JP2021047562A - 半導体集積回路、送信装置、およびメモリシステム - Google Patents
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Abstract
【課題】信号の品質の向上を図ることができる半導体集積回路、送信装置、およびメモリシステムを提供することである。【解決手段】実施形態の半導体集積回路は、クロック供給回路と、第1出力回路と、第2出力回路とを持つ。前記クロック供給回路は、第1周期の第1クロックと、前記第1周期の1/m倍(mは2以上の自然数)である第2周期の第2クロックと、を出力可能である。前記第1出力回路は、前記第1クロックに基づいてトグルパターンの第2信号を外部に出力する。前記第2出力回路は、前記第2クロックに基づいてサンプリングクロックを前記外部に出力する。【選択図】図2
Description
本発明の実施形態は、半導体集積回路、送信装置、およびメモリシステムに関する。
送信する信号のデューティ比を調整可能な半導体集積回路が知られている。ところで、半導体集積回路が送信する信号について、デューティ比を含めた品質の向上が期待されている。
本発明が解決しようとする課題は、信号の品質の向上を図ることができる半導体集積回路、送信装置、およびメモリシステムを提供することである。
実施形態の半導体集積回路は、クロック供給回路と、第1出力回路と、第2出力回路とを持つ。前記クロック供給回路は、第1周期の第1クロックと、前記第1周期の1/m倍(mは2以上の自然数)である第2周期の第2クロックと、を出力可能である。前記第1出力回路は、第1動作が行われる場合に、データの内容を示す第1信号を外部に出力し、第2動作が行われる場合に、前記第1クロックに基づいてトグルパターンの第2信号を前記外部に出力する。前記第2出力回路は、前記第1動作が行われる場合に、前記第1クロックに基づいて動作クロックを前記外部に出力し、前記第2動作が行われる場合に、前記第2クロックに基づいてサンプリングクロックを前記外部に出力する。
以下、実施形態の半導体集積回路、送信装置、およびメモリシステムを、図面を参照して説明する。以下の説明では、同一または類似の機能を有する構成に同一の符号を付す。そして、それら構成の重複する説明は省略する場合がある。本実施形態で「XXに基づく」とは、「少なくともXXに基づく」ことを意味し、XXに加えて別の要素に基づく場合も含む。「XXに基づく」とは、XXを直接に用いる場合に限定されず、XXに対して演算や加工が行われたものに基づく場合も含む。「XX」は、任意の要素(例えば任意の情報)である。本実施形態で「接続」とは、機械的な接続に限定されず、電気的な接続も含む。
メモリシステムは、NAND装置と、NAND装置を制御するメモリコントローラとを有する。メモリコントローラが備えるNANDPhyは、メモリコントローラからNAND装置へ送信される信号のデューティ(Duty)および位相を補正可能に構成される。「位相」は、パルス状の信号のエッジの立ち上がり(または立ち下がり)のタイミングに対応する。ここで、メモリコントローラからNAND装置へ送信される信号は、メモリコントローラとNAND装置との間の伝送線路、NAND装置内の信号配線、およびNAND装置内のレシーバ回路などでも劣化する場合がある。この場合、メモリコントローラが信号のデューティおよび位相を補正しても、NAND装置は精度が高い信号を処理できない場合があり得る。
そこで、実施形態のメモリシステムは、メモリコントローラからNAND装置へ送信された信号のデューティおよび/または位相を、NAND装置内で判定した結果に基づいて、送信する信号のデューティおよび/または位相を補正する。これにより、NAND装置内での信号の品質を向上させることができる。以下、このようなメモリシステムについて説明する。ただし以下に説明する実施形態により本発明が限定されるものではない。
(第1の実施形態)
<1.メモリシステムの全体構成>
図1は、第1の実施形態のメモリシステム1の構成を示すブロック図である。メモリシステム1は、例えば1つのストレージデバイスであり、ホスト装置2と接続される。メモリシステム1は、ホスト装置2の外部記憶装置として機能する。ホスト装置2は、例えば、サーバ装置、パーソナルコンピュータ、またはモバイル型の情報処理装置などである。ホスト装置2は、メモリシステム1に対するアクセス要求(リード要求およびライト要求)を発行することができる。
<1.メモリシステムの全体構成>
図1は、第1の実施形態のメモリシステム1の構成を示すブロック図である。メモリシステム1は、例えば1つのストレージデバイスであり、ホスト装置2と接続される。メモリシステム1は、ホスト装置2の外部記憶装置として機能する。ホスト装置2は、例えば、サーバ装置、パーソナルコンピュータ、またはモバイル型の情報処理装置などである。ホスト装置2は、メモリシステム1に対するアクセス要求(リード要求およびライト要求)を発行することができる。
メモリシステム1は、例えば、メモリコントローラ10と、複数のNAND装置20とを備える。メモリコントローラ10は、「コントローラ」の一例である。各NAND装置20は、「半導体記憶装置」の一例である。
メモリコントローラ10は、例えば、ホストインターフェース(I/F)コントローラ11、RAM(Random Access Memory)12、ROM(Read Only Memory)13、CPU(Central Processing Unit)14、ECC(Error Correcting Code)回路15、およびNANDコントローラ16を含む。これらの構成は、バス17で互いに接続されている。例えば、メモリコントローラ10は、これら構成が1つのチップに纏められたSoC(System on a Chip)で構成されている。ただし、ホストI/Fコントローラ11、RAM12、ROM13、CPU14、ECC回路15、およびNANDコントローラ16の一部は、メモリコントローラ10の外部に設けられてもよい。RAM12、ROM13、CPU14、およびECC回路15のうち1つ以上は、NANDコントローラ16の内部に設けられてもよい。
ホストI/Fコントローラ11は、CPU14による制御の下で、ホスト装置2とメモリシステム1との間の通信インターフェースの制御、およびホスト装置2とRAM12との間のデータ転送の制御を実行する。
RAM12は、例えば、SDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory)またはSRAM(Static Random Access Memory)などであるが、これらに限定されない。RAM12は、ホスト装置2とNAND装置20との間のデータ転送のためのバッファとして機能する。また、RAM12は、CPU14にワークエリアを提供する。RAM12には、メモリシステム1の動作時に、ROM13に記憶されているファームウェア(プログラム)がロードされる。
CPU14は、ハードウェアプロセッサの一例である。CPU14は、例えばRAM12にロードされたファームウェアを実行することで、メモリコントローラ10の動作を制御する。例えば、CPU14は、NAND装置20に対するデータの書き込み、読み出し、および消去に関する動作を制御する。
CPU14は、ファームウェアを実行することで、コマンド送信部CSを実現する。コマンド送信部CSは、NAND装置20に対してコマンド(例えばリードコマンドおよびライトコマンド)を送信する機能部である。なお、コマンド送信部CSの一部または全部は、NANDコントローラ16内に設けられた回路によって実現されてもよい。
ECC回路15は、NAND装置20への書き込み対象のデータに対してエラー訂正のための符号化を行う。ECC回路15は、NAND装置20から読み出されたデータにエラーが含まれる場合、書き込み動作時に付与したエラー訂正符号に基づき、読み出されたデータに対してエラー訂正を実行する。
NANDコントローラ16は、CPU14による制御の下で、RAM22とNAND装置20との間のデータ転送の制御を実行する。本実施形態では、NANDコントローラ16は、複数のチャネルchを有する。なお図1では、2つのチャネルch(ch.0,ch.1)が設けられた例を図示するが、メモリコントローラ10は、1つまたは3つ以上のチャネルchを有してもよい。NANDコントローラ16は、例えばチャネルchの数に応じた複数のNANDPhy30を含む。
NANDPhy30は、NANDコントローラ16の送受信回路の一部である物理層である。NANDPhy30は、メモリコントローラ10からNAND装置20に送信されるデジタル信号を電気信号に変換する。NANDPhy30は、変換した電気信号を、伝送線路Lを通じてNAND装置20に送信する。また、NANDPhy30は、NAND装置20から送信された電気信号を、伝送線路Lを通じて受信する。NANDPhy30は、受信した電気信号をデジタル信号に変換する。NANDPhy30は、「送信装置」の一例である。NANDPhy30については、詳しく後述する。
NAND装置20は、不揮発性半導体メモリとしてのメモリチップであり、例えばNAND型フラッシュメモリである。本実施形態では、各チャネルch(ch.0,ch.1)には、複数(図1では2つのみ図示)のNAND装置20が接続されている。各チャネルchに接続されるNAND装置20の数は、1つでもよく、3つ以上でもよい。例えば、チャネルch.0に接続された1つのNAND装置20Aは、「第1半導体記憶装置」の一例である。チャネルch.0に接続された別のNAND装置20Bは、「第2半導体記憶装置」の一例である。
ここで、複数のNANDPhy30と、複数のNAND装置20は、それぞれ互いに同じもしくは類似の構成を有する。このため以下では、1つのNANDPhy30と、1つのNAND装置20について説明する。
