JP2021117594A - Semiconductor storage device, controller, and method - Google Patents

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Abstract

To propose a semiconductor storage device, a controller, and a method capable of efficiently accessing a plurality of data adjacent to each other in an arbitrary dimensional direction.SOLUTION: A semiconductor storage device according to the present disclosure is provided with a memory cell array in which data having a multidimensional structure is arranged one-dimensionally on a word line, and a controller that can read by designating an address once a plurality of data adjacent each other in an arbitrary dimensional direction from the memory cell array, and the controller includes an address generation circuit that generates an address on a word line which is an original point of a read operation, an arithmetic operation circuit that executes a predetermined arithmetic operation for a generated address to generate an address on a word line of adjacent data in a dimensional direction of a reading target, and a signal generation circuit that generates a signal including a value used in the arithmetic operation.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本開示は、半導体記憶装置、コントローラ、及び方法に関する。 The present disclosure relates to semiconductor storage devices, controllers, and methods.

例えば、ニューラルネットワークの計算においては、多次元の構造を有するデータに対して、各次元方向における隣接データへの高速で効率的なアクセスが求められる。多次元構造のデータを1次元に並べ替えてワード線上に配列することで、少なくとも所定の次元方向におけるデータアクセスを効率化することができる(例えば特許文献1参照)。 For example, in the calculation of a neural network, high-speed and efficient access to adjacent data in each dimensional direction is required for data having a multidimensional structure. By rearranging the data of the multidimensional structure in one dimension and arranging them on the word line, it is possible to improve the efficiency of data access at least in a predetermined dimensional direction (see, for example, Patent Document 1).

特開2009−048753号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2009-048753

しかしながら、特許文献1が開示する構成では、1回のアドレス指定により読み出し可能なデータのワード構成は予め決定されており、全ての次元方向データへの効率的なアクセスを実現させることは困難である。 However, in the configuration disclosed in Patent Document 1, the word configuration of data that can be read by one address designation is determined in advance, and it is difficult to realize efficient access to all dimensional data. ..

そこで、本開示では、任意の次元方向に隣接する複数のデータに対し、効率的なアクセスが可能となる半導体記憶装置、コントローラ、及び方法を提案する。 Therefore, the present disclosure proposes a semiconductor storage device, a controller, and a method that enable efficient access to a plurality of data adjacent to each other in an arbitrary dimensional direction.

本開示にかかる半導体記憶装置は、多次元の構造を有するデータがワード線上に一次元に配列されたメモリセルアレイと、前記メモリセルアレイから、任意の次元方向に隣接する複数のデータを1回のアドレス指定で読み出し可能なコントローラと、を備え、前記コントローラは、読み出し動作の起点となる前記ワード線上のアドレスを生成するアドレス生成回路と、生成された前記アドレスに所定の演算を施して、読み出し対象の次元方向に隣接するデータの前記ワード線上のアドレスを生成する演算回路と、前記演算に用いる値を含む信号を生成する信号生成回路と、を備える。 The semiconductor storage device according to the present disclosure includes a memory cell array in which data having a multidimensional structure is arranged one-dimensionally on a word line, and a plurality of data adjacent to each other in an arbitrary dimensional direction from the memory cell array at one time. A controller that can be read by designation is provided, and the controller includes an address generation circuit that generates an address on the word line that is a starting point of a read operation, and a predetermined operation is performed on the generated address to be read. It includes an arithmetic circuit that generates an address on the word line of data adjacent in a dimensional direction, and a signal generation circuit that generates a signal including a value used in the arithmetic.

本開示の実施形態1にかかる半導体記憶装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the semiconductor storage device which concerns on Embodiment 1 of this disclosure. 本開示の実施形態1にかかる半導体記憶装置のバンクの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the bank of the semiconductor storage device which concerns on Embodiment 1 of this disclosure. 本開示の実施形態1にかかる半導体記憶装置の記憶対象となるデータが有する構造の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the structure which the data to be stored of the semiconductor storage device which concerns on Embodiment 1 of this disclosure has. 本開示の実施形態1にかかる半導体記憶装置の記憶対象データの配列順の対応関係を示す図である。It is a figure which shows the correspondence | correspondence of the arrangement order of the storage target data of the semiconductor storage device which concerns on Embodiment 1 of this disclosure. 本開示の実施形態1にかかる半導体記憶装置におけるX軸方向に隣接する複数データの読み出し動作を示す図である。It is a figure which shows the reading operation of a plurality of data adjacent to each other in the X-axis direction in the semiconductor storage device which concerns on Embodiment 1 of this disclosure. 本開示の実施形態1にかかる半導体記憶装置におけるY軸方向に隣接する複数データの読み出し動作を示す図である。It is a figure which shows the reading operation of a plurality of data adjacent to each other in the Y-axis direction in the semiconductor storage device which concerns on Embodiment 1 of this disclosure. 本開示の実施形態1にかかる半導体記憶装置における読み出し処理の手順の一例を示すフロー図である。It is a flow figure which shows an example of the procedure of the read-out process in the semiconductor storage device which concerns on Embodiment 1 of this disclosure. 比較例にかかる半導体記憶装置におけるY軸方向に隣接する複数データの読み出し動作を示す図である。It is a figure which shows the reading operation of a plurality of data adjacent to each other in the Y-axis direction in the semiconductor storage device which concerns on a comparative example. 本開示の実施形態2にかかる半導体記憶装置の記憶対象データの配列順の対応関係を示す図である。It is a figure which shows the correspondence | correspondence of the arrangement order of the storage target data of the semiconductor storage device which concerns on Embodiment 2 of this disclosure. 本開示の実施形態2にかかる半導体記憶装置におけるX軸方向に隣接する複数データの読み出し動作を示す図である。It is a figure which shows the reading operation of a plurality of data adjacent to each other in the X-axis direction in the semiconductor storage device which concerns on Embodiment 2 of this disclosure. 本開示の実施形態2にかかる半導体記憶装置におけるY軸方向に隣接する複数データの読み出し動作を示す図である。It is a figure which shows the reading operation of a plurality of data adjacent to each other in the Y-axis direction in the semiconductor storage device which concerns on Embodiment 2 of this disclosure. 本開示の実施形態2にかかる半導体記憶装置におけるZ軸方向に隣接する複数データの読み出し動作を示す図である。It is a figure which shows the reading operation of a plurality of data adjacent to each other in the Z-axis direction in the semiconductor storage device which concerns on Embodiment 2 of this disclosure. 本開示の他の実施形態にかかる半導体記憶装置の記憶対象データの配列順を示す図である。It is a figure which shows the arrangement order of the storage target data of the semiconductor storage device which concerns on other embodiment of this disclosure.

以下に、本開示の実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の各実施形態において、同一の部位には同一の符号を付することにより重複する説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. In each of the following embodiments, the same parts are designated by the same reference numerals, so that duplicate description will be omitted.

[実施形態1]
以下、図面を用いて実施形態1について説明する。
[Embodiment 1]
Hereinafter, the first embodiment will be described with reference to the drawings.

(半導体記憶装置の構成例)
図1は、本開示の実施形態1にかかる半導体記憶装置1の構成を示す図である。実施形態1の半導体記憶装置1は、例えばMRAM(Magnetresistive Random Access Memory)、SRAM(Static RAM)、DRAM(Dynamic RAM)等である。
(Configuration example of semiconductor storage device)
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a semiconductor storage device 1 according to the first embodiment of the present disclosure. The semiconductor storage device 1 of the first embodiment is, for example, an MRAM (Magnetristive Random Access Memory), a SRAM (Static RAM), a DRAM (Dynamic RAM), or the like.

図1に示すように、半導体記憶装置1は複数のバンク100を備える。各々のバンク100は、複数の半導体記憶素子が例えば2次元のアレイ状に配列されたメモリセルアレイ101を備える。 As shown in FIG. 1, the semiconductor storage device 1 includes a plurality of banks 100. Each bank 100 includes a memory cell array 101 in which a plurality of semiconductor storage elements are arranged, for example, in a two-dimensional array.

ここで、複数のバンク100は、互いに並列動作が可能な並列動作要素である。つまり、1つのバンク100が備えるメモリセルアレイ101内の所定の半導体記憶素子が動作中に、他のバンク100が備えるメモリセルアレイ101内の所定の半導体記憶素子を動作させることができる。 Here, the plurality of banks 100 are parallel operation elements capable of parallel operation with each other. That is, while the predetermined semiconductor storage element in the memory cell array 101 included in one bank 100 is operating, the predetermined semiconductor storage element in the memory cell array 101 included in the other bank 100 can be operated.

メモリセルアレイ101内の個々の半導体記憶素子は、半導体記憶装置1がMRAMである場合、磁気トンネル接合を有し、磁化の状態の変化によってデータを記憶する。また、半導体記憶装置1がSRAMである場合、メモリセルアレイ101内の半導体記憶素子は、複数のトランジスタを組み合わせたフリップフロップ回路から構成され、電荷の保持によってデータを記憶する。また、半導体記憶装置1がDRAMである場合、メモリセルアレイ101内の半導体記憶素子は、キャパシタに電荷を保持することによってデータを記憶する。 Each semiconductor storage element in the memory cell array 101 has a magnetic tunnel junction when the semiconductor storage device 1 is an MRAM, and stores data by changing the state of magnetization. When the semiconductor storage device 1 is an SRAM, the semiconductor storage element in the memory cell array 101 is composed of a flip-flop circuit in which a plurality of transistors are combined, and stores data by holding a charge. When the semiconductor storage device 1 is a DRAM, the semiconductor storage element in the memory cell array 101 stores data by holding a charge in the capacitor.

以下においては、メモリセルアレイ101内の個々の半導体記憶素子は、1ビットのデータを記憶可能なSLC(Single Level Cell)であるものとして説明をする。しかし、メモリセルアレイ101内の半導体記憶素子は、2ビット以上の多ビットのデータを記憶可能なMLC(Multi Level Cell)であってもよい。 In the following, each semiconductor storage element in the memory cell array 101 will be described as being an SLC (Single Level Cell) capable of storing 1-bit data. However, the semiconductor storage element in the memory cell array 101 may be an MLC (Multi Level Cell) capable of storing multi-bit data of 2 bits or more.

図2は、本開示の実施形態1にかかる半導体記憶装置1のバンク100の構成を示す図である。図2に示すように、1つのバンク100は、上述のメモリセルアレイ101及びメモリコントローラ110を備える。 FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a bank 100 of the semiconductor storage device 1 according to the first embodiment of the present disclosure. As shown in FIG. 2, one bank 100 includes the above-mentioned memory cell array 101 and memory controller 110.

メモリセルアレイ101は、例えば紙面の垂直方向に互いに並行して延びる複数のビット線BLを備える。また、メモリセルアレイ101は、例えば紙面の水平方向に互いに並行して延びる複数のワード線WLを備える。個々の半導体記憶素子MCは、いずれかのビット線BLといずれかのワード線WLとに接続される。つまり、ビット線BL及びワード線WLの各交差部に、半導体記憶素子MCがアレイ状に配置される。 The memory cell array 101 includes, for example, a plurality of bit lines BL extending in parallel with each other in the vertical direction of the paper surface. Further, the memory cell array 101 includes, for example, a plurality of word lines WL extending in parallel with each other in the horizontal direction of the paper surface. Each semiconductor storage element MC is connected to either bit line BL and any word line WL. That is, the semiconductor storage elements MC are arranged in an array at each intersection of the bit line BL and the word line WL.

メモリコントローラ110は、制御部111、カラムデコーダ(CA Dec)121、ロウデコーダ(RA Dec)122、センスアンプ/ライトアンプ(SA/WA)123、及び加算器(MUX)131〜134を備える。 The memory controller 110 includes a control unit 111, a column decoder (CA Dec) 121, a low decoder (RA Dec) 122, a sense amplifier / light amplifier (SA / WA) 123, and an adder (MUX) 131-134.

制御部111は、メモリコントローラ110内の上記各構成の動作を制御することにより、メモリセルアレイ101内の半導体記憶素子MCを含め、1つのバンク100全体を制御する。制御部111は、アドレス生成回路111a及び信号生成回路111bを備える。 The control unit 111 controls the entire bank 100 including the semiconductor storage element MC in the memory cell array 101 by controlling the operation of each of the above configurations in the memory controller 110. The control unit 111 includes an address generation circuit 111a and a signal generation circuit 111b.

