JP2015207333A - Semiconductor device and information processing system including the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は半導体装置及びこれを備える情報処理システムに関し、特に、データバスインバージョン機能を有する半導体装置及びこれを備える情報処理システムに関する。 The present invention relates to a semiconductor device and an information processing system including the same, and more particularly to a semiconductor device having a data bus inversion function and an information processing system including the same.
DRAM(Dynamic Random Access Memory)の次世代規格であるDDR4(Double Data Rate 4)規格には、データバスインバージョン機能と呼ばれる機能が規定されている。データバスインバージョン機能とは、所定の条件が満たされた場合、同時に入出力されるリードデータ及びライトデータの論理レベルを反転させることによって、データ転送に伴う消費電流を削減する機能である(特許文献1参照)。 A function called a data bus inversion function is defined in the DDR4 (Double Data Rate 4) standard, which is the next generation standard of DRAM (Dynamic Random Access Memory). The data bus inversion function is a function that reduces current consumption associated with data transfer by inverting the logical levels of read data and write data that are input / output simultaneously when a predetermined condition is satisfied (patent) Reference 1).
また、DDR4型のDRAMには、メモリセルアレイとは別個に設けられたマルチパーパスレジスタと呼ばれるレジスタが設けられている。そして、電源投入後の初期設定時には、マルチパーパスレジスタを用いたトレーニング動作を行うことにより、リードタイミングが微調整される。 The DDR4-type DRAM is provided with a register called a multi-purpose register provided separately from the memory cell array. At the initial setting after power-on, the read timing is finely adjusted by performing a training operation using a multi-purpose register.
しかしながら、データバスインバージョン機能がイネーブルとなっている場合、マルチパーパスレジスタを用いたトレーニング中に、誤ってコントローラ側でデータの反転が行われるおそれがあった。 However, when the data bus inversion function is enabled, there is a risk that data is erroneously inverted on the controller side during training using the multi-purpose register.
本発明の一側面による半導体装置は、メモリセルアレイと、前記メモリセルアレイとは別個に設けられたマルチパーパスレジスタと、前記メモリセルアレイから読み出された複数のリードデータのデータパターンに応じて、前記複数のリードデータの一部又は全部を反転させるデータバスインバージョン回路と、第1及び第2の動作モードを含む複数の動作モードを指定するモードレジスタと、前記第1の動作モードが指定されている場合には前記データバスインバージョン回路から出力される前記複数のリードデータを出力し、前記第2の動作モードが指定されている場合には前記マルチパーパスレジスタから出力される複数のテストデータを出力するデータ入出力端子と、前記第1の動作モードが指定されている場合には前記データバスインバージョン回路による反転が行われたか否かを示すデータバスインバージョン信号を出力し、前記第2の動作モードが指定されている場合には所定のレベルに固定されるデータバスインバージョン端子と、を備えることを特徴とする。 A semiconductor device according to an aspect of the present invention includes a memory cell array, a multi-purpose register provided separately from the memory cell array, and a plurality of read data read from the memory cell array according to a plurality of read data patterns. A data bus inversion circuit that inverts part or all of the read data of the read data, a mode register that specifies a plurality of operation modes including the first and second operation modes, and the first operation mode are specified. In this case, the plurality of read data output from the data bus inversion circuit are output, and when the second operation mode is designated, the plurality of test data output from the multipurpose register is output. A data input / output terminal and the data bus when the first operation mode is designated A data bus inversion signal indicating whether or not inversion by the inversion circuit has been performed, and a data bus inversion terminal fixed to a predetermined level when the second operation mode is designated; It is characterized by providing.
本発明の他の側面による半導体装置は、メモリセルアレイから読み出されたリードデータをデータ入出力端子から出力する第1の動作モードと、マルチパーパスレジスタから読み出されたテストデータを前記データ入出力端子から出力する第2の動作モードと、前記リードデータのデータパターンに応じて前記リードデータの一部又は全部を反転させる第3の動作モードと、前記リードデータのデータパターンにかかわらず前記リードデータを反転させない第4の動作モードと、を備え、前記第1の動作モードが指定され、且つ、前記第3の動作モードが指定されている場合には、前記リードデータの反転の有無を示すデータバスインバージョン端子をデータバスインバージョン信号から出力し、前記第2の動作モードが指定され、且つ、前記第3の動作モードが指定されている場合には、前記データバスインバージョン信号を所定値に固定することを特徴とする。 A semiconductor device according to another aspect of the present invention includes a first operation mode in which read data read from a memory cell array is output from a data input / output terminal, and test data read from a multipurpose register as the data input / output. A second operation mode output from a terminal, a third operation mode in which part or all of the read data is inverted according to the data pattern of the read data, and the read data regardless of the data pattern of the read data. Data indicating whether or not the read data is inverted when the first operation mode is designated and the third operation mode is designated. The bus inversion terminal is output from the data bus inversion signal, the second operation mode is designated, and the previous If the third operation mode is designated, characterized in that for fixing the data bus inversion signal to a predetermined value.
