本明細書において信号名の先頭に「/」が付されている信号は、対応する信号の反転信号又はローアクティブな信号であることを意味する。したがって、外部クロック信号CK,/CKは互いに相補の信号である。クロック入力回路21は、外部クロック信号CK,/CKに基づいて単相の内部クロック信号PreCLKを生成し、これをDLL回路80に供給する。DLL回路80は、内部クロック信号PreCLKに基づいて、位相制御された内部クロックLCLKを生成し、これをデータ入出力回路70に供給する。
The
コマンド端子12a〜12eは、それぞれロウアドレスストローブ信号/RAS、カラムアドレスストローブ信号/CAS、ライトイネーブル信号/WE、チップセレクト信号/CS、及びオンダイターミネーション信号ODTが供給される端子である。これらのコマンド信号CMDは、コマンド入力回路31に供給される。コマンド入力回路31に供給されたこれらコマンド信号CMDは、コマンドデコーダ32に供給される。コマンドデコーダ32は、コマンド信号の保持、デコード及びカウントなどを行うことによって、各種内部コマンドICMDを生成する回路である。生成された内部コマンドICMDは、ロウ系制御回路51、カラム系制御回路52、モードレジスタ53及びデータ入出力回路70などに供給される。
The
アドレス端子13は、アドレス信号ADDが供給される端子であり、供給されたアドレス信号ADDは、アドレス入力回路41に供給される。アドレス入力回路41の出力は、アドレスラッチ回路42に供給される。アドレスラッチ回路42にラッチされたアドレス信号ADDのうち、ロウアドレスについてはロウ系制御回路51に供給され、カラムアドレスについてはカラム系制御回路52に供給される。また、モードレジスタセットにエントリしている場合には、アドレス信号ADDはモードレジスタ53に供給され、これによってモードレジスタ53の内容が更新される。
The address terminal 13 is a terminal to which an address signal ADD is supplied. The supplied address signal ADD is supplied to the
ロウ系制御回路51の出力は、ロウデコーダ61に供給される。ロウデコーダ61は、メモリセルアレイ60に含まれるいずれかのワード線WLを選択する回路である。メモリセルアレイ60内においては、複数のワード線WLと複数のビット線BLが交差しており、その交点にはメモリセルMCが配置されている(図1では、1本のワード線WL、1本のビット線BL及び1個のメモリセルMCのみを示している)。ビット線BLは、センス回路63内の対応するセンスアンプSAに接続されている。
The output of the
また、カラム系制御回路52の出力は、カラムデコーダ62に供給される。カラムデコーダ62は、センス回路63に含まれるいずれかのセンスアンプSAを選択する回路である。カラムデコーダ62によって選択されたセンスアンプSAは、メインI/O線MIOを介してデータアンプ64に接続される。データアンプ64は、リード動作時においてはセンスアンプSAによって増幅されたリードデータをさらに増幅し、リードライトバスRWBSを介してこれをデータ入出力回路70に供給する。一方、ライト動作時においては、リードライトバスRWBSを介してデータ入出力回路70から供給されるライトデータを増幅し、これをセンスアンプSAに供給する。
The output of the
データ入出力端子14は、リードデータDQの出力及びライトデータDQの入力を行うための端子であり、データ入出力回路70に接続されている。データ入出力回路70にはDLL回路80によって生成された内部クロックLCLKが供給されており、リード動作時においては内部クロックLCLKに同期してリードデータDQを出力する。なお、図1にはデータ入出力端子14を1つだけ示しているが、データ入出力端子14の数が1つである必要はなく、複数個設けても構わない。
The data input /
電源端子15a,15bは、それぞれ電源電圧が供給される端子である。具体的には、電源端子15aには高位側電源電圧VDDが供給され、電源端子15bには低位側電源電圧(接地電圧)VSSが供給される。これら電源電圧VDDと接地電圧VSSは、内部電源発生回路90に供給され、内部電源発生回路90によって、周辺回路に用いられる内部電圧VPERI及びワード線電圧として用いられる内部電圧VPPが生成される。なお、内部電圧VPERIは、電源電圧VDDを降圧した電圧である。また、内部電圧VPPは電源電圧VDDを昇圧した電圧である。
The
データ入出力用の電源端子16a,16bは、それぞれデータ入出力用の電源電圧が供給される端子である。具体的には、電源端子16aには高位側電源電圧VDDQが供給され、電源端子16bには低位側電源電圧(接地電圧)VSSQが供給される。電源電圧VDDQと接地電圧VSSQは、データ入出力回路70に供給される。
The data input / output
一対のデータストローブ端子17a,17bは、データストローブ信号が供給される端子であり、データ入出力回路70に接続されている。具体的には、データストローブ端子17aにはデータストローブ信号DQSが入出力され、データストローブ端子17bにはデータストローブ信号DQSの反転信号DQSBが入出力される。
