JP3169814B2 - 半導体記憶装置 - Google Patents
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Description
し、特に高速ランダムアクセスできる領域を確保しつつ
消費電力を抑えた半導体記憶装置に関する。
ダムアクセスメモリ(DRAM)では、そのアクセスの
高速化技術として、ページモード,ニブルモードといっ
た技術が実用化されている。また、最近においてはシン
クロナス化(シンクロナスDRAM)と呼ばれる技術も
開発されている。更に、メモリ部を複数のバンクに分割
して連続的にアドレスを割り当てておき、各バンクに対
して独立に連続してアクセス要求を出して並列動作させ
るインターリーブ技術も採用されている。このうち、シ
ンクロナス化,ニブルモード,インターリーブ技術は、
連続するアドレスのデータをアクセスする際の高速化技
術であるため、ランダムなアドレスのアクセスには効果
がない。これに対してページモードは、行アドレスで選
択した行内の任意のメモリセルに対して、再度行アドレ
スを指定することなく列アドレスだけを変化させてラン
ダムに連続してアクセスすることができるため、高速ラ
ンダムアクセスを必要とする分野では、このページモー
ドが賞用されている。
RAMのブロック図である。この例のDRAM100
は、複数本のワード線101,これらワード線101と
絶縁されて交差する複数本のビット線対102,これら
ビット線対102およびワード線101の交差部にそれ
ぞれ対応して設けられ、対応するワード線101が選択
レベルのとき対応するビット線対102への記憶データ
の読み出し及び対応するビット線対102からのデータ
の記憶を行う複数のメモリセル103から構成されるメ
モリセル部104と、その周辺回路部、即ち、ビット線
対に読み出されたデータを増幅するセンスアンプ,読み
出し書き込みを制御するスイッチおよびビット線対10
2をプリチャージ・イコライズするスイッチ等から構成
されるセンスアンプ部105と、入力の行アドレスに応
じて該当するワード線101を選択する行デコーダ10
6と、センスアンプ部105を制御するセンスアンプ部
制御回路107と、入力の列アドレスに応じて出力する
ビット線対を選択する列デコーダ108とから、その主
要部が構成されている。なお、109は入出力データ
線、110は基準クロック、111は行アドレス,11
2は列アドレス,113はチップ選択信号、114はメ
モリセル部104中の選択された或る行、115はリー
ド/ライト制御信号をそれぞれ示す。
ングチャートであり、図6の符号114で示した行内の
メモリセルa〜eを、a,b,d,c,eの順番にラン
ダムにアクセスした場合のものである。基準クロック1
10に同期して行アドレス111が入力されると、行デ
コーダ106は行アドレス111に対応する行114を
選択レベルにして、行114の各メモリセルをビット線
対102に接続し、センスアンプ部105はセンスアン
プ部制御回路107の制御の下にビット線対102に読
み出されたデータの増幅等の動作を行う。チップ選択信
号113がアクティブである限り、この動作は行アドレ
ス111が継続する期間中続けられる。他方、メモリセ
ルaを選択する列アドレス112が基準クロック110
に同期して入力されると、列デコーダ108はそれに応
じてメモリセルaにつながるビット線対102を、出力
するビット線対として選択し、入出力データ線109に
接続する。これによって、リードの場合、図7に示すよ
うなタイミングで最初のメモリセルaのデータが読み出
される。その後、行アドレス111を固定した状態で、
列アドレス112を基準クロック110に同期して、順
々に変化させていくと、メモリセルb,d,c,eに対
するアクセスが連続して実行される。従って、1行当た
りのビット数をmビットとすると、mビット内の連続し
たランダムアクセスが高速化されることになる。
体記憶装置が提案されている。例えば特開昭58−19
6671号公報には、モード制御用ラッチと、ページモ
ード,ニブルモードのうち前記モード制御用ラッチの設
定状態に対応する1つのモードを選択する回路とを備
え、モード制御用ラッチの設定によってサポートする高
速動作モードの種類を切り換えるようにした半導体記憶
