JP3252895B2 - 半導体記憶装置及びその駆動方法 - Google Patents

半導体記憶装置及びその駆動方法

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JP3252895B2
JP3252895B2 JP30550597A JP30550597A JP3252895B2 JP 3252895 B2 JP3252895 B2 JP 3252895B2 JP 30550597 A JP30550597 A JP 30550597A JP 30550597 A JP30550597 A JP 30550597A JP 3252895 B2 JP3252895 B2 JP 3252895B2
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    • GPHYSICS
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  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
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  • Static Random-Access Memory (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体記憶装置に
関し、特に、複数のバンクからなり、I/O線が階層化
された半導体記憶装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、複数のバンクからなる半導体
記憶装置においては、I/O線が階層化され、複数のバ
ンク間においてグローバルなI/O線が共有されてお
り、グローバルなI/O線と複数のバンクのそれぞれに
設けられたローカルなI/O線とが接続されることによ
り、バンク内のサブアレイに対する情報の書き込み及び
読み出しが行われている。なお、この従来技術の内容
は、「J.H.Yoo et al., "A 32-Bank 1 Gb Self-Strobin
g Synchronous DRAM with 1 Gbyte/s Bandwidth" inIEE
E J.Solid-State Circuits, vol.31,no.11」の図4及び
その説明で述べられている。
【0003】図4は、従来の半導体記憶装置の一構成例
を示す図であり、(a)は構成を説明するための図、
(b)は内部に設けられる回路を示す図である。
【0004】本従来例は図4に示すように、複数のサブ
アレイ120がマトリクス状に配置された2つのバンク
110a,110bからなり、バンク110a,110
bにはそれぞれ、複数のサブアレイ120毎に設けられ
たセンスアンプ列(SA)121及びサブワードドライ
バ列(SWD)122と、複数のサブアレイ毎にサブア
レイのX方向に配線されたサブワード信号線(SWL)
132と、複数のサブアレイ毎にサブアレイのY方向に
配線されたビット信号線(BL)134と、サブアレイ
120のX方向に配線されたローカルなI/O線(LI
O)130及び主ワード信号線(MWL)131と、サ
ブアレイ120のY方向に配線されたカラム選択信号線
(YSW)133とが設けられている。
【0005】また、バンク110a,110bに共通し
て、サブアレイ120のX方向に、入出力アンプ150
に接続されたグローバルなI/O線(GIO)140が
設けられている。
【0006】上記のように構成された半導体記憶装置に
おいては、ローカルなI/O線130とグローバルなI
/O線140とが、カラムのアクティブ状態を示す信号
(RWSi)により接続され、また、ローカルなI/O
線130とビット信号線134とが、カラム選択信号線
133により接続され、それにより、所望のサブアレイ
に対する情報の書き込み及び読み出しが行われる。
【0007】以下に、上記のように構成された半導体記
憶装置の動作について説明する。
【0008】まず、サブアレイ120に対する情報の書
き込み動作について説明する。
【0009】サブアレイ120に対して書き込むべき情
報はまず、入出力アンプ150及びグローバルなI/O
線140を介してバンク110a,110b上に伝送さ
れる。
