JP2018195359A - Memory cell, memory module, information processing device and error correction method of memory cell - Google Patents
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Abstract
Description
この出願で言及する実施例は、メモリセル、メモリモジュール、情報処理装置およびメモリセルのエラー訂正方法に関する。 The embodiments referred to in this application relate to a memory cell, a memory module, an information processing apparatus, and a memory cell error correction method.
従来、メモリ(例えば、DRAM:Dynamic Random Access Memory)からのデータ読み出し時には、エラー検出訂正コード(ECC:Error Check and Correct Code,Error Correction Code)を付加することで、外乱によるビット反転などのエラーを訂正できるようにしている。 Conventionally, when data is read from a memory (for example, DRAM: Dynamic Random Access Memory), an error detection and correction code (ECC: Error Check and Correct Code, Error Correction Code) is added to prevent errors such as bit inversion due to disturbance. I am trying to correct it.
ところで、訂正符号の性質上、訂正可能なビット数には上限があり、この訂正可能上限ビット数以下のエラーを訂正可能エラー(CE:Correctable Error)と呼び、訂正可能上限ビット数を超過したエラーを訂正不能エラー(UE:Uncorrectable Error)と呼ぶ。なお、CEおよびUEは、読み出し時にECCをチェックする回路(ECCD:ECC Decoder)を経由することで検出する。 By the way, due to the nature of the correction code, there is an upper limit to the number of bits that can be corrected. Is called Uncorrectable Error (UE). The CE and the UE are detected by passing through a circuit (ECCD: ECC Decoder) that checks the ECC at the time of reading.
ここで、CEであれば、ECCD内部で訂正し、CPU(Central Processing Unit)へ転送することができる。しかしながら、UEの場合には、ECCDから訂正不能フラグをCPUへ送信し、エラーデータを破棄する。そして、ECCDから訂正不能フラグを受信したCPUは、処理を中断するか、或いは、UEとなったデータをメモリ書き込みから再実行する(以下、UEリトライとも称する)。このとき、UEリトライは、通常のデータ転送に比べて2倍の時間を要する。 Here, the CE can be corrected in the ECCD and transferred to a CPU (Central Processing Unit). However, in the case of the UE, an uncorrectable flag is transmitted from the ECCD to the CPU, and the error data is discarded. Then, the CPU that has received the uncorrectable flag from the ECCD interrupts processing, or re-executes data that has become a UE from memory writing (hereinafter also referred to as UE retry). At this time, the UE retry takes twice as long as the normal data transfer.
すなわち、メモリの構造上、書き込みと読み出しで共通のバスを使用するため、例えば、UE判定の読み出しと、本来のデータの読み書きを並列処理できないからである。さらに、書き込み時と読み出し時のどちらでUEとなったか判別できないため、書き込み時のUEと読み出し時のUEのいずれの場合においても、メモリへの書き込みから再実行することが求められる。 That is, because a common bus is used for writing and reading because of the structure of the memory, for example, reading of UE determination and reading and writing of original data cannot be performed in parallel. Furthermore, since it cannot be determined whether the UE has been written or read, it is required to re-execute from writing to the memory in both the UE at the time of writing and the UE at the time of reading.
ところで、従来、メモリセルの構造を改良したメモリやメモリモジュールとしては、様々な提案がなされている。 By the way, conventionally, various proposals have been made for memories and memory modules having an improved memory cell structure.
上述したように、例えば、CPUからメモリへのデータ書き込みと、UE判定のためのデータ読み出しのバス競合を避けるために、データチェック用バスを設けることが考えられる。 As described above, for example, in order to avoid bus contention between data writing from the CPU to the memory and data reading for UE determination, it is conceivable to provide a data check bus.
しかしながら、例えば、メモリ(メモリセル)に対してデータを書き込んだ後、データエラーチェックを行うと、キャパシタの電荷が放電されるため、リフレッシュ処理を行うことになる。すなわち、例えば、CPUがメモリからデータを読み出す場合、データチェック後と通常のデータ読み出し後の計2回リフレッシュ処理が必要になり、レイテンシの増加を招く虞がある。 However, for example, when a data error check is performed after data is written to the memory (memory cell), the capacitor charge is discharged, and thus a refresh process is performed. That is, for example, when the CPU reads data from the memory, refresh processing is required twice in total after data check and after normal data read, which may increase latency.
一実施形態によれば、積層された第1電極,第2電極および第3電極を含み、前記第1電極と前記第2電極間、並びに、前記第2電極と前記第3電極間に電荷を蓄積可能なキャパシタと、第1トランジスタと、第2トランジスタとを有するメモリセルが提供される。 According to one embodiment, the first electrode, the second electrode, and the third electrode are stacked, and a charge is charged between the first electrode and the second electrode, and between the second electrode and the third electrode. A memory cell is provided having a storable capacitor, a first transistor, and a second transistor.