装置が提案されている。また、特開平3−1394号公
報には、モード指定レジスタと、ページモード,インタ
ーリーブ制御モードのうち前記モード指定レジスタの設
定状態に対応する1つのモードを選択する回路とを備
え、モード指定レジスタの設定によってサポートする高
速動作モードの種類を切り換えるようにした半導体記憶
装置が提案されている。
ランダムアクセスを必要とする分野では、ページモード
を採用して半導体記憶装置の高速化を実現している。し
かし、ページモード機能を有する従来の半導体記憶装置
では、ランダムアクセスの高速化は行アドレスで選択さ
れる1行内のメモリセルに限られるため、ランダムアク
セスできる領域を大きくするためには、1行のメモリセ
ル数を増大する必要がある。このため、1度に活性化さ
れるセンスアンプ数が増大し、消費電力が大きくなると
いう問題点があった。
ターリーブ制御モード等の他の種類の高速化技術とを併
せ有する半導体記憶装置にあっても、何れか1つのモー
ドを択一的に選択するものであるため、高速ランダムア
クセスのためにページモードを選択した場合、高速ラン
ダムアクセスできる領域が1行内のメモリセルに限定さ
れる点で、上述と同様の問題点があった。
スできる大きな領域を確保すると同時に消費電力を低減
することのできる半導体記憶装置を提供することにあ
る。
置は上記の目的を達成するために、行アドレス,ブロッ
クアドレスおよび列アドレスから構成されるアドレスに
対応するメモリセルに対するアクセスを行う半導体記憶
装置であって、複数本のワード線とこれらワード線と絶
縁されて交差する複数本のビット線対との交差部にそれ
ぞれ対応して設けられ、対応するワード線が選択レベル
のとき対応するビット線対への記憶データの読み出しお
よび対応するビット線対からのデータの記憶を行う複数
のメモリセルを含むメモリセル部と、自身へのメモリブ
ロック選択信号がアクティブの場合に、基準クロックに
同期して入力される行アドレスに対応する行の全メモリ
セルとビット線対とを接続してビット線対に読み出され
たデータを、自身への前記メモリブロック選択信号がア
クティブの場合に限って動作するセンスアンプによって
増幅する周辺回路部とから構成されると共に、各メモリ
ブロックが共通の入出力データ線に接続され、且つ、全
て同じ行アドレスの供給を受ける複数個のメモリブロッ
クと、基準クロックに同期して入力されるブロックアド
レスに対応するメモリブロックへのメモリブロック選択
信号をアクティブにするメモリブロック選択回路と、前
記複数個のメモリブロックに接続され、基準クロックに
同期して入力される列アドレスに従って出力するビット
線対を選択する列デコーダとを備えている。
クアドレス,列アドレスを変化させて、各メモリブロッ
クの同一行内のメモリセルをランダムにアクセスするア
クセス制御部を備えている。
て、行アドレスを固定した状態でブロックアドレスも固
定し、列アドレスだけを変化させると、ブロックアドレ
スで指定された唯一のメモリブロックのみが動作して、
行アドレスで指定された行のメモリセルのうち列アドレ
スで指定されたメモリセルに対するデータの書き込み,
読み出しが可能となり、従来のページモード機能と同様
に行内のメモリセルを高速にランダムアクセスすること
ができる。また、行アドレスを固定した状態で列アドレ
スも固定し、ブロックアドレスだけを変化させると、各
時点のブロックアドレスで指定された唯一のメモリブロ
ックのみが動作して、行アドレスで指定された行のメモ
リセルのうち列アドレスで指定されたメモリセルに対す
るデータの書き込み,読み出しが可能となり、各行の同
一列内を高速にランダムアクセスすることができる。従
って、行アドレスを固定した状態でブロックアドレスお
よび列アドレスを変化させると、行アドレスで指定され
た各メモリブロックの同一行内を高速にランダムアクセ
スすることができ、その場合、各時点では唯一のメモリ
ブロックのみが動作しているため、消費電力は従来のほ
ぼ(1/メモリブロック数)に低減することができる。
な列デコーダを備えるようにしたが、各メモリブロック
の周辺回路部内に個別に列デコーダを備えるようにして
も良い。また、上述のような半導体記憶装置1個からな
る単位記憶装置を、複数個並べて1つの半導体記憶装置