本発明による情報処理システムは、上記の半導体装置と、前記データ入出力端子及び前記データバスインバージョン端子に接続されたコントローラとを備えることを特徴とする。 An information processing system according to the present invention includes the semiconductor device described above and a controller connected to the data input / output terminal and the data bus inversion terminal.
本発明によれば、マルチパーパスレジスタを用いたトレーニング中はデータバスインバージョン端子が所定のレベルに固定されることから、コントローラ側で誤ってデータの反転が行われることがない。 According to the present invention, the data bus inversion terminal is fixed at a predetermined level during training using the multipurpose register, so that the data is not erroneously inverted on the controller side.
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の全体構造を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing the overall structure of a
本実施形態による半導体装置10は、1つの半導体チップに集積されたDRAMであり、図1に示すように、n+1個のバンクに分割されたメモリセルアレイ11を備えている。バンクとは個別にコマンドを実行可能な単位であり、バンク間においては基本的に非排他的な動作が可能である。
The
メモリセルアレイ11には、互いに交差する複数のワード線WLと複数のビット線BLが設けられており、それらの交点にメモリセルMCが配置されている。ワード線WLの選択はロウデコーダ12によって行われ、ビット線BLの選択はカラムデコーダ13によって行われる。ビット線BLは、センス回路14内の対応するセンスアンプSAにそれぞれ接続されており、カラムデコーダ13により選択されたビット線BLは、センスアンプSAを介してデータコントローラ15に接続される。データコントローラ15には後述するアンプ回路やデータバスインバージョン回路などが含まれており、FIFO回路16を介してデータ入出力回路17に接続される。データ入出力回路17は、データ入出力端子21を介してデータの入出力を行う回路ブロックである。
The
また、半導体装置10は、メモリセルアレイ11とは別個に設けられたマルチパーパスレジスタ20を有する。マルチパーパスレジスタ20は、電源投入後の初期設定時などに使用するテストデータなどを格納する回路である。マルチパーパスレジスタ20がイネーブル状態である場合、メモリセルアレイ11の代わりにマルチパーパスレジスタ20に対してリード動作やライト動作が行われる。マルチパーパスレジスタ20からデータ入出力端子21を介して出力されるテストデータDQはトレーニング動作に用いられ、これによりリードタイミングの微調整などが行われる。
In addition, the
半導体装置10にはデータ入出力端子21の他に、外部端子としてストローブ端子22,23、クロック端子24,25、クロックイネーブル端子26、アドレス端子27、コマンド端子28、アラート端子29、電源端子30,31、データバスインバージョン端子32、ODT端子33などが設けられている。
In addition to the data input /
ストローブ端子22,23は、それぞれ外部ストローブ信号DQST,DQSBを入出力するための端子である。外部ストローブ信号DQST,DQSBは相補の信号であり、データ入出力端子21を介して入出力されるデータの入出力タイミングを規定する。具体的には、データの入力時、つまりライト動作時においては、外部ストローブ信号DQST,DQSBがストローブ回路18に供給され、ストローブ回路18はこれらに基づいてデータ入出力回路17の動作タイミングを制御する。これにより、データ入出力端子21を介して入力されるライトデータDQは、外部ストローブ信号DQST,DQSBに同期してデータ入出力回路17に取り込まれる。一方、データの出力時、つまりリード動作時においては、ストローブコントローラ19によってストローブ回路18の動作が制御される。これにより、データ入出力回路17からは、外部ストローブ信号DQST,DQSBに同期してリードデータDQが出力される。
The
クロック端子24,25は、それぞれ外部クロック信号CK、/CKが入力される端子である。入力された外部クロック信号CK,/CKは、クロックジェネレータ40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、ローアクティブな信号又は対応する信号の反転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。クロックジェネレータ40は、クロックイネーブル端子26を介して入力されるクロックイネーブル信号CKEに基づいて活性化され、内部クロック信号ICLKを生成する。また、クロック端子24,25を介して供給された外部クロック信号CK、/CKは、DLL回路41にも供給される。DLL回路41は、外部クロック信号CK、/CKに基づいて位相制御された出力クロック信号LCLKを生成する回路である。出力クロック信号LCLKは、データ入出力回路17によるリードデータの出力タイミングを規定するタイミング信号として用いられる。