The pair of
以上が本実施形態による半導体記憶10の全体構成である。図1に示した各要素のうち、パッド群100はパッド領域に配置され、アレイ系回路200はメモリセルアレイ領域に配置され、その他の周辺回路は周辺回路領域に配置される。
The above is the overall configuration of the
図2は、データ入出力回路70のうち、データ出力に関わる部分の機能ブロック図である。半導体装置10からのデータの読み出しに際し、メモリセルアレイ60のデータはデータアンプ64を経由し、出力制御回路20、調整回路30および出力バッファ40を介して外部に出力される。
FIG. 2 is a functional block diagram of a portion related to data output in the data input /
出力制御回路20は、データアンプ64からパラレルに出力されたデータをシリアライズする。調整回路30は、出力バッファ40のインピーダンスやデータのスルーレートを調整する。出力バッファ40は、調整後のデータをデータ端子14から出力する。
The
調整回路30は、ODT制御回路18と出力調整回路22を含む。ODT制御回路18には、ODTコマンドに対応するODT信号(ODT0)とライトコマンドに対応するライト信号(WRITE0)が入力される。ODT制御回路18は、ODTC信号により出力バッファ40を終端抵抗回路として機能させる。詳細は後述する。出力調整回路22には、ZQ信号(ZQP信号とZQN信号)とSR信号が入力される。ZQ信号は、出力バッファ40に含まれるMOSトランジスタ(後述)のイネーブル/ディスエーブルを設定するための信号である。SR信号は、リードデータのスルーレートを調整するための信号である。
The
図3は、データ入出力回路70の構成を示すブロック図である。データ入出力回70は、出力制御回路20、調整回路30および出力バッファ40に加えて入力バッファ24を含む。メモリセルアレイ60からのリードデータは出力バッファ40を介してデータ端子14に出力され、ライトデータはデータ端子14から入力バッファ24を介してメモリセルアレイ60に入力される。調整回路30に含まれる3つの前段回路26−1〜26−3が、図2の出力調整回路22に対応する。出力バッファ40は、3つのバッファグループ28−1〜28−3を含む。ただし、本発明の前段回路26やバッファグループ28の個数は、3つに限定されるものではない。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of the data input /
バッファグループ28−1は4つの単位バッファ48−1〜48−4を含み、バッファグループ28−2は2つの単位バッファ48−5,48−6を含み、バッファグループ28−3は1つの単位バッファ48−7を含む。バッファグループ28中の単位バッファ48の個数は、図3に示す構成に限定されるものではないが、各バッファグループ28の単位バッファ48の個数は1,2,4のような2のべき乗数であることが好ましい。各単位バッファ48は、補正抵抗RC1〜RC4およびESD素子34を介してデータ端子14と接続される。
The buffer group 28-1 includes four unit buffers 48-1 to 48-4, the buffer group 28-2 includes two unit buffers 48-5 and 48-6, and the buffer group 28-3 includes one unit buffer. 48-7 included. The number of unit buffers 48 in the buffer group 28 is not limited to the configuration shown in FIG. 3, but the number of unit buffers 48 in each buffer group 28 is a power of 2, such as 1, 2, 4. Preferably there is. Each unit buffer 48 is connected to the
単位バッファ48−1〜48−7は、それぞれインピーダンスを調整可能である。本実施形態においては、各単位バッファ48のインピーダンスの目標値(目標インピーダンス)は120Ωである。また、各単位バッファ48は、リード動作時において、自身が含まれるバッファグループ28が選択されるときに活性化され、データ端子14をハイレベルまたはローレベルのいずれかに駆動する。
The unit buffers 48-1 to 48-7 can each adjust the impedance. In the present embodiment, the target value (target impedance) of the impedance of each unit buffer 48 is 120Ω. Each unit buffer 48 is activated when the buffer group 28 including the unit buffer 48 is selected during the read operation, and drives the