を構成することもでき、その場合に、行アドレスを固定
した状態でブロックアドレス,列アドレスを変化させ
て、各メモリブロックの同一行内のメモリセルをランダ
ムにアクセスする制御を各単位記憶装置毎に独立して行
うアクセス制御部を備えるようにしても良い。
いて図面を参照して詳細に説明する。
る。同図において、1はメモリ部、2はメモリ部1に対
するリード,ライトのアクセスを制御するアクセス制御
回路であり、共に基準クロック110に同期して動作す
る。
のメモリブロック10−1〜10−nと、メモリブロッ
ク選択回路11と、列デコーダ12とで構成されてい
る。各メモリブロック10−1〜10−nは、共通の入
出力データ線109に接続されると共に、アクセス制御
回路2から出力される行アドレス,リード/ライト制御
信号を共通に入力する。また、メモリブロック選択回路
11から個別にメモリブロック選択信号の供給を受け
る。更に、全てのメモリブロック10−1〜10−nに
は列デコーダ12の出力信号が共通に入力されている。
列デコーダ12は、入力の列アドレスに従って唯一の出
力信号をアクティブにすることにより、出力するビット
線対を選択する。
メモリブロック10−1内に例示するように、メモリセ
ル部104と、センスアンプ部105,行デコーダ10
6およびセンスアンプ部制御回路107から構成される
周辺回路部とで構成される。
101と、これらワード線101と絶縁されて交差する
複数本のビット線対102と、これらビット線対102
とワード線101との交差部にそれぞれ対応して設けら
れ、対応するワード線101が選択レベルのとき対応す
るビット線対102への記憶データの読み出しおよび対
応するビット線対102からのデータの記憶を行う複数
のメモリセル103を含んでいる。
対するメモリブロック選択信号がアクティブの場合に入
力の行アドレスに対応するワード線101を基準クロッ
ク110に同期して選択レベルにすることにより、その
行の全メモリセル103とビット線対102とを接続す
る働きをする。
2に読み出されたデータを増幅するセンスアンプ,読み
出し書き込みを制御するスイッチおよびビット線対10
2をプリチャージ・イコライズするスイッチ等を含んで
おり、センスアンプ部制御回路107からの制御の下
で、データの増幅等の所定の動作を行う。センスアンプ
部制御回路107は、自メモリブロックに対するメモリ
ブロック選択信号がアクティブの場合に限ってセンスア
ンプ部105を動作させる。
クセス制御回路2からのブロックアドレスをデコードし
て、そのブロックアドレスに対応する唯一のメモリブロ
ックのメモリブロック選択信号だけをアクティブにす
る。また、列デコーダ12は、アクセス制御回路2から
の列アドレスをデコードして、その列アドレスに対応す
るビット線対102を、出力するビット線対として選択
する。
ロックアドレスおよび列アドレスで構成される。列アド
レスは各メモリブロック10−1〜10−nの1行内の
メモリセルを選択するためのアドレスであり、例えば1
行当たりのビット数が64ビットのメモリブロックの場
合、アドレスの下位6ビットが列アドレスとなる。ま
た、ブロックアドレスはメモリブロック10−1〜10
−nを選択するためのアドレスであり、例えば8個のメ
モリブロックを使用する場合、ブロックアドレスは3ビ
ットで表現される。行アドレスはメモリブロックの行を
選択するためのアドレスであり、例えば1メモリブロッ
ク当たりの行数が128本の場合、行アドレスは7ビッ
トで表現される。
を説明する。
セスする際、行アドレス,ブロックアドレス,列アドレ
スから構成されるアドレスと、リード/ライト制御信号
とを、基準クロック110に同期してメモリ部1に出力
する。また、ライト時には書き込むデータを基準クロッ
ク110に同期して入出力データ線109に出力する。
スのうち、行アドレスは各メモリブロック10−1〜1
0−nに共通に入力され、ブロックアドレスはメモリブ
ロック選択回路11に入力され、列アドレスは列デコー
ダ12に入力される。そして、メモリブロック選択回路
11において当該ブロックアドレスに対応する1つのメ
モリブロック(例えばメモリブロック10−1とする)
が選択され、それに対するメモリブロック選択信号がア
クティブにされる。
ィブとなったメモリブロック10−1では、行デコーダ