<2.NANDPhyおよびNAND装置の構成>
<2.1 NANDPhyの構成>
図2は、NANDPhy30およびNAND装置20の構成を示すブロック図である。なお図2は、NANDPhy30のなかで信号の送信に関係する回路の一部を抜き出して示している。NANDPhy30は、例えば、第1から第3の端子41,42,43、PLL回路50、第1から第3のクロックツリー51〜53、マルチプレクサ54、第1から第4のデューティ調整回路61,65,71,74、データ処理回路62、第1から第3のDDRフリップフロップ回路63,72,81、第1から第3の遅延回路64,73,82、第1および第2の入出力回路66,75、第1および第2の検出回路83,84、制御回路90を有する。
<2.1 NANDPhyの構成>
図2は、NANDPhy30およびNAND装置20の構成を示すブロック図である。なお図2は、NANDPhy30のなかで信号の送信に関係する回路の一部を抜き出して示している。NANDPhy30は、例えば、第1から第3の端子41,42,43、PLL回路50、第1から第3のクロックツリー51〜53、マルチプレクサ54、第1から第4のデューティ調整回路61,65,71,74、データ処理回路62、第1から第3のDDRフリップフロップ回路63,72,81、第1から第3の遅延回路64,73,82、第1および第2の入出力回路66,75、第1および第2の検出回路83,84、制御回路90を有する。
第1接続端子41は、NANDPhy30の入力端子であり、NANDコントローラ16内の別の構成に接続されている。第2接続端子42は、1つの上記チャネルchを介してNAND装置20に接続されている。第2接続端子42は、データ信号(DQ)の出力端子として機能する。「データ信号」とは、データの内容を示す信号である。第3接続端子43は、第2接続端子42と同じチャネルchを介して、NAND装置20に接続されている。すなわち、第2接続端子42と第3接続端子43とは、互いに同じ1つまたは複数のNAND装置20に接続されている。第3接続端子43は、動作クロック(DQS)の出力端子として機能する。「動作クロック」とは、NAND装置20に対するデータの書き込みなどのタイミング調整で用いられる信号である。本実施形態では、第2接続端子42は、「第1端子」の一例である。第3接続端子43は、「第2端子」の一例である。
PLL(Phase Looked Loop)回路50は、位相同期回路であり、クロックの発振器を含む。PLL回路50は、例えば周波数逓倍により分周比を変えることで、位相が同期した複数種類のクロックを出力可能である。本実施形態では、PLL回路50は、第1周期(第1周波数)の第1クロックと、第1周期の1/m倍、すなわち第1周波数のm倍(mは2以上の自然数)である第2周期(第2周波数)の第2クロックとを出力可能である。PLL回路50は、「クロック供給回路」の一例である。図2では、第1クロックの流れを細線、第2クロックの流れを太線で示している。以下では、第2クロックが第1クロックの2倍速(1/2の周期または2倍の周波数)である例について説明する。
第1クロックツリー51は、PLL回路50により生成された第1クロックを分配する回路である。第1クロックツリー51は、PLL回路50から第1クロックが供給され、供給された第1クロックを第1デューティ調整回路61に出力する。
第2クロックツリー52は、PLL回路50により生成された第1クロックまたは第2クロックを分配する回路である。第2クロックツリー52の入力端子は、マルチプレクサ54を介して、PLL回路50に接続されている。第2クロックツリー52は、マルチプレクサ54が第1状態にある場合、PLL回路50から第1クロックが供給され、供給された第1クロックを第3デューティ調整回路71に出力する。一方で、第2クロックツリー52は、マルチプレクサ54が第2状態にある場合、PLL回路50から第2クロックが供給され、供給された第2クロックを第3デューティ調整回路71に出力する。マルチプレクサ54は、後述する補正シーケンサ91によって制御され、上記第1状態と上記第2状態との間で切り替えられる。例えば、NAND装置20に対するデータの書き込み動作(以下、単に「データの書き込み動作」と称する)などが行われる場合には、マルチプレクサ54は、上記第1状態に切り替えられる。一方で、後述する第3補正処理が行われる場合は、マルチプレクサ54は、上記第2状態に切り替えられる。
第3クロックツリー53は、PLL回路50により生成された第2クロックを分配する回路である。第3クロックツリー53は、PLL回路50から第2クロックが供給され、供給された第2クロックを第3DDRフリップフロップ回路81に出力する。
第1デューティ調整回路61(Duty Cycle Adjuster:DCA、以下「第1DCA回路61」と称する)は、第1DDRフリップフロップ回路63の上流側で第1クロックのデューティを調整する(補正する)回路である。第1DCA回路61は、第1クロックツリー51から供給される第1クロックのデューティを調整し、デューティが調整された第1クロックを第1DDRフリップフロップ回路63に出力する。
図3は、第1DCA回路61の内部構成の一例を示すブロック図である。第1DCA回路61は、例えば、遅延回路101、AND素子102、OR素子103、およびマルチプレクサ104を有する。
遅延回路101は、第1DCA回路61に入力された信号(第1クロック)を遅延させる。遅延回路101は、例えば、直列接続された複数の遅延素子を含むとともに、外部からの信号(例えば補正シーケンサ91からの信号)に基づいて遅延素子の数を変更可能である。遅延回路101は、遅延素子の数を変更することで、入力された信号の遅延量を調整可能である。
AND素子102の第1入力端子には、遅延回路101によって遅延させられた信号が供給される。AND素子102の第2入力端子には、第1DCA回路61に入力された信号が直接供給される。同様に、OR素子103の第1入力端子には、遅延回路101によって遅延させられた信号が供給される。OR素子103の第2入力端子には、第1DCA回路61に入力された信号が直接供給される。
マルチプレクサ104の第1入力端子は、AND素子102の出力端子に接続されている。マルチプレクサ104の第2入力端子は、OR素子103の出力端子に接続されている。マルチプレクサ104の出力端子は、第1DCA回路61の出力端子である。マルチプレクサ104は、外部からの信号(例えば補正シーケンサ91からの信号)に基づいて、AND素子102の出力端子をマルチプレクサ104の出力端子に接続する第1状態と、OR素子103の出力端子をマルチプレクサ104の出力端子に接続する第2状態との間で切り替え可能である。
図4は、第1DCA回路61の内部の各点での信号を示すタイミングチャートである。図4(A)は、第1DCA回路61に入力された信号(すなわち第1クロック)(図3中のA点での信号)の波形を示す。図4(B)は、遅延回路101によって遅延させられた信号(図3中のB点での信号)の波形を示す。図4(C)は、マルチプレクサ104の第1入力端子に入力される信号(図3中のC点での信号)の波形を示す。図4(D)は、マルチプレクサ104の第2入力端子に入力される信号(図3中のD点での信号)の波形を示す。
図4に示すように、補正シーケンサ91は、遅延回路101による信号の遅延量と、マルチプレクサ104の状態とに基づき、第1DCA回路61を通過する信号のデューティを変更することができる。例えば、補正シーケンサ91は、マルチプレクサ104を上記第1状態とすることで、信号のデューティを元の信号よりも小さくする(デューティ比を減少させる)。補正シーケンサ91は、マルチプレクサ104を上記第2状態とすることで、信号のデューティを元の信号よりも大きくする(デューティ比を増加させる)。
第2から第4のデューティ調整回路65,71,74の構成は、例えば上述した第1DCA回路61の構成と同様である。第2から第4のデューティ調整回路65,71,74に関しては、上述した説明における「第1クロック」が、「データ信号」または「トグル信号」、「第2クロック」、「動作クロック」または「サンプリングクロック」とそれぞれ読み替えられる場合がある。なお、第1から第4のデューティ調整回路61,65,71,74の構成は、上記例に限定されない。
図2に示すように、データ処理回路62は、NANDPhy30の第1接続端子41を介して、NANDコントローラ16内の別の回路に接続されている。データ処理回路62には、データの書き込み動作が行われる場合に、NAND装置20に向けて送信される書き込み対象のデータが入力される。データ処理回路62は、入力された書き込み対象のデータを第1DDRフリップフロップ回路63に出力する。また、データ処理回路62は、データの書き込み動作が行われる場合に、NAND装置20へ送信される動作クロックのパターンを示すデータを不図示の記憶部から取得する。データ処理回路62は、動作クロックのパターンを示すデータを第2DDRフリップフロップ回路72に出力する。
データ処理回路62は、第1補正処理が行われる場合、第1検出回路83に出力されるトグルパターン(HighレベルとLowレベルとをある周期で交互に繰り返すパターン)を示すデータを不図示の記憶部から取得する。データ処理回路62は、トグルパターンを示すデータを第1DDRフリップフロップ回路63に出力する。また、データ処理回路62は、第1補正処理が行われる場合、第1検出回路83に出力されるサンプリングクロックのパターンを示すデータを不図示の記憶部から取得する。データ処理回路62は、サンプリングクロックのパターンを示すデータを第3DDRフリップフロップ回路81に出力する。なお、第2補正処理が行われる場合は、上記説明において「第1DDRフリップフロップ回路63」を「第2DDRフリップフロップ回路72」と読み替えればよい。