アドレス生成回路111aは、メモリセルアレイ101内の所定の半導体記憶素子MCに対するデータの書き込み及び読み出しに際し、動作対象の半導体記憶素子MCのうち、動作の起点となる半導体記憶素子MCのカラムアドレスCA及びロウアドレスRAを生成する。カラムアドレスCAは、所定の半導体記憶素子MCに接続されるビット線BLを指定するアドレスであり、カラムデコーダ121に転送される。ロウアドレスRAは、所定の半導体記憶素子MCに接続されるワード線WLを指定するアドレスであり、ロウデコーダ122に転送される。 When writing and reading data to a predetermined semiconductor storage element MC in the memory cell array 101, the address generation circuit 111a includes the column address CA and row of the semiconductor storage element MC that is the starting point of the operation among the semiconductor storage element MCs to be operated. Generate address RA. The column address CA is an address that specifies the bit line BL connected to the predetermined semiconductor storage element MC, and is transferred to the column decoder 121. The low address RA is an address that specifies the word line WL connected to the predetermined semiconductor storage element MC, and is transferred to the low decoder 122.

信号生成回路111bは、動作対象の半導体記憶素子MCのうち、起点となる半導体記憶素子MCを除く、残りの半導体記憶素子MCを特定するための信号aiを生成する。生成された信号aiは、上記のカラムアドレスCAに付加されて、カラムデコーダ121に転送される。 The signal generation circuit 111b generates a signal ai for identifying the remaining semiconductor storage element MCs, excluding the semiconductor storage element MC that is the starting point, among the semiconductor storage element MCs to be operated. The generated signal ai is added to the above column address CA and transferred to the column decoder 121.

カラムデコーダ121は、制御部111から取得したカラムアドレスCAに基づき、対応するビット線BLを特定する。そして、特定したビット線BLのアドレス情報addrと共に、信号aiを加算器131〜134へと転送する。 The column decoder 121 identifies the corresponding bit line BL based on the column address CA acquired from the control unit 111. Then, the signal ai is transferred to the adders 131 to 134 together with the address information addr of the specified bit line BL.

ロウデコーダ122は、制御部111から取得したロウアドレスRAに基づき、対応するワード線WLを選択し、例えば所定の電圧を印加する等して、選択したワード線WLを駆動させる。 The low decoder 122 selects the corresponding word line WL based on the low address RA acquired from the control unit 111, and drives the selected word line WL by, for example, applying a predetermined voltage.

センスアンプ/ライトアンプ123は、例えば所定の電圧を印加する等して、所定のビット線BLを駆動させる。これにより、駆動ビット線BLと上述の駆動ワード線WLとの両方に接続する半導体記憶素子MCが駆動する。そして、書き込み時には、その半導体記憶素子MCにデータが書き込まれる。また、読み出し時には、センスアンプ/ライトアンプ123に、その半導体記憶素子MCのデータが読み出される。 The sense amplifier / light amplifier 123 drives a predetermined bit line BL by, for example, applying a predetermined voltage. As a result, the semiconductor storage element MC connected to both the drive bit line BL and the drive word line WL described above is driven. Then, at the time of writing, data is written to the semiconductor storage element MC. Further, at the time of reading, the data of the semiconductor storage element MC is read out to the sense amplifier / light amplifier 123.

演算回路としての加算器131〜134は、カラムデコーダ121から取得したアドレス情報addr及び信号aiに基づき、動作対象の半導体記憶素子MCに接続されるビット線BLのアドレスを生成する。個々の加算器131〜134は、例えば複数のマルチプレクサが組み合わされた構成を有し、与えられた所定の値を元の数値に加算する。ここで、元の数値とは、例えばアドレス情報addrに含まれるビット線BLを示す番号のことであり、加算されるべき所定の値は、例えば信号aiに含まれる。 The adders 131 to 134 as the arithmetic circuit generate the address of the bit line BL connected to the semiconductor storage element MC to be operated based on the address information addr and the signal ai acquired from the column decoder 121. The individual adders 131 to 134 have, for example, a configuration in which a plurality of multiplexers are combined, and add a given predetermined value to the original numerical value. Here, the original numerical value is, for example, a number indicating the bit line BL included in the address information addr, and a predetermined value to be added is included in, for example, the signal ai.

最初の加算器131には、アドレス情報addrが転送され、信号aiは転送されない。したがって、加算器131は、アドレス情報addrに含まれるアドレスを、動作対象の半導体記憶素子MCに接続されるビット線BLのアドレスとして使用する。 The address information addr is transferred to the first adder 131, and the signal ai is not transferred. Therefore, the adder 131 uses the address included in the address information addr as the address of the bit line BL connected to the semiconductor storage element MC to be operated.

2番目の加算器132には、アドレス情報addrとともに、信号aiが1回与えられる。したがって、加算器132は、アドレス情報addrに含まれるアドレスに、信号aiに含まれる値を1回、加算して、動作対象の半導体記憶素子MCに接続されるビット線BLのアドレスを生成する。 The signal ai is given to the second adder 132 once together with the address information addr. Therefore, the adder 132 adds the value included in the signal ai once to the address included in the address information addr to generate the address of the bit line BL connected to the semiconductor storage element MC to be operated.

3番目の加算器133には、アドレス情報addrとともに、信号aiが2回与えられる。したがって、加算器133は、アドレス情報addrに含まれるアドレスに、信号aiに含まれる値を2回、加算して、動作対象の半導体記憶素子MCに接続されるビット線BLのアドレスを生成する。 The signal ai is given to the third adder 133 twice together with the address information addr. Therefore, the adder 133 adds the value included in the signal ai twice to the address included in the address information adddr to generate the address of the bit line BL connected to the semiconductor storage element MC to be operated.

4番目の加算器134には、アドレス情報addrとともに、信号aiが3回与えられる。したがって、加算器134は、アドレス情報addrに含まれるアドレスに、信号aiに含まれる値を3回、加算して、動作対象の半導体記憶素子MCに接続されるビット線BLのアドレスを生成する。 The signal ai is given to the fourth adder 134 three times together with the address information addr. Therefore, the adder 134 adds the value included in the signal ai to the address included in the address information addr three times to generate the address of the bit line BL connected to the semiconductor storage element MC to be operated.

また、加算器131〜134は、演算により生成したビット線BLのアドレスに対応する半導体記憶素子MCについての動作を完遂させる。つまり、書き込み時には、駆動ワード線WL上の全ての半導体記憶素子MCのうち、演算により生成したアドレスに対応するビット線BLに接続される半導体記憶素子MCへのデータの書き込みがなされる。また、読み出し時には、駆動ワード線WL上の全ての半導体記憶素子MCのデータがセンスアンプ/ライトアンプ123に読み出され、それらのうち、演算により生成したアドレスに対応するビット線BLに接続される半導体記憶素子MCからのデータが、各々の加算器131〜134により取得される。加算器131〜134は、取得したデータを制御部111へと転送する。 Further, the adders 131 to 134 complete the operation of the semiconductor storage element MC corresponding to the address of the bit line BL generated by the calculation. That is, at the time of writing, data is written to the semiconductor storage element MC connected to the bit line BL corresponding to the address generated by the calculation among all the semiconductor storage element MCs on the drive word line WL. Further, at the time of reading, the data of all the semiconductor storage elements MC on the drive word line WL is read out to the sense amplifier / write amplifier 123, and among them, the data is connected to the bit line BL corresponding to the address generated by the calculation. Data from the semiconductor storage element MC is acquired by each adder 131-134. The adders 131 to 134 transfer the acquired data to the control unit 111.

ところで、ビット線番号への所定値の加算は、半導体記憶装置が1度に処理が可能なビット数分、繰り返される。また、データ読み出し時には、1度に処理が可能なビット数分、データの読み出し先が必要である。このため、1度に処理が可能なビット数と同数の加算器が必要となる。図2の例では、実施形態1の半導体記憶装置1は4つの加算器131〜134を備えている。すなわち、実施形態1の半導体記憶装置1は、4ビットのワード構成を有し、1度に4ビットのデータ処理が可能である。 By the way, the addition of a predetermined value to the bit line number is repeated for the number of bits that the semiconductor storage device can process at one time. Further, when reading data, it is necessary to read data for the number of bits that can be processed at one time. Therefore, an adder having the same number of bits as the number of bits that can be processed at one time is required. In the example of FIG. 2, the semiconductor storage device 1 of the first embodiment includes four adders 131 to 134. That is, the semiconductor storage device 1 of the first embodiment has a 4-bit word configuration and can process 4-bit data at a time.

なお、メモリコントローラ110は、上記構成以外にも、例えば加算器131〜134に読み出された個々のデータの並べ替えを行うデータ配列変換回路(不図示)等を備えていてもよい。 In addition to the above configuration, the memory controller 110 may include, for example, a data array conversion circuit (not shown) that rearranges the individual data read by the adders 131 to 134.

(半導体記憶装置のデータ構造の例)
次に、図3及び図4を用いて、実施形態1の半導体記憶装置1の記憶対象となるデータが元々有している構造と、実際に半導体記憶装置1に記憶された状態でのデータ構造との対応関係について説明する。
(Example of data structure of semiconductor storage device)
Next, using FIGS. 3 and 4, a structure originally possessed by the data to be stored in the semiconductor storage device 1 of the first embodiment and a data structure in a state actually stored in the semiconductor storage device 1 The correspondence with and will be explained.

以下に説明するように、半導体記憶装置1の記憶対象のデータは、例えば多次元の構造を有する。これに対して、半導体記憶装置1に記憶された状態では、これらのデータは例えば1つのワード線上に一次元に配列された構造を取る。 As will be described below, the data to be stored in the semiconductor storage device 1 has, for example, a multidimensional structure. On the other hand, in the state stored in the semiconductor storage device 1, these data have a structure arranged one-dimensionally on, for example, one word line.

図3は、本開示の実施形態1にかかる半導体記憶装置1の記憶対象となるデータが有する構造の一例を示す図である。なお、図3を含め、以降の図においては、1つのマスが1ビットのデータを表すものとする。 FIG. 3 is a diagram showing an example of the structure of the data to be stored in the semiconductor storage device 1 according to the first embodiment of the present disclosure. In the following figures including FIG. 3, one cell represents one bit of data.

図3に示すように、記憶対象となる元のデータは、例えばX軸およびY軸に沿って、マトリクス状に個々のデータが並ぶ2次元の構造を有している。このように、多次元構造を有するデータに対しては、任意の次元方向に隣接する複数のデータに、1回の読み出し動作、つまり、1回のアドレス指定で、適宜、一括してアクセスできることが望ましい。 As shown in FIG. 3, the original data to be stored has a two-dimensional structure in which individual data are arranged in a matrix along, for example, the X-axis and the Y-axis. In this way, for data having a multidimensional structure, it is possible to access a plurality of data adjacent to each other in an arbitrary dimensional direction in a batch as appropriate by one read operation, that is, one address designation. desirable.

すなわち、例えば図3の2次元構造を有するデータであれば、上述のように、実施形態1の半導体記憶装置1が4ビットのワード構成を有する場合において、X軸方向に並ぶ4ビットのデータ(例えば、図3の実線で囲まれたデータ)、及びY軸方向に並ぶ4ビットのデータ(例えば、図3の破線で囲まれたデータ)を任意に指定して、適宜、読み出し可能であることが望まれる。そこで、このような読み出し動作を可能とするための前提条件として、半導体記憶装置1においては、1つのワード線上に配列されるデータが例えば図4に示すような構造を取る。 That is, for example, in the case of data having the two-dimensional structure of FIG. 3, as described above, when the semiconductor storage device 1 of the first embodiment has a 4-bit word configuration, the 4-bit data arranged in the X-axis direction ( For example, the data surrounded by the solid line in FIG. 3) and the 4-bit data arranged in the Y-axis direction (for example, the data surrounded by the broken line in FIG. 3) can be arbitrarily specified and read appropriately. Is desired. Therefore, as a precondition for enabling such a read operation, the semiconductor storage device 1 has a structure in which the data arranged on one word line has a structure as shown in FIG. 4, for example.

図4は、本開示の実施形態1にかかる半導体記憶装置1の記憶対象データの配列順の対応関係を示す図である。図4の上段は、記憶対象データの元の配列を示しており、図4の下段は、半導体記憶装置1に記憶された状態でのデータの配列を示している。 FIG. 4 is a diagram showing the correspondence relationship of the arrangement order of the storage target data of the semiconductor storage device 1 according to the first embodiment of the present disclosure. The upper part of FIG. 4 shows the original arrangement of the data to be stored, and the lower part of FIG. 4 shows the arrangement of the data stored in the semiconductor storage device 1.

