JP2024500532A - 高性能入力バッファおよびそれを有するメモリデバイス - Google Patents

高性能入力バッファおよびそれを有するメモリデバイス Download PDF

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Abstract

メモリデバイスを動作させるための方法は、コマンド信号、アドレス信号、およびデータ信号を含む入力を受信するステップと、コマンド信号またはアドレス信号を低速バッファに送信するステップと、データ信号を高速バッファに送信するステップとを含む。

Description

本出願は、半導体技術の分野に関し、詳細には、3次元(3D)メモリデバイス、入力バッファ構造、および入力バッファを構成する方法に関する。
Not-AND(NAND)メモリは、記憶されたデータを保持するうえで電力を必要としない不揮発性タイプのメモリである。家庭電化製品、クラウドコンピューティング、およびビッグデータベースの需要が増大しているので、より大きい容量およびより優れた性能のNANDメモリが常に必要とされている。従来の2次元(2D)NANDメモリがその物理的限界に近づいているので、現在、3次元(3D)NANDメモリが重要な役割を果たしている。3D NANDメモリは、単一のダイ上に複数のスタック層を使用してより高い密度、より大きい容量、より速い性能、より低い電力消費量、およびより高いコスト効率を実現する。
NANDデバイスの入出力(I/O)速度が増すにつれて、アイドルサイクル中により多くの静的電力が消費されるようになる。たとえば、I/O速度が高くなるとバスアイドル電流が大きくなることがある。NANDデバイスにおける電力消費量要件を満たしつつI/O性能を高速化する課題がある。開示されるシステムおよび方法は、上記に記載された1つまたは複数の問題および他の問題を解決することを対象とする。
本開示の一態様では、メモリデバイスを動作させるための方法は、コマンド信号、アドレス信号、およびデータ信号を含む入力を入出力(I/O)構成要素を介して受信するステップと、コマンド信号またはアドレス信号を低速バッファに送信するステップと、データ信号を高速バッファに送信するステップとを含む。
本開示の別の態様では、メモリデバイスは、コマンド信号、アドレス信号、およびデータ信号を含む入力を受信するためのI/O構成要素と、コマンド信号またはアドレス信号をバッファするための低速バッファと、データ信号をバッファするための高速バッファとを含む。I/O構成要素は、コマンド信号またはアドレス信号を低速バッファに送信し、データ信号を高速バッファに送信するように適応可能である。
本開示の別の態様では、メモリデバイスを動作させるための方法は、コマンド信号、アドレス信号、およびデータ信号を含む入力を受信するステップと、低速バッファを有効化するステップと、コマンドサイクルを実行し、低速バッファを使用してコマンド信号をバッファするか、またはアドレスサイクルを実行し、低速バッファを使用してアドレス信号をバッファするステップと、高速バッファを有効化するステップと、データ入力サイクルを実行して、高速バッファを使用して高速信号をバッファするステップとを含む。
本開示の一態様は、当業者によって本開示の説明、特許請求の範囲、および図面に照らして理解することができる。
本開示の様々な実施形態による例示的な3次元(3D)メモリデバイスの断面図である。 本開示の様々な実施形態による3Dメモリデバイスのブロック図である。 本開示の様々な実施形態による高速経路および低速経路のブロック図である。 本開示の様々な実施形態によるコマンドサイクルのタイミング図である。 本開示の様々な実施形態によるアドレスサイクルのタイミング図である。 本開示の様々な実施形態によるデータ入力サイクルのタイミング図である。 本開示の様々な実施形態によるバッファ構成のブロック図である。 本開示の様々な実施形態によるアドレスサイクルおよびデータ入力サイクルのタイミング図である。 本発明の様々な実施形態によるコマンド/アドレスサイクルおよびデータ入力サイクルのタイミング図である。 本発明の様々な実施形態によるコマンドサイクル、アドレスサイクル、およびデータ入力サイクルを含むタイミングである。 本発明の様々な実施形態によるコマンドサイクル、アドレスサイクル、およびデータ入力サイクルを含むタイミングである。 本発明の様々な実施形態によるコマンドサイクル、アドレスサイクル、およびデータ入力サイクルを含むタイミングである。 本発明の様々な実施形態によるコマンドサイクル、アドレスサイクル、およびデータ入力サイクルを含むタイミングである。 本発明の様々な実施形態によるコマンドサイクル、アドレスサイクル、およびデータ入力サイクルを含むタイミングである。 本開示の様々な態様による入力信号をバッファする方法を示す概略フローチャートである。 本開示の様々な態様による入力信号をバッファする方法を示す概略フローチャートである。
以下に、添付の図面を参照して本開示の実施形態における技術的解決手段について説明する。図面全体にわたって、同じまたは同様の部品を参照する場合には、可能な限り同じ参照番号を使用する。説明する実施形態が、本開示の実施形態のうちの一部にすぎず、すべてではないことは明らかである。様々な実施形態における特徴は交換されてもよく、ならびに/または組み合わされてもよい。本開示の実施形態に基づいて当業者によって創意工夫なしに取得される他の実施形態は、本開示の範囲内とする。
図1は、本開示の実施形態による例示的な3Dメモリデバイスの断面図を概略的に示す。3Dメモリデバイス100は、個々に動作する離散メモリデバイスであってもよい。3Dメモリデバイス100は、複数のメモリデバイス100を有するメモリシステムの一部であってもよい。いくつかの実施形態では、3Dメモリデバイス100は、ホストデバイス(図示せず)に結合されるかまたは埋め込まれてもよい。ホストデバイスは、数あるホストデバイスの中で特に、携帯電話、スマートフォン、スマートウォッチ、タブレットコンピュータ、ラップトップコンピュータ、パーソナルコンピュータ、データサーバ、およびワークステーションなどのコンピューティングデバイスを含んでもよい。
場合によっては、3Dメモリデバイス100は、メモリアレイデバイス110と周辺デバイス120とを含んでもよい。メモリアレイデバイス110は、1つまたは複数の3Dアレイを形成するメモリセルを含んでもよい。周辺デバイス120は、3Dメモリデバイス100の動作を制御するための制御回路を含む回路を含んでもよい。いくつかの実施形態では、メモリアレイデバイス110および周辺デバイス120は、別々に製造され、次いで結合されて、図1に示すようなスタック状構造を形成してもよい。代替的に、メモリアレイデバイス110および周辺デバイス120は1つのデバイスとして一体化されてもよい。たとえば、まず周辺デバイス120が製造されてもよく、次いで周辺デバイス120の上方に、周辺デバイス120を基板として使用して、メモリアレイデバイス110が作製されてもよい。いくつかの他の実施形態では、メモリアレイデバイス110および周辺デバイス120は、別々に製造され、次いでプリント基板(PCB)上に並べて取り付けられてもよい。