本実施形態では、データ処理回路62は、第3補正処理が行われる場合、NAND装置20へ送信されるトグルパターンを示すデータを不図示の記憶部から取得する。データ処理回路62は、トグルパターンを示すデータを第1DDRフリップフロップ回路63に出力する。また、データ処理回路62は、第3補正処理が行われる場合、NAND装置20へ送信される特別サンプリングクロックのパターンを示すデータを不図示の記憶部から取得する。データ処理回路62は、特別サンプリングクロックのパターンを示すデータを第2DDRフリップフロップ回路72に出力する。これらについては詳しく後述する。
第1DDR(Double Data Rate)フリップフロップ回路63(以下「第1DDR_FF回路63」と称する)の信号入力端子は、データ処理回路62の出力端子に接続されている。第1DDR_FF回路63のクロック入力端子は、第1DCA回路61の出力端子に接続されている。第1DDR_FF回路63は、データの書き込み動作が行われる場合に、データ処理回路62から供給されるデータと、第1DCA回路61から供給される第1クロックとを用いて、所定の転送レートのデータ信号(書き込み対象のデータの内容を示す信号)を生成する。データの書き込み動作は、「第1動作」の一例である。データ信号は、「第1信号」の一例である。
第1DDR_FF回路63は、第3補正処理が行われる場合、第1クロックに基づくトグルパターンの信号(以下「トグル信号」と称する)を生成する。例えば、第1DDR_FF回路63は、第3補正処理が行われる場合、データ処理回路62から供給されるトグルパターンを示すデータと、第1DCA回路61から供給される第1クロックとを用いて、トグル信号を生成する。これについては詳しく後述する。第3補正処理は、「第2動作」の一例である。トグル信号は、「第2信号」の一例である。
図5は、第1DDR_FF回路63の内部構成の一例を示すブロック図である。第1DDR_FF回路63は、例えば、第1フリップフロップ回路111(以下「第1FF回路111」と称する)、第2フリップフロップ回路112(以下「第2FF回路112」と称する)、およびマルチプレクサ113を有する。
第1FF回路111の信号入力端子は、データ処理回路62の出力端子に接続されている。第1FF回路111のクロック入力端子は、第1DCA回路61の出力端子に接続されている。第2FF回路112の信号入力端子は、データ処理回路62の出力端子に接続されている。第2FF回路112のクロック入力端子は、例えば論理反転回路を介して、第1DCA回路61の出力端子に接続されている。
マルチプレクサ113の第1入力端子は、第1FF回路111の出力端子に接続されている。マルチプレクサ113の第2入力端子は、第2FF回路112の出力端子に接続されている。マルチプレクサ113の制御端子は、第1DCA回路61の出力端子に接続されている。マルチプレクサ113の出力端子は、第1DDR_FF回路63の出力端子である。マルチプレクサ113は、制御端子に入力される第1DCA回路61からの第1クロックに基づいて、第1FF回路111の出力端子をマルチプレクサ113の出力端子に接続する第1状態と、第2FF回路112の出力端子をマルチプレクサ113の出力端子に接続する第2状態との間で切り替え可能である。
すなわち、第1DDR_FF回路63は、第1クロックの各サイクルの立ち上がりエッジと立ち下がりエッジとそれぞれで、データ処理回路62の出力端子から出力される値を更新する。これにより、第1DDR_FF回路63は、第1クロックと比べて2倍のタイミングでデータ信号を生成し、生成したデータ信号を第1遅延回路64に出力する。
第2および第3のDDRフリップフロップ回路72,81の構成は、例えば上述した第1DDR_FF回路63の構成と同様である。第2および第3のDDRフリップフロップ回路72,81の動作に関しては、それぞれ後述する。なお、第1から第3のDDRフリップフロップ回路63,72,81の構成は、上記例に限定されない。
図2に示すように、第1遅延回路64には、第1DDR_FF回路63からデータ信号が供給される。第1遅延回路64は、第1遅延回路64を通過するデータ信号を遅延させる。例えば、第1遅延回路64は、直列接続された複数の遅延素子を含むとともに、外部からの信号(例えば補正シーケンサ91からの信号)に基づいて遅延素子の数を変更可能である。第1遅延回路64は、遅延素子の数を変更することで、データ信号の遅延量(位相)を調整する。「位相」は、上述したようにパルス状の信号のエッジの立ち上がり(または立ち下がり)のタイミングに対応する。このため、本実施形態において「位相」は「タイミング」と読み替えられてもよい。第1遅延回路64は、遅延量が調整されたデータ信号を出力する。
第2デューティ調整回路65(以下「第2DCA回路65」と称する)には、遅延量を調整されたデータ信号が第1遅延回路64から供給される。第2DCA回路65は、第1DDR_FF回路63の下流側でデータ信号のデューティを調整する(補正する)回路である。第2DCA回路65は、デューティが調整されたデータ信号を第1入出力回路66に出力する。第2DCA回路65は、第1DCA回路61の構成と同様の構成である。
第1入出力回路66の第1端子は、第2DCA回路65の出力端子に接続されている。第1入出力回路66の第2端子は、NANDPhy30の外部接続端子である第2接続端子42を介して、NAND装置20に接続されている。第1入出力回路66の第3端子は、第1検出回路83に接続されている。第1入出力回路66は、第2DCA回路65から供給されたデータ信号を、第2接続端子42を介してNAND装置20に出力するとともに、第1検出回路83に出力する。
以上説明した、第1DCA回路61、第1DDR_FF回路63、第1遅延回路64、第2DCA回路65、および第1入出力回路66は、協働することで「第1出力回路A1」の一例を構成している。なお、第1出力回路A1は、第1DCA回路61と、第2DCA回路65とのうちどちらか一方を省略してもよい。
第3デューティ調整回路71(以下「第3DCA回路71」と称する)は、第2DDR_フリップフロップ回路72の上流側でクロックのデューティを調整する(補正する)回路である。第3DCA回路71は、第2クロックツリー52から供給される第1クロックまたは第2クロックのデューティを調整し、デューティが調整された第1クロックまたは第2クロックを第2DDRフリップフロップ回路72に出力する。第3DCA回路71は、後述する特別サンプリングクロックのデューティを調整可能な「第2調整回路」の一例である。第3DCA回路71は、第1DCA回路61の構成と同様の構成である。
第2DDRフリップフロップ回路72(以下「第2DDR_FF回路72」と称する)の信号入力端子は、データ処理回路62の出力端子に接続されている。第2DDR_FF回路72のクロック入力端子は、第3DCA回路71の出力端子に接続されている。第2DDR_FF回路72は、データの書き込み動作が行われる場合に、第1クロックに基づく動作クロックを生成する。例えば、第2DDR_FF回路72は、データの書き込み動作が行われる場合に、データ処理回路62から供給される動作クロックを示すデータと、第3DCA回路71から供給される第1クロックとを用いて、第1クロックと同期した動作クロックを生成する。
第3DDR_FF回路72は、第3補正処理が行われる場合に、第2クロックに基づく特別サンプリングクロックを生成する。例えば、第2DDR_FF回路72は、第3補正処理が行われる場合、データ処理回路62から供給される特別サンプリングクロックのパターンを示すデータと、第3DCA回路71から供給される第2クロックとを用いて、第2クロックと同期した特別サンプリングクロックを生成する。これについては詳しく後述する。以下では、「動作クロック」と「サンプリングクロック」とを纏めて「クロック」と称する場合がある。
第2DDR_FF回路72の構成は、例えば、第1DDR_FF回路63の構成と同様である。第2DDR_FF回路72に関しては、上述したDDR_FF回路63の説明において「第1DCA回路61」が「第3DCA回路71」と読み替えられ、「制御端子に入力される第1クロック」が「制御端子に入力される第2クロック」と読み替えられる。第2DDR_FF回路72は、制御端子に第2クロックが入力されることで、第1周期の0.5サイクル単位でエッジを出力することができる。
第2遅延回路73には、第2DDR_FF回路72からクロックが入力される。第2遅延回路73は、第2遅延回路73を通過するクロックを遅延させる。例えば、第2遅延回路73は、直列接続された複数の遅延素子を含むとともに、外部からの信号(例えば補正シーケンサ91からの信号)に基づいて遅延素子の数を変更可能である。第2遅延回路73は、遅延素子の数を変更することで、クロックの遅延量(位相)を調整する。第2遅延回路73は、遅延量が調整されたクロックを出力する。第2遅延回路73は、後述する特別サンプリングクロックの位相を調整可能な「第1調整回路」の一例である。
第4デューティ調整回路74(以下「第4DCA回路74」と称する)には、遅延量が調整されたクロックが第2遅延回路73から供給される。第4DCA回路74は、第2DDR_FF回路72の下流側でクロックのデューティを調整する(補正する)回路である。第4DCA回路74は、デューティが調整されたクロックを第2入出力回路75に出力する。第4DCA回路74は、後述する特別サンプリングクロックのデューティを調整可能な「第2調整回路」の別の一例である。第4DCA回路74は、第1DCA回路61の構成と同様の構成である。
第2入出力回路75の第1端子は、第4DCA回路74の出力端子に接続されている。第2入出力回路75の第2端子は、NANDPhy30の外部接続端子である第3接続端子43を介して、NAND装置20に接続されている。第2入出力回路75の第3端子は、第2検出回路84に接続されている。第2入出力回路75は、第4DCA回路74から供給されたクロックを、第3接続端子43を介してNAND装置20に出力するとともに、第2検出回路84に出力する。