バッファグループ28の前段には、前段回路26が設けられている。前段回路26−1〜26−3は、対応するバッファグループ28を活性化させるか否かを指定し、対応するバッファグループ28に含まれる1以上の単位バッファ48のインピーダンスを調整する。
A preceding
図3に示すように、前段回路26−1〜26−3には、出力制御回路20から活性化信号151P〜153Pと活性化信号151N〜153Nが供給され、ODT制御回路18からODTC信号が供給される。また、先述のように前段回路26にはZQ信号(ZQP,ZQN)とSR信号も供給される。前段回路26−1〜26−3は、活性化信号151P〜153Pまたは活性化信号151N〜153Nによって、対応するバッファグループ28の活性化を指示されると、ODTC信号等に応じて、対応するバッファグループ28の中の1以上の単位バッファ48に含まれる複数の出力トランジスタ(後述)のいずれをオンさせるかを指定する。これら出力トランジスタのオン/オフは、活性化信号141P〜143P及び活性化信号141N〜143Nによって指定される。
As shown in FIG. 3, activation signals 151P to 153P and activation signals 151N to 153N are supplied from the
出力制御回路20は、活性化させるべきバッファグループ28を指定するとともに、活性化させる単位バッファ48の出力論理レベルを指定する。活性化させるバッファグループ28の指定は、モードレジスタ53から供給される駆動能力設定信号DSに基づく。
The
このように、出力制御回路20が、駆動能力設定信号DSに基づいて、活性化対象のバッファグループ28を選択することで、活性化すべき単位バッファ48の数を変化させる。活性化される単位バッファ48の数が変化すると、データ端子14のインピーダンス(出力インピーダンス)が変化する。
As described above, the
図3に示すように、本実施形態では、単位バッファ48−1〜48−7がデータ端子14に並列接続されているため、活性化される単位バッファ48の数が増えると出力インピーダンスは減少し、逆に、活性化される単位バッファ48の数が減ると出力インピーダンスは増加する。
As shown in FIG. 3, in this embodiment, the unit buffers 48-1 to 48-7 are connected in parallel to the
出力制御回路20は、バッファグループ28−1〜28−3を選択的に活性化させることで出力インピーダンスを調整する。単位バッファ48の抵抗値をRm、補正抵抗RC1〜RC4の抵抗値をRc1〜Rc3とすると、バッファグループ28−3のみが活性化されたときには出力インピーダンスはRm+Rc4となる。ESD素子34の抵抗値は無視できるものとする。同様に、バッファグループ28−2のみが活性化されたときの出力インピーダンスはRm/2+Rc3となり、バッファグループ28−1のみが活性化されたときの出力インピーダンスは(Rm/2+Rc1)//(Rm/2+Rc2)となる。
The
たとえば、Rc1を60Ω、Rc2を60Ω、Rc3を60Ω、Rc4を120Ω、Rmを120Ω(目標インピーダンス)とすると、バッファグループ28−3のみが活性化されたときには、出力インピーダンスはRm+Rc4=240Ωとなる。同様に、バッファグループ28−2のみが活性化されたときの出力インピーダンスはRm/2+Rc3=60+60=120Ωとなり、バッファグループ28−3の選択時に比べて出力インピーダンスは半分になる。バッファグループ28−1が活性化されたときの出力インピーダンスは(Rm/2+Rc1)//(Rm/2+Rc2)=120//120=60Ωとなる。このように、単位バッファ28の数を変更することにより、7種類の出力インピーダンスを設定できる。 For example, assuming that Rc1 is 60Ω, Rc2 is 60Ω, Rc3 is 60Ω, Rc4 is 120Ω, and Rm is 120Ω (target impedance), when only the buffer group 28-3 is activated, the output impedance is Rm + Rc4 = 240Ω. Similarly, the output impedance when only the buffer group 28-2 is activated is Rm / 2 + Rc3 = 60 + 60 = 120Ω, and the output impedance is halved compared to when the buffer group 28-3 is selected. The output impedance when the buffer group 28-1 is activated is (Rm / 2 + Rc1) // (Rm / 2 + Rc2) = 120 // 120 = 60Ω. In this manner, seven types of output impedances can be set by changing the number of unit buffers 28.