【0010】次に、情報が書き込まれるべきサブアレイ
120のセンスアンプ121上に設けられたローカルな
I/O線130とグローバルなI/O線140とが、カ
ラムのアクティブ状態を示す信号(RWSi)により接
続される。
【0011】また、ロウのアクティブ状態を示す信号
(不図示)によって、情報が書き込まれるサブアレイ1
20が存在するバンクが選択され、それにより、主ワー
ド信号線131及びサブワード信号線132が活性化さ
れる。
【0012】また、カラム選択信号線133によって、
情報が書き込まれるべきサブアレイ120のビット信号
線134とローカルなI/O線とが接続される。
【0013】上述した一連の動作により、グローバルな
I/O線140上にある情報が所望のサブアレイのビッ
ト信号線134上に存在するセルに対して書き込まれ
る。
【0014】次に、サブアレイ120内の情報の読み出
し動作について説明する。
【0015】まず、情報が読み出されるサブアレイ12
0のセンスアンプ121上に設けられたローカルなI/
O線130とグローバルなI/O線140とが、カラム
のアクティブ状態を示す信号(RWSi)により接続さ
れる。
【0016】また、ロウのアクティブ状態を示す信号
(不図示)によって、情報が読み出されるサブアレイ1
20が存在するバンクが選択され、それにより、主ワー
ド信号線131及びサブワード信号線132が活性化さ
れる。
【0017】また、カラム選択信号線133によって、
情報が読み出されるサブアレイ120のビット信号線1
34とローカルなI/O線とが接続される。
【0018】それにより、所望のサブアレイ120のビ
ット信号線134上に存在するセルに書き込まれた情報
がローカルなI/O線130上に読み出され、その後、
ローカルなI/O線130上に読み出された情報が、グ
ローバルなI/O線140及び入出力アンプ150を介
して読み出される。
【0019】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来の半導体記憶装置においては、カラムのア
クティブ状態を示す信号(RWSi)がサブアレイ列毎
に設けられているため、配線数が多くなり、それによ
り、チップ面積が増大してしまうという問題点がある。
【0020】また、図4に示したもののように、サブア
レイのX方向の長さがY方向の長さよりも長いものにお
いては、カラム選択信号線133がビット信号線134
と同じ方向に配線されているのに対して、カラムのアク
ティブ状態を示す信号線(RWSi)は主ワード信号線
131と同じ方向に配線されているため、それぞれの選
択バスや配線負荷が大きく異なる部分が存在し、それに
より、スキューのずれが生じ、アクセスの遅れが発生し
てしまう虞れがある。
【0021】本発明は、上述したような従来の技術が有
する問題点に鑑みてなされものであって、配線数を削減
することができるとともに、スキューのずれを小さくす
ることができる半導体記憶装置を提供することを目的と
する。
【0022】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、Y方向に複数配置され、マトリクス状に配
置された複数のサブアレイを有するバンクからなり、
記サブアレイに対する情報の書き込み及び読み出しを行
う入出力アンプに接続され、前記複数のバンクを横切っ
てY方向に配置され、所定数のサブアレイ列毎に配置さ
れたグローバルなI/O線と、前記所定数のサブアレイ
毎に設けられ、前記所定数のサブアレイを横切り、前記
Y方向と垂直なX方向に延在するローカルなI/O線
と、前記ローカルなI/O線に接続されるべきビット線
を選択するためのカラム選択信号を伝達するために、各
バンクのそれぞれのサブアレイ列をY方向に横切って延
在するカラム選択線と、活性化すべきサブアレイに対応
するローカルなI/O線とグローバルなI/O線とを接
続するためのカラム活性化信号を伝達し、バンク毎にか
つグローバルなI/O線毎に、前記グローバルなI/O
線に沿って延在するスイッチI/O線と、前記カラム活
性化信号と活性化されるべきサブアレイの行方向を活性
化するためのロウ活性化信号とが入力され、前記グロー
バルなI/O線と前記ローカルなI/O線とを接続する
出力信号を出力するANDロジック回路と、を有する
とを特徴とする半導体記憶装置。
【0023】また、前記所定数のサブアレイが2つのサ