以上説明した、第3DCA回路71、第2DDR_FF回路72、第2遅延回路73、第4DCA回路74、および第2入出力回路75は、協働することで「第2出力回路A2」の一例を構成している。なお、第2出力回路A2は、第3DCA回路71と、第4DCA回路74とのうちいずれか一方を省略してもよい。本実施形態では、PLL50と、第1出力回路A1と、第2出力回路A2とにより、「半導体集積回路」の一例が構成されている。
第3DDRフリップフロップ回路81(以下「第3DDR_FF回路81」と称する)の信号入力端子は、データ処理回路62の出力端子に接続されている。第3DDR_FF回路81のクロック入力端子は、クロックツリー53の出力端子に接続されている。第3DDR_FF回路81は、第1および第2補正処理が行われる場合に、サンプリングクロックを生成する。例えば、第3DDR_FF回路81は、第1および第2補正処理が行われる場合に、データ処理回路62から供給されるサンプリングクロックを示すデータと、クロックツリー53から供給される第2クロックとを用いて、第2クロックと同期したサンプリングクロックを生成する。第3DDR_FF回路81は、生成したサンプリングクロックを第3遅延回路82に出力する。
第3DDR_FF回路81の構成は、例えば、第1DDR_FF回路63の構成と同様である。第3DDR_FF回路81に関しては、上述したDDR_FF回路63の説明において「第1DCA回路61」が「クロックツリー53」と読み替えられ、「制御端子に入力される第1クロック」が「制御端子に入力される第2クロック」と読み替えられる。第3DDR_FF回路81は、制御端子に第2クロックが入力されることで、第1周期の0.5サイクル単位でエッジを出力することができる。
第3遅延回路82には、第3DDR_FF回路81からサンプリングクロックが入力される。第3遅延回路82は、入力されたサンプリングクロックを遅延させる。例えば、第3遅延回路82は、直列接続された複数の遅延素子を含むとともに、外部からの信号(例えば補正シーケンサ91からの信号)に基づいて遅延素子の数を変更可能である。第3遅延回路82は、遅延素子の数を変更することで、サンプリングクロックの遅延量(位相)を調整する。第3遅延回路82は、遅延量を調整したサンプリングクロックを、第1検出回路83および第2検出回路84に出力する。
第1検出回路83(Duty Cycle Detector:DCD)は、第1入出力回路66から供給される信号と、第3遅延回路82から供給されるサンプリングクロックとに基づいて、NAND装置20へ送信されるデータ信号のデューティおよび位相の適否を検出する。第1検出回路83の検出結果(サンプリング結果)は、補正シーケンサ91に出力される。なお、第1検出回路83の検出動作については、詳しく後述する。
第2検出回路84は、第2入出力回路75から供給される動作クロックと、第3遅延回路82から供給されるサンプリングクロックとに基づいて、NAND装置20へ送信される動作クロックのデューティおよび位相の適否を検出する。第2検出回路84の検出結果(サンプリング結果)は、補正シーケンサ91に出力される。なお、第2検出回路84の検出動作については、詳しく後述する。
制御回路90は、NANDPhy30の動作を統括的に制御する。制御回路90は、後述する第1から第3補正処理を実行する補正シーケンサ91を含む。補正シーケンサ91は、NANDPhy30に設けられた回路である。補正シーケンサ91は、NANDPhy30の構成要素(例えば、マルチプレクサ54、第1から第4のデューティ調整回路61,65,71,74、データ処理回路62、第1から第3の遅延回路64,73,82)を制御することで、第1から第3補正処理を実行する。本実施形態で「補正」とは、NAND装置20の内部に到達したデータ信号が処理に適したデータ信号になるように、NANDPhy30内でデータ信号のデューティおよび/または位相を予め調整するための補正値(例えば、第1出力回路A1におけるデータ信号に関する補正値、または第2出力回路A2における動作クロックに関する補正値)を導出し、デューティ調整回路61,65,71,74および/または遅延回路64,73,82にその補正値を反映させることを意味する。なお、この補正処理については、詳しく後述する。
<2.2 NAND装置の構成>
次に、NAND装置20について説明する。
図2に示すように、NAND装置20は、例えば、メモリセルアレイ121、データレジスタ122、および第3検出回路123を有する。
次に、NAND装置20について説明する。
図2に示すように、NAND装置20は、例えば、メモリセルアレイ121、データレジスタ122、および第3検出回路123を有する。
メモリセルアレイ121は、複数のメモリセルトランジスタを含み、データを不揮発に記憶する。メモリセルアレイ121には、不図示の周辺回路が接続されている。周辺回路は、メモリセルアレイ121に対するデータの書き込み動作時および読み出し動作が行われる場合に、メモリセルアレイの各種配線に所定の電圧を印加する。
データレジスタ122は、メモリセルアレイ121に対するデータの書き込み動作または読み出し動作が行われる場合に、データを一時的に保持するデータバッファである。例えば、データレジスタ122は、メモリセルアレイ121に所定単位(例えば1ページ分)のデータが書き込まれる場合に、メモリコントローラ10から順次送信されるデータが上記所定単位まで溜まってメモリセルアレイ121に一括して書き込まれるまで、メモリコントローラ10から順次送信されたデータを格納する。
第3検出回路123は、第3補正処理が行われる場合に、NANDPhy30から送信されるトグル信号と、NANDPhy30から送信されるサンプリングクロックとに基づいて、トグル信号のデューティおよび位相の適否をNAND装置20内で検出する。第3検出回路123の検出結果(サンプリング結果)は、データレジスタ122に保存される。なお、第3検出回路123の検出動作については、詳しく後述する。
<3.補正処理>
次に、NANDPhy30で行われる補正処理について説明する。なお以下に説明する補正処理は、別の説明がない限り、補正シーケンサ91の制御によって実行される。本実施形態で行われる補正処理は、NANDPhy30内での検出結果(第1および第2の検出回路83,84の検出結果)に基づく第1および第2補正処理と、NAND装置20内の検出結果(第3検出回路123の検出結果)に基づく第3補正処理とを含む。これら補正処理は、所定の条件が満たされた場合(例えば、メモリシステム1に初めて電源が供給された場合)に実行される。なお、第1および第2補正処理は、必須ではなく、省略されてもよい。
次に、NANDPhy30で行われる補正処理について説明する。なお以下に説明する補正処理は、別の説明がない限り、補正シーケンサ91の制御によって実行される。本実施形態で行われる補正処理は、NANDPhy30内での検出結果(第1および第2の検出回路83,84の検出結果)に基づく第1および第2補正処理と、NAND装置20内の検出結果(第3検出回路123の検出結果)に基づく第3補正処理とを含む。これら補正処理は、所定の条件が満たされた場合(例えば、メモリシステム1に初めて電源が供給された場合)に実行される。なお、第1および第2補正処理は、必須ではなく、省略されてもよい。
<3.1 NANDPhy内での検出結果に基づく補正処理>
<3.1.1 第1検出回路の検出結果に基づく補正処理>
補正シーケンサ91は、補正処理を行う所定の条件が満たされた場合、第1検出回路83の検出結果に基づき、データ信号のデューティおよび位相を補正する第1補正処理を行う。
<3.1.1 第1検出回路の検出結果に基づく補正処理>
補正シーケンサ91は、補正処理を行う所定の条件が満たされた場合、第1検出回路83の検出結果に基づき、データ信号のデューティおよび位相を補正する第1補正処理を行う。
図6は、第1補正処理を説明するためのタイミングチャートである。図6中のS1,S2,S5は、それぞれ図2中の点S1,点S2,点S5における信号を示す。第1補正処理では、第1クロックツリー51から第1クロックが出力され、データ処理回路62からトグルパターンを示すデータが出力され、第1DDR_FF回路63において第1クロックを用いてトグル信号が生成される。第1DDR_FF回路63で生成されたトグル信号は、第1遅延回路64および第2DCA回路65を経由し、第1入出力回路66から第1検出回路83に入力される。
一方で、第1補正処理では、第3クロックツリー53から出力された第2クロックは、第3DDR_FF回路81および第3遅延回路82を経由し、トグル信号の2倍速のサンプリングクロックとして、第1検出回路83に入力される。
そして、第1検出回路83は、例えば、サンプリングクロックの立ち上がりエッジのタイミングで、トグル信号の立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジの有無を検出する(サンプリングする)。具体的には、第1検出回路83は、サンプリングクロックの出力(レベル)と、トグル信号の出力(レベル)とを比較する比較器を含む。そして、第1検出回路83は、上記比較器の出力結果に基づき、サンプリングクロックの立ち上がりエッジのタイミングにおけるトグル信号の立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジの有無を検出する。