前記第1トランジスタは、制御線に接続された制御端子、データ信号線に接続された第1端子および前記第1電極に接続された第2端子を含む。前記第2トランジスタは、データチェック用制御線に接続された制御端子、前記第2電極に接続された第1端子および所定電位線に接続された第2端子を含む。前記第3電極は、データチェック用信号線に接続される。 The first transistor includes a control terminal connected to a control line, a first terminal connected to a data signal line, and a second terminal connected to the first electrode. The second transistor includes a control terminal connected to a data check control line, a first terminal connected to the second electrode, and a second terminal connected to a predetermined potential line. The third electrode is connected to a data check signal line.
開示のメモリセル、メモリモジュール、情報処理装置およびメモリセルのエラー訂正方法は、メモリに対するデータの書き込みチェック後のリフレッシュ動作を不要としてレイテンシの増加を抑えることができるという効果を奏する。 The disclosed memory cell, memory module, information processing apparatus, and memory cell error correction method have an effect of suppressing an increase in latency without requiring a refresh operation after a data write check on the memory.
まず、メモリセル、メモリモジュール、情報処理装置およびメモリセルのエラー訂正方法の実施例を詳述する前に、メモリセルの一例、並びに、一般的なメモリモジュールおよびその変形例を、図1〜図6を参照して説明する。 First, before describing embodiments of a memory cell, a memory module, an information processing apparatus, and a memory cell error correction method in detail, an example of a memory cell, a general memory module, and a modification thereof will be described with reference to FIGS. This will be described with reference to FIG.
図1は、関連技術のメモリセルの一例を示す回路図であり、バス競合を回避することができるメモリセルmcの一例を示すものである。すなわち、図1に示すメモリセルmcは、2つのトランジスタ101,102並びにキャパシタ103を含み、例えば、CPUからメモリへのデータ書き込みと、UE(訂正不能エラー)判定のためのデータ読み出しのバス競合を避けるようになっている。ここで、トランジスタ101および102は、それぞれnチャネル型MOSトランジスタで形成され、キャパシタ103は、誘電体層133を2つの電極131および132で挟むようにして形成されるが、それらに限定されるものではない。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an example of a memory cell of related technology, and shows an example of a memory cell mc that can avoid bus contention. In other words, the memory cell mc shown in FIG. 1 includes two
トランジスタ101のゲートGには、制御線wlが接続され、トランジスタ101のソースSには、データ信号線blが接続されている。また、トランジスタ101のドレインDには、キャパシタ103の一方の電極131およびトランジスタ102のソースSが接続されている。さらに、トランジスタ102のゲートGには、データチェック用制御線cwlが接続され、トランジスタ102のドレインDには、データチェック用信号線cblが接続されている。なお、キャパシタ103の他方の電極132は、接地(GND)されている。
A control line wl is connected to the gate G of the
すなわち、メモリセルmcには、例えば、CPUからメモリ(DRAM)に対するデータ書き込み用バス(データ信号線bl)およびチェック用バス(データチェック用信号線cbl)が設けられ、それぞれトランジスタ101および102により制御される。
That is, for example, a data write bus (data signal line bl) and a check bus (data check signal line cbl) from the CPU to the memory (DRAM) are provided in the memory cell mc, which are controlled by the
図2は、図1に示すメモリセルを適用したメモリセルアレイの一例を示すブロック図であり、データチェック専用線(cbl,cwl)を有するメモリアレイの構成例を示すものである。なお、図2では、3つのメモリセルmc1〜mc3のみ描かれているが、実際には、多数のメモリセルmcがマトリクス状に配置されるのはいうまでもない。 FIG. 2 is a block diagram showing an example of a memory cell array to which the memory cell shown in FIG. 1 is applied, and shows a configuration example of a memory array having data check dedicated lines (cbl, cwl). In FIG. 2, only three memory cells mc1 to mc3 are illustrated, but it goes without saying that a large number of memory cells mc are actually arranged in a matrix.
図2に示すメモリセルアレイは、通常のメモリ(DRAM)と同様に、制御線wl(wl1〜wl3)によるデータアクセスのためのメモリアドレス制御を行う。さらに、データ信号線bl(bl1〜bl3)によってメモリセルmc(mc1〜mc3)への書き込みを行った後、データチェック用制御線cwl(cw1〜cw3)とデータチェック用信号線cbl(cbl1〜cbl3)によるメモリのチェックを行う。このように、信号線をデータ信号線blとデータチェック用信号線cblに分けることでバスの競合を回避するようになっている。 The memory cell array shown in FIG. 2 performs memory address control for data access by the control lines wl (wl1 to wl3) in the same manner as a normal memory (DRAM). Further, after writing to the memory cells mc (mc1 to mc3) by the data signal lines bl (bl1 to bl3), the data check control lines cwl (cw1 to cw3) and the data check signal lines cbl (cbl1 to cbl3) are performed. ) Check memory. In this way, by dividing the signal line into the data signal line bl and the data check signal line cbl, bus contention is avoided.