図4の下段に示すように、半導体記憶装置1のメモリセルアレイ101内において、上記の2次元構造のデータは、ワード線に割り当てられた領域Aから領域Dまでの領域に振り分けられて各対応位置に配置される半導体記憶素子に記憶される。 As shown in the lower part of FIG. 4, in the memory cell array 101 of the semiconductor storage device 1, the data of the above-mentioned two-dimensional structure is distributed to the areas from the area A to the area D assigned to the word lines, and each corresponding position. It is stored in a semiconductor storage element arranged in.

なお、図4の下段に示すX及びYの番号は、元のデータのX軸上およびY軸上における配列位置を表している。また、図4の上段に示すデータ構造は、上述の図3に示すものと同様であるが、メモリセルアレイ101内におけるデータ配列との対応関係を示すため、個々のデータに、ワード線上の領域A〜Dに対応する符号A〜Dを割り付けた。 The numbers X and Y shown in the lower part of FIG. 4 represent the arrangement positions of the original data on the X-axis and the Y-axis. The data structure shown in the upper part of FIG. 4 is the same as that shown in FIG. 3 described above. The codes A to D corresponding to ~ D were assigned.

図4の例によれば、例えばX軸方向に隣接する4ビットのデータ、及びY軸方向に隣接する4ビットのデータはいずれも、それぞれ領域A〜Dに均等に振り分けられる。そして、各領域において、同一位置に配置されるデータには同一のアドレスが付与される。換言すれば、各領域内の同一位置のデータにおいては、それらのデータのワード線上のアドレスが互いに等しい。各領域における同一位置のデータとは、各領域においてワード線上に配置される順番が等しいデータということである。ワード線上のアドレスとは、例えばワード線と交差するビット線の番号によって表される。 According to the example of FIG. 4, for example, the 4-bit data adjacent to the X-axis direction and the 4-bit data adjacent to the Y-axis direction are all evenly distributed to the regions A to D, respectively. Then, in each area, the same address is given to the data arranged at the same position. In other words, in the data at the same position in each region, the addresses on the word lines of the data are equal to each other. The data at the same position in each area means the data arranged in the same order on the word line in each area. The address on the word line is represented by, for example, the number of the bit line intersecting the word line.

例えば、領域Aにおいてワード線と交差するビット線のうち、3番目のビット線に対応するデータ、つまり、ワード線上に3番目に配置されるデータと、領域Bにおいてワード線と交差するビット線のうち、3番目のビット線に対応するデータ、つまり、ワード線上に3番目に配置されるデータとは、各々の領域A,Bにおいて同一位置に配置されるデータ同士であり、ワード線上のアドレスが互いに同一である。 For example, among the bit lines that intersect the word line in the area A, the data corresponding to the third bit line, that is, the data that is arranged third on the word line and the bit line that intersects the word line in the area B. Of these, the data corresponding to the third bit line, that is, the data arranged third on the word line is the data arranged at the same position in each of the areas A and B, and the address on the word line is They are the same as each other.

ワード線上に各データを上記のように配列することで、領域A〜Dのそれぞれの領域から所定のデータを1つずつ抽出すれば、任意の次元方向に隣接する4ビットのデータを取得することができる。 By arranging each data on the word line as described above, if a predetermined data is extracted one by one from each of the regions A to D, 4-bit data adjacent to each other in an arbitrary dimensional direction can be acquired. Can be done.

ここで、任意の次元方向に隣接する4ビットのデータは、ワード線上において所定の周期で配列される。より具体的には、これらのデータは、領域A〜Dにおけるワード線上のアドレス、つまり、ビット線番号が所定周期でずれていく。任意の次元方向に隣接するデータを得るには、領域A〜Dのそれぞれの領域からデータを抽出する際、1ビット目のデータに対応するビット線番号を起点として、各領域において、その番号から所定周期ずつずらしたビット線番号に対応するデータを抽出すればよい。 Here, the 4-bit data adjacent to each other in an arbitrary dimensional direction is arranged on the word line at a predetermined period. More specifically, in these data, the addresses on the word lines in the regions A to D, that is, the bit line numbers are deviated in a predetermined cycle. In order to obtain data adjacent to each other in an arbitrary dimensional direction, when extracting data from each of the areas A to D, starting from the bit line number corresponding to the data of the first bit, in each area, from that number. The data corresponding to the bit line numbers shifted by a predetermined period may be extracted.

実施形態1の半導体記憶装置1では、上述の加算器131〜134は、領域A〜Dのそれぞれに対応しており、自身に対応する領域内から読み出されたデータを取得する。 In the semiconductor storage device 1 of the first embodiment, the adders 131 to 134 described above correspond to each of the areas A to D, and acquire the data read from the area corresponding to the adder 131 to 134.

このとき、各々の加算器131〜134に与えられるアドレス情報addrが、各領域においてデータを取得する際の起点となるワード線上のアドレス、つまり、ビット線番号を示している。そして、最初の加算器131を除く他の加算器132〜134には信号aiが与えられる。信号aiには、データ取得の起点となるビット線番号に加算されるべき数値、つまり、起点となるビット線番号からのずれの周期が含まれる。 At this time, the address information addr given to each adder 131 to 134 indicates an address on a word line, that is, a bit line number, which is a starting point when acquiring data in each area. Then, signals ai are given to the adders 132 to 134 other than the first adder 131. The signal ai includes a numerical value to be added to the bit line number that is the starting point of data acquisition, that is, a period of deviation from the bit line number that is the starting point.

例えばデータ取得の起点となるビット線番号が、各領域においてワード線と交差するビット線のうち3番目を示すものであった場合、加算器131は、領域Aから読み出されたデータのうち、領域Aの3番目のビット線に対応するデータを取得する。 For example, when the bit line number that is the starting point of data acquisition indicates the third bit line that intersects the word line in each area, the adder 131 is among the data read from the area A. The data corresponding to the third bit line of the area A is acquired.

また、加算器132は、領域Bから読み出されたデータのうち、領域Bの3番目のビット線の番号に信号aiに含まれる数値を加算した番号のビット線に対応するデータを取得する。また、加算器133は、領域Cから読み出されたデータのうち、領域Cの3番目のビット線の番号に信号aiに含まれる数値を2回、加算した番号のビット線に対応するデータを取得する。また、加算器134は、領域Dから読み出されたデータのうち、領域Dの3番目のビット線の番号に信号aiに含まれる数値を3回、加算した番号のビット線に対応するデータを取得する。 Further, the adder 132 acquires the data corresponding to the bit line of the number obtained by adding the numerical value included in the signal ai to the number of the third bit line of the area B among the data read from the area B. Further, the adder 133 adds the data corresponding to the bit line of the number obtained by adding the numerical value included in the signal ai twice to the number of the third bit line of the area C among the data read from the area C. get. Further, the adder 134 adds the data corresponding to the bit line of the number obtained by adding the numerical value included in the signal ai to the number of the third bit line of the area D three times among the data read from the area D. get.

(半導体記憶装置の読み出し動作の例)
次に、図5及び図6を用いて、半導体記憶装置1における読み出し動作について具体例を挙げて説明する。なお、以下の説明においては、所定のデータをX及びYの番号で示すことがある。これらの番号は、そのデータの元の2次元構造におけるX軸上およびY軸上の配列位置を示している。これらの番号が、ワード線上におけるアドレスを表すものではないことに注意されたい。
(Example of read operation of semiconductor storage device)
Next, the read operation in the semiconductor storage device 1 will be described with reference to FIGS. 5 and 6 with specific examples. In the following description, predetermined data may be indicated by X and Y numbers. These numbers indicate the array positions on the X and Y axes in the original two-dimensional structure of the data. Note that these numbers do not represent addresses on the word line.

図5は、本開示の実施形態1にかかる半導体記憶装置1におけるX軸方向に隣接する複数データの読み出し動作を示す図である。図5においては、各領域において読み出し動作の起点となるビット線番号が1番目のビット線であるものとする。その場合、図5に示す加算器131〜134の動作に先駆けて以下の動作が行われる。 FIG. 5 is a diagram showing a reading operation of a plurality of data adjacent to each other in the X-axis direction in the semiconductor storage device 1 according to the first embodiment of the present disclosure. In FIG. 5, it is assumed that the bit line number that is the starting point of the read operation in each area is the first bit line. In that case, the following operations are performed prior to the operations of the adders 131 to 134 shown in FIG.

制御部111のアドレス生成回路111aは、読み出し動作対象の半導体記憶素子に接続されるワード線を示すロウアドレスを生成し、ロウデコーダ122に転送する。ロウデコーダ122は、ロウアドレスが示すワード線を選択して駆動させる。 The address generation circuit 111a of the control unit 111 generates a low address indicating a word line connected to the semiconductor storage element to be read out, and transfers the low address to the low decoder 122. The row decoder 122 selects and drives the word line indicated by the row address.

また、アドレス生成回路111aは、読み出し動作の起点となるビット線を示すカラムアドレスを生成する。 Further, the address generation circuit 111a generates a column address indicating a bit line that is a starting point of a read operation.

制御部111の信号生成回路111bは、読み出し対象の複数データが隣接する次元方向に基づき、読み出し動作の起点となるビット線番号に加算されるべき数値を含む信号aiを生成する。図5において、読み出し対象の複数データはX軸方向に隣接するデータである。X軸方向に隣接するデータにおいては、各領域におけるワード線上のアドレスにずれは生じない。つまり、起点となるビット線番号からのずれの周期はゼロであり、信号aiに含まれる加算値はゼロとなる。 The signal generation circuit 111b of the control unit 111 generates a signal ai including a numerical value to be added to the bit line number that is the starting point of the read operation based on the adjacent dimensional directions of the plurality of data to be read. In FIG. 5, the plurality of data to be read are data adjacent to each other in the X-axis direction. In the data adjacent to each other in the X-axis direction, there is no deviation in the address on the word line in each region. That is, the period of deviation from the starting bit line number is zero, and the added value included in the signal ai is zero.

制御部111は、生成したカラムアドレス及び信号aiをカラムデコーダ121に転送する。 The control unit 111 transfers the generated column address and signal ai to the column decoder 121.

一方、センスアンプ/ライトアンプ123は所定のビット線を駆動させる。ここで駆動させるビット線は、実質的にはメモリセルアレイ101内の全ビット線であってよい。これにより、センスアンプ/ライトアンプ123は、ロウデコーダ122により選択された駆動ワード線上の全データを読み出す。 On the other hand, the sense amplifier / light amplifier 123 drives a predetermined bit line. The bit lines to be driven here may be substantially all the bit lines in the memory cell array 101. As a result, the sense amplifier / light amplifier 123 reads out all the data on the drive word line selected by the low decoder 122.

カラムデコーダ121は、制御部111から取得したカラムアドレスに基づき、各領域においてワード線と交差するビット線のうち、1番目のビット線を指定するビット線番号を含むアドレス情報addrを生成する。カラムデコーダ121は、生成したアドレス情報addrに信号aiを付加して加算器131〜134へと転送する。 The column decoder 121 generates address information addr including a bit line number that specifies the first bit line among the bit lines that intersect the word line in each area based on the column address acquired from the control unit 111. The column decoder 121 adds a signal ai to the generated address information addr and transfers it to the adders 131 to 134.

これ以降、図5に示す加算器131〜134の動作が実行される。 After that, the operations of the adders 131 to 134 shown in FIG. 5 are executed.

図5に示すように、加算器131は、カラムデコーダ121から取得したアドレス情報addrに基づいて、領域Aから読み出されたデータ(X,Y)=(0,0)〜(3,3)のうち、領域Aの1番目のビット線に対応するデータ(X,Y)=(0,0)を取得する。 As shown in FIG. 5, the adder 131 reads data (X, Y) = (0,0) to (3,3) from the area A based on the address information adddr acquired from the column decoder 121. Among them, the data (X, Y) = (0,0) corresponding to the first bit line of the area A is acquired.

加算器132は、カラムデコーダ121から取得したアドレス情報addr及び信号aiに基づいて、領域Bから読み出されるべきデータのワード線上のアドレスを生成する。ここでは、領域Bの1番目のビット線を示す番号に、信号aiに含まれる加算値ゼロが加算されるため、領域Bから読み出されるべきデータに対応するビット線番号は1番目のビット線の番号のままである。加算器132は、領域Bから読み出されたデータ(X,Y)=(0,0)〜(3,3)のうち、領域Bの1番目のビット線に対応するデータ(X,Y)=(0,0)を取得する。 The adder 132 generates an address on the word line of data to be read from the area B based on the address information addr and the signal ai acquired from the column decoder 121. Here, since the addition value zero included in the signal ai is added to the number indicating the first bit line of the area B, the bit line number corresponding to the data to be read from the area B is the first bit line. It remains a number. The adder 132 is the data (X, Y) corresponding to the first bit line of the area B among the data (X, Y) = (0,0) to (3,3) read from the area B. = (0,0) is acquired.

