JP3415586B2 - 同期型dram - Google Patents

同期型dram

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JP3415586B2
JP3415586B2 JP2000381178A JP2000381178A JP3415586B2 JP 3415586 B2 JP3415586 B2 JP 3415586B2 JP 2000381178 A JP2000381178 A JP 2000381178A JP 2000381178 A JP2000381178 A JP 2000381178A JP 3415586 B2 JP3415586 B2 JP 3415586B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、同期型DRAMに
関し、より詳細には、ダブルデータレートの同期型DR
AM(以下、DDR−SDRAMと呼ぶ)の書込み及び
読出し動作の同期制御を行う回路構成に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】DDR−SDRAMでは、外部から入力
されるシステムクロック、及び、転送データと同期して
入出力されるデータストローブ信号の2種類が利用さ
れ、双方とも同じ周期を有する。ライト及びリード動作
の制御は、システムクロック及びデータストローブ信号
に基づいて行われる。システムクロック及びデータスト
ローブ信号については、JEDECスペックによってそ
の規格が定められている。例えば、双方の信号の時間差
を示すクロック入力遅延時間Tdは、このJEDECス
ペックにより、クロック信号周期Tckの75%〜12
5%の時間であると決められている。
【0003】図5は、従来のDDR−SDRAMのライ
ト動作時の信号の流れを示すブロック図である。システ
ムクロックCLKは、SA同期用信号としてコマンドデ
コーダ2、ライトタイミング発生部3、及び、システム
同期用ラッチ8に供給され、データストローブ信号DQ
Sは、システム同期用ラッチ8の前段に配置されるデー
タラッチ7にSCラッチ信号として供給される。データ
ラッチ7は、データストローブ信号DQSに同期して入
力データDQをラッチする。その後、システム同期用ラ
ッチ8は、システムクロックCLKに同期して、データ
ラッチ7のラッチ内容をラッチする。DDR−SDRA
Mは、ライト及びリード動作がシステムクロックCLK
に同期する。
【0004】図6は、従来のDDR−SDRAMのライ
ト及びリード動作の際のタイミングチャートである。D
DR−SDRAMは、システムクロックCLKの第1の
クロックパルスP1の立上りによりライト動作が開始さ
れる。転送データ及びデータストローブ信号DQSは、
外部から入力される。データラッチ7は、転送データと
して時刻t0にデータ0をラッチし、時刻t1にデータ
1をラッチする。システム同期用ラッチ8は、時刻t2
に、データラッチ7の内容をラッチし、データ0及び1
を内部データDIとして、ライトバッファ4に入力す
る。ライトタイミング発生部3は、システムクロックC
LKに同期して、ライト信号SEをライトバッファ4に
入力する。ライトバッファ4は、ライト信号SEに同期
して、一対の共通データ入出力線(以下、I/O線と呼
ぶ)9に差動電圧を出力する。
【0005】DDR−SDRAMは、システムクロック
CLKの第4のクロックパルスP4の立上りにより、リ
ード動作が開始され、リードアンプ5がI/O線9から
差動電圧を入力する。転送データ及びデータストローブ
信号DQSは、外部に出力される。
【0006】ライト動作によるメモリセルへの書込み、
及び、リード動作によるメモリセルからの読出しは、シ
ステムクロックCLKに同期して開始される。
【0007】DDR−SDRAMのJDECスペックで
は、ライト動作からリード動作に移行する際の最小時間
は、クロック信号周期Tckの2サイクル分であり、シ
ステムクロックCLKに対するデータストローブ信号D
QSの所定の位相遅れであるクロック信号位相差時間T
dは、最大でクロック信号周期Tckの125%であ