図3は、一般的なメモリモジュールの構成例を模式的に示すブロック図であり、図4は、図2に示すメモリセルアレイを適用したメモリモジュールの一例を模式的に示すブロック図である。なお、図3および図4は、DIMM(Dual Inline Memory Module)を模式的に示すものであり、データ信号線bl(データチェック用信号線cbl)を11本として描き、制御線wl(データチェック用制御線cwl)を1本として描いている。 FIG. 3 is a block diagram schematically showing a configuration example of a general memory module, and FIG. 4 is a block diagram schematically showing an example of a memory module to which the memory cell array shown in FIG. 2 is applied. 3 and 4 schematically show a DIMM (Dual Inline Memory Module). The data signal line bl (data check signal line cbl) is drawn as 11 lines, and the control line wl (data check line) is shown. The control line cwl) is drawn as one line.
図1および図2を参照して説明したように、バス競合を回避することができるメモリセルmcでは、4種類の信号線bl,wl,cbl,cwlが使用される。そのため、図4に示されるように、図2に示すメモリセルアレイを適用したメモリモジュールでは、図3の一般的なメモリモジュールに対して、2倍の信号線が使用されることになり、バス幅の増大を来すことになる。 As described with reference to FIGS. 1 and 2, in the memory cell mc capable of avoiding bus contention, four types of signal lines bl, wl, cbl, and cwl are used. Therefore, as shown in FIG. 4, in the memory module to which the memory cell array shown in FIG. 2 is applied, twice as many signal lines are used as compared with the general memory module shown in FIG. Will increase.
これは、メモリモジュール(DIMM)のピン数の増加だけでなく、例えば、CPUでも、同様にバスを増設することが求められる。さらに、内蔵メモリとして適用する場合でも、バス幅の増大を来すのは同様であり、チップ面積の増大によるコスト上昇等を招くことになる。 This is not only an increase in the number of pins of the memory module (DIMM) but also, for example, a CPU is required to add a bus in the same manner. Furthermore, even when applied as a built-in memory, it is the same that the bus width is increased, which leads to an increase in cost due to an increase in chip area.
図5は、図1に示すメモリセルを適用したメモリセルアレイの他の例を示すブロック図であり、チェック回路(チェックサム生成回路)CCを内蔵したメモリセルアレイを示すものである。図6は、図5に示すメモリセルアレイを適用したメモリモジュールの一例を模式的に示すブロック図である。 FIG. 5 is a block diagram showing another example of a memory cell array to which the memory cell shown in FIG. 1 is applied, and shows a memory cell array incorporating a check circuit (checksum generation circuit) CC. FIG. 6 is a block diagram schematically showing an example of a memory module to which the memory cell array shown in FIG. 5 is applied.
図5および図6と、前述した図2および図4の比較から明らかなように、チェック回路CCを内蔵したメモリセルアレイを適用したメモリモジュール(DIMM)では、例えば、11本のデータチェック用信号線cblを1本に低減することが可能なのが分かる。すなわち、メモリモジュール内にチェックサム生成回路(チェック回路)を増設することで、メモリモジュール内で複数のcbl(cbl1〜cbl3)を1つの信号線clにまとめてCPUに接続する。この手法を適用することにより、メモリモジュールのピン数(CPUのバス幅)を低減することができ、例えば、図3に示す一般的なDIMMに対してわずかな数の信号線を増設するだけでよいことになる。 As is clear from comparison between FIGS. 5 and 6 and FIGS. 2 and 4 described above, in the memory module (DIMM) to which the memory cell array incorporating the check circuit CC is applied, for example, 11 data check signal lines It can be seen that cbl can be reduced to one. That is, by adding a checksum generation circuit (check circuit) in the memory module, a plurality of cbls (cbl1 to cbl3) are combined into one signal line cl and connected to the CPU in the memory module. By applying this method, the number of pins of the memory module (CPU bus width) can be reduced. For example, only a few signal lines are added to the general DIMM shown in FIG. It will be good.
さらに、ECC(エラー検出訂正コード)とチェックサムの2種類のエラーチェックコードを用いることで、メモリへのデータ書き込み時のエラー、並びに、メモリからのデータ読み出し時のエラーを切り分けることが可能となる。すなわち、チェックサムによる検査時点でエラーを検出した場合には、書き込み時のエラーであり、ECCでエラー検出した場合には、読み出し時のエラーであると判別することができる。 Furthermore, by using two types of error check codes, ECC (error detection and correction code) and checksum, it is possible to distinguish between errors when writing data to the memory and errors when reading data from the memory. . In other words, when an error is detected at the time of checking by a checksum, it can be determined that the error is at the time of writing, and when an error is detected by ECC, it is an error at the time of reading.