加算器133は、カラムデコーダ121から取得したアドレス情報addr及び信号aiに基づいて、領域Cから読み出されるべきデータのワード線上のアドレスを生成する。ここでは、領域Cの1番目のビット線を示す番号に、信号aiに含まれる加算値ゼロが2回、加算されるため、領域Cから読み出されるべきデータに対応するビット線番号は1番目のビット線の番号のままである。加算器133は、領域Cから読み出されたデータ(X,Y)=(0,0)〜(3,3)のうち、領域Cの1番目のビット線に対応するデータ(X,Y)=(0,0)を取得する。 The adder 133 generates an address on the word line of data to be read from the area C based on the address information addr and the signal ai acquired from the column decoder 121. Here, since the addition value zero included in the signal ai is added twice to the number indicating the first bit line of the area C, the bit line number corresponding to the data to be read from the area C is the first. It remains the bit line number. The adder 133 is the data (X, Y) corresponding to the first bit line of the area C among the data (X, Y) = (0,0) to (3,3) read from the area C. = (0,0) is acquired.

加算器134は、カラムデコーダ121から取得したアドレス情報addr及び信号aiに基づいて、領域Dから読み出されるべきデータのワード線上のアドレスを生成する。ここでは、領域Dの1番目のビット線を示す番号に、信号aiに含まれる加算値ゼロが3回、加算されるため、領域Dから読み出されるべきデータに対応するビット線番号は1番目のビット線の番号のままである。加算器134は、領域Dから読み出されたデータ(X,Y)=(0,0)〜(3,3)のうち、領域Dの1番目のビット線に対応するデータ(X,Y)=(0,0)を取得する。 The adder 134 generates an address on the word line of data to be read from the area D based on the address information addr and the signal ai acquired from the column decoder 121. Here, since the addition value zero included in the signal ai is added three times to the number indicating the first bit line of the area D, the bit line number corresponding to the data to be read from the area D is the first. It remains the bit line number. The adder 134 is the data (X, Y) corresponding to the first bit line of the area D among the data (X, Y) = (0,0) to (3,3) read from the area D. = (0,0) is acquired.

以上により、(X,Y)=(0,0),(0,0),(0,0),(0,0)に対応する4ビットのデータが加算器131〜134により取得される。図5の右上に示す元のデータ配列によれば、これらのデータは、X軸方向に隣接する4ビットのデータであることが判る。加算器131〜134は、これらのデータを制御部111に転送する。 As described above, the 4-bit data corresponding to (X, Y) = (0,0), (0,0), (0,0), (0,0) is acquired by the adders 131 to 134. According to the original data array shown in the upper right of FIG. 5, it can be seen that these data are 4-bit data adjacent to each other in the X-axis direction. The adders 131 to 134 transfer these data to the control unit 111.

図6は、本開示の実施形態1にかかる半導体記憶装置1におけるY軸方向に隣接する複数データの読み出し動作を示す図である。 FIG. 6 is a diagram showing a reading operation of a plurality of data adjacent to each other in the Y-axis direction in the semiconductor storage device 1 according to the first embodiment of the present disclosure.

図6においても、各領域において読み出し動作の起点となるビット線番号が1番目のビット線であるものとする。その場合、図6に示す加算器131〜134の動作に先駆けて、上述した動作と同様の動作が行われる。 Also in FIG. 6, it is assumed that the bit line number that is the starting point of the read operation in each area is the first bit line. In that case, an operation similar to the above-described operation is performed prior to the operation of the adders 131 to 134 shown in FIG.

ただし、図6において、読み出し対象データはY軸方向に隣接するデータである。Y軸方向に隣接するデータは、各領域におけるワード線上のアドレスが4つずつずれていく周期を有する。そこで、信号生成回路111bは、読み出し動作の起点となるビット線番号への加算値として4を含む信号aiを生成する。 However, in FIG. 6, the data to be read is data adjacent to each other in the Y-axis direction. The data adjacent to each other in the Y-axis direction has a period in which the addresses on the word line in each region are shifted by four. Therefore, the signal generation circuit 111b generates a signal ai including 4 as an addition value to the bit line number that is the starting point of the read operation.

図6に示すように、加算器131は、カラムデコーダ121から取得したアドレス情報addrに基づいて、領域Aから読み出されたデータ(X,Y)=(0,0)〜(3,3)のうち、領域Aの1番目のビット線に対応するデータ(X,Y)=(0,0)を取得する。 As shown in FIG. 6, the adder 131 reads data (X, Y) = (0,0) to (3,3) from the area A based on the address information adddr acquired from the column decoder 121. Among them, the data (X, Y) = (0,0) corresponding to the first bit line of the area A is acquired.

加算器132は、カラムデコーダ121から取得したアドレス情報addr及び信号aiに基づいて、領域Bの1番目のビット線を示す番号に、信号aiに含まれる加算値4を加算して、領域Bから読み出されるべきデータに対応するビット線番号として、5番目のビット線の番号を得る。加算器132は、領域Bから読み出されたデータ(X,Y)=(0,0)〜(3,3)のうち、領域Bの5番目のビット線に対応するデータ(X,Y)=(0,1)を取得する。 The adder 132 adds the addition value 4 included in the signal ai to the number indicating the first bit line of the area B based on the address information addr and the signal ai acquired from the column decoder 121, and starts from the area B. The fifth bit line number is obtained as the bit line number corresponding to the data to be read. The adder 132 is the data (X, Y) corresponding to the fifth bit line of the area B among the data (X, Y) = (0,0) to (3,3) read from the area B. = (0,1) is acquired.

加算器133は、カラムデコーダ121から取得したアドレス情報addr及び信号aiに基づいて、領域Cの1番目のビット線を示す番号に、信号aiに含まれる加算値4を2回、加算して、領域Cから読み出されるべきデータに対応するビット線番号として、9番目のビット線の番号を得る。加算器133は、領域Cから読み出されたデータ(X,Y)=(0,0)〜(3,3)のうち、領域Cの9番目のビット線に対応するデータ(X,Y)=(0,2)を取得する。 The adder 133 adds the addition value 4 included in the signal ai twice to the number indicating the first bit line of the area C based on the address information addr and the signal ai acquired from the column decoder 121. The 9th bit line number is obtained as the bit line number corresponding to the data to be read from the area C. The adder 133 is the data (X, Y) corresponding to the ninth bit line of the area C among the data (X, Y) = (0,0) to (3,3) read from the area C. = (0,2) is acquired.

加算器134は、カラムデコーダ121から取得したアドレス情報addr及び信号aiに基づいて、領域Dの1番目のビット線を示す番号に、信号aiに含まれる加算値4を3回、加算して、領域Dから読み出されるべきデータに対応するビット線番号として、13番目のビット線の番号を得る。加算器134は、領域Dから読み出されたデータ(X,Y)=(0,0)〜(3,3)のうち、領域Dの13番目のビット線に対応するデータ(X,Y)=(0,3)を取得する。 The adder 134 adds the addition value 4 included in the signal ai three times to the number indicating the first bit line of the area D based on the address information addr and the signal ai acquired from the column decoder 121. The 13th bit line number is obtained as the bit line number corresponding to the data to be read from the area D. The adder 134 is the data (X, Y) corresponding to the 13th bit line of the area D among the data (X, Y) = (0,0) to (3,3) read from the area D. = (0,3) is acquired.

以上により、(X,Y)=(0,0),(0,1),(0,2),(0,3)に対応する4ビットのデータが加算器131〜134により取得される。図6の右上に示す元のデータ配列によれば、これらのデータは、Y軸方向に隣接する4ビットのデータであることが判る。加算器131〜134は、これらのデータを制御部111に転送する。 As described above, the 4-bit data corresponding to (X, Y) = (0,0), (0,1), (0,2), (0,3) is acquired by the adders 131 to 134. According to the original data array shown in the upper right of FIG. 6, it can be seen that these data are 4-bit data adjacent to each other in the Y-axis direction. The adders 131 to 134 transfer these data to the control unit 111.

なお、データの割り付け方法によっては、加算器131〜134によるデータの読み出し順が、元のデータ配列とは異なることとなる場合がある。そのような場合には、上述の図示しないデータ配列変換回路等により、元のデータ配列順となるように読み出しデータの順番を入れ替えてもよい。 Depending on the data allocation method, the data reading order by the adders 131 to 134 may be different from the original data array. In such a case, the order of the read data may be changed so as to be in the original data arrangement order by a data arrangement conversion circuit or the like (not shown) described above.

(半導体記憶装置の読み出し処理の例)
次に、図7を用いて、半導体記憶装置1における読み出し処理の例について説明する。図7は、本開示の実施形態1にかかる半導体記憶装置1における読み出し処理の手順の一例を示すフロー図である。
(Example of read processing of semiconductor storage device)
Next, an example of read processing in the semiconductor storage device 1 will be described with reference to FIG. 7. FIG. 7 is a flow chart showing an example of a read processing procedure in the semiconductor storage device 1 according to the first embodiment of the present disclosure.

図7に示すように、制御部111のアドレス生成回路111aは、読み出し動作の起点となるデータのカラムアドレス及びロウアドレスを生成する(ステップS101)。 As shown in FIG. 7, the address generation circuit 111a of the control unit 111 generates a column address and a row address of data that are the starting points of the read operation (step S101).

また、制御部111の信号生成回路111bは、読み出したい隣接データの次元方向に基づいて、信号aiを生成する(ステップS102)。例えば、元データが上述の図4に示す2次元構造を持つ場合であって、次元方向がX軸方向である場合には、加算値にゼロを含む信号aiを生成する。次元方向がY軸方向である場合には、加算値に4を含む信号aiを生成する。 Further, the signal generation circuit 111b of the control unit 111 generates a signal ai based on the dimensional direction of the adjacent data to be read (step S102). For example, when the original data has the two-dimensional structure shown in FIG. 4 and the dimensional direction is the X-axis direction, a signal ai including zero in the added value is generated. When the dimensional direction is the Y-axis direction, a signal ai including 4 in the added value is generated.

制御部111は、生成したカラムアドレス及び信号aiをカラムデコーダ121に転送する。また、制御部111は、生成したロウアドレスをロウデコーダ122に転送する(ステップS103)。 The control unit 111 transfers the generated column address and signal ai to the column decoder 121. Further, the control unit 111 transfers the generated row address to the row decoder 122 (step S103).

ロウデコーダ122は、取得したロウアドレスに基づいて、それと対応するワード線を選択して駆動させる(ステップS104)。 The row decoder 122 selects and drives a word line corresponding to the acquired row address based on the acquired row address (step S104).

センスアンプ/ライトアンプ123は、ロウデコーダ122が選択したワード線と交差するビット線(実施的に、メモリセルアレイ101内の全ビット線)を駆動させ、選択ワード線上のデータを全て読み出す(ステップS105)。 The sense amplifier / write amplifier 123 drives a bit line (practically, all bit lines in the memory cell array 101) intersecting the word line selected by the low decoder 122, and reads out all the data on the selected word line (step S105). ).

カラムデコーダ121は、取得したカラムアドレスに基づき、選択ワード線上のアドレスであるビット線番号を含むアドレス情報addrを生成する。カラムデコーダ121は、信号aiと共に、生成したアドレス情報addrを加算器131〜134に転送する(ステップS106)。 The column decoder 121 generates the address information addr including the bit line number which is the address on the selected word line based on the acquired column address. The column decoder 121 transfers the generated address information addr together with the signal ai to the adders 131 to 134 (step S106).

1番目の加算器131は、取得したアドレス情報addrに基づき、領域Aの所定のビット線番号に対応するデータを、1ビット目のデータとして取得する(ステップS107)。 The first adder 131 acquires the data corresponding to the predetermined bit line number of the area A as the data of the first bit based on the acquired address information addr (step S107).

(n+1)番目の加算器は、取得したアドレス情報addrに含まれるビット線番号に、信号aiに含まれる加算値をn回、加算して、自身が取得すべき(n+1)番目のデータのワード線上のアドレスであるビット線番号を生成する(ステップS108)。 The (n + 1) th adder adds the added value included in the signal ai n times to the bit line number included in the acquired address information adddr, and is the word of the (n + 1) th data to be acquired by itself. A bit line number, which is an address on the line, is generated (step S108).