図2は、本開示の実施形態による3Dメモリデバイス200のブロック図を示す。3Dメモリデバイス200は、メモリアレイ210と、3Dメモリデバイス200のコントローラとして機能する制御回路212とを含んでもよい。メモリアレイ210は、メモリセルの3Dアレイ(図示せず)を含んでもよい。メモリセルは、Not-AND(NAND)メモリセル、Not-OR(NOR)メモリセル、および/または他のタイプのメモリセルを含んでもよい。場合によっては、メモリアレイ210は、NANDメモリセル、NORメモリセル、および/または他の種類のメモリセルを含むメモリセルの2次元(2D)アレイ(図示せず)を含んでもよい。3Dメモリデバイス200は、入出力(I/O)インターフェース214と、低速バッファ216と、高速バッファ218と、行デコーダ220と、列デコーダ222とをさらに含んでもよい。いくつかの実施形態では、本明細書で使用する「低速」という用語は、100メガヘルツ(MHz)よりも低い速度を示してもよく、本明細書で使用する「高速」という用語は、1ギガヘルツ(GHz)以上の速度を示してもよい。場合によっては、いくつかの他の場合には、「高速」および「低速」は互いに相対的に定義されてもよく、「高速」は「低速」よりも少なくとも1桁速いことを示してもよい。すなわち、高速バッファは、低速バッファよりも少なくとも1桁高速であってもよい。制御回路212は、3Dメモリデバイス200の様々な機能を実施してもよい。たとえば、制御回路212は、読み取り動作、書き込み動作、および消去動作を実施してもよい。I/Oインターフェース214は、I/O構成要素またはI/O接続と呼ばれることもあり、3Dメモリデバイス200へのコマンド信号、アドレス信号、およびデータ信号の入力を受信し、データおよびステータス情報を3Dメモリデバイス200から別のデバイス(たとえば、ホストデバイス)に送信するためのI/O回路を含んでもよい。低速バッファ216はまた、低速ページバッファとも呼ばれ、コマンド/アドレス信号をバッファするか、または一時的に記憶し、一方、高速バッファ218はまた、高速ページバッファと呼ばれ、データ信号をバッファするか、または一時的に記憶する。行デコーダ220および列デコーダ222はそれぞれ、メモリアレイ210にアクセスするための行アドレス信号および列アドレス信号を復号してもよい。行デコーダ220および列デコーダ222はまた、電圧生成器回路(図示せず)からそれぞれに異なる電圧を受信し、受信された電圧を、メモリアレイ210のワード線またはビット線などの選択されたオブジェクトに転送してもよい。
I/Oインターフェース214は、入力からコマンド信号、アドレス信号、およびデータ信号を検出してもよい。いくつかの実施形態では、I/Oインターフェース214は、コマンドおよび/またはアドレス信号を低速バッファ216に送信し、データ信号を高速バッファ218に送信してもよい。場合によっては、I/Oインターフェース214は、コマンドおよび/またはアドレス信号を低速バッファ216にのみ送信し、データ信号を高速バッファ218にのみ送信してもよい。場合によっては、制御回路212は、I/Oインターフェース214に命令を送ることによってコマンド信号、アドレス信号、およびデータ信号をバッファ216および218に送信してもよい。低速バッファ216は、1つまたは複数の低速バッファを含み、コマンド信号、アドレス信号、および/または高速処理を必要としないその他の信号を受信しバッファするように構成されてもよい。低速バッファ216が複数の低速バッファを含むとき、低速バッファのうちの1つを使用してコマンド信号を受信し、別の低速バッファを使用してアドレス信号を記憶してもよい。高速バッファ218は、1つまたは複数の高速バッファを含み、データ信号および/または高速処理を必要とする他の信号を受信しバッファするように構成されてもよい。
いくつかのメモリデバイスにおいて、コマンド信号、アドレス信号、およびデータ信号のすべてがI/Oインターフェースから高速バッファに送られ、高速動作を容易にする。その後、高速バッファは、コマンド/アドレス信号をコマンド/アドレスラッチに渡し、データ信号をデシリアライザに渡す。コマンド/アドレス信号はラッチされ、書き込みイネーブル(WE_n)サイクルを有するコマンド/アドレスシーケンスを受け入れる。データ信号は、非直列化され、高速クロックサイクルにおいてキャッシュデータを書き込むための並列データをデータストローブ(DQS)信号(たとえば、DQS_tまたはDQS_c信号)と同期させる。しかし、高速バッファは、高い静的電力を消費し、高速基準バイアスウエイクアッププロセスを必要とする。データ信号は、高速動作用の高速バッファを必要とする。たとえば、バッファに送られるデータ信号の速度は、場合によっては少なくとも1GHzに達することがある。しかし、コマンド/アドレス信号では、WE_nサイクルにおける動作をサポートするために100MHz未満の速度で十分である場合がある。したがって、コマンド/アドレス信号は、場合によっては高速動作を必要としないことがある。低速バッファは、そのような場合にコマンド/アドレス信号に十分な効率を実現することがある。
図2に示すように、低速バッファ216は、コマンドおよび/またはアドレス信号を受信しバッファするように構成され、一方、高速バッファ218は、データ信号を受信しバッファするように構成される。いくつかの実施形態では、コマンド/アドレス信号は、低速バッファ216にのみ渡されてもよく、データ信号は、高速バッファ218にのみ渡されてもよい。コマンド/アドレス信号は低速バッファ216によって処理されるので、すべての入力信号用に高速バッファが構成されるシナリオと比較してアイドルモードにおける静的電力が低減することがある。また、コマンド/アドレス信号は低速バッファ216によって処理されるので、有効電力も低減する場合がある。さらに、静的電力消費量が制御される間、高速バッファ218の動作周波数が増大して3Dメモリデバイス200の高速性能が向上することがある。