ブアレイであることを特徴とする。
【0024】また、前記複数のバンクのそれぞれは、前
記ローカルなI/O線が配線された方向の長さが該方向
と直交する方向の長さよりもよりも長い形状を具備する
ことを特徴とする。
【0025】また、前記サブアレイに対する情報の書き
込み及び読み出しを前記複数のバンク間で切り換える際
に、前記入出力アンプの動作が所定の時間だけ停止する
ことを特徴とする。
【0026】また、前記サブアレイに対する情報の書き
込み及び読み出しを前記複数のバンク間で切り換える際
に、前記グローバルなI/O線が所定の時間だけ短絡状
態となることを特徴とする。
【0027】また、前記ローカルなI/O線は、前記グ
ローバルなI/O線と接続されていない場合、短絡状態
となっていることを特徴とする。
【0028】また、前記ローカルなI/O線を活性化さ
せるための信号(11a,11b)が立ち上がっている
間は、前記スイッチ線を活性化状態とすることを特徴と
する。
【0029】(作用)上記のように構成された本発明に
おいては、複数のサブアレイ毎に設けられたローカルな
I/O線と、サブアレイに対する情報の書き込み及び読
み出しを行う入出力アンプに接続され、複数のバンクに
共通して、ローカルなI/O線に対して直交する方向に
配線されたグローバルなI/O線とを接続するためのカ
ラムのアクティブ状態を示す信号が伝送されるスイッチ
線が、グローバルなI/O線の配置列毎に、該グローバ
ルなI/O線と同じ方向に配線されているので、サブア
レイ毎にスイッチ線を設ける必要がなくなり、それによ
り、配線数が削減され、チップ面積が縮小する。
【0030】また、上述した構成を、ローカルなI/O
線が配線された方向の長さが該方向と直交する方向の長
さよりもよりも長い形状を具備する複数のバンクからな
る半導体装置に適用した場合は、ローカルなI/O線に
対して直交する方向に配線されたグローバルなI/O線
とを接続するためのカラムのアクティブ状態を示す信号
が伝送されるスイッチ線の長さが短くなり、それによ
り、配線負荷が大きく異なる部分が存在することはな
く、スキューのずれが小さくなる。
【0031】また、サブアレイに対する情報の書き込み
及び読み出しを複数のバンク間で切り換える際に入出力
アンプの動作を所定の時間だけ停止させた場合は、バン
ク間における情報が重複し、誤ったデータが読み出され
てしまうことはない。
【0032】また、サブアレイに対する情報の書き込み
及び読み出しを複数のバンク間で切り換える際に、グロ
ーバルなI/O線を所定の時間だけ短絡状態とした場合
は、次の動作までの時間が短縮される。
【0033】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。
【0034】図1は、本発明の半導体記憶装置の実施の
一形態を示す図であり、(a)は構成を説明するための
図、(b)は内部に設けられる回路を示す図である。
【0035】本形態は図1に示すように、複数のサブア
レイ20がマトリクス状に配置された2つのバンク10
a,10bからなり、バンク10a,10bにはそれぞ
れ、複数のサブアレイ20毎に設けられたセンスアンプ
列(SA)21及びサブワードドライバ列(SWD)2
2と、複数のサブアレイ毎にサブアレイのX方向に配線
されたサブワード信号線(SWL)32と、複数のサブ
アレイ毎にサブアレイのY方向に配線されたビット信号
線(BL)34と、サブアレイ20のX方向に配線され
たローカルなI/O線(LIO)30及び主ワード信号
線(MWL)31と、サブアレイ20のY方向に配線さ
れたカラム選択信号線(YSW)33とが設けられてい
る。
【0036】また、バンク10a,10bに共通して、
サブアレイ20のY方向に、カラム選択信号線33のO
Rにより制御される入出力アンプ50に接続されたグロ
ーバルなI/O線(GIO)40と、グローバルなI/
O線40の配置列毎に、ローカルなI/O線30とグロ
ーバルなI/O線40とを接続するためのカラムのアク
ティブ状態を示す信号(RWSj)が伝送されるスイッ
チ線(SWIO)60とが設けられている。
【0037】なお、図1(b)に示す回路におけるロウ
のアクティブ状態を示す信号(RACTi)とカラムの
アクティブ状態を示す信号(RWSj)との論理におい
ては、ローカルなI/O線30とグローバルなI/O線