る。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ライト動作が終了する
時刻t3bからリード動作が開始する時刻t4までの間
に、I/O線9がメモリセルプレート6内のビット線と
切断されるバランス時間が必要である。例として、クロ
ック信号周期Tckが6.5ns、I/O線とビット線
とを接続するために必要な時間が4nsであるとする
と、バランス時間として使用できる時間は、6.5−4
=2.5nsになる。
【0009】例えば、I/O線9は、相補信号の差動電
圧の最大値が、ライト動作で2.2v程度あり、リード
動作で0.2v程度あることから、2.5nsではライ
ト動作の次に行われるリード動作のために差動電圧をゼ
ロにするバランス時間として不足する恐れがある。両者
の差動電圧が逆極性である場合は、特にバランス時間が
ないと顕著になる。
【0010】本発明は、上記したような従来の技術が有
する問題点を解決するためになされたものであり、ライ
ト動作の次のリード動作が確実に行われる同期型DRA
Mを提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の同期型DRAMは、システムクロックと、
該システムクロックから所定の位相遅れを有するデータ
ストローブ信号とに基づいて動作する同期型DRAMで
あって、前記システムクロックに同期してリード動作を
実行し、データストローブ信号に基づいて入力される入
力データをメモリセルに書き込むライト動作を、前記デ
ータストローブ信号に基づいて実行することを特徴とす
る。
【0012】本発明の同期型DRAMは、メモリセルに
書き込むライト動作がデータストローブ信号に同期して
開始することで、システムクロックに同期して開始する
ことに比べてバランス時間が長くなるので、ライト動作
の次のリード動作が確実になる。
【0013】本発明の同期型DRAMは、前記所定の位
相遅れが、前記システムクロックの周期の75%から1
25%までの間である。
【0014】また、本発明の同期型DRAMでは、複数
の前記データストローブ信号と、該データストローブ信
号に同期し対応する入力データとが入力され、該入力デ
ータの夫々を対応するI/O線を介してメモリセルに書
き込むことが好ましい。この場合、同時に複数のデータ
が処理されるので、データ処理能力が向上する。
【0015】本発明の同期型DRAMは、前記複数のデ
ータストローブ信号が相互に同期すること、又は、前記
複数のデータストローブ信号が相互に位相差を有し、最
も位相が遅れるデータストローブ信号に同期して前記ラ
イト動作が開始することも本発明の好ましい態様であ
る。この場合、データ処理能力が向上し、且つ、ライト
動作の次のリード動作が確実になる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態例に基づ
いて、本発明の同期型DRAMについて図面を参照して
説明する。図1は、本発明の第1実施形態例のDDR−
SDRAMのライト動作時の信号の流れを示すブロック
図である。DDR−SDRAMは、入力バッファ1、コ
マンドデコーダ2、ライトタイミング発生部3、ライト
バッファ4、リードアンプ5、メモリセルプレート6、
及び、データラッチ7を有し、ライト及びリード動作す
る多ビット構成のデータの数を示すバーストレングスが
2である。
【0017】バッファ1は、外部から入力される信号を
受信し、DDR−SDRAM内の各回路に伝達する。コ
マンドデコーダ2は、ロウアドレスストローブ(RA
S)、カラムアドレスストローブ(CAS)、ライトイ
ネーブル(WE)、及び、チップセレクト信号(CS)
からなる各命令を入力し、要求された命令をデコードす
る。ライトタイミング発生部3は、ライト動作に必要な
信号を発生する。ライトバッファ4は、I/O線9を介
して選択されたメモリセルにデータを書き込む。リード
アンプ5は、選択されたメモリセルからI/O線9を介
してデータを読み出す。メモリセルプレート6は、行方
向に延びる多数のワード線、及び、列方向に延びる多数
のビット線と、これらに接続される複数のメモリセルと
を有する。一つのメモリセルが選択されると、対応する