The
アドレス端子27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、ロウコントロール回路50、カラムコントロール回路60、モードレジスタ42、コマンドデコーダ43などに供給される。ロウコントロール回路50は、アドレスバッファ51やリフレッシュカウンタ52などを含む回路ブロックであり、ロウアドレスに基づいてロウデコーダ12を制御する。また、カラムコントロール回路60は、アドレスバッファ61やバーストカウンタ62などを含む回路ブロックであり、カラムアドレスに基づいてカラムデコーダ13を制御する。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がモードレジスタ42に供給され、これによってモードレジスタ42の内容が更新される。
The
モードレジスタ42には、半導体装置10の動作モードを示す情報が設定される。モードレジスタ42に設定される情報としては、マルチパーパスレジスタ20を使用するか否かを示す情報や、データバスインバージョン機能をイネーブルにするか否かを示す情報が少なくとも含まれる。
Information indicating the operation mode of the
マルチパーパスレジスタ20を使用しない第1の動作モードが指定されている場合、リード動作やライト動作はメモリセルアレイ11に対して行われる。一方、マルチパーパスレジスタ20を使用する第2の動作モードが指定されている場合、リード動作やライト動作はマルチパーパスレジスタ20に対して行われる。したがって、トレーニング動作中は第2の動作モードが指定される。
When the first operation mode that does not use the
また、データバスインバージョン機能をイネーブルとする第3の動作モードが指定されている場合、データバスインバージョン端子32から出力されるデータバスインバージョン信号DBIを用いて、リードデータDQの論理レベルが反転されているか否かをコントローラに通知する。一方、データバスインバージョン機能をディセーブルとする第4の動作モードが指定されている場合、リードデータDQの論理レベルの反転は行われず、したがってデータバスインバージョン信号DBIは無効となる。
When the third operation mode for enabling the data bus inversion function is designated, the logical level of the read data DQ is set using the data bus inversion signal DBI output from the data
第1及び第2の動作モードは排他的であり、いずれの動作モードが指定されているかは、モードレジスタ42から出力されるモード信号MODE1/2によって示される。同様に、第3及び第4の動作モードも排他的であり、いずれの動作モードが指定されているかは、モードレジスタ42から出力されるモード信号MODE3/4によって示される。
The first and second operation modes are exclusive, and which operation mode is designated is indicated by the mode signal MODE1 / 2 output from the
コマンド端子28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、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、パリティ信号PRTY及びリセット信号RSTなどが供給される端子である。これらのコマンド信号CMDはコマンドデコーダ43に供給され、コマンドデコーダ43はこれらコマンド信号CMDに基づいて内部コマンドICMDを生成する。内部コマンド信号ICMDはコントロールロジック回路44に供給される。コントロールロジック回路44は、内部コマンド信号ICMDに基づいて、ロウコントロール回路50、カラムコントロール回路60、データコントローラ15などの動作を制御する。
The
コマンドデコーダ43には、図示しない検証回路が含まれている。検証回路は、パリティ信号PRTYに基づいてアドレス信号ADD及びコマンド信号CMDを検証し、その結果、アドレス信号ADD又はコマンド信号CMDに誤りが存在する場合には、コントロールロジック回路44及び出力回路45を介してアラート信号ALRTを出力する。アラート信号ALRTはアラート端子29を介して外部に出力される。
The
電源端子30,31は、それぞれ電源電位VDD,VSSが供給される端子である。電源端子30,31を介して供給された電源電位VDD,VSSは、電源回路46に供給される。電源回路46は、電源電位VDD,VSSに基づき、各種内部電位を生成する回路ブロックである。電源回路46によって生成される内部電位としては、昇圧電位VPP、電源電位VPERI、アレイ電位VARY、基準電位VREFなどが含まれる。昇圧電位VPPは電源電位VDDを昇圧することによって生成され、電源電位VPERI、アレイ電位VARY、基準電位VREFは外部電位VDDを降圧することによって生成される。
The