次に、ダイナミックODT機能を実現する一般的なODT制御回路18の構成、動作およびその問題点について説明する。
Next, the configuration, operation, and problems of a general
図4は、一般的なODT制御回路18の回路図である。ODT制御回路18は、コマンドデコーダ32からODT0信号とWRITE0信号を入力され、デコーダ36からODTC信号を出力する。詳細は後述するが、ODTC信号により前段回路26−1〜26−3が制御される。ODT0信号はコマンド端子12にODT信号が入力されたときに活性化する信号であり、WRITE0信号はコマンド端子12にライト信号(WRITE命令)が入力されたときに活性化する信号である。
FIG. 4 is a circuit diagram of a general
ODT0信号は、内部クロックLCLKに同期して、OD1からOD2、OD3となる。WRITE0信号は、内部クロックLCLKに同期して、WR1、WR2となる。OD3=H、WR2=LのときOD4はハイレベルに活性化するが、WR3は活性化しない。一方、OD3=H、WR2=Hのとき、OD4はローレベルに不活性化し、WR3はハイレベルに活性化する。 The ODT0 signal changes from OD1 to OD2 and OD3 in synchronization with the internal clock LCLK. The WRITE0 signal becomes WR1 and WR2 in synchronization with the internal clock LCLK. When OD3 = H and WR2 = L, OD4 is activated to a high level, but WR3 is not activated. On the other hand, when OD3 = H and WR2 = H, OD4 is deactivated to a low level and WR3 is activated to a high level.
図5は、ODT制御回路18における各信号の第1の波形図である。上述のように、ダイナミックODT機能を搭載するDRAMの場合、ライト信号の前にODT信号が外部のメモリコントローラから入力される。メモリコントローラから非同期に入力されるこれらの信号は、内部クロックLCLKのライズエッジに同期してODT制御回路18に入力される。図5においては、まず、ODT0信号が活性化され、OD1,OD2,OD3も活性化する。この段階ではWRITE0はローレベルなので、OD3=H,WR3=Lとなるため、OD4=H、WR4=Lとなる。このタイミング(tAON)にて、デコーダ36は単位バッファ48を第1終端抵抗値RTT_NOMに設定するODTC信号を発行する。
FIG. 5 is a first waveform diagram of each signal in the
次に、WRITE0信号が活性化されると、OD3=Hの状態でWR1,WR2がHとなり、WR3=Hとなる。一方、OD4はLにもどる。このタイミング(tADC)にて、デコーダ36は単位バッファ48を第2終端抵抗値RTT_WRに設定するODTC信号を発行する。tADCのあとに実際のライト動作が実行され、WRITE0信号およびODT0信号は順次不活性となる。これに対応して、tADCにおいて第1終端抵抗値RTT_NOMに再設定され、tAOFにて単位バッファ48はハイインピーダンス状態に戻される。
Next, when the WRITE0 signal is activated, WR1 and WR2 become H and WR3 = H in the state of OD3 = H. On the other hand, OD4 returns to L. At this timing (tADC), the
図6は、ODT制御回路18における各信号の第2の波形図である。図6では、ODT信号の直後にライト信号が入力されている。このため、内部クロックLCLKの同一のライズエッジに同期してODT0信号とWRITE0信号が同時に活性化している。この結果、OD3=H,WR2=LとなってOD4=Hとなった半クロックサイクルあとにWR2=Hとなっている。OD3=H,WR=Hとなると、OD4=L,WR4=Hに変化する。したがって、第1終端抵抗値RTT_NOMに設定されてまもなくに第2終端抵抗値RTT_WRが設定されることになる。このような短期間に単位バッファ48の終端抵抗値が多段に変化すると、データ端子14に接続される外部のデータバスにハザードを生じてしまうため好ましくない。
FIG. 6 is a second waveform diagram of each signal in the
本実施形態においては、外部のメモリコントローラからODT信号とライト信号が送られてくるタイミングが近すぎるときに生じるこのような問題の解決法を提案するが、その前に調整回路30および出力バッファ40の全体構成および動作の詳細を図7から図11に関連して説明する。その後、第1〜第3の実施形態として、上記問題を解決するODT制御回路18の回路構成および動作について説明する。
In the present embodiment, a solution for such a problem that occurs when the timing at which the ODT signal and the write signal are sent from the external memory controller is too close is proposed. Before that, the