(n+1)番目の加算器は、自身に対応する領域から、得られたビット線番号に対応するデータを、(n+1)ビット目のデータとして取得する(ステップS109)。 The (n + 1) th adder acquires the data corresponding to the obtained bit line number from the region corresponding to itself as the data of the (n + 1) th bit (step S109).

(n+1)ビット目のデータが、取得すべき最後のデータでない場合には(ステップS110:No)、nの数が1つインクリメントされて(ステップS111)、ステップS108〜S109の処理が繰り返される。 If the data in the (n + 1) bit th is not the last data to be acquired (step S110: No), the number of n is incremented by one (step S111), and the processes of steps S108 to S109 are repeated.

(n+1)ビット目のデータが、取得すべき最後のデータである場合には(ステップS110:Yes)、制御部111は処理を終了させる。 When the data in the (n + 1) bit th is the last data to be acquired (step S110: Yes), the control unit 111 ends the process.

以上により、半導体記憶装置1における読み出し処理が終了する。 As a result, the read process in the semiconductor storage device 1 is completed.

(比較例)
次に、図8を用いて、比較例の半導体記憶装置について説明する。図8は、比較例にかかる半導体記憶装置におけるY軸方向に隣接する複数データの読み出し動作を示す図である。
(Comparison example)
Next, the semiconductor storage device of the comparative example will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a diagram showing a read operation of a plurality of data adjacent to each other in the Y-axis direction in the semiconductor storage device according to the comparative example.

比較例の半導体記憶装置では、例えばX軸方向に隣接する4ビットのデータが同一アドレスを有している。これにより、比較例の半導体記憶装置では、1回のアドレス指定で、X軸方向に隣接する4ビットのデータ(例えば、(X,Y)=(0,0)等)を読み出し可能である。なお、1回のアドレス指定で複数データを読み出す動作をバースト動作などともいう。 In the semiconductor storage device of the comparative example, for example, 4-bit data adjacent to each other in the X-axis direction have the same address. As a result, in the semiconductor storage device of the comparative example, 4-bit data (for example, (X, Y) = (0,0), etc.) adjacent to each other in the X-axis direction can be read by specifying the address once. The operation of reading a plurality of data by specifying one address is also referred to as a burst operation.

しかしながら、このことは、比較例の半導体記憶装置では、読み出し可能な隣接データのワード構成が所定の次元方向に固定されていることを意味する。このため、比較例の半導体記憶装置から、例えばY軸方向に隣接する破線枠内の4ビットのデータ(X,Y)=(0,0),(0,1),(0,2),(0,3)を読み出そうとすると、図8に示すような以下の処理が必要となってしまう。 However, this means that in the semiconductor storage device of the comparative example, the word configuration of readable adjacent data is fixed in a predetermined dimensional direction. Therefore, from the semiconductor storage device of the comparative example, for example, 4-bit data (X, Y) = (0,0), (0,1), (0,2), in a broken line frame adjacent to the Y-axis direction. When trying to read (0,3), the following processing as shown in FIG. 8 is required.

すなわち、1ビット目のデータ(X,Y)=(0,0)を読み出すために、1回目のアドレス指定を行って、X軸方向に隣接する4ビットのデータ(X,Y)=(0,0)を読み出す。 That is, in order to read the first bit data (X, Y) = (0,0), the first address is specified, and the 4-bit data (X, Y) = (0) adjacent in the X-axis direction is specified. , 0) is read.

2ビット目のデータ(X,Y)=(0,1)を読み出すために、2回目のアドレス指定を行って、X軸方向に隣接する4ビットのデータ(X,Y)=(0,1)を読み出す。 In order to read the second bit data (X, Y) = (0,1), the second address is specified, and the 4-bit data (X, Y) = (0,1) adjacent in the X-axis direction is specified. ) Is read.

3ビット目のデータ(X,Y)=(0,2)を読み出すために、3回目のアドレス指定を行って、X軸方向に隣接する4ビットのデータ(X,Y)=(0,2)を読み出す。 In order to read the 3rd bit data (X, Y) = (0,2), the 3rd address is specified, and the 4 bit data (X, Y) = (0,2) adjacent in the X axis direction is specified. ) Is read.

4ビット目のデータ(X,Y)=(0,3)を読み出すために、4回目のアドレス指定を行って、X軸方向に隣接する4ビットのデータ(X,Y)=(0,3)を読み出す。 In order to read the 4th bit data (X, Y) = (0,3), the 4th address is specified, and the 4 bit data (X, Y) = (0,3) adjacent in the X axis direction is specified. ) Is read.

以上により、Y軸方向に隣接する4ビットのデータが得られるが、それには4回のアドレス指定、つまり、例えば4クロック分の処理を要してしまう。また、必要な4ビットのデータ以外に、12ビットの余分なデータまでもが読み出されてしまう。 As described above, 4-bit data adjacent to each other in the Y-axis direction can be obtained, but it requires four address designations, that is, processing for, for example, four clocks. In addition to the required 4-bit data, even 12-bit extra data is read out.

このように、比較例の半導体記憶装置では、読み出したい次元方向によっては、時間的および電力的に非効率となってしまう場合がある。 As described above, the semiconductor storage device of the comparative example may be inefficient in terms of time and power depending on the dimensional direction to be read.

実施形態1の半導体記憶装置1によれば、加算器131〜134が、読み出し対象の次元方向に隣接するデータのワード線上のアドレスを生成する。制御部111の信号生成回路111bは、上記アドレスの生成に必要な値を含む信号aiを生成する。これにより、任意の次元方向に隣接する複数のデータが、1回のアドレス指定、つまり、例えば1クロックの処理で読み出し可能となる。また、読み出し対象データ以外のデータが読み出される等、無駄なアクセスの発生を抑制することができる。 According to the semiconductor storage device 1 of the first embodiment, the adders 131 to 134 generate addresses on the word line of data adjacent to each other in the dimensional direction to be read. The signal generation circuit 111b of the control unit 111 generates a signal ai including a value necessary for generating the address. As a result, a plurality of data adjacent to each other in an arbitrary dimensional direction can be read by one address specification, that is, for example, one clock process. In addition, it is possible to suppress the occurrence of unnecessary access such as reading data other than the data to be read.

実施形態1の半導体記憶装置1によれば、上記構成を備えることにより、例えばニューラルネットワークに関わる演算において、入力データの保存用メモリ、及び係数保存用メモリ等に好適に適用され得る。 According to the semiconductor storage device 1 of the first embodiment, by providing the above configuration, it can be suitably applied to, for example, a memory for storing input data, a memory for storing coefficients, and the like in an operation related to a neural network.

[実施形態2]
以下、図面を用いて実施形態2について説明する。実施形態2では、3次元構造を有するデータの処理について説明する。
[Embodiment 2]
Hereinafter, the second embodiment will be described with reference to the drawings. In the second embodiment, processing of data having a three-dimensional structure will be described.

(半導体記憶装置のデータ構造の例)
図9は、本開示の実施形態2にかかる半導体記憶装置1の記憶対象データの配列順の対応関係を示す図である。図9の上段は、記憶対象データの元の配列を示しており、図9の中段は、記憶対象データをラスタ状に配列したものを示しており、図9の下段は、半導体記憶装置1に記憶された状態でのデータの配列を示している。
(Example of data structure of semiconductor storage device)
FIG. 9 is a diagram showing the correspondence relationship of the arrangement order of the storage target data of the semiconductor storage device 1 according to the second embodiment of the present disclosure. The upper part of FIG. 9 shows the original arrangement of the storage target data, the middle part of FIG. 9 shows the raster arrangement of the storage target data, and the lower part of FIG. 9 shows the semiconductor storage device 1. Shows an array of data in the stored state.

図9の上段に示すように、実施形態2においては、半導体記憶装置1の記憶対象となる元のデータは、例えば3次元構造を有している。図9の上段の図においては、3次元データを表すキューブを構成する個々のブロックが、1ビットずつのデータを表している。図中に示す数値は、X軸上、Y軸上、及びZ軸上における各データの配列位置を示す。キューブを構成する個々のブロックに付された符号A〜Dは、これらのデータが、半導体記憶装置1のワード線上の領域A〜Dのうち、いずれの領域に振り分けられるかを例示している。 As shown in the upper part of FIG. 9, in the second embodiment, the original data to be stored in the semiconductor storage device 1 has, for example, a three-dimensional structure. In the upper figure of FIG. 9, each block constituting the cube representing the three-dimensional data represents data of one bit at a time. The numerical values shown in the figure indicate the arrangement position of each data on the X-axis, the Y-axis, and the Z-axis. Reference numerals A to D attached to the individual blocks constituting the cube exemplify which region A to D of the regions A to D on the word line of the semiconductor storage device 1 the data is distributed to.

半導体記憶装置1では、このような3次元構造のデータについても、任意の次元方向(X軸方向、Y軸方向、及びZ軸方向)に隣接する複数データに、1回のアドレス指定で一括してアクセスすることができる。そのような読み出し動作の前提として、半導体記憶装置1に記憶された状態で、これらのデータは例えば図9の下段に示すような構造を取ることができる。 In the semiconductor storage device 1, even for data having such a three-dimensional structure, a plurality of data adjacent to an arbitrary dimensional direction (X-axis direction, Y-axis direction, and Z-axis direction) can be collectively designated by one address. Can be accessed. As a premise of such a read operation, these data can have a structure as shown in the lower part of FIG. 9, for example, in a state of being stored in the semiconductor storage device 1.

図9の中段には、元のデータ配列と、半導体記憶装置1内でのデータ配列との対応関係が把握しやすいよう、元のデータをラスタ状に配列したものを示す。つまり、図9の中段は、データX=0からデータX=3まで並べるごとにY軸方向へ1つずつずれていき、データY=0からデータY=3まで到達したらZ軸方向へ1つずれる、という手順によって、各データを並べたものである。 The middle part of FIG. 9 shows a raster array of the original data so that the correspondence between the original data array and the data array in the semiconductor storage device 1 can be easily grasped. That is, the middle row of FIG. 9 is deviated by one in the Y-axis direction each time data X = 0 to data X = 3, and one in the Z-axis direction when data Y = 0 to data Y = 3. Each data is arranged by the procedure of shifting.

図9の下段に示すように、X軸方向に隣接する4ビットのデータ、Y軸方向に隣接する4ビットのデータ、及びZ軸方向に隣接する4ビットのデータはいずれも、それぞれ領域A〜Dに均等に振り分けられる。そして、各領域内において同一位置に配置されるデータには、例えば同一のアドレスが付与される。 As shown in the lower part of FIG. 9, the 4-bit data adjacent to the X-axis direction, the 4-bit data adjacent to the Y-axis direction, and the 4-bit data adjacent to the Z-axis direction are all regions A to A to It is evenly distributed to D. Then, for example, the same address is assigned to the data arranged at the same position in each area.

(半導体記憶装置の読み出し動作の例)
次に、図10〜図12を用いて、半導体記憶装置1における読み出し動作について説明する。なお、以下の説明においては、所定のデータをX、Y、及びZの番号で示すことがある。これらの番号は、そのデータの元の3次元構造におけるX軸上、Y軸上、及びZ軸上の配列位置を示している。
(Example of read operation of semiconductor storage device)
Next, the read operation in the semiconductor storage device 1 will be described with reference to FIGS. 10 to 12. In the following description, predetermined data may be indicated by X, Y, and Z numbers. These numbers indicate the arrangement positions on the X-axis, Y-axis, and Z-axis in the original three-dimensional structure of the data.

図10は、本開示の実施形態2にかかる半導体記憶装置1におけるX軸方向に隣接する複数データの読み出し動作を示す図である。図10においては、各領域において読み出し動作の起点となるビット線番号が1番目のビット線であるものとする。 FIG. 10 is a diagram showing a read-out operation of a plurality of data adjacent to each other in the X-axis direction in the semiconductor storage device 1 according to the second embodiment of the present disclosure. In FIG. 10, it is assumed that the bit line number that is the starting point of the read operation in each area is the first bit line.

図10に示す加算器131〜134の動作に先駆けて、制御部111により、カラムアドレス、ロウアドレス、及び信号aiが生成され、カラムデコーダ121及びロウデコーダ122に転送され、センスアンプ/ライトアンプ123による所定のワード線上の全データが取得される。 Prior to the operation of the adders 131 to 134 shown in FIG. 10, the control unit 111 generates a column address, a row address, and a signal ai, transfers them to the column decoder 121 and the row decoder 122, and transfers the sense amplifier / light amplifier 123. All data on the predetermined word line is acquired by.