昇圧電圧VPPは、主にロウデコーダ12において用いられる電位である。ロウデコーダ12は、アドレス信号ADDに基づき選択したワード線WLをVPPレベルに駆動し、これによりメモリセルMCに含まれるセルトランジスタを導通させる。内部電位VARYは、主にセンス回路14において用いられる電位である。センス回路14が活性化すると、ビット線対の一方をVARYレベル、他方をVSSレベルに駆動することにより、読み出されたリードデータの増幅を行う。電源電圧VPERIは、ロウコントロール回路50、カラムコントロール回路60などの大部分の周辺回路の動作電位として用いられる。これら周辺回路の動作電位として電源電位VDDよりも電圧の低い電源電位VPERIを用いることにより、半導体装置10の低消費電力化が図られている。また、基準電位VREFは、データ入出力回路17において用いられる電位である。
The boosted voltage VPP is a potential mainly used in the
データバスインバージョン端子32は、データバスインバージョン信号DBIが出力される端子である。また、ODT端子33は、終端信号ODTが供給される端子である。終端信号ODTはデータ入出力回路17に供給される。終端信号ODTは、データ入出力回路17に含まれる出力バッファを終端抵抗器として使用する場合に活性化される信号である。
The data
以上が本実施形態による半導体装置10の全体構造である。
The above is the overall structure of the
図2は、半導体装置10を含むデータ処理システム200の構成を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a
図2に示すデータ処理システム200は、半導体装置10とこれを制御するコントローラ210によって構成されている。半導体装置10は、メモリセルアレイ11から出力されるリードデータDQのデータパターンに応じて、その一部又は全部を反転させるデータバスインバージョン回路70を備えている。データバスインバージョン回路70を経由したリードデータDQは、出力バッファ91を介してコントローラ210に出力される。また、リードデータDQを反転させたか否かを示すデータバスインバージョン信号DBIは、出力バッファ92を介してコントローラ210に出力される。
A
コントローラ210は、レシーバ回路213,214を介してリードデータDQ及びデータバスインバージョン信号DBIを受けるデータバスインバージョン回路212と、データバスインバージョン回路212によって復元されたリードデータDQを受ける主回路211とを備える。データバスインバージョン回路212は、データバスインバージョン信号DBIが活性化している場合、当該リードデータDQの論理レベルを反転させることによって、元のリードデータDQに復元する。ここで、データバスインバージョン信号DBIを受けるレシーバ回路214は、データバスインバージョン機能がイネーブル状態である場合に活性化される。
The
図3は、データバスインバージョン回路70の機能を説明するための図であり、(a)はデータバスインバージョン回路70に入力されるリードデータDQの値を示し、(b)はデータバスインバージョン回路70から出力されるリードデータDQ及びデータバスインバージョン信号DBIの値を示している。図3に示す例では、データ入出力端子21のビット数(m)が8ビットであり、バースト長(n)が8ビットである場合を示している。
3A and 3B are diagrams for explaining the function of the data
図3(b)に示すように、データバスインバージョン信号DBIは、バースト出力タイミングごとに1ビット割り当てられており、したがって本例ではデータバスインバージョン信号DBIが8ビット構成である。そして、データバスインバージョン信号DBIが活性レベル(本例ではローレベル)であるバースト出力タイミングに対応する8ビットのリードデータDQは、その論理レベルが全て反転される。図3(b)に示す例では、バースト出力タイミングD0〜D4に対応するビットが非活性レベル(ハイレベル)であり、バースト出力タイミングD5〜D7に対応するビットが活性レベル(ローレベル)である。その結果、図3(a)に示したバースト出力タイミングD5〜D7におけるリードデータの論理レベルが、図3(b)においては反転していることが分かる。 As shown in FIG. 3B, the data bus inversion signal DBI is assigned one bit for each burst output timing. Therefore, in this example, the data bus inversion signal DBI has an 8-bit configuration. Then, all the logic levels of the 8-bit read data DQ corresponding to the burst output timing at which the data bus inversion signal DBI is at the active level (low level in this example) are inverted. In the example shown in FIG. 3B, the bits corresponding to the burst output timings D0 to D4 are inactive level (high level), and the bits corresponding to the burst output timings D5 to D7 are active level (low level). . As a result, it can be seen that the logical level of the read data at the burst output timings D5 to D7 shown in FIG. 3A is inverted in FIG. 3B.