より詳しく述べると、第1検出回路83は、サンプリングクロックの複数のサイクルにおける立ち上がりエッジのタイミングで、トグル信号のHighレベル(またはLowレベル)が安定して検出される場合、サンプリングクロックの立ち上がりエッジに対して、トグル信号の立ち上がりエッジ(または立ち下がりエッジ)が遷移している(ずれている)と判定する。一方で、第1検出回路83は、サンプリングクロックの複数のサイクルにおける立ち上がりエッジのタイミングで、トグル信号のHighレベル(またはLowレベル)の検出結果が安定して検出されない場合、サンプリングクロックの立ち上がりエッジと、トグル信号の立ち上がりエッジ(または立ち下がりエッジ)とが一致していると判定する。
図6に示す例では、第1DDR_FF回路63から出力された直後のデータ信号(図6中のS1参照)と比べて、NAND装置20に送信されるデータ信号(図6中のS2参照)は、劣化してデューティが小さくなっている。このため、第1検出回路83において、サンプリングクロックの立ち上がりエッジと、データ信号の立ち下がりエッジとが一致しなくなっている。この場合、第1検出回路83による検出を行うことで、サンプリングクロックの立ち上がりエッジに対して、トグル信号の立ち下がりエッジがずれていることを検出することができる。
補正シーケンサ91は、サンプリングクロックの立ち上がりエッジに対してトグル信号の立ち上がりエッジがずれている場合、第1遅延回路64の遅延量の設定値を変更することで、トグル信号の位相を補正する。同様に、補正シーケンサ91は、サンプリングクロックの立ち上がりエッジとトグル信号の立ち上がりエッジとが一致するが、サンプリングクロックの立ち上がりエッジに対してトグル信号の立ち下がりエッジがずれている場合、第1DCA回路61と第2DCA回路65とのうち少なくとも一方のデューティ調整量を変更することで、トグル信号のデューティを補正する。これにより、データ信号に関する補正処理が行われる。
<3.1.2 第2検出回路の検出結果に基づく補正処理>
補正シーケンサ91は、補正処理を行う所定の条件が満たされた場合、第2検出回路84の検出結果に基づき、動作クロックのデューティおよび位相を補正する第2補正処理を行う。
補正シーケンサ91は、補正処理を行う所定の条件が満たされた場合、第2検出回路84の検出結果に基づき、動作クロックのデューティおよび位相を補正する第2補正処理を行う。
図7は、第2補正処理を説明するためのタイミングチャートである。図7中のS3,S4,S5は、それぞれ図2中の点S3,点S4,点S5における信号を示す。第2補正処理では、マルチプレクサ54が第1状態に制御され、第2クロックツリー52から第1クロックが出力され、データ処理回路62からトグルパターンを示すデータが出力され、第2DDR_FF回路72において第1クロックと同じ周期でありトグルパターンに同期した動作クロックが生成される。第2DDR_FF回路72で生成された動作クロックは、第2遅延回路73および第4DCA回路74を経由し、第2入出力回路75から第2検出回路84に入力される。
一方で、第2補正処理では、第3クロックツリー53から出力された第2クロックは、第3DDR_FF回路81および第3遅延回路82を経由し、動作クロックの2倍速のサンプリングクロックとして、第2検出回路84に入力される。そして、第2検出回路84は、例えばサンプリングクロックの立ち上がりエッジのタイミングで、動作クロックの立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジの有無を検出する(サンプリングする)。
なお、第2補正処理の詳細は、上述した第1補正処理と同様である。第2補正処理は、上述した第1補正処理の説明において、「データ信号」を「動作クロック」と読み替え、「第1検出回路83」を「第2検出回路84」と読み替え、「第1DDR_FF回路63」を「第2DDR_FF回路72」と読み替え、「第1遅延回路64」を「第2遅延回路73」と読み替え、「第1DCA回路61」を「第3DCA回路71」と読み替え、「第2DCA回路65」を「第4DCA回路74」と読み替えればよい。
<3.2 NAND装置内での検出結果に基づく補正処理>
次に、NAND装置20内での検出結果に基づく第3補正処理について説明する。補正シーケンサ91は、第3補正処理を行う所定の条件が満たされた場合、第3検出回路123の検出結果に基づき、データ信号のデューティおよび位相を補正する第3補正処理を行う。
次に、NAND装置20内での検出結果に基づく第3補正処理について説明する。補正シーケンサ91は、第3補正処理を行う所定の条件が満たされた場合、第3検出回路123の検出結果に基づき、データ信号のデューティおよび位相を補正する第3補正処理を行う。
<3.2.1 第3補正処理の全体動作>
まず、第3補正処理の全体動作について説明する。
図8は、第3補正処理を説明するためのタイミングチャートである。図8中のS1,S7,S6,S3,S8は、それぞれ図2中の点S1,点S7,点S6,点S3,点S8における信号を示す。第3補正処理では、第1クロックツリー51から第1クロックが出力され、データ処理回路62からトグルパターンを示すデータが出力され、第1DDR_FF回路63において第1クロックを用いてトグル信号が生成される。第1DDR_FF回路63で生成されたトグル信号は、第1遅延回路64および第2DCA回路65を経由し、第1入出力回路66からNAND装置20の第3検出回路123に入力される。
まず、第3補正処理の全体動作について説明する。
図8は、第3補正処理を説明するためのタイミングチャートである。図8中のS1,S7,S6,S3,S8は、それぞれ図2中の点S1,点S7,点S6,点S3,点S8における信号を示す。第3補正処理では、第1クロックツリー51から第1クロックが出力され、データ処理回路62からトグルパターンを示すデータが出力され、第1DDR_FF回路63において第1クロックを用いてトグル信号が生成される。第1DDR_FF回路63で生成されたトグル信号は、第1遅延回路64および第2DCA回路65を経由し、第1入出力回路66からNAND装置20の第3検出回路123に入力される。
一方で、第3補正処理では、マルチプレクサ54が第2状態に制御され、第2クロックツリー52から第2クロックが第2DDR_FF回路72に供給される。第2DDR_FF回路72は、データ処理回路62から供給された特別サンプリングクロックのパターンを示すデータに基づき、第2クロックを用いて特別サンプリングクロック(特別パターンのサンプリングクロック)を生成する。ここで「特別」という名称は、上述した第1および第2補正処理で用いられるサンプリングクロックと区別するための便宜上のものであり、発明を限定する意味で用いられてはいない。第2DDR_FF回路72で生成された特別サンプリングクロックは、第2遅延回路73および第4DCA回路74を経由し、第2入出力回路75からNAND装置20の第3検出回路123に入力される。
本実施形態では、第3補正処理が行われる場合、補正シーケンサ91は、第3検出回路123の検出結果をNAND装置20内のデータレジスタ122に書き込むことを指示するコマンドを発行する。具体的には、補正シーケンサ91は、所定の制御コマンドをコマンド送信部CS(図1参照)に出力することで、NAND装置20内のデータレジスタ122内のアドレスを書き込み先アドレスとして指定し、第3検出回路123の検出結果をデータレジスタ122に書き込ませるライトコマンドをコマンド送信部CSによってNAND装置20に送信させる。これに代えて、NAND装置20は、第3補正処理が行われる場合、第3検出回路123の検出結果をデータレジスト122の特定のアドレスに自動的に書き込むように予め設定されていてもよい。
<3.2.2 特別サンプリングクロック>
次に、第3補正処理で用いられる特別サンプリングクロックについて説明する。
図8のS3,S8は、特別サンプリングクロックの一例を示す。特別サンプリングクロックは、トグル信号に含まれる1つの立ち上がりエッジREをサンプリングするための第1エッジE1と、トグル信号に含まれる1つの立ち下がりエッジDEをサンプリングするための第2エッジE2とを含む。第2DDR_FF回路72は、第1エッジE1および第2エッジE2を、第2クロックの立ち上がりエッジ(例えば立ち上がりエッジC1,C2)を用いて生成する。
次に、第3補正処理で用いられる特別サンプリングクロックについて説明する。
図8のS3,S8は、特別サンプリングクロックの一例を示す。特別サンプリングクロックは、トグル信号に含まれる1つの立ち上がりエッジREをサンプリングするための第1エッジE1と、トグル信号に含まれる1つの立ち下がりエッジDEをサンプリングするための第2エッジE2とを含む。第2DDR_FF回路72は、第1エッジE1および第2エッジE2を、第2クロックの立ち上がりエッジ(例えば立ち上がりエッジC1,C2)を用いて生成する。
本実施形態では、上記1つの立ち上がりエッジREは、トグル信号に含まれる第1パルスP1の立ち上がりエッジである。上記1つの立ち下がりエッジDEは、トグル信号に含まれる第1パルスP1とは別の第2パルスP2(例えば、第1パルスP1に続く1つ後のパルス)の立ち下がりエッジである。そして、第2DDR_FF回路72は、上記立ち上がりエッジREおよび立ち下がりエッジDEをサンプリングするための第1エッジE1および第2エッジE2を、第2クロックの立ち上がりエッジを用いて生成する。
例えば、特別サンプリングクロックは、上記第1周期の(n+0.5)分周(nは1以上の自然数)で生成された複数のパルスを含む。本実施形態では、第2DDR_FF回路72は、第2クロックに含まれる第1パルスB1の立ち上がりエッジC1と、第2クロックに含まれる第1パルスB1とは別の第2パルスB2(例えば、第1パルスB1に続く1つ後のパルス)の立ち下がりエッジC3とに基づき、特別サンプリングクロックの1つのパルスD1を生成する。すなわち、第2DDR_FF回路72は、第1パルスB1の立ち上がりエッジC1に基づき、特別サンプリングクロックのパルスD1の立ち上がりエッジE1を生成し、第2パルスB2の立ち下がりエッジC3に基づき、特別サンプリングクロックのパルスD1の立ち下がりエッジE3を生成する。