図3は、本開示の実施形態によるメモリデバイス用の入力信号を処理するように構成された高速経路および低速経路のブロック図300を示す。高速経路は、データ信号を伝搬させて処理するように構成されてもよく、低速経路は、コマンド/アドレス信号を伝搬させ処理するように構成されてもよい。高速経路は、電流モード論理(CML)バッファ310、増幅器312、およびデシリアライザ314などのデバイスを含んでもよい。CMLバッファは、差分回路に基づく。たとえば、CMLバッファ310は、差分入力信号VinpおよびVinnを受信し、差分出力信号VopおよびVonを生成してもよい。CMLバッファは、低信号電圧で動作することができ、低供給電圧で高速(たとえば、1GHz)に動作することができるが、高い静的電流を引き込んでコモンモードに留まる。高速経路は、複数のCMLバッファ(図示せず)を含んでもよい。増幅器312は、たとえば、差分演算増幅器であってもよい。差分演算増幅器は、2つの入力電圧などの2つの入力信号間の差を増幅する。高速経路は、複数の増幅器、たとえば、複数の増幅器312を含んでもよい。デシリアライザ314は、直列データを並列データに変換する非直列化回路を含んでもよい。並列データは、書き込みキャッシュに送られ、メモリアレイに書き込まれる前に書き込みキャッシュに一時的に記憶されてもよい。
低速経路は、増幅器316とコマンド/アドレスラッチ318を含んでもよい。増幅器312と同様に、増幅器316は、たとえば差分演算増幅器であってもよい。低速経路は、複数の増幅器、たとえば、複数の増幅器316を含んでもよい。コマンド/アドレスラッチ318は、行デコーダおよび列デコーダに送信されるコマンド/アドレス信号をラッチしてもよい。
金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ(MOSFET)M1は、CMLバッファ310に接続され、HighSpeedEnable信号をCMLバッファ310に提供してもよい。MOSFET M2は、増幅器312に接続され、HighSpeedEnable信号を増幅器312に提供してもよい。MOSFET M3は、CMLバッファ310に接続され、参照信号をCMLバッファ310に提供してもよい。MOSFET M4は、増幅器316に接続され、LowSpeedEnable信号を増幅器316に提供してもよい。本明細書で使用する「接続される」という用語は、電気的に接続されることを示す。
したがって、メモリデバイスにおいて受信された入力信号は、2つの部分に分割されてもよい。一方の部分はデータ信号を含み、他方の部分はコマンド/アドレス信号を含む。データ信号は、高速経路に沿って送信されバッファされてもよく、コマンド/アドレス信号は、低速経路に沿って送信されバッファされてもよい。いくつかの実施形態では、データ信号は、高速経路にのみ沿って送信されバッファされてもよく、コマンド/アドレス信号は、低速経路にのみ沿って送信されバッファされてもよい。コマンド/アドレス信号が高速経路に沿って渡されることはないので、メモリデバイスにおいて高速動作が実行されるときに、メモリデバイスの静的電力消費量が制御されてもよい。
図4は、本開示の様々な実施形態によるメモリデバイスのコマンドサイクルの概略タイミング図を示す。コマンドサイクルは、チップイネーブル(CE_n)信号、コマンドラッチイネーブル(CLE)信号、アドレスラッチイネーブル(ALE)信号、WE_n信号、リードイネーブル(RE_t)信号、リードイネーブル補(RE_c)信号、DQS_t信号、DQS_c信号、およびDQ[7:0]信号などのコマンド信号を含んでもよい。CE_n信号は、NANDターゲットを選択するために使用されてもよい。NANDターゲットは、NANDパッケージ内で1つのCE_n信号を共有する論理ユニット(LUN)のセットを含んでもよい。tCSは、CE_nセットアップ時間であり、tCHは、CE_nホールド時間である。CLE信号は、バスサイクルのタイプ(たとえば、コマンドバスサイクル、アドレスバスサイクル、またはデータバスサイクル)を示すために使用されてもよい。ALE信号は、バスサイクルのタイプ(たとえば、コマンドバスサイクル、アドレスバスサイクル、またはデータバスサイクル)を示すために使用されてもよい。tCALSは、CLEおよびALEセットアップ時間であり、tCALHは、CLEおよびALEホールド時間である。tCSDは、CE_nハイからのALE、CLE、WE_nホールド時間である。WE_n信号は、コマンド、アドレス、および入力データのラッチングを制御するために使用されてもよい。tWPは、WE_n低パルス幅である。RE_t信号は、直列データ出力を有効化するために使用されてもよい。RE-c信号は、RE_t信号の補信号である。DQS_t信号は、データストローブ信号であり、DQS_c信号は、DQS_t信号の補信号である。DQ[7:0]信号はデータI/O信号である。tCASは、コマンド/アドレスDQセットアップ時間であり、tCAHは、コマンド/アドレスDQホールド時間である。
図4を参照すると、LowSpeedEnable信号を使用して低速バッファをコマンドサイクルに対して有効化している。たとえば、低速バッファは、tCSの開始時に有効化され、tCHの終了時に無効化されてもよい。上記で示したように、コマンド信号が低速バッファに渡され、低速でバッファされてもよい。したがって、コマンド信号が高速バッファを使用してバッファされる場合と比較して、メモリデバイスの静的電力消費量が低減する場合がある。
図5は、本開示の様々な実施形態によるメモリデバイスのアドレスサイクルの概略タイミング図500を示す。アドレスサイクルは、CE_n信号、CLE信号、ALE信号、WE_n信号、RE_t信号、RE_c信号、DQS_t信号、DQS_c信号、DQ[7:0]信号など、図4におけるコマンドサイクルと同様なコマンド信号を有してもよい。LowSpeedEnable信号は、アドレスサイクルに対して低速バッファを有効化するために使用されてもよい。たとえば、低速バッファは、tCSの開始時に有効化され、tCHの終了時に無効化されてもよい。上記で示したように、アドレス信号が低速バッファに渡され、低速でバッファされてもよい。したがって、アドレス信号が高速バッファを使用してバッファされる場合と比較して、メモリデバイスの静的電力消費量が低減する場合がある。
場合によっては、メモリデバイスのアイドルモードは、低速バッファが有効化され、高速バッファが待機モードまたはオフモードにあるときにのみ実施されてもよい。いくつかの実施形態では、コマンドサイクルまたはアドレスサイクルは、低速バッファのみを使用して実行される。すなわち、コマンド/アドレス信号は、低速バッファのみを使用してバッファされる。したがって、高速バッファを使用してコマンド/アドレス信号をバッファする場合と比較してより低い有効電力およびより低い静的電力が実現されることがある。