106が、基準クロック110に同期して、入力の行ア
ドレスに対応する行のワード線101を選択レベルと
し、その行の各メモリセル103を対応するビット線対
102に接続する。他方、メモリブロック10−1のセ
ンスアンプ部制御回路107では、自身へのメモリブロ
ック選択信号がアクティブとなることによりセンスアン
プ部105を起動し、センスアンプ部105はビット線
対102に読み出されたデータの増幅等の動作を行う。
そして、列デコーダ12では、基準クロック110に同
期して、入力の列アドレスに対応するビット線対102
を選択する。これにより、基準クロック110に同期し
て、リード時にはメモリブロック10−1から入出力デ
ータ線109にデータが読み出され、ライト時には入出
力データ線109上のデータがメモリブロック10−1
に書き込まれる。このとき、他のメモリブロック10−
2〜10−nでは、自身のメモリブロック選択信号が非
アクティブなので、それらの行デコーダ106は行選択
動作を行わず、またセンスアンプ部105も動作してい
ない。
引続き、同じ行アドレス,同じブロックアドレスの異な
る列アドレスをアクセスする場合には、行アドレスおよ
びブロックアドレスはそのまま固定し、列アドレスのみ
を基準クロック110に同期して変化させて、リード,
ライトを行う。この場合、列デコーダ12で選択される
ビット線対102が列アドレスに応じて切り替わり、同
じメモリブロック10−1の同じ行の別のメモリセルに
対するアクセスが行われる。
ドレスの異なるブロックアドレス,列アドレスをアクセ
スする場合、アクセス制御回路2は、行アドレスはその
まま固定し、ブロックアドレスおよび列アドレスを基準
クロック110に同期して変化させて、リード,ライト
を行う。この場合、変化後のブロックアドレスに対応す
るメモリブロックがメモリブロック選択回路11で選択
されて、それに対するメモリブロック選択信号がアクテ
ィブとなる。従って、そのメモリブロックでは、行デコ
ーダ106が、基準クロック110に同期して、入力の
行アドレスに対応する行のワード線101を選択レベル
とし、その行の各メモリセル103を対応するビット線
対102に接続する。また、センスアンプ部制御回路1
07がセンスアンプ部105を起動し、センスアンプ部
105はビット線対102に読み出されたデータの増幅
等の動作を行う。そして、列デコーダ12が、基準クロ
ック110に同期して、入力の列アドレスに対応するビ
ット線対102を選択する。これにより、基準クロック
110に同期して、リード時にはそのメモリブロックか
ら入出力データ線109にデータが読み出され、ライト
時には入出力データ線109上のデータがそのメモリブ
ロックに書き込まれる。このとき、他のメモリブロック
では、自身のメモリブロック選択信号が非アクティブな
ので、それらの行デコーダ106は行選択動作を行わ
ず、またセンスアンプ部105も動作していない。
10−1〜10−nの行アドレスRに対応する同一行中
のメモリセルa〜eを、a,b,d,c,eの順にラン
ダムにリードする場合、アクセス制御回路2は図3のタ
イミングチャートに示すように、行アドレスRを固定し
た状態で、ブロックアドレス,列アドレスを基準クロッ
ク110に同期して変化させる。
は、全てのメモリブロック10−1〜10−nの同一行
内であれば高速にランダムアクセス可能であり、且つ、
一時にはメモリブロック選択信号がアクティブとなって
いるメモリブロックのみ実質的に動作するので、消費電
力が抑えられる。例えば、図6の従来の半導体記憶装置
におけるページ幅、即ち1行当たりのビット数を512
ビットとした場合、同じ幅の高速ランダムアクセス領域
を確保するには、本実施例の半導体記憶装置では、例え
ば1行当たり64ビットのメモリブロックを8個使用す
る。このとき、1度に活性化されるセンスアンプ数は従
来技術の1/8になるため、センスアンプで消費される
電力は従来に比べて1/8になる。
あり、図1と同一符号は同一部分を示す。この実施例の
半導体記憶装置は、列デコーダ13を各メモリブロック
10−1〜10−n毎に備えるようにした点で図1の実
施例と相違している。各メモリブロック10−1〜10
−nの列デコーダ13には、アクセス制御回路2から同