また本実施形態では、補正シーケンサ91は、第2遅延回路73を制御することで、位相を徐々にずらした特別サンプリングクロックを生成する。位相を徐々にずらした特別サンプリングクロックとは、例えば、特別サンプリングクロックの立ち上がりエッジのタイミングが徐々に遅れる(立ち上がりエッジの間隔が徐々に広くなる)クロックである。そして、第2入出力回路75は、位相を徐々にずらした特別サンプリングクロックを、NAND装置20の第3検出回路123に出力する。
本実施形態では、第3検出回路123による検出結果をデータレジスタ122に記憶させるための1つのライトコマンドに伴って、複数のサイクルで位相を徐々にずらした特別サンプリングクロックを連続して出力する。すなわち、1つのライトコマンドに基づいて、複数のサイクルで位相を徐々にずらした特別サンプリングクロックを用いて第3検出回路123による検出が連続して行われる。これにより、トグル信号の位相のずれ量を求めることができる。
また本実施形態では、補正シーケンサ91は、第3DCA回路71と第4DCA回路74とのうち少なくとも一方を制御することで、デューティを徐々に変更した特別サンプリングクロックを生成する。デューティを徐々に変更した特別サンプリングクロックとは、例えば、特別サンプリングクロックのデューティ比が徐々に増加する(または徐々に減少する)クロックである。そして、第2入出力回路75は、デューティを徐々に変更した特別サンプリングクロックを、NAND装置20の第3検出回路123に出力する。
本実施形態では、第3検出回路123による検出結果をデータレジスタ122に記憶させるための1つのライトコマンドに伴って、複数のサイクルでデューティを徐々に変更した特別サンプリングクロックを連続して出力する。すなわち、1つのライトコマンドに基づいて、複数のサイクルでデューティを徐々に変更した特別サンプリングクロックを用いて第3検出回路123による検出が連続して行われる。これにより、トグル信号のデューティのずれ量を求めることができる。
<3.2.3 第3検出回路での検出動作>
次に、第3検出回路123での検出動作について説明する。
図8に示すように、第3検出回路123は、例えば、特別サンプリングクロックの立ち上がりエッジのタイミングで、トグル信号の立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジの有無を検出する(サンプリングする)。例えば、第3検出回路123は、特別サンプリングクロックの立ち上がりエッジE1,E2のタイミングで、トグル信号の立ち上がりエッジREおよび立ち下がりエッジDEの有無を検出する。
次に、第3検出回路123での検出動作について説明する。
図8に示すように、第3検出回路123は、例えば、特別サンプリングクロックの立ち上がりエッジのタイミングで、トグル信号の立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジの有無を検出する(サンプリングする)。例えば、第3検出回路123は、特別サンプリングクロックの立ち上がりエッジE1,E2のタイミングで、トグル信号の立ち上がりエッジREおよび立ち下がりエッジDEの有無を検出する。
具体的には、第3検出回路123は、特別サンプリングクロックの出力(レベル)と、トグル信号の出力(レベル)とを比較する比較器を含む。そして、第3検出回路123は、上記比較器の出力結果に基づき、特別サンプリングクロックの立ち上がりエッジのタイミングにおけるトグル信号の立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジの有無を検出する。なお検出方法の詳細は、第1検出回路83による検出方法と同様である。
図8に示す例では、第1DDR_FF回路63から出力された直後のデータ信号(図8中のS1参照)と比べて、NAND装置20の内部に入力されたトグル信号(図8中のS7参照)は、劣化してデューティが小さくなっている。このため、第3検出回路123において、トグル信号の立ち下がりエッジDE´と、特別サンプリングクロックの立ち上がりエッジE2とが一致しなくなる。この場合、第3検出回路123による検出を行うことで、サンプリングクロックの立ち上がりエッジに対して、トグル信号の立ち下がりエッジが遷移していることを検出することができる。
本実施形態では、位相を徐々にずらした特別サンプリングクロックがNANDPhy30からNAND装置20に送信され続ける間、第3検出回路123は検出動作を継続する。また、デューティが徐々に変更された特別サンプリングクロックがNANDPhy30からNAND装置20に送信され続ける間、第3検出回路123は検出動作を継続する。例えば、第3検出回路123は、特別サンプリングクロックの立ち上がりエッジごとに、トグル信号の立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジの有無を検出する。
本実施形態では、補正シーケンサ91は、例えば位相を徐々にずらした特別サンプリングクロックの送信が完了した場合、データレジスタ122に保存された第3検出回路123の検出結果をNAND装置20から読み出すためのリードコマンドを発行する。また、補正シーケンサ91は、例えばデューティを徐々に変更した特別サンプリングクロックの送信が完了した場合、データレジスタ122に保存された第3検出回路123の検出結果をNAND装置20から読み出すためのリードコマンドを発行する。
そして補正シーケンサ91は、NAND装置20から読み出された第3検出回路123の検出結果に基づき、サンプリングクロックの立ち上がりエッジに対してトグル信号の立ち上がりエッジがずれている場合、第1遅延回路64の遅延量の設定値を変更することで、データ信号の位相を補正する。同様に、補正シーケンサ91は、サンプリングクロックの立ち上がりエッジとトグル信号の立ち上がりエッジとが一致するが、サンプリングクロックの立ち上がりエッジに対してトグル信号の立ち下がりエッジがずれている場合、第1DCA回路61と第2DCA回路65とのうち少なくとも一方のデューティ調整量を変更することで、データ信号のデューティを補正する。これにより、データ信号に関する補正処理が行われる。
<4.第3補正処理の流れ>
次に、第3補正処理の流れについて説明する。
図9および図10は、第3補正処理の流れを示すフローチャートである。なお、補正シーケンサ91は、第3補正処理の前に、上記第1補正処理および上記第2補正処理を実行してもよい。
次に、第3補正処理の流れについて説明する。
図9および図10は、第3補正処理の流れを示すフローチャートである。なお、補正シーケンサ91は、第3補正処理の前に、上記第1補正処理および上記第2補正処理を実行してもよい。
まず、補正シーケンサ91は、第1制御コマンドをコマンド送信部CSに出力することで、第3検出回路123の検出結果をNAND装置20のデータレジスタ122に保存させるライトコマンドを、コマンド送信部CSによってNAND装置20に送信させる(S101)。このライトコマンドは、データレジスタ122に含まれるアドレスを書き込み先アドレスとして指定し、第3検出回路123の検出結果を書き込み対象データとして指定したライトコマンドである。
次に、補正シーケンサ91は、マルチプレクサ54に対して制御信号を出力し、マルチプレクサ54を上記第2状態に切り替える。これにより、第2DDR_FF回路72に第2クロックが供給される(S102)。
次に、補正シーケンサ91は、データ処理回路62を制御し、第1DDR_FF回路63にトグルパターンを示すデータを出力させる。これにより、第1DDR_FF回路63は、トグルパターンを示すデータに基づき、第1クロックを用いて第1周期のトグル信号を生成して出力する(S103)。
次に、補正シーケンサ91は、データ処理回路62を制御し、第2DDR_FF回路72にサンプリングクロックのパターンを示すデータを出力させる。これにより、第2DDR_FF回路72は、サンプリングクロックのパターンを示すデータに基づき、第2クロックを用いて特別サンプリングクロックを生成して出力する(S104)。
次に、補正シーケンサ91は、第1遅延回路64の設定値を変化させる。これにより、位相をずらされた特別サンプリングクロックがNAND装置20の第3検出回路123に供給される(S105)。
次に、補正シーケンサ91は、位相が1周期分ずらされたか否かを判定する(S106)。補正シーケンサ91は、位相が1周期分ずらされていない場合(S106:NO)、S103に戻り処理を繰り返す。これにより、第1遅延回路64の設定値が徐々に変化されて、位相を徐々にずらされた特別サンプリングクロックが第3検出回路123に供給される。一方で、補正シーケンサ91は、位相が1周期分ずらされた場合(S106:YES)、第1および第2のDDR_FF回路63,72を制御することで、トグル信号および特別サンプリングクロックの出力を停止する(S107)。
次に、補正シーケンサ91は、第2制御コマンドをコマンド送信部CSに出力することで、データレジスタ122に保存された第3検出回路123の検出結果を読み出すリードコマンドを、コマンド送信部CSによってNAND装置20に送信させる(S108)。このリードコマンドは、第3検出回路123の検出結果が保存されたデータレジスタ122内のアドレスを読み出し先アドレスとして指定したリードコマンドである。
次に、補正シーケンサ91は、NAND装置20から読み出された第3検出回路123の検出結果を確認する(S109)。すなわち、補正シーケンサ91は、特別サンプリングクロックの複数の位相の各立ち上がりエッジのタイミングにおいて、トグル信号の立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジが存在するか否かを判定する。