図6は、本開示の様々な実施形態によるメモリデバイスのデータ入力サイクルの概略タイミング図600を示す。データ入力サイクルは、CE_n信号、CLE信号、ALE信号、WE_n信号、RE_t信号、RE_c信号、DQS_t信号、DQS_c信号、およびDQ[7:0]信号などのコマンド信号を有してもよい。tCS1は、終端抵抗(ODT)が無効化されたデータバースト用のCE_nセットアップ時間であり、tCS2は、DQS/DQ[7:0] ODTが有効化されたCE_nセットアップ時間である。tCALSは、CLEおよびALEセットアップ時間であるが、tCALS2は、ODTが有効化されるときのCLEおよびALEセットアップ時間である。tCDは、CE_nが1マイクロ秒よりも長い間ハイであった後DQS (DQS_t)ローになるまでのCE_nセットアップ時間である。tDBSは、データバーストの間におけるALE、CLE、およびCE_nローまでのDQS (DQS_t)ハイおよびRE_n (RE_t)ハイセットアップである。tCDQSSは、データ入力開始用のDQSセットアップ時間である。tWPREはDQSライトプリアンブルであり、tWPRE2は、ODTが有効化されるときのDQSライトプリアンブルである。tDQSHはDQSハイレベル幅であり、一方、tDQSLはDQSローレベル幅である。tDSCはDQSサイクル時間である。tDSはデータセットアップ時間である。tDHはデータホールド時間である。tWPSTはDQSライトポストアンブルである。tWPSTHは、DQSライトポストアンブルホールド時間である。tCDQSHは、データ入力バーストエンド用のDQSホールド時間である。D~Dは、アドレス指定されたページに書き込まれるデータバイト/ワードである。10hは、ページプログラムコマンドの第2のサイクルである。
図6を参照すると、HighSpeedEnable信号は、データ入力サイクル用の高速バッファを有効化するために使用されてもよい。たとえば、高速バッファは、ODTが有効化されるときに有効化され、ODTが無効化されるときに無効化されてもよい。上記で例示したように、データ入力信号は、高速バッファに渡され、高速にバッファされてもよい。アイドルモードにおいて、高速バッファは無効化されてもよい。したがって、アイドルモードにおけるメモリデバイスの静的電力消費量は、高速バッファがアイドルモードにおいて有効化されたままである場合と比較して低減することがある。
図7は、本開示の実施形態によるメモリデバイスのバッファ構成の概略ブロック図700を示す。バッファ構成は、高速バッファ710と、低速バッファ712と、入力バッファ制御714と、基準バイアス716と、高速デシリアライザ718と、コマンド/アドレスラッチ720とを含んでもよい。入力バッファ制御714は、ChipEnable信号を使用してNANDターゲットを選択し、DDR_DINCYCLE信号を使用してコマンド信号、アドレス信号、およびデータ信号をそれぞれ入力信号から検出してもよい。入力信号がデータ信号であるとき、入力バッファ制御714は、HighSpeedEnable信号を生成し、HighSpeedEnable信号を高速バッファ710に送信してもよい。HighSpeedEnable信号は高速バッファ710を有効化する。入力信号がコマンド信号またはアドレス信号であるとき、入力バッファ制御714は、LowSpeedEnable信号を生成し、LowSpeedEnable信号を低速バッファ712に送信してもよい。LowSpeedEnable信号は、低速バッファ712を有効化する。ChipEnable信号は、高速バッファ710が有効化されるときに基準信号を高速バッファ710に提供する基準バイアス716を有効化してもよい。入力信号は、コマンド信号、アドレス信号、および/またはデータ信号を含み、差分データまたはシングルエンドデータを含んでもよい。コマンド/アドレス信号は低速バッファ712に送信される。データ信号は、高速バッファ710に送信される。さらに、高速バッファ710は、高速デシリアライザ718にデータ信号を渡してもよく、低速バッファ712は、コマンド/アドレスラッチ720にコマンド/アドレス信号を転送してもよい。いくつかの実施形態では、メモリデバイスの有効電力および静的電力を低減させることを目的として、コマンド/アドレス信号が低速バッファ712にのみ送信される。場合によっては、メモリデバイスの静的電力を低減させることを目的として、メモリデバイスのアイドルモードは、高速バッファ710が無効化されるときにのみ有効化されてもよい。したがって、低速バッファはアイドルモードにおいて有効化されてもよい。
図8は、本開示の様々な実施形態による、メモリデバイスのアドレスサイクルおよびそれに続くデータ入力サイクルの概略タイミング図800を示す。場合によっては、アドレスサイクルはコマンドサイクルによって置き換えられてもよい。図8に示すように、アドレスサイクルおよびデータ入力サイクルは、CE_n信号、CLE信号、ALE信号、WE_n信号、RE_t信号、RE_c信号、DQS_t信号、DQS_c信号、およびDQ[7:0]信号などのコマンド信号を有してもよい。LowSpeedEnable信号は、アドレスサイクル用の低速バッファを有効化するために使用されてもよい。HighSpeedEnable信号は、データ入力サイクル用の高速バッファを有効化するために使用されてもよい。上記で例示したように、アドレス信号は、低速バッファに渡され低速動作によってバッファされてもよく、データ入力信号は、高速バッファに渡され高速動作によってバッファされてもよい。たとえば、低速バッファは、tCSの開始時に有効化され、tCHの終了時に無効化されてもよい。一方、高速バッファは、ODTが有効化されるときに有効化され、ODTが無効化されるときに無効化されてもよい。メモリデバイスのアイドルモードにおいて、高速バッファが無効化され得る間、低速バッファを有効化して静的電力消費量を低減させてもよい。
図8を参照すると、メモリデバイスのコントローラは、たとえば、まずアドレス信号を検出してもよい。さらに、低速バッファはコントローラによって有効化されてもよい。アドレス信号は、低速バッファに送られてもよく、アドレスサイクルは、低速バッファを使用して実施されてもよい。アドレスサイクルが完了し、低速バッファが無効化された後、コントローラはデータ信号を検出してもよい。その後、高速バッファは、ODTが有効化されるときにコントローラによって有効化されてもよく、データ信号が高速バッファに送られてもよい。データ入力サイクルは、高速バッファを使用して実施されてもよい。ODTが無効化されると、高速バッファが無効化され、データ入力サイクルが終了する。したがって、アドレスサイクルおよび/またはコマンドサイクルが実行されるとき、高速バッファが無効化される。高速バッファは、データ入力サイクルが実行されるとき、またはデータ入力サイクルがページプログラム動作において実行されるときにのみ有効化される。したがって、高速バッファを使用してコマンド/アドレスデータを記憶するシナリオと比較して、メモリデバイスの有効電力および静的電力が低減することがある。