ビット線とI/O線9とが導通する。データラッチ7
は、データストローブ信号DQSの立上り及び立下りで
動作するDDRとしてデータをラッチする。
【0018】DDR−SDRAMは、採用されるI/O
構成の数だけ、入力バッファ1、データラッチ7、ライ
トバッファ4、リードアンプ5、及び、I/O線9を有
する。入出力されるデータは、多ビットで構成される。
DDR−SDRAMは、入出力されるデータのビットの
数に対応する数のI/O構成が採用される。
【0019】また、DDR−SDRAMは、2バースト
レングスでライト動作すると、2つの多ビット構成のデ
ータが入力される。一方のデータ(R側)は、データス
トローブ信号DQSの立上りでラッチされ、他方のデー
タ(F側)は、データストローブ信号DQSの立下りで
ラッチされる。データラッチ7、ライトバッファ4、リ
ードアンプ5、及び、I/O線9は、内部の機能が2つ
に独立に動作し、R側及びF側のデータ転送に対応す
る。
【0020】システムクロックCLKは、同期信号SA
としてコマンドデコーダ2に供給され、データストロー
ブ信号DQSは、タイミング信号SDとしてライトタイ
ミング発生部3に供給され、ラッチ信号SCとしてデー
タラッチ7に供給される。
【0021】コマンドデコーダ2は、システムクロック
CLKに同期して、RAS、CAS、WE、及び、CS
を監視する。コマンドデコーダ2は、CS、CAS、及
び、WEがLレベルになり、且つ、RASがHレベルに
なると、ライト命令であると認識して、Hレベルのデコ
ード信号SBをライトタイミング発生部3に入力する。
【0022】ライトタイミング発生部3は、デコード信
号SBがHレベルになると、データストローブ信号DQ
Sに同期したライト信号SEをライトバッファ4に入力
する。
【0023】ライトバッファ4は、データストローブ信
号DQSに同期して、ライト動作によるメモリセルへの
書込みを開始する。
【0024】図2は、本発明の第1実施形態例のDDR
−SDRAMのライト及びリード動作のタイミングチャ
ートである。DDR−SDRAMは、2バーストレング
スで動作し、システムクロックCLKの第1のクロック
パルスP1の立上りにより、転送データであるデータ0
及びデータ1の2つの多ビット構成のデータをメモリセ
ルに書き込むライト動作を開始する。データ0は、アド
レス0に書き込まれ、データ0は、アドレス0に基づい
て内部で生成されるアドレスに書き込まれる。
【0025】転送データ及びデータストローブ信号DQ
Sは、外部から入力される。データストローブ信号DQ
Sは、システムクロックCLKに対して、クロック信号
周期Tckの75%〜125%のクロック信号位相差時
間Tdを有する。
【0026】データラッチ7は、時刻t0に多ビット構
成のデータ0をラッチし、時刻t1に多ビット構成のデ
ータ1をラッチする。データラッチ7は、時刻t1から
所定の時間が経過すると、データ0及びデータ1を内部
データDIとしてライトバッファ4に同時に入力する。
ライトバッファ4は、I/O線9に差動電圧を出力し、
時刻t3aにI/O線9とビット線とが切断され、ライ
ト動作が終了する。
【0027】DDR−SDRAMは、システムクロック
CLKの第4のクロックパルスP4の立上りにより、ア
ドレス1が示す多ビット構成のデータ0を読み出し、ア
ドレス1に基づいて内部で生成されるアドレスが示す多
ビット構成のデータ1を読み出すリード動作を開始す
る。
【0028】転送データ及びデータストローブ信号DQ
Sは、外部に出力される。時刻t4にI/O線9とビッ
ト線とが導通し、リードアンプ5がI/O線9の差動電
圧を入力する。転送データは、時刻t5にデータ0が読
み出され、時刻t6にデータ1が読み出される。
【0029】ここで、クロック信号周期Tckが6.5
ns、I/O線とビット線とを接続するために必要な時
間が4ns、クロック信号位相差時間Tdが8.125
nsの例について述べる。ライト動作の終了時刻である
時刻t3aは、ライト動作によるメモリセルへの書込み
の開始がデータストローブ信号DQSに同期することに
より、時刻t3bより1.625nsだけ速くなるの