以下、リード動作に関連する部分に着目して、本実施形態による半導体装置10についてより詳細に説明を進める。
Hereinafter, the
図4は、半導体装置10のうちリード動作に関連する部分の主要部を示すブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram illustrating a main part of a part related to the read operation in the
上述のように、データ入出力端子21のビット数(m)が8ビットであり、バースト長(n)が8ビットである場合、メモリセルアレイ11とデータコントローラ15を接続するデータ配線DB1は、図4に示すように64ビット構成となる。データコントローラ15は、アンプ回路47及びデータバスインバージョン回路70を含んでおり、アンプ回路47とデータバスインバージョン回路70は、64ビット構成のデータ配線DB2を介して接続されている。
As described above, when the number of bits (m) of the data input /
データバスインバージョン回路70は、リードデータDQのデータパターンを解析することによってデータバスインバージョン信号DBIを生成する解析回路71と、データバスインバージョン信号DBIに基づいてリードデータDQの反転を行う反転制御回路72とを備えており、モードレジスタ42から供給されるモード信号MODE3/4が第3の動作モードを指定している場合、つまり、データバスインバージョン機能をイネーブルとする動作モードである場合に活性化される。反転制御回路72から出力されるリードデータDQは、64ビット構成のデータ配線DB3を介して出力され、FIFO回路16に含まれるパラレルシリアル変換回路81に供給される。また、解析回路71によって生成されたデータバスインバージョン信号DBIは、8ビット構成のデータバスインバージョン配線DBIB3を介して出力され、FIFO回路16に含まれるパラレルシリアル変換回路82に供給される。
The data
図5は、データバスインバージョン回路70に含まれる反転制御回路72の一部を示す回路図である。
FIG. 5 is a circuit diagram showing a part of the
図5に示すように、反転制御回路72は、データ配線DB2−iとデータ配線DB3−i(i=0〜7)との間にそれぞれ接続された反転制御回路110〜117を備える。これら反転制御回路110〜117は、それぞれデータ配線DB2−iから入力されるリードデータDQ0を反転又は非反転させてデータ配線DB3−iに出力するとともに、それぞれデータ配線DB3−iから入力されるライトデータDQ0を反転又は非反転させてデータ配線DB2−iに出力する回路である。
As shown in FIG. 5, the
具体的には、反転制御回路110はデータバスインバージョン信号DBI0を受ける排他的論理和回路XNOR1,XNOR2を備えており、データバスインバージョン信号DBI0がハイレベルであればデータ配線DB2−0とデータ配線DB3−0は同じ論理レベルとなり、データバスインバージョン信号DBI0がローレベルであればデータ配線DB2−0とデータ配線DB3−0は逆の論理レベルとなる。
Specifically, the
データバスインバージョン信号DBI0〜DBI7は、同時に入出力される複数のリードデータ及びライトデータに対して1ビット割り当てられる。そして、データ配線DB2−0〜DB2−7に供給されるリードデータDQ0はバースト出力すべき8ビットのリードデータ、つまり、互いに異なるタイミングで出力すべきリードデータであり、同様に、データ配線DB3−0〜DB3−7に供給されるライトデータDQ0はバースト入力された8ビットのライトデータ、つまり、互いに異なるタイミングで入力されたライトデータである。したがって、図5に示すように、データ配線DB2−0〜DB2−7(データ配線DB3−0〜DB3−7)にはそれぞれ個別のデータバスインバージョン信号DBI0〜DBI7が割り当てられることになる。 Data bus inversion signals DBI0 to DBI7 are assigned one bit to a plurality of read data and write data that are input / output simultaneously. The read data DQ0 supplied to the data wirings DB2-0 to DB2-7 is 8-bit read data to be burst output, that is, read data to be output at different timings. Similarly, the data wiring DB3- The write data DQ0 supplied to 0 to DB3-7 is 8-bit write data input in bursts, that is, write data input at different timings. Therefore, as shown in FIG. 5, individual data bus inversion signals DBI0 to DBI7 are assigned to the data wirings DB2-0 to DB2-7 (data wirings DB3-0 to DB3-7), respectively.
図4に戻って、パラレルシリアル変換回路81は、64ビット構成のデータ配線DB3を介して供給されるリードデータDQをパラレルシリアル変換し、8ビット構成のデータ配線DB4にシリアルに出力する。データ配線DB4を介して転送されたリードデータDQは出力バッファ91に供給され、出力バッファ91による駆動によりデータ入出力端子21から出力される。同様に、パラレルシリアル変換回路82は、8ビット構成のデータバスインバージョン配線DBIB3を介して供給されるデータバスインバージョン信号DBI(DBI0〜DBI7)をパラレルシリアル変換し、1ビット構成のデータバスインバージョン配線DBIB4にシリアルに出力する。データバスインバージョン配線DBIB4を介して転送されたデータバスインバージョン信号DBIは、出力バッファ92に供給され、出力バッファ92による駆動によりデータバスインバージョン端子32から出力される。
Returning to FIG. 4, the parallel-
また、図4に示すように、マルチパーパスレジスタ20には、モードレジスタ42からモード信号MODE1/2が供給される。そして、モード信号MODE1/2が第2の動作モードを指定している場合、つまり、マルチパーパスレジスタ20を使用する動作モードである場合、マルチパーパスレジスタ20が活性化される。
As shown in FIG. 4, the mode signal MODE1 / 2 is supplied from the
マルチパーパスレジスタ20から読み出されたテストデータDQは、64ビット構成のデータ配線MPRBを介してバッファ回路BF1に供給される。バッファ回路BF1は、制御回路73から出力されるイネーブル信号EN1に応答して活性化され、その出力はデータ配線DB3に供給される。したがって、イネーブル信号EN1が活性化すると、データ配線DB3には、メモリセルアレイ11から読み出されたリードデータDQの代わりに、マルチパーパスレジスタ20から読み出されたテストデータDQが現れる。
The test data DQ read from the
一方、データバスインバージョン配線DBIB3には、バッファ回路BF2が接続されている。バッファ回路BF2は、イネーブル信号EN1によって活性化されると、所定値(ハイレベル)に固定されたデータバスインバージョン信号DBIをデータバスインバージョン配線DBIB3に供給する。したがって、イネーブル信号EN1が活性化すると、8ビット幅のデータバスインバージョン配線DBIB3は、全てハイレベルに固定される。 On the other hand, a buffer circuit BF2 is connected to the data bus inversion wiring DBIB3. When the buffer circuit BF2 is activated by the enable signal EN1, the buffer circuit BF2 supplies the data bus inversion signal DBI fixed to a predetermined value (high level) to the data bus inversion wiring DBIB3. Therefore, when the enable signal EN1 is activated, all the 8-bit data bus inversion wirings DBIB3 are fixed at a high level.