図9は、本開示の様々な実施形態によるメモリデバイスの低速コマンド/アドレスサイクルおよび高速データ入力サイクルの概略タイミング図900を示す。メモリデバイスは、特定の動作を制御するためのコントローラを含む。図9に示すように、動作は、CE_n信号、CLE信号、ALE信号、DQS_t信号、DQ[7:0]信号、WE_n信号、LowSpeedEnable信号、およびHighSpeedEnable信号などのコマンド信号を含んでもよい。図9では、図を簡略化するために、他のコマンド信号は省略されている。上記で例示したように、LowSpeedEnable信号は、低速コマンド/アドレスサイクル用の低速バッファを有効化するために使用され、一方、HighSpeedEnable信号は、高速データ入力サイクル用の高速バッファを有効化するために使用される。コマンド/アドレス信号は、低速バッファに送信され低速動作によってバッファされてもよく、データ入力信号は、高速バッファに送信され高速動作によってバッファされてもよい、
図9を参照すると、時間t1の前およびt1とt2の間の期間の間、LowSpeedEnable信号はハイであってもよく、HighSpeedEnable信号は、ローであってもよい。したがって、この期間の間、コントローラによって、低速バッファが有効化されてもよく、高速バッファが無効化されてもよい。コントローラは、DQ[7:0]信号を使用してコマンド/アドレス信号を取得し、WE_n信号を使用してコマンド/アドレス信号のラッチングを制御してもよい。コマンド/アドレス信号は、低速コマンド/アドレスサイクルにおいて低速バッファにラッチされてもよい。
時間t2において、コマンド/アドレスサイクルが完了し、CE_n/CLE/ALE/DQS_t信号(すなわち、CE_n信号、CLE信号、ALE信号、およびDQS_t信号)がローであるとき、コントローラは、HighSpeedEnable信号をハイにすることによって高速モードをアクティブ化し、LowSpeedEnable信号をローにすることによって低速モードを非アクティブ化してもよい。すなわち、高速バッファが有効化されてもよく、低速バッファが無効化されてもよい。その後、コントローラによって高速バッファにおいて高速データ入力サイクルが実行されてもよい。時間t3において、コントローラは、HighSpeedEnable信号をローにし、LowSpeedEnable信号をハイにしてもよい。次いで、高速バッファが無効化されてもよく、低速バッファが有効化されてもよく、別のコマンド/アドレスサイクルが実行されてもよい。
図10は、本開示の様々な実施形態による、メモリデバイスについてのアドレスサイクル、コマンドサイクル、およびデータ入力サイクルを含む概略タイミング図1000を示す。メモリデバイスのI/Oインターフェースが入力を受信すると、メモリデバイスのコントローラは、I/Oインターフェースに入力のコマンド/アドレス信号を低速バッファに渡させ、データ信号を高速バッファに渡させてもよい。コマンド信号、アドレス信号、およびデータ信号は、I/Oインターフェースから順次に送信されてもよい。コマンドサイクル、アドレスサイクル、およびデータ入力サイクルは順次に実行されてもよい。たとえば、時間t1において、コントローラは、低速バッファを有効化し、アドレスサイクルを実行してもよい。アドレスサイクルは、低速バッファが無効化される時間t2において終了してもよい。次いで、時間t3において、コントローラは、高速バッファを有効化し、データ入力サイクルを実行してもよい。いくつかの実施形態では、CE_n/CLE/ALE/DQS_t信号がローであるときに、高速モードがアクティブ化され、高速バッファが有効化される。時間t4において、コントローラは、高速バッファを無効化し、データ入力サイクルを終了してもよい。時間t5において、コントローラは、低速バッファを再び有効化し、コマンドサイクルを実施してもよく、コマンドサイクルは、時間t6において低速バッファが無効化されるときに終了してもよい。したがって、アドレスおよびコマンドサイクルは、低速バッファを使用して実行されてもよい。さらに、アドレスおよびコマンドサイクルが実行されるとき、高速バッファが無効化され、アクティブモードにおける電力消費量を低減させてもよい。高速バッファは、データ入力サイクルが実行されるときにのみ有効化されてもよい。
図11は、本開示の様々な実施形態による、メモリデバイスについてのアドレスサイクル、コマンドサイクル、およびデータ入力サイクルを実行するための概略タイミング図1100を示す。メモリデバイスは、I/O接続と、低速バッファと、高速バッファと、メモリデバイスの動作を制御するコントローラとを含んでもよい。I/O接続が入力を受信した後、入力のコマンド/アドレス信号が低速バッファに送られてもよく、データ信号が高速バッファに送られてもよい。コマンド信号、アドレス信号、およびデータ信号は、I/O接続から順次にまたは並行して送信されてもよい。コマンドサイクル、アドレスサイクル、およびデータ入力サイクルは、コントローラによって順次にまたは並行して実行されてもよい。たとえば、時間t1において、コントローラは、低速バッファを有効化し、第1のアドレスサイクルを実行してもよい。第1のアドレスサイクルは、低速バッファが無効化される時間t2において終了してもよい。次いで、コントローラは、t3において、高速バッファを有効化し、データ入力サイクルを実行してもよい。いくつかの実施形態では、高速バッファは、CE_n/CLE/ALE/DQS_t信号がローであるときに有効化される。データ入力サイクルの周期の間、I/O接続は追加のアドレス信号を受信してもよい。時間t4において、コントローラは、低速バッファを有効化し、第2のアドレスサイクルを実行してもよい。第2のアドレスサイクルおよびデータ入力サイクルは並行して実施される。その理由は、2つのサイクルがt4からt5の同じ期間内であるからである。t4からt5の期間の間、アドレス信号およびデータ信号は、I/O接続から低速バッファおよび高速バッファに同時に送信されてもよい。すなわち、いくつかの態様では、アドレス信号(またはコマンド信号)およびデータ信号は、I/O接続から並行して送信されてもよい。第2のアドレスサイクルは、低速バッファが無効化される時間t5において終了してもよい。時間t6において、コントローラは、高速バッファを無効化し、データ入力サイクルを停止してもよい。時間t7において、コントローラは、低速バッファを再び有効化し、コマンドサイクルを実施してもよく、コマンドサイクルは、低速バッファが時間t8において無効化されるときに終了してもよい。したがって、アドレスおよびコマンドサイクルは、低速バッファを使用してのみ実行されてもよい。さらに、高速バッファは、データ入力サイクルが実行されるときにのみ有効化されてもよい。