図7は、前段回路26と単位バッファ48の回路図である。ここでは、前段回路26−3と単位バッファ48−7を対象として説明するが他の前段回路26や単位バッファ48についても同様である。単位バッファ48−7は、プルアップ回路PUおよびプルダウン回路PDを含む。プルアップ回路PUは、電源電位VDDQが供給される電源ラインとデータ端子14との間に並列接続された複数のPMOSトランジスタ44−1〜44−nを含む。プルダウン回路PDは、電源電位VSSQが供給される電源ラインとデータ端子14との間に並列接続された複数のNMOSトランジスタ46−1〜46−nを含む。
FIG. 7 is a circuit diagram of the
前段回路26−3は、プルアップ回路PUに対応するPU制御回路38とプルダウン回路PDに対応するPD制御回路39を含む。PU制御回路38は、PMOSトランジスタ44−1〜44−nに対応して制御回路C1P〜CnPを含む。各制御回路から、PMOSトランジスタ44のゲート電極に制御信号141Pが供給される。制御信号141Pを構成する各ビットDPのうち、ローレベルであるビットに対応するトランジスタがオンする。PMOSトランジスタ44−1〜44−nのチャネル幅には2のべき乗の重み付がされている。
The pre-stage circuit 26-3 includes a
制御回路C1Pは、第1制御回路D1Pと第2制御回路E1Pを含む。第1制御回路D1Pにはデータ信号DPとODTC信号が供給され、第2制御回路E1PにはZQP信号およびSR信号(図示せず)が供給される。 The control circuit C1P includes a first control circuit D1P and a second control circuit E1P. The data signal DP and the ODTC signal are supplied to the first control circuit D1P, and the ZQP signal and the SR signal (not shown) are supplied to the second control circuit E1P.
ODT制御回路18から供給されるODTC信号は、出力バッファ40を所定のインピーダンスの終端抵抗器として機能させるための信号である。具体的には、ODTC信号は、上述の第1終端抵抗値RTT_NOMおよび第2終端抵抗値RTT_WRへの設定を指示する。ODTC信号は、複数の第1制御回路および第2制御回路のうちの一以上に選択的に供給される。ODT制御回路18のデコーダ36は、ODTC信号の供給先を選択することにより、単位バッファ48を第1終端抵抗値RTT_NOMあるいは第2終端抵抗値RTT_WRに設定できる。
The ODTC signal supplied from the
ZQP信号は、各PMOSトランジスタ44のイネーブル/ディスエーブルを設定するための信号であり、ZQP信号によりプルアップ回路PUのインピーダンスが調整される。ZQP信号は、図示しないキャリブレーション回路により生成される。なお、PMOSトランジスタ44nはZQP信号に関わらず常にイネーブルとしてもよい。ZQP信号は、PMOSトランジスタ44ごとに個別に供給されるnビットの信号である。
The ZQP signal is a signal for setting enable / disable of each
PD制御回路39は、NMOSトランジスタ46−1〜46−nに対応して制御回路C1N〜CnNを含む。各制御回路から、NMOSトランジスタ46のゲート電極に制御信号141Nが供給される。制御信号141Nを構成する各ビットDNのうち、ハイレベルであるビットに対応するトランジスタがオンする。NMOSトランジスタ46−1〜46−nのチャネル幅には2のべき乗の重み付がされている。
The
制御回路C1Nは、第1制御回路D1Nと第2制御回路E1Nを含む。第1制御回路D1Nにはデータ信号DNとODTC信号が供給され、第2制御回路E1NにはZQN信号およびSR信号(図示せず)が供給される。ZQN信号は、各NMOSトランジスタ46のイネーブル/ディスエーブルを設定するための信号であり、ZQN信号によりPD制御回路39のインピーダンスが調整される。NMOSトランジスタ46nもZQN信号に関わらず常にイネーブルとしてもよい。ZQN信号は、NMOSトランジスタ46ごとに個別に供給されるnビットの信号である。
The control circuit C1N includes a first control circuit D1N and a second control circuit E1N. A data signal DN and an ODTC signal are supplied to the first control circuit D1N, and a ZQN signal and an SR signal (not shown) are supplied to the second control circuit E1N. The ZQN signal is a signal for setting enable / disable of each