そして、補正シーケンサ91は、確認した検出結果に基づき、特別サンプリングクロックの立ち上がりエッジと、トグル信号の立ち上がりエッジが一致するトグル信号の位相を特定する。そして、補正シーケンサ91は、特別サンプリングクロックの立ち上がりエッジと、トグル信号の立ち上がりエッジとがNAND装置20内で一致するように、第1遅延回路64の遅延量の設定を変更する(S110)。言い換えると、補正シーケンサ91は、第1出力回路A1内のデータ信号の遅延量に関する補正値を導出して反映させる。
次に、図10に示すように、補正シーケンサ91は、S201からS204の処理として、上述したS101からS104と同じ処理を実行する。次に、補正シーケンサ91は、第1DCA63および第2DCA回路65のうち少なくとも一方の設定値を変化させる。これにより、デューティを変更された特別サンプリングクロックがNAND装置20の第3検出回路123に供給される(S205)。
次に、補正シーケンサ91は、所定の範囲に亘ってデューティを変更したか否かを判定する(S206)。補正シーケンサ91は、所定の範囲に亘ってデューティが変更されていない場合(S206:NO)、S203に戻り処理を繰り返す。これにより、第1DCA63または第2DCA回路65の設定値が徐々に変化されて、デューティを徐々にずらされた特別サンプリングクロックが第3検出回路123に供給される。一方で、補正シーケンサ91は、所定の範囲に亘ってデューティが変更されている場合(S206:YES)、第1および第2のDDR_FF回路63,72を制御することで、トグル信号および特別サンプリングクロックの出力を停止する(S207)。
次に、補正シーケンサ91は、S208,S209の処理として、S108,S109と同じ処理を行う。そして、補正シーケンサ91は、確認した検出結果に基づき、特別サンプリングクロックの立ち上がりエッジと、トグル信号の立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジが一致するトグル信号のデューティを特定する。そして、補正シーケンサ91は、特別サンプリングクロックの立ち上がりエッジと、トグル信号の立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジとがNAND装置20内で一致するように、第1DCA63および第2DCA回路65のうち少なくとも一方のデューティの設定を変更する(S210)。言い換えると、補正シーケンサ91は、第1出力回路A1内のデータ信号のデューティに関する補正値を導出して反映させる。
本実施形態では、補正シーケンサ91は、上述した第3補正処理を、NANDPhy30に接続された複数のNAND装置20(例えばNAND20AおよびNAND20B)に対して順に行う。そして、補正シーケンサ91は、複数のNAND装置20から読み出された第3検出回路123の検出結果に基づき、複数のNAND装置20それぞれとの間におけるデータ信号の遅延に関するスキューを算出する。そして、補正シーケンサ91は、複数のNAND装置20それぞれとの間におけるスキューが小さくなるように、各NAND装置20に対する第1遅延回路64、および第1DCA回路63または第2DCA回路65の設定を変更する。NAND装置20Aから上記サンプリング結果を読み出すために制御回路90によって発行されるコマンドは、「第1コマンド」の一例である。NAND装置20Bから上記サンプリング結果を読み出すために制御回路90によって発行されるコマンドは、「第2コマンド」の一例である。第1コマンドおよび第2コマンドは、同じでもよく、異なってもよい。
すなわち、メモリコントローラ10は、同じチャネルchに接続された複数のNAND装置20に関する補正処理(例えば第1から第3補正処理であるが、第3補正処理のみでもよい)を、それら複数のNAND装置に対して順に個別に行う。例えば、あるNANDPhy30に、NAND装置20Aと、NAND装置20Bとが接続されている場合、NANDPhy30は、まず、NAND装置20Aに関する補正処理を行い、NAND装置20Aに適した第1出力回路A1の第1補正値(例えば、デューティ調整回路61,65および遅延回路64に関する第1補正値のセット)を導出する。次に、NANDPhy30は、NAND装置20Bに関する補正処理を行い、NAND装置20Bに適した第1出力回路A1の第2補正値(例えば、デューティ調整回路61,65および遅延回路64に関する第2補正値のセット)を導出する。そして、NANDPhy30は、通常動作としてNAND装置20Aにデータを書き込む動作を行う場合、第1補正値によって調整された第1出力回路A1によってデータ信号を出力する。一方で、NANDPhy30は、通常動作としてNAND装置20Bにデータを書き込む動作を行う場合、第2補正値によって調整された第1出力回路A1によってデータ信号を出力する。これは、1つのチャネルchに3つ以上のNAND装置20が接続された場合も同様である。
<5.利点>
このような構成によれば、NAND装置20内での検出結果に基づき、NANDPhy30でデータ信号を調整するための補正値を精度良く導出することができる。これにより、NAND装置20での信号の精度の向上を図ることができる。その結果、データ信号に対する動作クロックのタイミングマージンであるタイミングウィンドウ(いわゆるアイパターン)を広げることができる。
このような構成によれば、NAND装置20内での検出結果に基づき、NANDPhy30でデータ信号を調整するための補正値を精度良く導出することができる。これにより、NAND装置20での信号の精度の向上を図ることができる。その結果、データ信号に対する動作クロックのタイミングマージンであるタイミングウィンドウ(いわゆるアイパターン)を広げることができる。
図11は、本実施形態の第3補正処理の利点の一例を示すタイミングチャートである。本実施形態では、第2DDR_FF回路72は、第3補正処理において、トグル信号に含まれる1つの立ち上がりエッジREをサンプリングするための第1エッジE1と、トグル信号に含まれる1つの立ち下がりエッジDEをサンプリングするための第2エッジE2とを、第2クロックの立ち上がりエッジ(例えば立ち上がりエッジC1,C2)を用いて生成する。
このような構成によれば、NAND装置20に届くまでにサンプリングクロックのデューティが劣化する場合(図11のS8に示すように、サンプリングクロックの立ち下がりエッジが前側にずれる場合)であっても、第1エッジE1および第2エッジE2の位相はずれにくい。このため、サンプリングクロックのデューティが劣化する場合であっても、第1エッジE1および第2エッジE2を用いて、トグル信号の立ち上がりエッジREおよび立ち下がりエッジDEを精度よくサンプリングすることができる。
本実施形態では、補正シーケンサ91は、位相を徐々にずらしたサンプリングクロック、またはデューティを徐々にずらしたサンプリングクロックを出力する。このようなサンプリングクロックによれば、トグル信号の位相またはデューティを検出する処理を1つの書き込み動作によって実現することができる。これにより、補正処理に必要な時間の短縮を図ることができる。
ここで、メモリコントローラ10は、上述した第1出力回路A1および第2出力回路A2がチャネルch毎に設けられ、異なるチャネルchに接続された複数のNAND装置20に対して同時に信号を送信可能であってもよい。この場合、複数のNAND装置20それぞれとの間におけるスキューが小さくなるようにデータ信号の位相およびデューティが調整可能であると、複数のNAND装置20に対する並列処理の信頼性をさらに高めることができる。
なお、メモリコントローラ10は、第1および第2補正処理に用いるサンプリングクロックとして、第3補正処理の特別サンプリングクロックと同じサンプリングクロックを用いてもよい。第1および第2補正処理で用いられるサンプリングクロックを生成する回路が第3DDR_FF回路81であると、そのような特別サンプリングクロックを生成することができる。
(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態について説明する。第2の実施形態は、特別サンプリングクロックのパルス形状が第1の実施形態とは異なる。なお以下に説明する以外の構成は、第1の実施形態と同様である。本実施形態では、第3DDR_FF回路81の代わりに、通常のフリップフロップ回路(DDRでないフリップフロップ回路)が設けられてもよい。
次に、第2の実施形態について説明する。第2の実施形態は、特別サンプリングクロックのパルス形状が第1の実施形態とは異なる。なお以下に説明する以外の構成は、第1の実施形態と同様である。本実施形態では、第3DDR_FF回路81の代わりに、通常のフリップフロップ回路(DDRでないフリップフロップ回路)が設けられてもよい。
図12は、第2の実施形態の第3補正処理を説明するためのタイミングチャートである。図12のS3,S8は、第2の実施形態の特別サンプリングクロックの一例を示す。特別サンプリングクロックは、トグル信号に含まれる1つの立ち上がりエッジREをサンプリングするための第1エッジE1と、トグル信号に含まれる1つの立ち下がりエッジDEをサンプリングするための第2エッジE2とを含む。第2DDR_FF回路72は、第1エッジE1および第2エッジE2を、第2クロックの立ち上がりエッジ(例えば立ち上がりエッジC1,C2)を用いて生成する。
本実施形態では、上記1つの立ち上がりエッジREは、トグル信号に含まれる第1パルスP1の立ち上がりエッジである。上記1つの立ち下がりエッジDEは、トグル信号に含まれる第1パルスP1とは別の第2パルスP2(例えば、第1パルスP1に続く1つ後のパルス)の立ち下がりエッジである。そして、第2DDR_FF回路72は、上記立ち上がりエッジREおよび立ち下がりエッジDEをサンプリングするための第1エッジE1および第2エッジE2を、第2クロックの立ち上がりエッジを用いて生成する。