図12は、本開示の様々な実施形態によるメモリデバイスについてのアドレスサイクル、コマンドサイクル、およびデータ入力サイクルを実行するための概略タイミング図1200を示す。メモリデバイスは、I/O接続、低速バッファ、高速バッファ、およびメモリデバイスの動作を制御するコントローラを含んでもよい。I/O接続が入力を受信した後、入力のコマンド/アドレス信号が低速バッファに送られてもよく、データ信号が高速バッファに送られてもよい。いくつかの実施形態では、I/O接続は、I/Oインターフェースを表し、コマンド信号、アドレス信号、およびデータ信号を同時に受信し、コマンド信号、アドレス信号、およびデータ信号をそれぞれに異なる宛先(たとえば、それぞれに異なるバッファ)に同時に転送してもよい。時間t1において、コントローラは、低速バッファを有効化し、第1のアドレスサイクルを実施してもよい。第1のアドレスサイクルは、低速バッファが無効化される時間t2に終了してもよい。さらに、時間t3において、コントローラは、高速バッファを有効化し、データ入力サイクルを実行してもよい。いくつかの実施形態では、高速バッファは、CE_n/CLE/ALE/DQS_t信号がローであるときに有効化される。データ入力サイクルの周期の間、I/O接続は、アドレスおよび/またはコマンド信号を受信してもよい。たとえば、時間t4において、コントローラは、低速バッファを有効化し、低速バッファを使用して第2のアドレスサイクルを実行してもよい。第2のアドレスサイクルは、低速バッファが無効化される時間t5において終了してもよい。時間t6において、コントローラは、低速バッファを再び有効化し、低速バッファを使用してコマンドサイクルを実行してもよい。時間t7において、低速バッファが無効化されてもよく、コマンドサイクルが終了してもよい。時間t8において、コントローラは、高速バッファを無効化し、データ入力サイクルを停止してもよい。したがって、アドレスおよびコマンドサイクルは、低速バッファを使用してのみ実行されてもよい。高速バッファは、データ入力サイクルが実行されるときにのみ有効化されてもよい。
図13は、本開示の様々な実施形態によるメモリデバイスについてのアドレスサイクル、コマンドサイクル、およびデータ入力サイクルを実行するための概略タイミング図1300を示す。メモリデバイスは、I/O接続と、1つまたは複数の低速バッファと、高速バッファと、メモリデバイスの動作を制御するコントローラとを含んでもよい。I/O接続は、入力を受信したことに応答して、入力のコマンド/アドレス信号を1つまたは複数の低速バッファに、入力のデータ信号を高速バッファに、それぞれ転送してもよい。いくつかの実施形態では、I/O接続は、コマンド信号、アドレス信号、およびデータ信号を同時に受信してもよく、コマンド、アドレス、およびデータ信号をそれぞれに異なる宛先(たとえば、それぞれに異なるバッファ)に同時に送信してもよい。時間t1において、コントローラは、1つまたは複数の低速バッファを有効化し、アドレスサイクルおよびコマンドサイクルを実行してもよい。アドレスおよびコマンドサイクルは、コントローラによって同時にまたは並行して実行されてもよい。t1からt2までの期間の間、アドレス信号およびコマンド信号は、I/O接続から1つまたは複数の低速バッファに同時にまたは並行して送信されてもよい。たとえば、アドレス信号およびコマンド信号は、t1からt2までの期間内にI/O接続から第1の低速バッファおよび第2の低速バッファに並行して送信されてもよい。アドレスおよびコマンドサイクルは、1つまたは複数の低速バッファが無効化される時間t2において終了してもよい。時間t3において、コントローラは、高速バッファを有効化し、データ入力サイクルを実行してもよい。時間t4において、コントローラは、高速バッファを無効化し、データ入力サイクルを終了してもよい。したがって、アドレスおよびコマンドサイクルは、低速バッファを使用して実行されてもよい。また、高速バッファは、データ入力サイクルが実行されるときにのみ有効化されてもよい。
図14は、本開示の様々な実施形態によるメモリデバイスについてのアドレスサイクル、コマンドサイクル、およびデータ入力サイクルを実行するための概略タイミング図1400を示す。メモリデバイスは、I/O接続と、1つまたは複数の低速バッファと、高速バッファと、メモリデバイスの動作を制御するコントローラとを含んでもよい。I/O接続は、入力を受信したことに応答して、入力のコマンド/アドレス信号を1つまたは複数の低速バッファに、入力のデータ信号を高速バッファに、それぞれ転送してもよい。いくつかの実施形態では、I/O接続は、コマンド信号、アドレス信号、およびデータ信号を同時に受信しコマンド、アドレス、およびデータ信号をそれぞれに異なる宛先に同時に送信してもよい。時間t1において、コントローラは、1つまたは複数の低速バッファを有効化し、第1のアドレスサイクルおよびコマンドサイクルを実行してもよい。第1のアドレスサイクルおよびコマンドサイクルは、コントローラによって同時に実施されてもよい。第1のアドレスサイクルおよびコマンドサイクルは、1つまたは複数の低速バッファが無効化される時間t2において終了してもよい。時間t3において、コントローラは、高速バッファを有効化し、データ入力サイクルを実行してもよい。データ入力サイクルの周期の間、I/O接続は追加のアドレス信号を受信してもよい。時間t4において、コントローラは、1つまたは複数の低速バッファのうちの1つを有効化し、第2のアドレスサイクルを実行してもよい。同様に、追加のコマンド信号がI/O接続によって受信された場合、t3とt6の間にコントローラによって追加のコマンドサイクルが実行されてもよい。第2のアドレスサイクルは、1つまたは複数の低速バッファのうちの1つが無効化される時間t5において終了してもよい。時間t6において、コントローラは、高速バッファを無効化し、データ入力サイクルを終了してもよい。したがって、アドレスおよびコマンドサイクルは、低速バッファを使用して実行されてもよい。さらに、高速バッファは、データ入力サイクルが実行されるときにのみ有効化されてもよい。
図15は、本開示の実施形態によるメモリデバイスに入力信号をバッファする方法について説明するための概略フローチャート1500を示す。メモリデバイスは、コントローラと、I/Oインターフェースと、低速バッファと、高速バッファとを含んでもよい。コントローラは、メモリデバイスの動作を制御する。