じ列アドレスが入力される。各列デコーダ13は、自メ
モリブロックへのメモリブロック選択信号がアクティブ
である場合に、入力の列アドレスに従ってビット線対1
02を選択する。
図である。この実施例の半導体記憶装置は、図1または
図4で説明したメモリ部1を単位記憶装置として複数個
並列に配置し、共通のアクセス制御部2によってリー
ド,ライトを制御するようにしたものである。ここで、
アクセス制御部2は、行アドレスを固定した状態でブロ
ックアドレス,列アドレスを変化させて、各メモリ部1
中の各メモリブロックの同一行内のメモリセルをランダ
ムにアクセスする制御を、各メモリ部1ごとに独立して
行う。
れず、その他各種の付加変更が可能である。たとえば、
ワードアドレスがメインワードアドレスとサブワードア
ドレスとで構成される2重ワード線方式に対しても適用
可能である。その際には、メインワードアドレスをデコ
ードしてメインワード線を選択するメインワードデコー
ダを全メモリブロックに共通に設けて、その出力信号を
各メモリブロック内の行デコーダ(サブワードデコー
ダ)に共通に入力すると共に、サブワードアドレスを各
メモリブロック内の行デコーダ(サブワードデコーダ)
に共通に入力する構成とすれば良い。
各メモリブロックの同一行内のメモリセルをブロックア
ドレス,列アドレスを変化させることにより、再度行ア
ドレスを入力することなくランダムにアクセスすること
ができ、しかも各アクセス時に実際に動作するメモリブ
ロックはブロックアドレスで指定した唯一のメモリブロ
ックだけであるので、ランダムに高速アクセスできる大
きな領域を確保しながら1度に活性化されるセンスアン
プ数を削減でき、消費電力を低減することができる効果
がある。
ある。
る。
置(DRAM)のブロック図である。
トである。
Claims (5)
- 【請求項1】行アドレス,ブロックアドレスおよび列ア
ドレスから構成されるアドレスに対応するメモリセルに
対するアクセスを行う半導体記憶装置であって、 複数本のワード線とこれらワード線と絶縁されて交差す
る複数本のビット線対との交差部にそれぞれ対応して設
けられ、対応するワード線が選択レベルのとき対応する
ビット線対への記憶データの読み出しおよび対応するビ
ット線対からのデータの記憶を行う複数のメモリセルを
含むメモリセル部と、 自身へのメモリブロック選択信号がアクティブの場合
に、基準クロックに同期して入力される行アドレスに対
応する行の全メモリセルとビット線対とを接続してビッ
ト線対に読み出されたデータを、自身への前記メモリブ
ロック選択信号がアクティブの場合に限って動作するセ
ンスアンプによって増幅する周辺回路部とから構成され
ると共に、各メモリブロックが共通の入出力データ線に
接続され、且つ、全て同じ行アドレスの供給を受ける複
数個のメモリブロックと、基準クロックに同期して入力される ブロックアドレスに
対応するメモリブロックへのメモリブロック選択信号を
アクティブにするメモリブロック選択回路と、 前記複数個のメモリブロックに接続され、基準クロック
に同期して入力される列アドレスに従って出力するビッ
ト線対を選択する列デコーダとを備えることを特徴とす
る半導体記憶装置。 - 【請求項2】前記複数個のメモリブロックに共通な前記
列デコーダに代えて、各メモリブロックごとに、基準ク
ロックに同期して入力される列アドレスに従って出力す
るビット線対を選択する列デコーダを備えることを特徴
とする請求項1記載の半導体記憶装置。 - 【請求項3】行アドレスを固定した状態でブロックアド
レス,列アドレスを変化させて、各メモリブロックの同
一行内のメモリセルをランダムにアクセスするアクセス
制御部を備えることを特徴とする請求項1または2記載
の半導体記憶装置。 - 【請求項4】請求項1または2記載の半導体記憶装置1
個からなる単位記憶装置を複数個有することを特徴とす
る半導体記憶装置。 - 【請求項5】行アドレスを固定した状態でブロックアド
レス,列アドレスを変化させて、各メモリブロックの同
一行内のメモリセルをランダムにアクセスする制御を各
単位記憶装置毎に独立して行うアクセス制御部を備える
ことを特徴とする請求項4記載の半導体記憶装置。
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