以上をまとめると、ZQP,ZQN信号により、リード時におけるPMOSトランジスタ44およびNMOSトランジスタ46のインピーダンスは目標インピーダンスに調整される。ODTC信号により、PMOSトランジスタ44およびNMOSトランジスタ46は終端抵抗値に設定される。終端抵抗値には複数の種類がある。たとえば、制御回路C1P〜C4P,C1N〜C4NにODTC信号を供給することにより第1終端抵抗値RTT_NOMが設定され、制御回路C2P〜C6P,C2N〜C6NにODTC信号を供給することにより第2終端抵抗値RTT_WRが設定されるとしてもよい。
In summary, the impedances of the
図8は、第1制御回路D1Pの回路図である。第1制御回路D1Pは、トライステートバッファ72とPMOSトランジスタ74を含む。トライステートバッファ72にはデータ信号DPとODTC信号が供給され、PMOSトランジスタ74にはODTC信号が供給される。ODTC信号はローアクティブである。
FIG. 8 is a circuit diagram of the first control circuit D1P. The first control circuit D1P includes a
ODTC信号がローレベルのとき、トライステートバッファ72は無効化され、PMOSトランジスタ74はオンとなり、ハイレベルの制御信号DXTが出力される。ODTC信号がハイレベルのときには、データ信号DPの反転信号が制御信号DXTとして出力される。
When the ODTC signal is at a low level, the
図9は、第2制御回路E1Pの回路図である。第2制御回路E1Pは、トライステートバッファ76、NMOSトランジスタ78およびスルーレート調整回路82を含む。トライステートバッファ76には、制御信号DXTとZQP信号が供給され、NMOSトランジスタ78にはZQP信号が供給される。
FIG. 9 is a circuit diagram of the second control circuit E1P. The second control circuit E1P includes a
ZQP信号がハイレベルのとき、NMOSトランジスタ78はオンとなり、スルーレート調整回路82の入力信号はローレベルとなる。すなわち、第2制御回路E1Pからの出力信号DPはハイレベルに固定され、プルアップ回路PUの対応するPMOSトランジスタ44は無効化される。ZQP信号がローレベルのときには、スルーレート調整回路82には制御信号DXTが入力される。
When the ZQP signal is high level, the
スルーレート調整回路82は、スルーレート設定信号(SR信号)により、データ信号DPのスルーレートを調整する。スルーレート設定信号は、モードレジスタ53の設定値に基づく。スルーレート調整は、特開2010−50856号(US7,952,383号)等に詳しい。
The slew
まとめると、データ信号DPにより、プルアップ回路PUに含まれる各PMOSトランジスタ44のオン/オフがまとめて制御される。また、ODT機能を有効にするときには、ODT信号によりプルアップ回路PUが制御される。各PMOSトランジスタ44は、ZQP信号により個別にイネーブル/ディスエーブルが設定される。
In summary, on / off of each
図10は、第1制御回路D1Nの回路図である。第1制御回路D1Nは、トライステートバッファ73とNMOSトランジスタ75を含む。トライステートバッファ73にはデータ信号DNとODTC信号が供給され、NMOSトランジスタ75にはODTC信号が供給される。
FIG. 10 is a circuit diagram of the first control circuit D1N. The first control circuit D1N includes a
ODTC信号がローレベルのとき、トライステートバッファ73は無効化され、NMOSトランジスタ75はオンとなり、ローレベルの制御信号DXCが出力される。ODTC信号がハイレベルのときには、データ信号DNの反転信号が制御信号DXCとして出力される。
When the ODTC signal is at a low level, the
図11は、第2制御回路E1Nの回路図である。第2制御回路E1Nは、トライステートバッファ77、PMOSトランジスタ79およびスルーレート調整回路83を含む。トライステートバッファ77には、制御信号DXCとZQN信号が供給され、PMOSトランジスタ79にはZQN信号が供給される。
FIG. 11 is a circuit diagram of the second control circuit E1N. The second control circuit E1N includes a
ZQN信号がローレベルのとき、PMOSトランジスタ79はオンとなり、スルーレート調整回路83の入力信号はハイレベルとなる。すなわち、第2制御回路E1Nからの出力信号DNはローレベルに固定され、プルダウン回路PDは無効化される。ZQN信号がハイレベルのときには、スルーレート調整回路83には制御信号DXCが入力される。スルーレート調整回路83も、スルーレート設定信号(SR信号)により、データ信号DNのスルーレートを調整する。
When the ZQN signal is at low level, the
[第1実施形態]