40との交差部にて生成される。
【0038】上記のように構成された半導体記憶装置に
おいては、ローカルなI/O線30とグローバルなI/
O線40とが、カラムのアクティブ状態を示す信号(R
WSj)とロウのアクティブ状態を示す信号(RACT
i)とにより接続され、また、ローカルなI/O線30
とビット信号線34とが、カラム選択信号線33により
接続され、それにより、所望のサブアレイに対する情報
の書き込み及び読み出しが行われる。
【0039】以下に、上記のように構成された半導体記
憶装置の動作について説明する。
【0040】図2は、図1に示した半導体記憶装置の動
作を説明するためのタイミングチャートであり、(a)
はバンク10aにおける動作を示す図、(b)はバンク
10bにおける動作を示す図、(c)は(a),(b)
に示す場合のLIOとGIOとの接続信号を示す図であ
る。
【0041】まず、ロウのアクティブ状態を示す信号R
ACTjによって、バンク10aが選択され、それによ
り、バンク10aの主ワード信号線(MWL)31、サ
ブワード信号線(SWL)32が活性化されるととも
に、センスアンプを活性化させるための信号SEが立ち
上がる。
【0042】サブワード信号線32が活性化されると、
そのサブワード信号線32に接続されたビット信号線
(BL)34が徐々に活性化される。
【0043】また、信号SEによりセンスアンプが活性
化し、それにより、信号SAPが立ち上がる。
【0044】次に、任意のサブアレイ20上のカラム選
択信号線(YSW)33が活性化されるとともに、その
サブアレイ20上のローカルなI/O線30とグローバ
ルなI/O線40とを接続するためのスイッチ線(SW
IO)60が活性化される。
【0045】すると、サブアレイ20上のローカルなI
/O線30とグローバルなI/O線40とが接続され、
両者が徐々に活性化され、バンク10aにおける所望の
サブアレイのビット信号線34上に存在するセルに書き
込まれた情報が出力される。
【0046】その後、バンク10aにおけるカラム選択
信号線(YSW)33及びスイッチ線(SWIO)が非
活性化状態となり、代わりに、バンク10bにおけるカ
ラム選択信号線(YSW)33及びスイッチ線(SWI
O)が活性化すると、バンク10bにおけるサブアレイ
20上のローカルなI/O線30とグローバルなI/O
線40とが接続され、両者が徐々に活性化され、バンク
10b内の所望のサブアレイのビット信号線34上に存
在するセルに書き込まれた情報が出力される。
【0047】なお、バンク10bにおけるカラム選択信
号線(YSW)33及びスイッチ線(SWIO)が活性
化するまでの動作は、バンク10aにおける動作と同様
である。
【0048】ここで、バンク10aに対する制御とバン
ク10bに対する制御とが切り替わる期間である所定期
間tにおいては、バンク10aの情報とバンク10bの
情報とが重複し、誤ったデータが読み出されてしまう虞
れがあるため、入出力アンプ50の出力を停止させてお
くとともに、グローバルなI/O線40を短絡状態とす
る。
【0049】期間tにおいてグローバルなI/O線40
を短絡状態とすることで、次の動作までの時間が短縮さ
れる。
【0050】また、ローカルなI/O線30において
は、グローバルなI/O線40と接続されていない状
態、すなわち、スイッチ線(SWIO)が非活性化状態
にある場合、短絡状態となっている。
【0051】上述した実施の形態においては、バースト
長が1の場合の動作を示したが、以下に、バースト長が
4の場合の動作について示す。
【0052】図3は、図1に示した半導体記憶装置にお
いてバースト長が4の場合の動作を説明するためのタイ
ミングチャートであり、(a)はバンク10aにおける
動作を示す図、(b)はバンク10bにおける動作を示
す図、(c)は(a),(b)に示す場合のLIOとG
IOとの接続信号を示す図である。
【0053】バースト長が4の場合は図3に示すよう
に、上述したバンク10aにおける動作が4回繰り返し
行われ、その後、バンク10aに対する制御からバンク
10bに対する制御に切り換えられ、バンク10bにお
ける動作が4回繰り返し行われる。
【0054】なお、バンク10a,10bのそれぞれの
バースト期間中においては、バンク10a,10bのそ
れぞれにおけるスイッチ線60が活性化状態となってい
る。つまり、バースト長とスイッチ線60が活性化状態