例えば、特別サンプリングクロックは、上記第1周期の(n+0.5)分周(nは1以上の自然数)で生成された複数のパルスを含む。本実施形態では、第2DDR_FF回路72は、第2クロックの立ち上がりエッジを用いて、サンプリングクロックの全てのパルスの立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジを生成する。本実施形態では、第2DDR_FF回路72は、第2クロックに含まれる第1パルスB1の立ち上がりエッジC1と、第1パルスB1とは別の第2パルスB2(例えば、第1パルスB1に続く1つ後のパルス)の立ち上がりエッジC4とに基づき、特別サンプリングクロックの1つのパルスD1を生成する。すなわち、第2DDR_FF回路72は、第1パルスB1の立ち上がりエッジC1に基づき、特別サンプリングクロックのパルスD1の立ち上がりエッジE1,E2を生成し、第2パルスB2の立ち上がりエッジC4に基づき、特別サンプリングクロックのパルスD1の立ち下がりエッジE3を生成する。
このような構成によれば、サンプリングクロックの立ち上がりエッジに加え、サンプリングクロックの立ち下がりエッジも第2クロックの立ち上がりエッジによって生成される。この場合、第1の実施形態と比べて、サンプリングクロックのデューティの劣化が生じにくくなる。このため、第1の実施形態と比べて、第3補正処理におけるトグル信号のエッジ位置の検出精度をさらに高めることができる場合がある。
以上、いくつかの実施形態について説明したが、実施形態は上記例に限定されない。例えば、第2出力回路A2には、第2クロックが常時供給されてもよい。すなわち、マルチプレクサ54は設けられなくてもよい。
上述した実施形態では、サンプリングクロックの立ち上がりエッジのみに基づいて、トグル信号の立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジを検出する例について説明した。これに代えて、NANDPhy30は、サンプリングクロックの立ち下がりエッジのみに基づいて、トグル信号の立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジを検出してもよい。これは、例えばサンプリングクロックのHigh/Lowを反転させる反転回路が設けられる場合などで考えられる。
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、半導体集積回路は、第1出力回路と第2出力回路とを有する。前記第1出力回路は、第1周期のクロックを用いてトグルパターンの信号を生成し、生成したトグルパターンの信号を外部に出力する。前記第2出力回路は、第1周期の1/m倍、すなわち周波数がm倍(mは2以上の自然数)の第2周期のクロックを用いてサンプリングクロックを生成し、生成したサンプリングクロックを外部に出力する。このような構成によれば、信号の精度の向上を図ることができる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、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同様に、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ものである。
1…メモリシステム、10…メモリコントローラ(コントローラ)、20…NAND装置(半導体記憶装置)、20A…NAND装置(第1半導体記憶装置)、20B…NAND装置(第2半導体記憶装置)、30…NANDPhy(送信装置)、41…第1接続端子、42…第2接続端子(第1端子)、43…第3接続端子(第2端子)、50…PLL(クロック供給回路)、A1…第1出力回路、A2…第2出力回路。
Claims (15)
- 第1周期の第1クロックと、前記第1周期の1/m倍(mは2以上の自然数)である第2周期の第2クロックと、を出力可能なクロック供給回路と、
第1動作が行われる場合に、データの内容を示す第1信号を外部に出力し、第2動作が行われる場合に、前記第1クロックに基づいてトグルパターンの第2信号を前記外部に出力する第1出力回路と、
前記第1動作が行われる場合に、前記第1クロックに基づいて動作クロックを前記外部に出力し、前記第2動作が行われる場合に、前記第2クロックに基づいてサンプリングクロックを前記外部に出力する第2出力回路と、
を備えた半導体集積回路。 - 前記第1動作は、前記データの書き込み動作であり、
前記第2動作は、前記第1出力回路における前記第1信号の補正値を導出するための動作である、
請求項1に記載の半導体集積回路。 - 前記第2出力回路は、前記第1動作が行われる場合に、前記第1クロックに基づいて前記動作クロックを生成し、前記第2動作が行われる場合に、前記第2クロックに基づいて前記サンプリングクロックを生成する、
請求項1に記載の半導体集積回路。 - 前記サンプリングクロックは、前記トグルパターンの前記第2信号に含まれる1つの立ち上がりエッジをサンプリングするための第1エッジと、前記第2信号に含まれる1つの立ち下がりエッジをサンプリングするための第2エッジとを含み、
前記第2出力回路は、前記第1エッジおよび前記第2エッジを、前記第2クロックの立ち上がりエッジと立ち下がりエッジとのうち一方のエッジを用いて生成する、
請求項1に記載の半導体集積回路。 - 前記サンプリングクロックは、前記第1周期の(n+0.5)分周(nは1以上の自然数)で生成された複数のパルスを含む、
請求項1に記載の半導体集積回路。 - 前記第2出力回路は、前記第2クロックに含まれる第1パルスの立ち上がりエッジと、前記第2クロックに含まれる前記第1パルスとは別の第2パルスの立ち下がりエッジとを用いて、前記サンプリングクロックの1つのパルスを生成する、
請求項1に記載の半導体集積回路。 - 前記第2出力回路は、前記サンプリングクロックの全てのパルスの立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジを、前記第2クロックの立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジのうち一方のエッジを用いて生成する、
請求項1に記載の半導体集積回路。 - 前記第2出力回路は、前記サンプリングクロックの位相を調整可能な第1調整回路を含み、前記第1調整回路を用いて位相を徐々にずらした前記サンプリングクロックを前記外部に出力する、
請求項1に記載の半導体集積回路。 - 前記第2出力回路は、前記第2動作が行われる場合、1つのライトコマンドに伴って、複数のサイクルで前記位相を徐々にずらしたサンプリングクロックを連続して前記外部に出力する、
請求項8に記載の半導体集積回路。 - 前記第2出力回路は、前記サンプリングクロックのデューティを調整可能な第2調整回路を含み、前記第2調整回路を用いてデューティを徐々に変化させた前記サンプリングクロックを前記外部に出力する、
請求項1に記載の半導体集積回路。 - 半導体記憶装置に電気的に接続可能な第1端子と、
前記半導体記憶装置に電気的に接続可能な第2端子と、
第1周期の第1クロックと、前記第1周期の1/m倍(mは2以上の自然数)である第2周期の第2クロックと、を出力可能なクロック供給回路と、
第1動作が行われる場合に、データの内容を示す第1信号を前記第1端子に出力し、第2動作が行われる場合に、前記第1クロックに基づいてトグルパターンの第2信号を前記第1端子に出力する第1出力回路と、
前記第1動作が行われる場合に、前記第1クロックに基づいて動作クロックを前記第2端子に出力し、前記第2動作が行われる場合に、前記第2クロックに基づいてサンプリングクロックを前記第2端子に出力する第2出力回路と、
を備えた送信装置。 - 第1半導体記憶装置と、
前記第1半導体記憶装置に電気的に接続される第1端子と、
前記第1半導体記憶装置に電気的に接続される第2端子と、
第1周期の第1クロックと、前記第1周期の1/m倍(mは2以上の自然数)である第2周期の第2クロックと、を出力可能なクロック供給回路と、
第1動作が行われる場合に、データの内容を示す第1信号を前記第1端子に出力し、第2動作が行われる場合に、前記第1クロックに基づいてトグルパターンの第2信号を前記第1端子に出力する第1出力回路と、
前記第1動作が行われる場合に、前記第1クロックに基づいて動作クロックを前記第2端子に出力し、前記第2動作が行われる場合に、前記第2クロックに基づいてサンプリングクロックを前記第2端子に出力する第2出力回路と、
前記第1半導体記憶装置の内部で前記第2信号に対して前記サンプリングクロックを用いることで検出されて前記第1半導体記憶装置に保存されたサンプリング結果を、前記第1半導体記憶装置から読み出す第1コマンドを発行する制御回路と、
を備えたメモリシステム。 - 前記制御回路は、前記第1半導体記憶装置から読み出された前記サンプリング結果に基づき、前記第1信号のデューティの調整に用いられる補正値を決定する、
請求項12に記載のメモリシステム。 - 第2半導体記憶装置をさらに備え、
前記第1端子および前記第2端子は、前記第2半導体記憶装置にも電気的に接続され、
前記制御回路は、前記第2半導体記憶装置の内部で前記第2信号に対して前記サンプリングクロックを用いることで検出されて前記第2半導体記憶装置に保存されたサンプリング結果を、前記第2半導体記憶装置から読み出す第2コマンドを発行する、
請求項13に記載のメモリシステム。 - 前記第1動作は、前記第1半導体記憶装置に対する前記データの書き込み動作を含み、前記第2動作は、前記第1出力回路に対する所定の補正動作を含む、
請求項12に記載のメモリシステム。
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