制御回路73は、モードレジスタ42から供給されるモード信号MODE1/2,MODE3/4と、図1に示したコントロールロジック回路44から供給されるリードイネーブル信号READを受け、これらに基づいてイネーブル信号EN1〜EN3を活性化させる。リードイネーブル信号READは、コントローラ210からリードコマンドが発行された場合に、所定のタイミングで活性化する信号である。
The
図6を参照して制御回路73の動作についてより具体的に説明すると、条件Aで示すように、モード信号MODE1/2が第2の動作モード、つまり、マルチパーパスレジスタ20を使用する動作モードを示し、且つ、モード信号MODE3/4が第3の動作モード、つまり、データバスインバージョン機能を使用する動作モードを示している場合、制御回路73は、リードイネーブル信号READに応答してイネーブル信号EN1〜EN3を活性化させる。これにより、データ入出力端子21からはテストデータDQが出力されるとともに、データバスインバージョン端子32はハイレベルに固定される。
More specifically, the operation of the
また、条件Bで示すように、モード信号MODE1/2が第1の動作モード、つまり、マルチパーパスレジスタ20を使用しない動作モードを示しており、且つ、モード信号MODE3/4が第3の動作モード、つまり、データバスインバージョン機能を使用する動作モードを示している場合、制御回路73は、リードイネーブル信号READに応答してイネーブル信号EN2,EN3を活性化させる。これにより、データ入出力端子21からはリードデータDQが出力されるとともに、データバスインバージョン端子32からはデータバスインバージョン信号DBIが出力される。
As indicated by condition B, the mode signal MODE1 / 2 indicates the first operation mode, that is, the operation mode in which the
さらに、条件Cで示すように、モード信号MODE1/2が第1の動作モード、つまり、マルチパーパスレジスタ20を使用しない動作モードを示しており、且つ、モード信号MODE3/4が第4の動作モード、つまり、データバスインバージョン機能を使用しない動作モードを示している場合、制御回路73は、リードイネーブル信号READに応答してイネーブル信号EN2を活性化させる。これにより、データ入出力端子21からはリードデータDQが出力されるとともに、データバスインバージョン端子32はハイインピーダンス状態となる。
Further, as indicated by the condition C, the mode signal MODE1 / 2 indicates the first operation mode, that is, the operation mode not using the
そして、条件Dで示すように、モード信号MODE1/2が第2の動作モード、つまり、マルチパーパスレジスタ20を使用する動作モードを示しており、且つ、モード信号MODE3/4が第4の動作モード、つまり、データバスインバージョン機能を使用しない動作モードを示している場合、制御回路73は、リードイネーブル信号READに応答してイネーブル信号EN1,EN2を活性化させる。これにより、データ入出力端子21からはテストデータDQが出力されるとともに、データバスインバージョン端子32はハイインピーダンス状態となる。
As indicated by condition D, the mode signal MODE1 / 2 indicates the second operation mode, that is, the operation mode using the
図7は、本実施形態による半導体装置10のトレーニング時の動作を説明するためのタイミング図である。
FIG. 7 is a timing chart for explaining the operation during training of the
図7に示す例では、外部クロック信号CKに同期して時刻t1にモードレジスタセットコマンドMRが発行され、これによりデータバスインバージョン機能がディセーブルからイネーブルに切り替えられる。つまり、第4の動作モードから第3の動作モードに切り替わる。 In the example shown in FIG. 7, the mode register set command MR is issued at time t1 in synchronization with the external clock signal CK, thereby switching the data bus inversion function from disabled to enabled. That is, the fourth operation mode is switched to the third operation mode.
次に、時刻t2にモードレジスタセットコマンドMRが発行され、これによりマルチパーパスレジスタを使用する動作モードに切り替えられる。つまり、第1の動作モードから第2の動作モードに切り替わる。したがって、この状態は図6に示した条件Aの状態である。 Next, a mode register set command MR is issued at time t2, thereby switching to an operation mode using the multipurpose register. That is, the first operation mode is switched to the second operation mode. Therefore, this state is the state of condition A shown in FIG.