図12は、第1実施形態におけるODT制御回路18の回路図である。図13は、第1実施形態のODT制御回路18における各信号の波形図である。第1実施形態においては、ODT制御回路18に検出回路50が追加される。検出回路50は、ODT制御回路18に内蔵されてもよいし、ODT制御回路18の外部に設けられてもよい。検出回路50は、図6に示したようなODT0信号とWRITE0信号が内部クロックLCLKの同一ライズエッジで検出されたときにOW1,OW2をハイレベルに活性化させ、OW3信号がハイレベルに活性化するのを阻止する。
[First Embodiment]
FIG. 12 is a circuit diagram of the
第1実施形態においては、出力バッファ40の終端抵抗値が短時間に変動するのを防ぐために、ODT0信号およびWRITE0信号の同時入力が発生したとき、OD4信号(調整信号)を活性化させない。この結果として、第1終端抵抗値RTT_NOMを経由せずに第2終端抵抗値RTT_WRに直接設定している。
In the first embodiment, in order to prevent the termination resistance value of the
まず、検出回路50は、ODT0信号およびWRITE0信号が同じタイミングで入力されると、OW3信号をローレベルに設定する。このため、OD3信号はOD1信号がハイレベルになったときではなくOD2信号がハイレベルになったときにハイレベルに活性化する。いいかえれば、OD3信号がハイレベルになるタイミングが1クロック分遅らされている。この結果、OD3(第1中間信号)=H,WR2(第2中間信号)=Lとなる期間がなくなるため、OD4信号はローレベルに固定され、第1終端抵抗値RTT_NOMが設定されることもない。このように、検出回路50がODT0信号およびWRITE0信号の同時入力を検出したとき、OD3信号(第1中間信号)の活性化タイミングを遅らせることにより、データバスにハザードが生じるのを防ぐことができる。
First, when the ODT0 signal and the WRITE0 signal are input at the same timing, the
[第2実施形態]
図14は、第2実施形態におけるODT制御回路18の回路図である。図15は、第2実施形態のODT制御回路18における各信号の波形図である。第2実施形態においては、WRITE0信号の伝送経路に検出回路54が追加されている。検出回路54は、ODT0信号とWRITE0信号が内部クロックLCLKの同一ライズエッジで検出されたときにOW1,OW2をハイレベルに活性化させ、WR4信号がハイレベルに活性化する前にWR2信号(第2中間信号)をハイレベルに活性化させる。
[Second Embodiment]
FIG. 14 is a circuit diagram of the
第2実施形態においても、出力バッファ40の終端抵抗値が短時間に変動するのを防ぐために、ODT0信号およびWRITE0信号の同時入力が発生したとき、OD4信号(調整信号)を活性化させない。
Also in the second embodiment, in order to prevent the termination resistance value of the
まず、検出回路54は、ODT0信号およびWRITE0信号が同じタイミングで入力されると、OW2信号をハイレベルに活性化する。このため、OD3信号(第1中間信号)がハイレベルになったときと同じタイミングでWR3信号もハイレベルに活性化する。この結果、OD3(第1中間信号)=H,WR2(第2中間信号)=Lとなる期間がなくなるため、OD4信号(調整信号)はローレベルに固定され、第1終端抵抗値RTT_NOMが設定されることもない。このように、検出回路54がODT0信号およびWRITE0信号の同時入力を検出したとき、WR2信号の活性化タイミングを早めることにより、データバスにハザードが生じるのを防ぐことができる。
First, when the ODT0 signal and the WRITE0 signal are input at the same timing, the
[第3実施形態]
図16は、第3実施形態におけるODT制御回路18の回路図である。図17は、第3実施形態のODT制御回路18における各信号の波形図である。第3実施形態においては、ODT制御回路18の入力部分に第1合成部56および第2合成部58が設置されている。第1合成部56は、ODT0=H,WRITE0=LのときOD0信号をハイレベルに活性化する。第2合成部58は、ODT0=H,WRITE0=HのときWR0信号をハイレベルに活性化する。ODT0信号とWRITE0信号が同一タイミングで入力されたときには、ODT0=H,WRITE0=LとはならないのでOD0信号が活性化されることはなく、したがってOD3信号(第1中間信号)が活性化(生成)されることもないし、OD4信号(調整信号)もハイレベルに活性化されることはない。
[Third Embodiment]
FIG. 16 is a circuit diagram of the
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。 The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Needless to say, it is included in the range.