しかしながら、図1に示すメモリセルを適用すると、例えば、データエラーチェックにより生じるレイテンシの増加を根本的に解決したことにはならない。すなわち、図1のメモリセルにおいて、データエラーチェックを行う場合、キャパシタ103の電荷が放電されることになるためリフレッシュ処理が必要となり、この間、通常のデータ読み書きの処理を実行することが困難になる。換言すると、図1に示すメモリセル構造を適用した場合、例えば、CPUがメモリからデータを読み出す際に、データチェック後と通常のデータ読み出し後の計2回リフレッシュ処理が必要になり、レイテンシの増加を招くことになる。
However, application of the memory cell shown in FIG. 1 does not fundamentally solve the increase in latency caused by, for example, data error check. That is, in the memory cell of FIG. 1, when performing a data error check, the
以下、メモリセル、メモリモジュール、情報処理装置およびメモリセルのエラー訂正方法の実施例を、添付図面を参照して詳述する。図7は、本実施例のメモリセルを示す回路図である。図7に示されるように、本実施例のメモリセルMCは、2つのトランジスタ1,2および三重構造のキャパシタ3を含む。
Hereinafter, embodiments of a memory cell, a memory module, an information processing apparatus, and a memory cell error correction method will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 7 is a circuit diagram showing the memory cell of this embodiment. As shown in FIG. 7, the memory cell MC of this embodiment includes two
すなわち、キャパシタ3は、積層された第1電極(導体)31,第2電極32および第3電極33を含む三重構造とされ、第1電極31と第2電極32間には、第1誘電体層34が設けられ、第2電極32と第3電極33間には、第2誘電体層35が設けられている。ここで、電極31〜33は、例えば、アルミニウムや銅といった金属、或いは、ポリシリコン等の導電性物質で形成され、また、誘電体層34,35は、例えば、酸化シリコンや窒化シリコン等の誘電体物質で形成される。
That is, the
トランジスタ(第1トランジスタ)1およびトランジスタ(第2トランジスタ)2は、例えば、nチャネル型MOSトランジスタで形成されるが、これに限定されないのはもちろんである。トランジスタ1において、ゲート(制御端子)Gは、制御線wlに接続され、ソース(第1端子)Sは、データ信号線blに接続され、そして、ドレイン(第2端子)Dは、キャパシタ3の第1電極31に接続されている。また、トランジスタ2において、ゲートGは、データチェック用制御線cwlに接続され、ソースSは、キャパシタ3の第2電極32に接続され、そして、ドレインDは、接地線(所定電位線)GNDに接続されている。ここで、キャパシタ3の第3電極33は、データチェック用信号線cblに接続されている。
The transistor (first transistor) 1 and the transistor (second transistor) 2 are formed of, for example, n-channel MOS transistors, but are not limited thereto. In the transistor 1, the gate (control terminal) G is connected to the control line wl, the source (first terminal) S is connected to the data signal line bl, and the drain (second terminal) D is connected to the
図8は、図1に示すメモリセルにおける電荷状態の遷移を説明するための図であり、図9は、図7に示すメモリセルにおける電荷状態の遷移を説明するための図である。すなわち、図7に示す本実施例のメモリセルMCの動作を、図1に示す関連技術のメモリセルの動作と比較して説明する。ここで、図8(a)および図9(a)は、データチェック前の充電状態を示し、図8(b)および図9(b)は、データチェック後の放電状態を示し、図8(c)は、リフレッシュ後の充電状態を示し、そして、図8(d)および図9(c)は、データ読み出し後の放電状態を示す。なお、以下の説明では、トランジスタ1,2および101,102をnチャネル型MOSトランジスタとして説明するが、トランジスタの導電型および種類、並びに、制御信号のレベル等は、様々に変形および変更が可能なのはいうまでもない。
FIG. 8 is a diagram for explaining the transition of the charge state in the memory cell shown in FIG. 1, and FIG. 9 is a diagram for explaining the transition of the charge state in the memory cell shown in FIG. That is, the operation of the memory cell MC of this embodiment shown in FIG. 7 will be described in comparison with the operation of the memory cell of the related art shown in FIG. Here, FIGS. 8A and 9A show the state of charge before the data check, FIGS. 8B and 9B show the state of discharge after the data check, and FIG. c) shows the state of charge after refresh, and FIGS. 8 (d) and 9 (c) show the state of discharge after data reading. In the following description, the