なお、図10において、読み出し対象データはX軸方向に隣接するデータである。X軸方向に隣接するデータは、ワード線上のアドレスが各領域において変化しない。そこで、信号生成回路111bは、読み出し動作の起点となるビット線番号への加算値としてゼロを含む信号aiを生成する。 In FIG. 10, the data to be read is data adjacent to each other in the X-axis direction. As for the data adjacent to each other in the X-axis direction, the address on the word line does not change in each region. Therefore, the signal generation circuit 111b generates a signal ai including zero as an addition value to the bit line number that is the starting point of the read operation.

図10に示すように、加算器131は、カラムデコーダ121から取得したアドレス情報addrに基づいて、領域Aから読み出されたデータ(X,Y,Z)=(0,0,0)〜(3,3,3)のうち、領域Aの1番目のビット線に対応するデータ(X,Y,Z)=(0,0,0)を取得する。 As shown in FIG. 10, the adder 131 has data (X, Y, Z) = (0,0,0) to (0,0,0) read from the area A based on the address information adddr acquired from the column decoder 121. Of 3, 3, 3), the data (X, Y, Z) = (0,0,0) corresponding to the first bit line of the area A is acquired.

加算器132は、カラムデコーダ121から取得したアドレス情報addr及び信号aiに基づいて、領域Bの1番目のビット線を示す番号に、信号aiに含まれる加算値ゼロを加算して、領域Bから読み出されるべきデータに対応するビット線番号として、1番目のビット線の番号を得る。加算器132は、領域Bから読み出されたデータ(X,Y,Z)=(0,0,0)〜(3,3,3)のうち、領域Bの1番目のビット線に対応するデータ(X,Y,Z)=(1,0,0)を取得する。 The adder 132 adds the addition value zero included in the signal ai to the number indicating the first bit line of the area B based on the address information addr and the signal ai acquired from the column decoder 121, and starts from the area B. The number of the first bit line is obtained as the bit line number corresponding to the data to be read. The adder 132 corresponds to the first bit line of the area B among the data (X, Y, Z) = (0,0,0) to (3,3,3) read from the area B. Data (X, Y, Z) = (1,0,0) is acquired.

加算器133は、カラムデコーダ121から取得したアドレス情報addr及び信号aiに基づいて、領域Cの1番目のビット線を示す番号に、信号aiに含まれる加算値ゼロを2回、加算して、領域Cから読み出されるべきデータに対応するビット線番号として、1番目のビット線の番号を得る。加算器133は、領域Cから読み出されたデータ(X,Y,Z)=(0,0,0)〜(3,3,3)のうち、領域Cの1番目のビット線に対応するデータ(X,Y,Z)=(2,0,0)を取得する。 The adder 133 adds the addition value zero included in the signal ai twice to the number indicating the first bit line of the region C based on the address information addr and the signal ai acquired from the column decoder 121. The first bit line number is obtained as the bit line number corresponding to the data to be read from the area C. The adder 133 corresponds to the first bit line of the area C among the data (X, Y, Z) = (0,0,0) to (3,3,3) read from the area C. Data (X, Y, Z) = (2,0,0) is acquired.

加算器134は、カラムデコーダ121から取得したアドレス情報addr及び信号aiに基づいて、領域Dの1番目のビット線を示す番号に、信号aiに含まれる加算値ゼロを3回、加算して、領域Dから読み出されるべきデータに対応するビット線番号として、1番目のビット線の番号を得る。加算器134は、領域Dから読み出されたデータ(X,Y,Z)=(0,0,0)〜(3,3,3)のうち、領域Dの1番目のビット線に対応するデータ(X,Y,Z)=(3,0,0)を取得する。 Based on the address information addr and the signal ai acquired from the column decoder 121, the adder 134 adds the addition value zero included in the signal ai to the number indicating the first bit line of the area D three times. The first bit line number is obtained as the bit line number corresponding to the data to be read from the area D. The adder 134 corresponds to the first bit line of the area D among the data (X, Y, Z) = (0,0,0) to (3,3,3) read from the area D. Data (X, Y, Z) = (3,0,0) is acquired.

以上により、(X,Y,Z)=(0,0,0),(1,0,0),(2,0,0),(3,0,0)に対応する4ビットのデータが加算器131〜134により取得される。加算器131〜134は、これらのデータを制御部111に転送する。 As a result, the 4-bit data corresponding to (X, Y, Z) = (0,0,0), (1,0,0), (2,0,0), (3,0,0) can be obtained. Obtained by adders 131-134. The adders 131 to 134 transfer these data to the control unit 111.

図10の右上に、元のデータ配列を表したキューブを示す。キューブを構成する個々のブロックには、図9における符号A〜Dに替えて、上記のように取得されたデータの位置が把握しやすいよう、X軸上、Y軸上、及びZ軸上における各データの配列位置を示す番号を付した。図10の右上の図によれば、上記のように取得されたデータが、X軸方向に隣接する4ビットのデータであることが判る。 The cube representing the original data array is shown in the upper right of FIG. Instead of the symbols A to D in FIG. 9, the individual blocks constituting the cube are on the X-axis, the Y-axis, and the Z-axis so that the position of the acquired data as described above can be easily grasped. Numbers indicating the arrangement position of each data are given. According to the upper right figure of FIG. 10, it can be seen that the data acquired as described above is 4-bit data adjacent in the X-axis direction.

図11は、本開示の実施形態2にかかる半導体記憶装置1におけるY軸方向に隣接する複数データの読み出し動作を示す図である。 FIG. 11 is a diagram showing a reading operation of a plurality of data adjacent to each other in the Y-axis direction in the semiconductor storage device 1 according to the second embodiment of the present disclosure.

図11においても、各領域において読み出し動作の起点となるビット線番号が1番目のビット線であるものとする。図11に示す加算器131〜134の動作に先駆けて、上述した動作と同様の動作が行われる。 Also in FIG. 11, it is assumed that the bit line number that is the starting point of the read operation in each area is the first bit line. Prior to the operation of the adders 131 to 134 shown in FIG. 11, the same operation as described above is performed.

なお、図11において、読み出し対象データはY軸方向に隣接するデータである。Y軸方向に隣接するデータは、各領域におけるワード線上のアドレスが1つずつずれていく周期を有する。そこで、信号生成回路111bは、読み出し動作の起点となるビット線番号への加算値として1を含む信号aiを生成する。 In FIG. 11, the data to be read is data adjacent to each other in the Y-axis direction. The data adjacent to each other in the Y-axis direction has a period in which the addresses on the word lines in each region are shifted by one. Therefore, the signal generation circuit 111b generates a signal ai including 1 as an addition value to the bit line number that is the starting point of the read operation.

図11に示すように、加算器131は、カラムデコーダ121から取得したアドレス情報addrに基づいて、領域Aから読み出されたデータ(X,Y,Z)=(0,0,0)〜(3,3,3)のうち、領域Aの1番目のビット線に対応するデータ(X,Y,Z)=(0,0,0)を取得する。 As shown in FIG. 11, the adder 131 has data (X, Y, Z) = (0,0,0) to (0,0,0) read from the area A based on the address information adddr acquired from the column decoder 121. Of 3, 3, 3), the data (X, Y, Z) = (0,0,0) corresponding to the first bit line of the area A is acquired.

加算器132は、カラムデコーダ121から取得したアドレス情報addr及び信号aiに基づいて、領域Bの1番目のビット線を示す番号に、信号aiに含まれる加算値1を加算して、領域Bから読み出されるべきデータに対応するビット線番号として、2番目のビット線の番号を得る。加算器132は、領域Bから読み出されたデータ(X,Y,Z)=(0,0,0)〜(3,3,3)のうち、領域Bの2番目のビット線に対応するデータ(X,Y,Z)=(0,1,0)を取得する。 The adder 132 adds the addition value 1 included in the signal ai to the number indicating the first bit line of the area B based on the address information addr and the signal ai acquired from the column decoder 121, and starts from the area B. The second bit line number is obtained as the bit line number corresponding to the data to be read. The adder 132 corresponds to the second bit line of the area B among the data (X, Y, Z) = (0,0,0) to (3,3,3) read from the area B. Data (X, Y, Z) = (0,1,0) is acquired.

加算器133は、カラムデコーダ121から取得したアドレス情報addr及び信号aiに基づいて、領域Cの1番目のビット線を示す番号に、信号aiに含まれる加算値1を2回、加算して、領域Cから読み出されるべきデータに対応するビット線番号として、3番目のビット線の番号を得る。加算器133は、領域Cから読み出されたデータ(X,Y,Z)=(0,0,0)〜(3,3,3)のうち、領域Cの3番目のビット線に対応するデータ(X,Y,Z)=(0,2,0)を取得する。 The adder 133 adds the addition value 1 included in the signal ai twice to the number indicating the first bit line of the area C based on the address information addr and the signal ai acquired from the column decoder 121. The third bit line number is obtained as the bit line number corresponding to the data to be read from the area C. The adder 133 corresponds to the third bit line of the area C among the data (X, Y, Z) = (0,0,0) to (3,3,3) read from the area C. Data (X, Y, Z) = (0,2,0) is acquired.

加算器134は、カラムデコーダ121から取得したアドレス情報addr及び信号aiに基づいて、領域Dの1番目のビット線を示す番号に、信号aiに含まれる加算値1を3回、加算して、領域Dから読み出されるべきデータに対応するビット線番号として、4番目のビット線の番号を得る。加算器134は、領域Dから読み出されたデータ(X,Y,Z)=(0,0,0)〜(3,3,3)のうち、領域Dの4番目のビット線に対応するデータ(X,Y,Z)=(0,3,0)を取得する。 The adder 134 adds the addition value 1 included in the signal ai three times to the number indicating the first bit line of the area D based on the address information addr and the signal ai acquired from the column decoder 121. The fourth bit line number is obtained as the bit line number corresponding to the data to be read from the area D. The adder 134 corresponds to the fourth bit line of the area D among the data (X, Y, Z) = (0,0,0) to (3,3,3) read from the area D. Data (X, Y, Z) = (0,3,0) is acquired.

以上により、(X,Y,Z)=(0,0,0),(0,1,0),(0,2,0),(0,3,0)に対応する4ビットのデータが加算器131〜134により取得される。加算器131〜134は、これらのデータを制御部111に転送する。 As a result, the 4-bit data corresponding to (X, Y, Z) = (0,0,0), (0,1,0), (0,2,0), (0,3,0) can be obtained. Obtained by adders 131-134. The adders 131 to 134 transfer these data to the control unit 111.

図11の右上に、元のデータ配列を表したキューブを示す。図11の右上の図によれば、上記のように取得されたデータが、Y軸方向に隣接する4ビットのデータであることが判る。 The cube representing the original data array is shown in the upper right corner of FIG. According to the upper right figure of FIG. 11, it can be seen that the data acquired as described above is 4-bit data adjacent in the Y-axis direction.

図12は、本開示の実施形態2にかかる半導体記憶装置1におけるZ軸方向に隣接する複数データの読み出し動作を示す図である。 FIG. 12 is a diagram showing a reading operation of a plurality of data adjacent to each other in the Z-axis direction in the semiconductor storage device 1 according to the second embodiment of the present disclosure.

図12においても、各領域において読み出し動作の起点となるビット線番号が1番目のビット線であるものとする。図12に示す加算器131〜134の動作に先駆けて、上述した動作と同様の動作が行われる。 Also in FIG. 12, it is assumed that the bit line number that is the starting point of the read operation in each area is the first bit line. Prior to the operation of the adders 131 to 134 shown in FIG. 12, the same operation as described above is performed.

なお、図12において、読み出し対象データはZ軸方向に隣接するデータである。Z軸方向に隣接するデータは、各領域におけるワード線上のアドレスが4つずつずれていく周期を有する。そこで、信号生成回路111bは、読み出し動作の起点となるビット線番号への加算値として4を含む信号aiを生成する。 In FIG. 12, the data to be read is data adjacent to each other in the Z-axis direction. The data adjacent to each other in the Z-axis direction has a period in which the addresses on the word line in each region are shifted by four. Therefore, the signal generation circuit 111b generates a signal ai including 4 as an addition value to the bit line number that is the starting point of the read operation.