10 半導体装置
11 クロック端子
12 コマンド端子
13 アドレス端子
14 データ端子
15,16 電源端子
17 データストローブ端子
18 ODT制御回路
20 出力制御回路
21 クロック入力回路
22 出力調整回路
24 入力バッファ
26 前段回路
28 バッファグループ
30 調整回路
31 コマンド入力回路
32 コマンドデコーダ
34 ESD素子
36 デコーダ
38 PU制御回路
39 PD制御回路
40 出力バッファ
41 アドレス入力回路
42 アドレスラッチ回路
44 PMOSトランジスタ
46 NMOSトランジスタ
48 単位バッファ
50 検出回路
51 ロウ系制御回路
52 カラム系制御回路
53 モードレジスタ
54 検出回路
56 第1合成部
58 第2合成部
60 メモリセルアレイ
61 ロウデコーダ
62 カラムデコーダ
63 センス回路
64 データアンプ
70 データ入出力回路
72,73,76,77 トライステートバッファ
74,79 PMOSトランジスタ
75,78 NMOSトランジスタ
80 DLL回路
82,83 スルーレート調整回路
90 内部電圧発生回路
100 パッド群
200 アレイ系回路
LCLK 内部クロック
PU プルアップ回路
PD プルダウン回路
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記データ端子と接続される出力バッファと、
前記出力バッファのインピーダンスを調整する調整回路と、を備え、
前記調整回路は、ODT信号が入力されたあとにライト信号が入力されたときには、前記出力バッファのインピーダンスをいったん第1終端抵抗値に設定したあと第2終端抵抗値に設定変更し、ODT信号とライト信号の入力タイミングが所定の時間差以内であるときには、前記出力バッファに前記第1終端抵抗値を設定することなく前記第2終端抵抗値を設定することを特徴とする半導体装置。 A data terminal;
An output buffer connected to the data terminal;
An adjustment circuit for adjusting the impedance of the output buffer,
When the write signal is input after the ODT signal is input, the adjustment circuit sets the impedance of the output buffer to the first termination resistance value and then changes the setting to the second termination resistance value. The semiconductor device, wherein when the write signal input timing is within a predetermined time difference, the second termination resistance value is set without setting the first termination resistance value in the output buffer.
前記調整回路は、前記ODT信号と前記ライト信号が同一のクロックタイミングにて入力されたとき、前記出力バッファに前記第1終端抵抗値を設定することなく前記第2終端抵抗値を設定することを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 The ODT signal and the write signal are input in synchronization with the same clock signal,
The adjustment circuit sets the second termination resistance value without setting the first termination resistance value in the output buffer when the ODT signal and the write signal are input at the same clock timing. The semiconductor device according to claim 1.
前記検出回路は、前記同時入力を検出したときには、前記出力バッファに前記第1終端抵抗値を設定するための調整信号を無効化することを特徴とする請求項2に記載の半導体装置。 A detection circuit for detecting simultaneous input of the ODT signal and the write signal;
3. The semiconductor device according to claim 2, wherein the detection circuit invalidates an adjustment signal for setting the first termination resistance value in the output buffer when detecting the simultaneous input. 4.
前記検出回路は、前記第1中間信号および第2中間信号の活性化タイミングを一致させることにより、前記調整信号の合成を阻止することを特徴とする請求項3に記載の半導体装置。 The adjustment circuit synthesizes the adjustment signal when one of the first intermediate signal generated from the ODT signal and the second intermediate signal generated from the write signal is active and the other is inactive. And
4. The semiconductor device according to claim 3, wherein the detection circuit prevents synthesis of the adjustment signal by matching activation timings of the first intermediate signal and the second intermediate signal. 5.
前記ODT信号と前記ライト信号を合成して前記第1中間信号を合成する第1合成部と、
前記ODT信号と前記ライト信号を合成して前記第2中間信号を合成する第2合成部と、を含み、
前記第1合成部は、前記ODT信号と前記ライト信号が同時入力されたときには、前記第1中間信号を生成しないことを特徴とする請求項2に記載の半導体装置。 The adjustment circuit includes:
A first combining unit that combines the ODT signal and the write signal to combine the first intermediate signal;
A second combining unit that combines the ODT signal and the write signal to combine the second intermediate signal;
The semiconductor device according to claim 2, wherein the first synthesis unit does not generate the first intermediate signal when the ODT signal and the write signal are input simultaneously.
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