最初に、図8(a)〜図8(d)を参照して、キャパシタ103が2枚の電極131,132の図1に示すメモリセルmcの動作を説明する。まず、データ書き込みは、例えば、データチェック用制御線cwlを低レベル『L』として、トランジスタ102をオフする。そして、一般的なDRAMセルと同様に、制御線wlを高レベル『H』として、トランジスタ101をオンし、データ信号線blと接地線GND間の電位差によりキャパシタ103に電荷を蓄積してデータ書き込みを行い、この状態を初期状態とする。なお、メモリセルmcに対するデータの書き込みを行った後、wlを『L』としてトランジスタ101もオフする。すなわち、図8(a)に示されるように、初期状態では、例えば、データ『1』に相当する充電状態(データチェック前の充電状態)となっており、キャパシタ103の電極131と132の間(誘電体層133)には、電荷が蓄積されている。
First, the operation of the memory cell mc shown in FIG. 1 in which the
さらに、メモリセルmcに書き込まれたデータのエラーチェックを行うために、メモリセルmcのデータを読み出す。すなわち、wlを『L』としたまま、cwlを『H』として、トランジスタ102をオンし、キャパシタ103に蓄積された電荷を、データチェック用信号線cblから取り出す。これにより、図8(b)に示されるように、キャパシタ103の電極131と132の間の電荷は放電され、データチェック後の放電状態となる。
Further, data in the memory cell mc is read in order to perform an error check on the data written in the memory cell mc. That is, with wl set to “L”, cwl is set to “H”, the
そこで、wlを『L』とすると共に、wlを『H』としてリフレッシュ処理を実行し、キャパシタ103を再充電する。すなわち、図8(c)に示されるように、リフレッシュ処理により電極131と132の間に電荷が蓄積されてリフレッシュ後の充電状態となり、例えば、CPUからメモリセル(メモリ)のデータを読み出すことが可能となる。
Therefore, wl is set to “L” and wl is set to “H” to execute a refresh process, and the
メモリのデータ読み出しは、データ書き込みと同様に、cwlを『L』としてトランジスタ102をオフしたまま、wlを『H』としてトランジスタ101をオンし、キャパシタ103に蓄積された電荷を、blから読み出す。これにより、図8(d)に示されるように、キャパシタ103の電極131と132の間の電荷は放電され、データ読み出し後の放電状態となる。
In the memory data reading, similarly to the data writing, cwl is set to “L” and the
次に、図9(a)〜図9(c)を参照して、キャパシタ3の電極が三重構造(電極(導体)31〜33)の図7に示すメモリセルMCの動作を説明する。まず、データ書き込みは、例えば、データチェック用制御線cwlを『L』としてトランジスタ2をオフし、中央の(第2)電極32をフローティング状態とし、この状態で、制御線wlを『H』としてトランジスタ1をオンする。そして、データ信号線blとデータチェック用信号線cblの電位差によりキャパシタ3に電荷を蓄積してデータ書き込みを行い、この状態を初期状態(データ『1』に相当する充電状態:データチェック前の充電状態)とする。換言すると、キャパシタ3において、第2電極はフローティング状態とされ、第1電極31および第3電極33により書き込みが行われる。すなわち、図9(a)に示されるように、初期状態では、キャパシタ3の電極31と32の間(第1誘電体層34)、および、電極32と33の間(第2誘電体層35)には、それぞれ電荷が蓄積されている。
Next, the operation of the memory cell MC shown in FIG. 7 in which the electrode of the
さらに、メモリセルMCに書き込まれたデータのエラーチェックを行うために、メモリセルMCのデータ(第2誘電体層35に蓄積された電荷)を読み出す。すなわち、cwlを『H』としてトランジスタ2をオンして第2電極32を接地線GNDに接続し、wlを『L』としてトランジスタ1をオフし、第2誘電体層35に蓄積された電荷をデータチェック用信号線cblから取り出す。これにより、図9(b)に示されるように、キャパシタ3において、第2電極32と第3電極33の間(第2誘電体層35)の電荷は放電されるが、第1電極31と第2電極32の間(第1誘電体層34)の電荷はそのまま保持される。
Further, in order to perform an error check of the data written in the memory cell MC, the data (charge accumulated in the second dielectric layer 35) of the memory cell MC is read. That is, the
そして、メモリのデータ読み出しは、メモリセルMCのデータ(第1誘電体層34に蓄積された電荷)を読み出す。すなわち、cwlを『H』としてトランジスタ2をオンして第2電極32を接地線GNDに接続し、wlを『H』としてトランジスタ1をオンし、第1誘電体層34に蓄積された電荷をデータ信号線blから取り出す。これにより、図9(c)に示されるように、キャパシタ3において、第1電極31と第2電極32の間(第1誘電体層34)の電荷は放電され、データ読み出し後の放電状態となる。すなわち、キャパシタ3は、完全に放電状態となる。
In the memory data reading, the data of the memory cells MC (charges accumulated in the first dielectric layer 34) are read. That is, the
このように、図7に示す本実施例のメモリセルを適用することにより、例えば、図1に示す関連技術のメモリセルを適用した場合におけるデータチェック後のリフレッシュ処理を不要とすることができる。すなわち、本実施例によれば、データチェック後のリフレッシュ処理に要する時間を削減することができ、例えば、CPUからメモリへのアクセス時のレイテンシの増加を抑えることが可能となる。 Thus, by applying the memory cell of this embodiment shown in FIG. 7, for example, the refresh process after the data check when the memory cell of the related technology shown in FIG. 1 is applied can be made unnecessary. That is, according to this embodiment, it is possible to reduce the time required for the refresh process after the data check, and for example, it is possible to suppress an increase in latency when accessing the memory from the CPU.