この状態で、時刻t3にリードコマンドRDが発行されると、メモリセルアレイ11の代わりにマルチパーパスレジスタ20に対してアクセスが実行される。そして、イネーブル信号EN1が活性化するため、マルチパーパスレジスタ20に保持されているテストデータDQがデータ配線DB3に読み出される。一方、データバスインバージョン配線DBIB3については、バッファ回路BF2によって全てハイレベルに固定される。
In this state, when the read command RD is issued at time t3, the
これにより、その後イネーブル信号EN2,EN3が活性化すると、データ入出力端子21からはテストデータDQがバースト出力され、データバスインバージョン端子32はハイレベルに固定される。
As a result, when the enable signals EN2 and EN3 are subsequently activated, the test data DQ is burst output from the data input /
そして、時刻t4にモードレジスタセットコマンドMRが発行され、マルチパーパスレジスタを使用しない動作モードに切り替えられる。つまり、第2の動作モードから第1の動作モードに切り替わり、時刻t1〜t2の状態に戻る。 At time t4, the mode register set command MR is issued, and the operation mode is switched to the operation mode that does not use the multi-purpose register. That is, the operation mode is switched from the second operation mode to the first operation mode, and the state returns to the time t1 to t2.
図8は、参考例による半導体装置のトレーニング時の動作を説明するためのタイミング図である。 FIG. 8 is a timing chart for explaining the operation during training of the semiconductor device according to the reference example.
図8に示す例では、時刻t1〜t4に発行されるコマンドの種類は図7に示した例と同じであるが、参考例による半導体装置はバッファ回路BF2を備えていない。また、第2及び第3の動作モードが同時に選択されている条件Aの場合、イネーブル信号EN3は活性化しない。この場合、図8に示すように、テストデータDQのバースト出力に同期してデータバスインバージョン端子32はハイレベルに駆動されず、ハイインピーダンス状態のままとなる。
In the example shown in FIG. 8, the types of commands issued at times t1 to t4 are the same as in the example shown in FIG. 7, but the semiconductor device according to the reference example does not include the buffer circuit BF2. In the case of the condition A in which the second and third operation modes are selected at the same time, the enable signal EN3 is not activated. In this case, as shown in FIG. 8, the data
このような場合であっても、通常、データバスインバージョン端子32はハイレベルを示す。これは、データバスインバージョン端子32に対応する出力バッファ92がハイインピーダンス状態であっても、伝送線路に存在する終端抵抗器を介してデータバスインバージョン端子32がプルアップされることが一般的だからである。
Even in such a case, the data
しかしながら、一般的に、終端抵抗器を介したプルアップ能力は弱いことから、ノイズの影響によってデータバスインバージョン端子32のレベルが変動するおそれがある。このため、伝送線路にノイズが重畳すると、コントローラ210側にローレベルのデータバスインバージョン信号DBIが伝達されるおそれがあり、この場合にはデータバスインバージョン回路212による誤ったデータの反転が行われてしまう。これは、第3の動作モードが指定されている場合、第1の動作モードが指定されているか第2の動作モードが指定されているかにかかわらず、コントローラ210に含まれるレシーバ回路214が活性化される可能性があるからである。そして、誤ったデータの反転が行われると、当然ながら、トレーニング動作がエラーとなってしまう。このような問題は、伝送線路が中間レベルに終端されているケースにおいても発生する。
However, in general, the pull-up capability via the termination resistor is weak, so that the level of the data
これに対し、本実施形態による半導体装置10は、第2及び第3の動作モードが同時に選択されている条件Aの場合、データバスインバージョン端子32がハイレベルに固定されることから、上述した問題が生じることが無く、正しくトレーニング動作を行うことが可能となる。
In contrast, in 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 メモリセルアレイ
12 ロウデコーダ
13 カラムデコーダ
14 センス回路
15 データコントローラ
16 FIFO回路
17 データ入出力回路
18 ストローブ回路
19 ストローブコントローラ
20 マルチパーパスレジスタ
21 データ入出力端子
22,23 ストローブ端子
24,25 クロック端子
26 クロックイネーブル端子
27 アドレス端子
28 コマンド端子
29 アラート端子
30,31 電源端子
32 データバスインバージョン端子
33 ODT端子
40 クロックジェネレータ
41 DLL回路
42 モードレジスタ
43 コマンドデコーダ
44 コントロールロジック回路
45 出力回路
46 電源回路
47 アンプ回路
50 ロウコントロール回路
51 アドレスバッファ
52 リフレッシュカウンタ
60 カラムコントロール回路
61 アドレスバッファ
62 バーストカウンタ
70 データバスインバージョン回路
71 解析回路
72 反転制御回路
73 制御回路
81,82 パラレルシリアル変換回路
91,92 出力バッファ
110〜117 反転制御回路
200 データ処理システム
210 コントローラ
211 主回路
212 データバスインバージョン回路
213,214 レシーバ回路
BF1,BF2 バッファ回路
BL ビット線
DB1〜DB4 データ配線
DBIB3,DBIB4 データバスインバージョン配線
MC メモリセル
MPRB データ配線
SA センスアンプ
WL ワード線
XNOR1,XNOR2 排他的論理和回路
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記メモリセルアレイとは別個に設けられたマルチパーパスレジスタと、
前記メモリセルアレイから読み出された複数のリードデータのデータパターンに応じて、前記複数のリードデータの一部又は全部を反転させるデータバスインバージョン回路と、
第1及び第2の動作モードを含む複数の動作モードを指定するモードレジスタと、
前記第1の動作モードが指定されている場合には前記データバスインバージョン回路から出力される前記複数のリードデータを出力し、前記第2の動作モードが指定されている場合には前記マルチパーパスレジスタから出力される複数のテストデータを出力するデータ入出力端子と、
前記第1の動作モードが指定されている場合には前記データバスインバージョン回路による反転が行われたか否かを示すデータバスインバージョン信号を出力し、前記第2の動作モードが指定されている場合には所定のレベルに固定されるデータバスインバージョン端子と、を備えることを特徴とする半導体装置。 A memory cell array;