1510において、I/Oインターフェースは入力を受信する。入力は、コマンド信号、アドレス信号、およびデータ信号を含んでもよい。I/Oインターフェースは、信号を順次にまたは並行して受信してもよい。1520において、I/Oインターフェースは、コマンド信号、アドレス信号、およびデータ信号を入力から検出する。
1530において、I/Oインターフェースは、コマンド/アドレス信号を低速バッファに送信する。代替的に、コントローラは、I/Oインターフェースにコマンド/アドレス信号を低速バッファに送信するよう促してもよい。いくつかの実施形態では、I/Oインターフェースは、コマンド信号を低速バッファに送ってもよく、コントローラは、ある期間において1つまたは複数のコマンドサイクルを実行してもよい。I/Oインターフェースは、アドレス信号を低速バッファに送ってもよく、コントローラは、別の期間において1つまたは複数のアドレスサイクルを実行してもよい。コマンドまたはアドレスサイクルが実行されるとき、低速バッファが有効化され、コマンドまたはアドレス信号をバッファするために使用される。場合によっては、コマンドまたはアドレスサイクルが実行されるとき、低速バッファのみを使用してコマンドまたはアドレス信号がバッファされる。
1540において、I/Oインターフェースは、データ信号を高速バッファに送信する。代替的に、コントローラは、I/Oインターフェースにデータ信号を高速バッファに送信するよう促してもよい。いくつかの実施形態では、I/Oインターフェースは、データ信号を高速バッファに送ってもよく、コントローラは、ある期間において1つまたは複数のデータ入力サイクルを実行してもよい。データ入力サイクルが実行されるとき、高速バッファが有効化され、データ信号をバッファするために使用される。いくつかの実施形態では、データ入力サイクルが実行されるときにのみ、高速バッファが有効化されてもよい。
図16は、本開示の実施形態によるメモリデバイスにおいて入力信号をバッファする方法について説明するための概略フローチャート1600を示す。メモリデバイスは、コントローラと、I/Oインターフェースと、低速バッファと、高速バッファとを含んでもよい。コントローラは、メモリデバイスの動作を制御する。
1610において、I/Oインターフェースは入力を受信する。入力は、コマンド信号、アドレス信号、およびデータ信号を含んでもよい。I/Oインターフェースは、コマンド信号およびアドレス信号を低速バッファに渡し、データ信号を高速バッファに渡す。
1620において、コントローラは、低速バッファを有効化し、コマンドサイクルおよびアドレスサイクルを実行してコマンド/アドレス信号をバッファする。低速バッファが有効化された後、たとえば、コントローラは、コマンドサイクルを実行し、その後、アドレスサイクルを実行する。すなわち、コマンドおよびアドレスサイクルは順次に実行されてもよい。代替的に、コマンドおよびアドレスサイクルは、並行して実行されてもよく、すなわち、コマンドサイクルとアドレスサイクルは同じ期間に実施されてもよい。いくつかの実施形態では、コマンドおよび/またはアドレスサイクルは、低速バッファが有効化されるときにのみ開始されてもよい。場合によっては、コマンドサイクルおよび/またはアドレスサイクルは、低速バッファを介して実行されるだけでよい。
1630において、コントローラは、高速バッファを有効化し、データ入力サイクルを実行してデータ信号をバッファする。いくつかの実施形態では、コントローラは、CE_n/CLE/ALE/DQS_t信号がローであるときに高速モードをアクティブ化し、高速バッファを有効化する。高速バッファが有効化された後、コントローラは1つまたは複数のデータ入力サイクルを実行してもよい。コマンドまたはアドレスサイクルおよびデータ入力サイクルは順次に実行されてもよい。たとえば、第1の期間には、コマンドサイクルまたはアドレスサイクルが実行されてもよい。第1の期間の終了後の第2の期間には、データ入力サイクルが実行されてもよい。代替的に、コマンドまたはアドレスサイクルおよびデータ入力サイクルは、並行して実行されてもよい。たとえば、第1の期間には、コマンドサイクルまたはアドレスサイクルが実行されてもよい。第1の期間と重複する第2の期間には、データ入力サイクルが実行されてもよい。いくつかの実施形態では、高速バッファは、データ入力サイクルが実行されるときにのみ有効化されてもよい。
したがって、低速バッファおよび高速バッファは、入力信号をバッファするために使用されてもよい。コマンド/アドレス信号は、低速バッファに送信されてもよい。データ信号は、高速バッファに送信されてもよい。高速バッファがコマンド、アドレス、およびデータ信号をバッファするために使用される場合と比較して、有効電力および静的電力が低減することがある。
本開示の原則および実装形態について本明細書の特定の実施形態を使用することによって説明したが、実施形態についての上記の説明は、本開示の理解を助けることを目的としたものにすぎない。さらに、前述の異なる実施形態の特徴を組み合わせて追加の実施形態を形成してもよい。当業者は、本開示の趣旨に従って特定の実装形態および適用範囲に修正を施してもよい。したがって、本明細書の内容は、本開示の制限と解釈すべきではない。
100 3Dメモリデバイス
110 メモリアレイデバイス
120 周辺デバイス
200 3Dメモリデバイス
210 メモリアレイ
212 制御回路
214 入出力(I/O)インターフェース
216 低速バッファ
218 高速バッファ
220 行デコーダ
222 列デコーダ
300 ブロック図
310 電流モード論理(CML)バッファ
312 増幅器
314 デシリアライザ
316 増幅器
500 概略タイミング図
600 概略タイミング図
700 概略ブロック図
710 高速バッファ
712 低速バッファ
714 入力バッファ制御
716 基準バイアス
718 高速デシリアライザ
720 コマンド/アドレスラッチ
800 概略タイミング図
900 概略タイミング図
1000 概略タイミング図
1100 概略タイミング図
1200 概略タイミング図
1300 概略タイミング図
1400 概略タイミング図
1500 概略フローチャート
1600 概略フローチャート

Claims (31)

  1. メモリデバイスを動作させるための方法であって、
    入力を入出力(I/O)構成要素を介して受信するステップであって、前記入力が、コマンド信号、アドレス信号、およびデータ信号を含む、ステップと、
    前記コマンド信号または前記アドレス信号を低速バッファに送信するステップと、
    前記データ信号を高速バッファに送信するステップとを含む、方法。