図10は、図1に示すメモリセルを適用したメモリにおけるデータ書き込み動作を説明するための図であり、図11は、図1に示すメモリセルを適用したメモリにおけるデータ読み出し動作を説明するための図である。なお、図10および図11において、参照符号104はCPU、141はMAC(メモリアクセス制御回路:Memory Access Controller),142はECCD(Error Correction Code Decoder)、105はメモリ、そして、151はセルアレイを示す。
10 is a diagram for explaining a data write operation in a memory to which the memory cell shown in FIG. 1 is applied. FIG. 11 is a diagram for explaining a data read operation in a memory to which the memory cell shown in FIG. 1 is applied. FIG. 10 and 11,
まず、図10に示されるように、データ書き込みは、例えば、MAC141からセルアレイ(メモリセルアレイ)151に対して、wlを使用した書き込みデータアドレス情報とb1を使用した書き込み情報の2種類の信号を転送して、データ書き込みを行う。
First, as shown in FIG. 10, for data writing, for example, two types of signals, ie, write data address information using wl and write information using b1, are transferred from the
また、図11に示されるように、データ読み出しは、例えば、MAC141からセルアレイ151に対して、wlを使用した読み出しデータアドレス情報の信号を送信する(P11)。これに基づいて、セルアレイ151は、CPU104のECCD142に対して、b1を経由して読み出し情報(チェック用データ)を転送する(P12)。CPU104において、ECCD142は、読み出し情報のエラーチェックを実施した後、そのチェック済み情報をMAC141にデータ転送する(P13)。
Also, as shown in FIG. 11, for data reading, for example, a read data address information signal using wl is transmitted from the
次に、図12および図13を参照して、図7に示す本実施例のメモリセルを適用したメモリにおけるデータ書き込み動作およびデータ書き込み動作を説明する。図12は、図7に示すメモリセルを適用したメモリにおけるデータ書き込み動作を説明するための図であり、チェックサム専用線とメモリモジュール内チェック回路を使用したデータ書き込み動作を説明するためのものである。また、図13は、図7に示すメモリセルを適用したメモリにおけるデータ読み出し動作を説明するための図であり、チェックサム専用線とメモリモジュール内チェック回路を使用したデータ読み出し動作を説明するためのものである。 Next, a data write operation and a data write operation in a memory to which the memory cell of this embodiment shown in FIG. 7 is applied will be described with reference to FIGS. FIG. 12 is a diagram for explaining the data write operation in the memory to which the memory cell shown in FIG. 7 is applied, and for explaining the data write operation using the checksum dedicated line and the check circuit in the memory module. is there. FIG. 13 is a diagram for explaining the data read operation in the memory to which the memory cell shown in FIG. 7 is applied, for explaining the data read operation using the checksum dedicated line and the check circuit in the memory module. Is.
ここで、図12および図13では、CPU4とメモリ5の間にチェックサム専用線(データチェック用信号線cbl)が設けられ、メモリ5にはチェック回路52が内蔵されている。なお、図12および図13において、参照符号4はCPU、41はMAC(メモリアクセス制御回路),42はECCD、43は比較回路、5はメモリ、51はセルアレイ、そして、52チェック回路を示す。
In FIG. 12 and FIG. 13, a checksum dedicated line (data check signal line cbl) is provided between the
図12に示されるように、書き込みは、例えば、CPU4のMAC41から、メモリ5のセルアレイ51に対して、wlを使用した書き込みデータアドレス情報とb1を使用した書き込み情報の2種類の信号を転送する(P1)。さらに、MAC41は、メモリ5(セルアレイ51)に書き込んだデータのチェックサムを算出してCPU4の比較回路43に送信し、同時に、セルアレイ51に対して、cwlを経由してチェック対象データのアドレス情報を送信する(P2)。
As shown in FIG. 12, for writing, for example, two types of signals of write data address information using wl and write information using b1 are transferred from the
セルアレイ51は、cwlを経由して受け取ったアドレス情報に基づいて、チェック回路52を使って対象データのチェックサムを計算し、チェック回路52は、計算した対象データのチェックサムを、cblを経由してCPU4の比較回路43に送信する(P3)。比較回路43では、MAC41からのチェックサムと、メモリ5(チェック回路52)からのチェックサムを比較することでデータの破損を検出する。そして、比較回路43がチェックサムに比較からデータの破損を検出すると、CPU4は、直ちにデータの再書き込みを行う。同時に、blからの書き込み対象のデータを、wlからのアドレス情報に基づいて格納する。
The
また、図13に示されるように、データ読み出しは、例えば、MAC41からセルアレイ51に対して、wlを使用した読み出しデータアドレス情報の信号を送信する(P4)。これに基づいて、セルアレイ51は、CPU4のECCD42に対して、b1を経由して読み出し情報を転送する(P5)。ECCD42は、読み出し情報のエラーチェックを実施した後、そのチェック済み情報をMAC41にデータ転送する(P5)。このように、図7に示す本実施例のメモリセルMCを適用したメモリによれば、メモリに対するデータの書き込みチェック後のリフレッシュ動作が不要となり、レイテンシの増加を抑えることができることが分かる。
Further, as shown in FIG. 13, in the data reading, for example, a read data address information signal using wl is transmitted from the
以上において、本実施例のメモリセルMCを適用したメモリは、例えば、前述した図4に示すDIMM、チェック回路52(CC)を設けたDIMM、或いは、HMB(High Bandwidth Memory)といった様々なメモリモジュールに適用することができる。さらに、本実施例のメモリセルMCを適用したメモリは、メモリモジュールとして提供するものに限定されず、例えば、半導体集積回路の内蔵メモリとして利用することもできるのはいうまでもない。 In the above, the memory to which the memory cell MC of the present embodiment is applied includes various memory modules such as the DIMM shown in FIG. 4 described above, a DIMM provided with the check circuit 52 (CC), or an HMB (High Bandwidth Memory). Can be applied to. Further, the memory to which the memory cell MC of the present embodiment is applied is not limited to the one provided as a memory module, and it goes without saying that it can be used as a built-in memory of a semiconductor integrated circuit, for example.