A multipurpose register provided separately from the memory cell array;
A data bus inversion circuit that inverts part or all of the plurality of read data according to a data pattern of the plurality of read data read from the memory cell array;
A mode register for designating a plurality of operation modes including a first operation mode and a second operation mode;
The plurality of read data output from the data bus inversion circuit is output when the first operation mode is designated, and the multipurpose is outputted when the second operation mode is designated. A data input / output terminal for outputting a plurality of test data output from the register;
When the first operation mode is designated, a data bus inversion signal indicating whether or not inversion by the data bus inversion circuit has been performed is output, and the second operation mode is designated. A data bus inversion terminal which is fixed to a predetermined level in some cases, and a semiconductor device.
前記データバスインバージョン回路と前記データバスインバージョン端子を接続するデータバスインバージョン配線と、
前記マルチパーパスレジスタから出力される前記複数のテストデータを前記データ配線に転送する第1のバッファ回路と、
所定値を前記データバスインバージョン配線に供給する第2のバッファ回路と、をさらに備え、
前記第1及び第2のバッファは、前記第1の動作モードが指定されている場合には非活性化され、前記第2の動作モードが指定されている場合には活性化されることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 Data wiring connecting the data bus inversion circuit and the data input / output terminal;
A data bus inversion wiring connecting the data bus inversion circuit and the data bus inversion terminal;
A first buffer circuit for transferring the plurality of test data output from the multipurpose register to the data wiring;
A second buffer circuit for supplying a predetermined value to the data bus inversion wiring, and
The first and second buffers are deactivated when the first operation mode is designated, and activated when the second operation mode is designated. The semiconductor device according to claim 1.
マルチパーパスレジスタから読み出されたテストデータを前記データ入出力端子から出力する第2の動作モードと、
前記リードデータのデータパターンに応じて前記リードデータの一部又は全部を反転させる第3の動作モードと、
前記リードデータのデータパターンにかかわらず前記リードデータを反転させない第4の動作モードと、を備え、
前記第1の動作モードが指定され、且つ、前記第3の動作モードが指定されている場合には、前記リードデータの反転の有無を示すデータバスインバージョン端子をデータバスインバージョン信号から出力し、
前記第2の動作モードが指定され、且つ、前記第3の動作モードが指定されている場合には、前記データバスインバージョン信号を所定値に固定することを特徴とする半導体装置。 A first operation mode for outputting read data read from the memory cell array from a data input / output terminal;
A second operation mode for outputting test data read from a multipurpose register from the data input / output terminal;
A third operation mode for inverting part or all of the read data in accordance with a data pattern of the read data;
A fourth operation mode that does not invert the read data regardless of the data pattern of the read data,
When the first operation mode is designated and the third operation mode is designated, a data bus inversion terminal indicating whether or not the read data is inverted is output from a data bus inversion signal. ,
A semiconductor device characterized in that, when the second operation mode is designated and the third operation mode is designated, the data bus inversion signal is fixed to a predetermined value.
前記第2の動作モードが指定されているか否かにかかわらず、前記第2のレシーバ回路を活性化させることを特徴とする請求項9に記載の情報処理システム。 When the third operation mode is designated for the semiconductor device, the controller
The information processing system according to claim 9, wherein the second receiver circuit is activated regardless of whether or not the second operation mode is designated.
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CN109643563A (en) * | 2016-08-10 | 2019-04-16 | 美光科技公司 | Semiconductor decker with data/address bus |
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