にある幅とは同一である。
【0055】また、バースト長が4の場合においても、
バンク10aに対する制御とバンク10bに対する制御
とが切り換わる期間では、バンク10aのデータとバン
ク10bのデータとが重複し、誤ったデータが読み出さ
れてしまうことを防ぐために、入出力アンプ50の出力
を停止させておくとともに、グローバルなI/O線40
を短絡状態としておく必要がある。
【0056】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載するような効果を奏する。
【0057】請求項1及び請求項2に記載のものにおい
ては、複数のサブアレイ毎に設けられたローカルなI/
O線と、サブアレイに対する情報の書き込み及び読み出
しを行う入出力アンプに接続され、複数のバンクに共通
して、ローカルなI/O線に対して直交する方向に配線
されたグローバルなI/O線とを接続するためのカラム
のアクティブ状態を示す信号が伝送されるスイッチ線
が、グローバルなI/O線の配置列毎に、該グローバル
なI/O線と同じ方向に配線されているため、サブアレ
イ毎にスイッチ線を設ける必要がなくなり、それによ
り、配線数を削減することができ、チップ面積を縮小す
ることができる。
【0058】請求項3に記載のものにおいては、ローカ
ルなI/O線に対して直交する方向に配線されたグロー
バルなI/O線とを接続するためのカラムのアクティブ
状態を示す信号が伝送されるスイッチ線の長さが短くな
るため、配線負荷が大きく異なる部分が存在することが
なくなり、スキューのずれを小さくすることができる。
【0059】請求項4及び請求項6に記載のものにおい
ては、サブアレイに対する情報の書き込み及び読み出し
を複数のバンク間で切り換える際に入出力アンプの動作
を所定の時間だけ停止させるため、バンク間における情
報が重複し、誤ったデータが読み出されてしまうことを
防止することができる。
【0060】請求項5及び請求項7に記載のものにおい
ては、サブアレイに対する情報の書き込み及び読み出し
を複数のバンク間で切り換える際に、グローバルなI/
O線を所定の時間だけ短絡状態としたため、次の動作ま
での時間を短縮させることがことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体記憶装置の実施の一形態を示す
図であり、(a)は構成を説明するための図、(b)は
内部に設けられる回路を示す図である。
【図2】図1に示した半導体記憶装置の動作を説明する
ためのタイミングチャートであり、(a),(b)はバ
ンクにおける動作を示す図、(c)は(a),(b)に
示す場合のLIOとGIOとの接続信号を示す図であ
る。
【図3】図1に示した半導体記憶装置においてバースト
長が4の場合の動作を説明するためのタイミングチャー
トであり、(a),(b)はバンクにおける動作を示す
図、(c)は(a),(b)に示す場合のLIOとGI
Oとの接続信号を示す図である。
【図4】従来の半導体記憶装置の一構成例を示す図であ
り、(a)は構成を説明するための図、(b)は内部に
設けられる回路を示す図である。
【符号の説明】
10a,10b バンク 20 サブアレイ列 21 センスアンプ列 22 サブワードドライバ 30 ローカルなI/O線 31 主ワード信号線 32 サブワード信号線 33 カラム選択信号線 34 ビット信号線 40 グローバルなI/O線 50 入出力アンプ 60 スイッチ線
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平9−190695(JP,A) 特開 平8−77771(JP,A) 特開 平9−73776(JP,A) 特開 平8−221981(JP,A) 特開 平9−161476(JP,A) J.H.Yoo et all.," A 32−Bank 1Gb Self− Strobing Synchrono us DRAM with 1 Gby te/s Bandwidth”,IE EE J.Solid−State C ircuit,Vol.31,No.11 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G11C 11/401

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Y方向に複数配置され、マトリクス状に