図14は、本実施例の情報処理装置の一例を示すブロック図である。図14において、参照符号6は情報処理装置、61は電源回路、62はハードディスクドライブ(HDD:Hard Disk Drive)/ソリッドステートドライブ(SSD:Solid State Drive)、63はチップセット、64はCPU、そして、65はDIMM/HBMを示す。すなわち、図14に示す情報処理装置6は、電源回路61、HDD/SSD62、チップセット63、CPU64およびDIMM/HBM65を含む。なお、上述した本実施例のメモリセルMC(メモリモジュール)は、DMM/HBM65に適用される。
FIG. 14 is a block diagram illustrating an example of the information processing apparatus according to this embodiment. In FIG. 14,
図15は、本実施例の情報処理装置の他の例を示すブロック図であり、上述した図14に示す情報処理装置6を4つ設けて構成したものに相当する。すなわち、図16に示す情報処理装置60は、4つのブロック回路6a〜6dを含み、それぞれのブロック回路6a〜6dは、図14に示す情報処理装置6に対して、相互のブロック回路を接続するためのスイッチチップ66を内蔵するようになっている。なお、前述した本実施例のメモリセルMCは、それぞれのブロック回路6a〜6dにおけるDMM/HBM65に適用される。
FIG. 15 is a block diagram showing another example of the information processing apparatus of the present embodiment, and corresponds to a configuration in which the four
このように、本実施例のメモリセルMCおよびメモリモジュールは、様々な情報処理装置6,60に対して適用することができる。さらに、これは、DIMMやHBMといったメモリモジュールだけでなく、様々な半導体集積回路の内蔵メモリとして適用することも可能なのは、前述した通りである。
As described above, the memory cell MC and the memory module of this embodiment can be applied to various
以上、実施形態を説明したが、ここに記載したすべての例や条件は、発明および技術に適用する発明の概念の理解を助ける目的で記載されたものであり、特に記載された例や条件は発明の範囲を制限することを意図するものではない。また、明細書のそのような記載は、発明の利点および欠点を示すものでもない。発明の実施形態を詳細に記載したが、各種の変更、置き換え、変形が発明の精神および範囲を逸脱することなく行えることが理解されるべきである。 Although the embodiment has been described above, all examples and conditions described herein are described for the purpose of helping understanding of the concept of the invention applied to the invention and the technology. It is not intended to limit the scope of the invention. Nor does such a description of the specification indicate an advantage or disadvantage of the invention. Although embodiments of the invention have been described in detail, it should be understood that various changes, substitutions and modifications can be made without departing from the spirit and scope of the invention.
1 トランジスタ(第1トランジスタ)
2 トランジスタ(第2トランジスタ)
3 キャパシタ
4,64 CPU
5 メモリ
6,60 情報処理装置
6a〜6d ブロック回路
31 電極(第1電極)
32 電極(第2電極)
33 電極(第3電極)
34 誘電体層(第1誘電体層)
35 誘電体層(第2誘電体層)
41 MAC
42 ECCD
43 比較回路
51 セルアレイ
52 チェック回路
61 電源回路
62 HDD/SSD
63 チップセット
65 DIMM/HBM
1 transistor (first transistor)
2 transistors (second transistor)
3
5
32 electrodes (second electrode)
33 electrodes (third electrode)
34 Dielectric layer (first dielectric layer)
35 Dielectric layer (second dielectric layer)
41 MAC
42 ECCD
43
63
Claims (14)
制御線に接続された制御端子、データ信号線に接続された第1端子および前記第1電極に接続された第2端子を含む第1トランジスタと、
データチェック用制御線に接続された制御端子、前記第2電極に接続された第1端子および所定電位線に接続された第2端子を含む第2トランジスタと、を有し、
前記第3電極は、データチェック用信号線に接続される、
ことを特徴とするメモリセル。 A capacitor including a stacked first electrode, second electrode, and third electrode, and capable of storing electric charge between the first electrode and the second electrode, and between the second electrode and the third electrode;
A first transistor including a control terminal connected to the control line, a first terminal connected to the data signal line, and a second terminal connected to the first electrode;
A control terminal connected to a data check control line, a first terminal connected to the second electrode, and a second transistor including a second terminal connected to a predetermined potential line,
The third electrode is connected to a data check signal line.
A memory cell characterized by the above.
前記第1電極と前記第2電極間に設けられた第1誘電体層と、
前記第2電極と前記第3電極間に設けられた第2誘電体層と、を含む、
ことを特徴とする請求項1に記載のメモリセル。 The capacitor further includes:
A first dielectric layer provided between the first electrode and the second electrode;
A second dielectric layer provided between the second electrode and the third electrode,
The memory cell according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のメモリセル。 The first transistor and the second transistor are n-channel MOS transistors.
The memory cell according to claim 1, wherein the memory cell is a memory cell.