図12に示すように、加算器131は、カラムデコーダ121から取得したアドレス情報addrに基づいて、領域Aから読み出されたデータ(X,Y,Z)=(0,0,0)〜(3,3,3)のうち、領域Aの1番目のビット線に対応するデータ(X,Y,Z)=(0,0,0)を取得する。 As shown in FIG. 12, the adder 131 has data (X, Y, Z) = (0,0,0) to (0,0,0) read from the area A based on the address information adddr acquired from the column decoder 121. Of 3, 3, 3), the data (X, Y, Z) = (0,0,0) corresponding to the first bit line of the area A is acquired.

加算器132は、カラムデコーダ121から取得したアドレス情報addr及び信号aiに基づいて、領域Bの1番目のビット線を示す番号に、信号aiに含まれる加算値4を加算して、領域Bから読み出されるべきデータに対応するビット線番号として、5番目のビット線の番号を得る。加算器132は、領域Bから読み出されたデータ(X,Y,Z)=(0,0,0)〜(3,3,3)のうち、領域Bの5番目のビット線に対応するデータ(X,Y,Z)=(0,0,1)を取得する。 The adder 132 adds the addition value 4 included in the signal ai to the number indicating the first bit line of the area B based on the address information addr and the signal ai acquired from the column decoder 121, and starts from the area B. The fifth bit line number is obtained as the bit line number corresponding to the data to be read. The adder 132 corresponds to the fifth bit line of the area B among the data (X, Y, Z) = (0,0,0) to (3,3,3) read from the area B. Data (X, Y, Z) = (0,0,1) is acquired.

加算器133は、カラムデコーダ121から取得したアドレス情報addr及び信号aiに基づいて、領域Cの1番目のビット線を示す番号に、信号aiに含まれる加算値4を2回、加算して、領域Cから読み出されるべきデータに対応するビット線番号として、9番目のビット線の番号を得る。加算器133は、領域Cから読み出されたデータ(X,Y,Z)=(0,0,0)〜(3,3,3)のうち、領域Cの9番目のビット線に対応するデータ(X,Y,Z)=(0,0,2)を取得する。 The adder 133 adds the addition value 4 included in the signal ai twice to the number indicating the first bit line of the area C based on the address information addr and the signal ai acquired from the column decoder 121. The 9th bit line number is obtained as the bit line number corresponding to the data to be read from the area C. The adder 133 corresponds to the ninth bit line of the area C among the data (X, Y, Z) = (0,0,0) to (3,3,3) read from the area C. Data (X, Y, Z) = (0,0,2) is acquired.

加算器134は、カラムデコーダ121から取得したアドレス情報addr及び信号aiに基づいて、領域Dの1番目のビット線を示す番号に、信号aiに含まれる加算値4を3回、加算して、領域Dから読み出されるべきデータに対応するビット線番号として、13番目のビット線の番号を得る。加算器134は、領域Dから読み出されたデータ(X,Y,Z)=(0,0,0)〜(3,3,3)のうち、領域Dの13番目のビット線に対応するデータ(X,Y,Z)=(0,0,3)を取得する。 The adder 134 adds the addition value 4 included in the signal ai three times to the number indicating the first bit line of the area D based on the address information addr and the signal ai acquired from the column decoder 121. The 13th bit line number is obtained as the bit line number corresponding to the data to be read from the area D. The adder 134 corresponds to the 13th bit line of the area D among the data (X, Y, Z) = (0,0,0) to (3,3,3) read from the area D. Data (X, Y, Z) = (0,0,3) is acquired.

以上により、(X,Y,Z)=(0,0,0),(0,0,1),(0,0,2),(0,0,3)に対応する4ビットのデータが加算器131〜134により取得される。加算器131〜134は、これらのデータを制御部111に転送する。 As a result, the 4-bit data corresponding to (X, Y, Z) = (0,0,0), (0,0,1), (0,0,2), (0,0,3) can be obtained. Obtained by adders 131-134. The adders 131 to 134 transfer these data to the control unit 111.

図12の右上に、元のデータ配列を表したキューブを示す。図12の右上の図によれば、上記のように取得されたデータが、Z軸方向に隣接する4ビットのデータであることが判る。 The cube representing the original data array is shown in the upper right corner of FIG. According to the upper right figure of FIG. 12, it can be seen that the data acquired as described above is 4-bit data adjacent in the Z-axis direction.

実施形態2によれば、半導体記憶装置1は、3次元構造を有するデータについても、任意の次元方向に隣接するデータを1回のアドレス指定で一括して読み出すことができる。 According to the second embodiment, the semiconductor storage device 1 can collectively read data having a three-dimensional structure and adjacent data in an arbitrary dimensional direction with a single address designation.

なお、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものではなく、また他の効果があってもよい。 It should be noted that the effects described in the present specification are merely examples and are not limited, and other effects may be obtained.

[その他の実施形態]
上述の実施形態1〜2において、2次元構造および3次元構造を有するデータをワード線上に1次元に配列する手法について説明した。しかしながら、これらのデータのワード線上への配列手法は上記に説明したものに限られない。3次元構造のデータの配列手法に関する一例として、図9とは異なる手法を図13に示す。
[Other Embodiments]
In the above-described first and second embodiments, a method of arranging data having a two-dimensional structure and a three-dimensional structure in one dimension on a word line has been described. However, the method of arranging these data on the word line is not limited to the one described above. As an example of the data arrangement method of the three-dimensional structure, a method different from that of FIG. 9 is shown in FIG.

図13は、本開示の他の実施形態にかかる半導体記憶装置の記憶対象データの配列順を示す図である。図13に示すように、3次元データを表すキューブを構成する個々のブロックには、図9とは異なる配置で符号A〜Dが付されている。例えば図13に付された符号A〜Dにしたがって、各データを領域A〜Dに配列することによっても、任意の次元方向に読み出し可能なデータ構造とすることができる。 FIG. 13 is a diagram showing an arrangement order of data to be stored in the semiconductor storage device according to another embodiment of the present disclosure. As shown in FIG. 13, the individual blocks constituting the cube representing the three-dimensional data are designated by reference numerals A to D in a different arrangement from that in FIG. For example, by arranging each data in the regions A to D according to the reference numerals A to D attached to FIG. 13, a data structure that can be read in an arbitrary dimensional direction can be obtained.

このように、元のデータをワード線上に配列する手法には様々なバリエーションが存在しうる。 In this way, there can be various variations in the method of arranging the original data on the word line.

上述の実施形態1〜2において、2次元構造および3次元構造を有するデータについて、任意の次元方向に隣接するデータを読み出す手法について説明した。しかしながら、元のデータが4次元以上の多次元構造を有していてもよい。それぞれの次元方向に隣接するデータを、各領域に均等に振り分けたうえで、上記の加算器131〜134により、信号aiに基づく演算を行わせることで、任意の次元方向に隣接するデータの読み出しが可能となる。 In the above-described first and second embodiments, a method of reading data adjacent to each other in an arbitrary dimensional direction has been described for data having a two-dimensional structure and a three-dimensional structure. However, the original data may have a multidimensional structure of four or more dimensions. Data adjacent to each dimensional direction is evenly distributed to each region, and then the above adders 131 to 134 perform calculations based on the signal ai to read out data adjacent to any dimensional direction. Is possible.

上述の実施形態1〜2において、任意の次元方向に隣接するデータのワード線上のアドレスを加算器131〜134により生成することとした。しかしながら、ワード線上のアドレスを減算器等の他の演算を行う演算回路によって生成してもよい。 In the above-described first and second embodiments, the address on the word line of the data adjacent to each other in an arbitrary dimensional direction is generated by the adders 131 to 134. However, the address on the word line may be generated by an arithmetic circuit that performs other arithmetic such as a subtractor.

なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
(1)
多次元の構造を有するデータがワード線上に一次元に配列されたメモリセルアレイと、
前記メモリセルアレイから、任意の次元方向に隣接する複数のデータを1回のアドレス指定で読み出し可能なコントローラと、を備え、
前記コントローラは、
読み出し動作の起点となる前記ワード線上のアドレスを生成するアドレス生成回路と、
生成された前記アドレスに所定の演算を施して、読み出し対象の次元方向に隣接するデータの前記ワード線上のアドレスを生成する演算回路と、
前記演算に用いる値を含む信号を生成する信号生成回路と、を備える、
半導体記憶装置。
(2)
任意の次元方向に隣接する前記複数のデータは、所定の周期で前記ワード線上に配列される、
前記(1)に記載の半導体記憶装置。
(3)
前記信号生成回路は、
前記複数のデータの前記ワード線上における周期を含む信号を生成し、
前記演算回路は、
生成された前記アドレスに前記周期を用いた演算を施して、読み出し対象の次元方向に隣接する前記データの前記アドレスを生成する、
前記(2)に記載の半導体記憶装置。
(4)
前記演算回路は、前記値を前記アドレスに加算する加算回路である、
前記(1)乃至(3)のいずれかに記載の半導体記憶装置。
(5)
前記演算回路は、前記値を前記アドレスから減算する減算回路である、
前記(1)乃至(3)のいずれかに記載の半導体記憶装置。
(6)
前記データはnビットのワード構成を有し、
第1の次元方向に隣接する複数のデータの前記ワード線上における周期は0であり、
前記第1の次元方向と直交する第2の次元方向に隣接する複数のデータの前記ワード線上における周期はnである、
前記(2)に記載の半導体記憶装置。
(7)
前記データは2次元の構造を有する、
前記(6)に記載の半導体記憶装置。
(8)
前記第1の次元方向と前記第2の次元方向とに直交する第3の次元方向に隣接する複数のデータの前記ワード線上における周期は1である、
前記(6)に記載の半導体記憶装置。
(9)
前記データは3次元の構造を有する、
前記(8)に記載の半導体記憶装置。
(10)
多次元の構造を有するデータがワード線上に一次元に配列されたメモリセルアレイから、任意の次元方向に隣接する複数のデータを1回のアドレス指定で読み出し可能なコントローラであって、
読み出し動作の起点となる前記ワード線上のアドレスを生成するアドレス生成回路と、
生成された前記アドレスに所定の演算を施して、読み出し対象の次元方向に隣接するデータの前記ワード線上のアドレスを生成する演算回路と、
前記演算に用いる値を含む信号を生成する信号生成回路と、を備える、
コントローラ。
(11)
任意の次元方向に隣接する前記複数のデータは、所定の周期で前記ワード線上に配列される、
前記(10)に記載のコントローラ。
(12)
前記信号生成回路は、
前記複数のデータの前記ワード線上における周期を含む信号を生成し、
前記演算回路は、
生成された前記アドレスに前記周期を用いた演算を施して、読み出し対象の次元方向に隣接する前記データの前記アドレスを生成する、
前記(11)に記載のコントローラ。
(13)
前記演算回路は、前記値を前記アドレスに加算する加算回路である、
前記(10)乃至(12)のいずれかに記載のコントローラ。
(14)
前記演算回路は、前記値を前記アドレスから減算する減算回路である、
前記(10)乃至(12)のいずれかに記載のコントローラ。
(15)
前記データはnビットのワード構成を有し、
第1の次元方向に隣接する複数のデータの前記ワード線上における周期は0であり、
前記第1の次元方向と直交する第2の次元方向に隣接する複数のデータの前記ワード線上における周期はnである、
前記(11)に記載のコントローラ。
(16)
前記データは2次元の構造を有する、
前記(15)に記載のコントローラ。
(17)
前記第1の次元方向と前記第2の次元方向とに直交する第3の次元方向に隣接する複数のデータの前記ワード線上における周期は1である、
前記(15)に記載のコントローラ。
(18)
前記データは3次元の構造を有する、
前記(17)に記載のコントローラ。
(19)
多次元の構造を有するデータがワード線上に一次元に配列されたメモリセルアレイから、任意の次元方向に隣接する複数のデータを1回のアドレス指定で読み出す方法であって、
読み出し動作の起点となる前記ワード線上のアドレスを生成し、
生成された前記アドレスに所定の演算を施して、読み出し対象の次元方向に隣接するデータのアドレスを生成し、
読み出し対象の次元方向に関する値を含む信号を生成し、
生成された前記アドレスに前記値を用いた演算を施して、読み出し対象の次元方向に隣接するデータのアドレスを生成する、
方法。
The present technology can also have the following configurations.
(1)
A memory array in which data with a multidimensional structure is arranged in one dimension on a word line,
A controller capable of reading a plurality of data adjacent to each other in an arbitrary dimensional direction from the memory cell array with a single address designation is provided.
The controller
An address generation circuit that generates an address on the word line that is the starting point of the read operation,
An arithmetic circuit that performs a predetermined operation on the generated address to generate an address on the word line of data adjacent to the dimension direction to be read.
A signal generation circuit that generates a signal including a value used in the calculation is provided.
Semiconductor storage device.
(2)
The plurality of data adjacent to each other in an arbitrary dimensional direction are arranged on the word line at a predetermined period.
The semiconductor storage device according to (1) above.
(3)
The signal generation circuit
Generate a signal containing the period of the plurality of data on the word line.
The arithmetic circuit
The generated address is subjected to an operation using the period to generate the address of the data adjacent to the dimension direction to be read.
The semiconductor storage device according to (2) above.
(4)
The arithmetic circuit is an addition circuit that adds the value to the address.
The semiconductor storage device according to any one of (1) to (3) above.
(5)
The arithmetic circuit is a subtraction circuit that subtracts the value from the address.
The semiconductor storage device according to any one of (1) to (3) above.
(6)
The data has an n-bit word structure and has an n-bit word structure.
The period of the plurality of data adjacent to each other in the first dimensional direction on the word line is 0, and the period is 0.
The period of a plurality of data adjacent to the second dimensional direction orthogonal to the first dimensional direction on the word line is n.
The semiconductor storage device according to (2) above.
(7)
The data has a two-dimensional structure.
The semiconductor storage device according to (6) above.
(8)
The period of a plurality of data adjacent to the third dimensional direction orthogonal to the first dimensional direction and the second dimensional direction on the word line is 1.
The semiconductor storage device according to (6) above.
(9)
The data has a three-dimensional structure.
The semiconductor storage device according to (8) above.
(10)
A controller that can read multiple data adjacent to each other in an arbitrary dimensional direction with a single address specification from a memory array in which data having a multidimensional structure is arranged one-dimensionally on a word line.
An address generation circuit that generates an address on the word line that is the starting point of the read operation,
An arithmetic circuit that performs a predetermined operation on the generated address to generate an address on the word line of data adjacent to the dimension direction to be read.
A signal generation circuit that generates a signal including a value used in the calculation is provided.
controller.
(11)
The plurality of data adjacent to each other in an arbitrary dimensional direction are arranged on the word line at a predetermined period.
The controller according to (10) above.
(12)
The signal generation circuit
Generate a signal containing the period of the plurality of data on the word line.
The arithmetic circuit
The generated address is subjected to an operation using the period to generate the address of the data adjacent to the dimension direction to be read.
The controller according to (11) above.
(13)
The arithmetic circuit is an addition circuit that adds the value to the address.
The controller according to any one of (10) to (12).
(14)
The arithmetic circuit is a subtraction circuit that subtracts the value from the address.
The controller according to any one of (10) to (12).
(15)
The data has an n-bit word structure and has an n-bit word structure.
The period of the plurality of data adjacent to each other in the first dimensional direction on the word line is 0, and the period is 0.
The period of a plurality of data adjacent to the second dimensional direction orthogonal to the first dimensional direction on the word line is n.
The controller according to (11) above.
(16)
The data has a two-dimensional structure.
The controller according to (15) above.
(17)
The period of a plurality of data adjacent to the third dimensional direction orthogonal to the first dimensional direction and the second dimensional direction on the word line is 1.
The controller according to (15) above.
(18)
The data has a three-dimensional structure.
The controller according to (17) above.
(19)
This is a method of reading a plurality of data adjacent to each other in an arbitrary dimensional direction from a memory array in which data having a multidimensional structure is arranged one-dimensionally on a word line by specifying one address.
Generate an address on the word line that is the starting point of the read operation,
A predetermined operation is performed on the generated address to generate an address of data adjacent to the dimension direction to be read.
Generates a signal containing values for the dimensional direction to be read
An operation using the value is performed on the generated address to generate an address of data adjacent to the dimension direction to be read.
Method.