  2. 前記コマンド信号または前記アドレス信号を前記低速バッファにのみ送信するステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
  3. 前記低速バッファを有効化するステップと、
    コマンドサイクルを実行し、前記低速バッファを使用して前記コマンド信号をバッファするか、またはアドレスサイクルを実行し、前記低速バッファを使用して前記アドレス信号をバッファするステップとをさらに含む、請求項1に記載の方法。
  4. 前記低速バッファのみを使用して前記コマンドサイクルを実行するか、または前記低速バッファのみを使用して前記アドレスサイクルを実行するステップをさらに含む、請求項3に記載の方法。
  5. 前記高速バッファを有効化するステップと、
    データ入力サイクルを実行し、前記高速バッファを使用して前記データ信号をバッファするステップとをさらに含む、請求項1に記載の方法。
  6. 前記高速バッファは、前記データ入力サイクルが実行されるときにのみ有効化される、請求項5に記載の方法。
  7. 前記コマンド信号または前記アドレス信号を前記低速バッファに送信するステップ、および前記データ信号を前記高速バッファに送信するステップは、順次に実行される、請求項1に記載の方法。
  8. 前記コマンド信号または前記アドレス信号を前記低速バッファに送信するステップ、および前記データ信号を前記高速バッファに送信するステップは、並行して実行される、請求項1に記載の方法。
  9. 前記高速バッファが無効化されるときにのみアイドルモードを開始するステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
  10. 前記コマンド信号、前記アドレス信号、および/または前記データ信号を前記入力から検出するステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
  11. 前記高速バッファは、前記低速バッファよりも所定の係数だけ高速である、請求項1に記載の方法。
  12. メモリデバイスであって、
    入力を受信するための入出力(I/O)構成要素であって、前記入力が、コマンド信号、アドレス信号、およびデータ信号を含む、入出力(I/O)構成要素と、
    前記コマンド信号または前記アドレス信号をバッファするための低速バッファと、
    前記データ信号をバッファするための高速バッファとを備え、
    前記I/O構成要素が、前記コマンド信号または前記アドレス信号を前記低速バッファに送信し、前記データ信号を前記高速バッファに送信するように適応可能である、メモリデバイス。
  13. 前記メモリデバイスを制御するためのコントローラであって、前記I/O構成要素に結合され、
    前記コマンド信号または前記アドレス信号を前記低速バッファにのみ送信し、
    前記データ信号を前記高速バッファにのみ送信するように構成される、コントローラをさらに備える、請求項12に記載のメモリデバイス。
  14. 前記コントローラは、
    前記低速バッファを有効化し、
    コマンドサイクルを実行し、前記低速バッファを使用して前記コマンド信号をバッファするか、またはアドレスサイクルを実行し、前記低速バッファを使用して前記アドレス信号をバッファするようにさらに構成される、請求項13に記載のメモリデバイス。
  15. 前記コントローラは、
    前記低速バッファのみを使用して前記コマンドサイクルを実行するか、または前記低速バッファのみを使用して前記アドレスサイクルを実行するようにさらに構成される、請求項14に記載のメモリデバイス。
  16. 前記コントローラは、
    前記高速バッファを有効化し、
    データ入力サイクルを実行し、前記高速バッファを使用して前記データ信号をバッファするようにさらに構成される、請求項13に記載のメモリデバイス。
  17. 前記高速バッファは、前記データ入力サイクルが実行されるときにのみ有効化される、請求項16に記載のメモリデバイス。
  18. 前記コントローラは、
    前記メモリデバイスを制御して、前記高速バッファが無効化されるときにのみアイドルモードを開始するようにさらに構成される、請求項13に記載のメモリデバイス。
  19. 前記コマンド信号、前記アドレス信号、および/または前記データ信号を前記入力から検出するための入力バッファ制御をさらに備える、請求項12に記載のメモリデバイス。
  20. 3次元(3D)NANDメモリデバイスをさらに備える、請求項12に記載のメモリデバイス。
  21. 前記高速バッファは、前記低速バッファよりも所定の係数だけ高速である、請求項12に記載のメモリデバイス。
  22. メモリデバイスを動作させるための方法であって、
    コマンド信号、アドレス信号、およびデータ信号を含む入力を受信するステップと、
    低速バッファを有効化し、前記低速バッファを使用して、コマンドサイクルを実行して前記コマンド信号をバッファするか、またはアドレスサイクルを実行して前記アドレス信号をバッファするステップと、
    高速バッファを有効化し、データ入力サイクルを実行して、前記高速バッファを使用して高速信号をバッファするステップとを含む、方法。
  23. 前記低速バッファのみを使用して前記コマンドサイクルまたは前記アドレスサイクルを実行するステップをさらに含む、請求項22に記載の方法。
  24. 前記コマンド信号または前記アドレス信号を前記低速バッファにのみ送信するステップをさらに含む、請求項22に記載の方法。
  25. 前記データ信号を前記高速バッファに送信するステップをさらに含む、請求項22に記載の方法。
  26. 前記高速バッファは、前記データ入力サイクルが実行されるときにのみ有効化される、請求項22に記載の方法。
  27. 前記コマンドサイクルまたは前記アドレスサイクルおよび前記データ入力サイクルは、順次に実行される、請求項22に記載の方法。
  28. 前記コマンドサイクルまたは前記アドレスサイクルおよび前記データ入力サイクルは、並行して実行される、請求項22に記載の方法。
  29. 前記高速バッファが無効化されるときにのみアイドルモードを開始するステップをさらに含む、請求項22に記載の方法。
  30. 前記コマンド信号、前記アドレス信号、および/または前記データ信号を前記入力から検出するステップをさらに含む、請求項22に記載の方法。
  31. 前記高速バッファは、前記低速バッファよりも所定の係数だけ高速である、請求項22に記載の方法。
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