前記データチェック用制御線の信号により前記第2トランジスタをオフし、
前記制御線の信号に基づいて前記第1トランジスタを制御し、前記第1電極と前記第3電極の間に、前記データ信号線と前記データチェック用信号線の差電圧に基づく電荷の蓄積を制御する、
ことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載のメモリセル。 When writing data,
The second transistor is turned off by a signal of the data check control line,
The first transistor is controlled based on a signal of the control line, and charge accumulation based on a voltage difference between the data signal line and the data check signal line is controlled between the first electrode and the third electrode. To
The memory cell according to claim 1, wherein the memory cell is a memory cell.
前記制御線の信号により前記第1トランジスタをオフし、
前記データチェック用制御線の信号に基づいて前記第2トランジスタを制御し、前記所定電位線に接続された前記第2電極と前記第3電極の間に蓄積された電荷に基づくデータを、前記データチェック用信号線から取り出す、
ことを特徴とする請求項4に記載のメモリセル。 When checking
The first transistor is turned off by a signal of the control line,
The second transistor is controlled based on a signal of the data check control line, and data based on the electric charge accumulated between the second electrode and the third electrode connected to the predetermined potential line is stored in the data Take out from the check signal line,
The memory cell according to claim 4.
前記データチェック用信号線から取り出したデータが、前記データ書き込み時に書き込むデータと異なっているときは、データ書き込みを再度行う、
ことを特徴とする請求項5に記載のメモリセル。 At the time of the check,
When the data extracted from the data check signal line is different from the data to be written at the time of data writing, data writing is performed again.
The memory cell according to claim 5.
前記データチェック用制御線の信号により前記第2トランジスタをオンし、
前記制御線の信号に基づいて前記第1トランジスタを制御し、前記第2電極と前記第1電極の間に蓄積された電荷に基づくデータを、前記データ信号線から取り出す、
ことを特徴とする請求項4乃至請求項6のいずれか1項に記載のメモリセル。 When reading data,
The second transistor is turned on by a signal of the data check control line,
Controlling the first transistor based on a signal of the control line, and taking out data based on the charge accumulated between the second electrode and the first electrode from the data signal line;
The memory cell according to claim 4, wherein the memory cell is a memory cell.
ことを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載のメモリセル。 The memory cell is a DRAM cell;
The memory cell according to claim 1, wherein the memory cell is a memory cell.
ことを特徴とするメモリモジュール。 The memory cell according to any one of claims 1 to 8,
A memory module characterized by that.
チェック時において、前記データチェック用信号線から取り出したデータが、データ書き込み時に書き込むデータと異なっているかどうかをチェックするチェック回路を有する、
ことを特徴とする請求項9に記載のメモリモジュール。 further,
At the time of checking, it has a check circuit for checking whether the data taken out from the data check signal line is different from the data written at the time of data writing,
The memory module according to claim 9.
ことを特徴とする請求項9または請求項10に記載のメモリモジュール。 The memory module is a DIMM;
The memory module according to claim 9, wherein the memory module is a memory module.
ことを特徴とする情報処理装置。 The memory module according to claim 9.
An information processing apparatus characterized by that.
データ書き込み時には、
前記データチェック用制御線の信号により前記第2トランジスタをオフし、
前記制御線の信号に基づいて前記第1トランジスタを制御し、前記第1電極と前記第3電極の間に、前記データ信号線と前記データチェック用信号線の差電圧に基づく電荷の蓄積を制御し、
チェック時には、
前記制御線の信号により前記第1トランジスタをオフし、
前記データチェック用制御線の信号に基づいて前記第2トランジスタを制御し、前記所定電位線に接続された前記第2電極と前記第3電極の間に蓄積された電荷に基づくデータを、前記データチェック用信号線から取り出し、
前記チェック時において、
前記データチェック用信号線から取り出したデータが、前記データ書き込み時に書き込むデータと異なっているときは、データ書き込みを再度行ってエラーを訂正する、
ことを特徴とするメモリセルのエラー訂正方法。 An error correction method for a memory cell according to any one of claims 1 to 3,
When writing data,
The second transistor is turned off by a signal of the data check control line,
The first transistor is controlled based on a signal of the control line, and charge accumulation based on a voltage difference between the data signal line and the data check signal line is controlled between the first electrode and the third electrode. And
When checking
The first transistor is turned off by a signal of the control line,
The second transistor is controlled based on a signal of the data check control line, and data based on the electric charge accumulated between the second electrode and the third electrode connected to the predetermined potential line is stored in the data Take out from the check signal line,
At the time of the check,
When the data taken out from the data check signal line is different from the data written at the time of writing the data, the data writing is performed again to correct the error.
An error correction method for a memory cell.
前記データチェック用制御線の信号により前記第2トランジスタをオンし、
前記制御線の信号に基づいて前記第1トランジスタを制御し、前記第2電極と前記第1電極の間に蓄積された電荷に基づくデータを、前記データ信号線から取り出し、
エラー検出訂正コードに基づくエラー訂正を行う、
ことを特徴とする請求項13に記載のメモリセルのエラー訂正方法。 When reading data,
The second transistor is turned on by a signal of the data check control line,
Controlling the first transistor based on the signal of the control line, taking out data based on the charge accumulated between the second electrode and the first electrode from the data signal line;
Perform error correction based on the error detection and correction code,
14. The memory cell error correction method according to claim 13.
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