    配置された複数のサブアレイを有するバンクからなり、 前記サブアレイに対する情報の書き込み及び読み出しを
    行う入出力アンプに接続され、前記複数のバンクを横切
    ってY方向に配置され、所定数のサブアレイ列毎に配置
    されたグローバルなI/O線と、前記所定数のサブアレイ毎に設けられ、前記所定数のサ
    ブアレイを横切り、前記Y方向と垂直なX方向に延在す
    るローカルなI/O線と、 前記ローカルなI/O線に接続されるべきビット線を選
    択するためのカラム選択信号を伝達するために、各バン
    クのそれぞれのサブアレイ列をY方向に横切って延在す
    るカラム選択線と、 活性化すべきサブアレイに対応するローカルなI/O線
    とグローバルなI/O線とを接続するためのカラム活性
    化信号を伝達し、バンク毎にかつグローバルなI/O線
    毎に、前記グローバルなI/O線に沿って延在するスイ
    ッチI/O線と、 前記カラム活性化信号と活性化されるべきサブアレイの
    行方向を活性化するためのロウ活性化信号とが入力さ
    れ、前記グローバルなI/O線と前記ローカルなI/O
    線とを接続する出力信号を出力するANDロジック回路
    と、を有する ことを特徴とする半導体記憶装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の半導体記憶装置におい
    て、前記所定数のサブアレイが2つのサブアレイである こと
    を特徴とする半導体記憶装置。
  3. 【請求項3】 請求項1または2に記載の半導体記憶装
    置において、 前記複数のバンクのそれぞれは、前記ローカルなI/O
    線が配線された方向の長さが該方向と直交する方向の長
    さよりもよりも長い形状を具備することを特徴とする半
    導体記憶装置。
  4. 【請求項4】 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の
    半導体記憶装置において、 前記サブアレイに対する情報の書き込み及び読み出しを
    前記複数のバンク間で切り換える際に、前記入出力アン
    プの動作が所定の時間だけ停止することを特徴とする半
    導体記憶装置。
  5. 【請求項5】 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の
    半導体記憶装置において、 前記サブアレイに対する情報の書き込み及び読み出しを
    前記複数のバンク間で切り換える際に、前記グローバル
    なI/O線が所定の時間だけ短絡状態となることを特徴
    とする半導体記憶装置。
  6. 【請求項6】 請求項5に記載の半導体記憶装置におい
    て、 前記ローカルなI/O線は、前記グローバルなI/O線
    と接続されていない場合、短絡状態となっていることを
    特徴とする半導体記憶装置。
  7. 【請求項7】 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の
    半導体記憶装置の駆動方法であって、 前記サブアレイに対する情報の書き込み及び読み出しを
    前記複数のバンク間で切り換える際に、前記サブアレイ
    に対する情報の書き込み及び読み出し動作を前記入出力
    アンプを停止することにより所定の時間だけ停止させる
    ことを特徴とする半導体記憶装置の駆動方法。
  8. 【請求項8】 請求項7に記載の半導体記憶装置の駆動
    方法において、 前記サブアレイに対する情報の書き込み及び読み出しを
    前記複数のバンク間で切り換える際に、前記グローバル
    なI/O線を所定の時間だけ短絡状態とすることを特徴
    とする半導体記憶装置の駆動方法。
  9. 【請求項9】 請求項1乃至6のいずれか1項に記載の
    半導体記憶装置の駆動方法であって、 前記ローカルなI/O線を活性化させるための信号(1
    1a,11b)が立ち上がっている間は、前記スイッチ
    線を活性化状態とすることを特徴とする半導体記憶装置
    の駆動方法。
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