1 半導体記憶装置
100 バンク
101 メモリセルアレイ
110 メモリコントローラ
111 制御部
111a アドレス生成回路
111b 信号生成回路
121 カラムデコーダ
122 ロウデコーダ
123 センスアンプ/ライトアンプ
131〜134 加算器
BL ビット線
MC 半導体記憶素子
WL ワード線
1 Semiconductor storage device 100 Bank 101 Memory cell array 110 Memory controller 111 Control unit 111a Address generation circuit 111b Signal generation circuit 121 Column decoder 122 Low decoder 123 Sense amplifier / write amplifier 131-134 Adder BL bit line MC semiconductor storage element WL word line

Claims (19)

多次元の構造を有するデータがワード線上に一次元に配列されたメモリセルアレイと、
前記メモリセルアレイから、任意の次元方向に隣接する複数のデータを1回のアドレス指定で読み出し可能なコントローラと、を備え、
前記コントローラは、
読み出し動作の起点となる前記ワード線上のアドレスを生成するアドレス生成回路と、
生成された前記アドレスに所定の演算を施して、読み出し対象の次元方向に隣接するデータの前記ワード線上のアドレスを生成する演算回路と、
前記演算に用いる値を含む信号を生成する信号生成回路と、を備える、
半導体記憶装置。
A memory array in which data with a multidimensional structure is arranged in one dimension on a word line,
A controller capable of reading a plurality of data adjacent to each other in an arbitrary dimensional direction from the memory cell array with a single address designation is provided.
The controller
An address generation circuit that generates an address on the word line that is the starting point of the read operation,
An arithmetic circuit that performs a predetermined operation on the generated address to generate an address on the word line of data adjacent to the dimension direction to be read.
A signal generation circuit that generates a signal including a value used in the calculation is provided.
Semiconductor storage device.
任意の次元方向に隣接する前記複数のデータは、所定の周期で前記ワード線上に配列される、
請求項1に記載の半導体記憶装置。
The plurality of data adjacent to each other in an arbitrary dimensional direction are arranged on the word line at a predetermined period.
The semiconductor storage device according to claim 1.
前記信号生成回路は、
前記複数のデータの前記ワード線上における周期を含む信号を生成し、
前記演算回路は、
生成された前記アドレスに前記周期を用いた演算を施して、読み出し対象の次元方向に隣接する前記データの前記アドレスを生成する、
請求項2に記載の半導体記憶装置。
The signal generation circuit
Generate a signal containing the period of the plurality of data on the word line.
The arithmetic circuit
The generated address is subjected to an operation using the period to generate the address of the data adjacent to the dimension direction to be read.
The semiconductor storage device according to claim 2.
前記演算回路は、前記値を前記アドレスに加算する加算回路である、
請求項1に記載の半導体記憶装置。
The arithmetic circuit is an addition circuit that adds the value to the address.
The semiconductor storage device according to claim 1.
前記演算回路は、前記値を前記アドレスから減算する減算回路である、
請求項1に記載の半導体記憶装置。
The arithmetic circuit is a subtraction circuit that subtracts the value from the address.
The semiconductor storage device according to claim 1.
前記データはnビットのワード構成を有し、
第1の次元方向に隣接する複数のデータの前記ワード線上における周期は0であり、
前記第1の次元方向と直交する第2の次元方向に隣接する複数のデータの前記ワード線上における周期はnである、
請求項2に記載の半導体記憶装置。
The data has an n-bit word structure and has an n-bit word structure.
The period of the plurality of data adjacent to each other in the first dimensional direction on the word line is 0, and the period is 0.
The period of a plurality of data adjacent to the second dimensional direction orthogonal to the first dimensional direction on the word line is n.
The semiconductor storage device according to claim 2.
前記データは2次元の構造を有する、
請求項6に記載の半導体記憶装置。
The data has a two-dimensional structure.
The semiconductor storage device according to claim 6.
前記第1の次元方向と前記第2の次元方向とに直交する第3の次元方向に隣接する複数のデータの前記ワード線上における周期は1である、
請求項6に記載の半導体記憶装置。
The period of a plurality of data adjacent to the third dimensional direction orthogonal to the first dimensional direction and the second dimensional direction on the word line is 1.
The semiconductor storage device according to claim 6.
前記データは3次元の構造を有する、
請求項8に記載の半導体記憶装置。
The data has a three-dimensional structure.
The semiconductor storage device according to claim 8.
多次元の構造を有するデータがワード線上に一次元に配列されたメモリセルアレイから、任意の次元方向に隣接する複数のデータを1回のアドレス指定で読み出し可能なコントローラであって、
読み出し動作の起点となる前記ワード線上のアドレスを生成するアドレス生成回路と、
生成された前記アドレスに所定の演算を施して、読み出し対象の次元方向に隣接するデータの前記ワード線上のアドレスを生成する演算回路と、
前記演算に用いる値を含む信号を生成する信号生成回路と、を備える、
コントローラ。
A controller that can read multiple data adjacent to each other in an arbitrary dimensional direction with a single address specification from a memory array in which data having a multidimensional structure is arranged one-dimensionally on a word line.
An address generation circuit that generates an address on the word line that is the starting point of the read operation,
An arithmetic circuit that performs a predetermined operation on the generated address to generate an address on the word line of data adjacent to the dimension direction to be read.
A signal generation circuit that generates a signal including a value used in the calculation is provided.
controller.
任意の次元方向に隣接する前記複数のデータは、所定の周期で前記ワード線上に配列される、
請求項10に記載のコントローラ。
The plurality of data adjacent to each other in an arbitrary dimensional direction are arranged on the word line at a predetermined period.
The controller according to claim 10.
前記信号生成回路は、
前記複数のデータの前記ワード線上における周期を含む信号を生成し、
前記演算回路は、
生成された前記アドレスに前記周期を用いた演算を施して、読み出し対象の次元方向に隣接する前記データの前記アドレスを生成する、
請求項11に記載のコントローラ。
The signal generation circuit
Generate a signal containing the period of the plurality of data on the word line.
The arithmetic circuit
The generated address is subjected to an operation using the period to generate the address of the data adjacent to the dimension direction to be read.
The controller according to claim 11.
前記演算回路は、前記値を前記アドレスに加算する加算回路である、
請求項10に記載のコントローラ。
The arithmetic circuit is an addition circuit that adds the value to the address.
The controller according to claim 10.
前記演算回路は、前記値を前記アドレスから減算する減算回路である、
請求項10に記載のコントローラ。
The arithmetic circuit is a subtraction circuit that subtracts the value from the address.
The controller according to claim 10.
前記データはnビットのワード構成を有し、
第1の次元方向に隣接する複数のデータの前記ワード線上における周期は0であり、
前記第1の次元方向と直交する第2の次元方向に隣接する複数のデータの前記ワード線上における周期はnである、
請求項11に記載のコントローラ。
The data has an n-bit word structure and has an n-bit word structure.
The period of the plurality of data adjacent to each other in the first dimensional direction on the word line is 0, and the period is 0.
The period of a plurality of data adjacent to the second dimensional direction orthogonal to the first dimensional direction on the word line is n.
The controller according to claim 11.
前記データは2次元の構造を有する、
請求項15に記載のコントローラ。
The data has a two-dimensional structure.
The controller according to claim 15.
前記第1の次元方向と前記第2の次元方向とに直交する第3の次元方向に隣接する複数のデータの前記ワード線上における周期は1である、
請求項15に記載のコントローラ。
The period of a plurality of data adjacent to the third dimensional direction orthogonal to the first dimensional direction and the second dimensional direction on the word line is 1.
The controller according to claim 15.
前記データは3次元の構造を有する、
請求項17に記載のコントローラ。
The data has a three-dimensional structure.
The controller according to claim 17.
多次元の構造を有するデータがワード線上に一次元に配列されたメモリセルアレイから、任意の次元方向に隣接する複数のデータを1回のアドレス指定で読み出す方法であって、
読み出し動作の起点となる前記ワード線上のアドレスを生成し、
生成された前記アドレスに所定の演算を施して、読み出し対象の次元方向に隣接するデータのアドレスを生成し、
読み出し対象の次元方向に関する値を含む信号を生成し、
生成された前記アドレスに前記値を用いた演算を施して、読み出し対象の次元方向に隣接するデータのアドレスを生成する、
方法。
This is a method of reading a plurality of data adjacent to each other in an arbitrary dimensional direction from a memory array in which data having a multidimensional structure is arranged one-dimensionally on a word line by specifying one address.
Generate an address on the word line that is the starting point of the read operation,
A predetermined operation is performed on the generated address to generate an address of data adjacent to the dimension direction to be read.
Generates a signal containing values for the dimensional direction to be read
An operation using the value is performed on the generated address to generate an address of data adjacent to the dimension direction to be read.
Method.
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