で、使用可能なバランス時間が長くなる。
【0030】図3は、上記DDR−SDRAMのライト
動作の詳細なタイミングチャートである。DDR−SD
RAMは、8−I/O構成が採用され、4バーストレン
グスとして動作する。DDR−SDRAMは、時刻t1
1に各コマンド及びアドレス1を示す外部アドレスを入
力し、アドレス1〜4のメモリセルに対して4バースト
レングスのライト動作を開始し、時刻t12に2サイク
ル分のデータストローブ信号DQS、及び、8ビット構
成のデータ1〜4を入力する。データ1〜4は、4つの
アドレス1〜アドレス4の領域に書き込まれる情報であ
る。
【0031】同期信号SAは、システムクロックCLK
の立上りに同期して発生し、コマンドデコーダ2に供給
される。ラッチ信号SCは、データストローブ信号CL
Kの立上り及び立下りに同期して発生し、データラッチ
7に供給される。タイミング信号SDは、データストロ
ーブ信号CLKの立下りに同期して発生し、ライトタイ
ミング発生部3に供給される。
【0032】コマンドデコーダ2は、同期信号SAに同
期し、コマンド信号をデコードして、ライト動作である
ことを示すデコード信号SBをライトタイミング発生部
3に出力する。データラッチ7は、ラッチ信号SCの第
1の信号パルスP1の立上りで内部データRとしてデー
タ1をラッチし、ラッチ信号SCの第1の信号パルスP
1の立下りで内部データFとしてデータ2をラッチし、
ラッチ信号SCの第2の信号パルスP2の立上りで内部
データRとしてデータ3をラッチし、ラッチ信号SCの
第2の信号パルスP2の立下りで内部データFとしてデ
ータ4をラッチし、内部データR及びFをライトバッフ
ァ4に出力する。ライトタイミング発生部3は、タイミ
ング信号SDに同期し、ライト動作のタイミング信号で
あるライト信号SEをライトバッファ4に供給する。
【0033】DDR−SDRAMは、図示されないアド
レスラッチ回路を有する。アドレスラッチ回路は、シス
テムクロックCLKに同期し、第1内部アドレスとして
外部アドレスの内容であるアドレス1をラッチし、次の
サイクルで第2内部アドレスとしてアドレス1をラッチ
し、アドレス1を図示されない内部カウンタに出力す
る。内部カウンタは、アドレス1に基づいて、データ2
〜データ4に対応するアドレス2〜4を生成し、アドレ
ス1〜4をアドレスラッチ回路に出力する。アドレスラ
ッチ回路は、タイミング信号SDに同期し、第3内部ア
ドレスRとしてアドレス1及び3をラッチし、第3内部
アドレスFとしてアドレス2及び4をラッチする。
【0034】ライトバッファ4は、ライト信号SEの第
1の信号パルスP1の立上りで、アドレス1のメモリセ
ルにI/O線9のI/O線Rを介してデータ1、及び、
アドレス2のメモリセルにI/O線9のI/O線Fを介
してデータ2を出力する。また、ライト信号SEの第2
の信号パルスP2の立上りで、アドレス3のメモリセル
にI/O線9のI/O線Rを介してデータ3、及び、ア
ドレス4のメモリセルにI/O線9のI/O線Fを介し
てデータ4を出力して、メモリセルプレート6に対して
書込みを行う。
【0035】DDR−SDRAMは、リード動作による
メモリセルからの読出しがシステムクロックCLKに同
期して実行され、ライト動作によるメモリセルへの書込
みがデータストローブ信号DQS及びデータストローブ
信号DQSから生成される信号に基づいて実行される。
【0036】上記実施形態例によれば、ライト動作によ
るメモリセルへの書込みがデータストローブ信号DQS
に同期して開始するので、システムクロックCLKに同
期して開始する場合に比べて、使用可能なバランス時間
が長くなるので、ライト動作の次のリード動作が確実に
行われる。
【0037】図4は、本発明の第2実施形態例のDDR
−SDRAMのライト動作の詳細なタイミングチャート
である。第2実施形態例のDDR−SDRAMは、デー
タストローブ信号DQS及び対応する入力データDQか
ら成る入力系に対応する処理がU側(多ビット構成デー
タの上位ビット分)及びL側(多ビット構成データの下
位ビット分)の2系統から成る点が先の実施形態例と異
なる。DDR−SDRAMは、16−I/O構成を採用
し、4バーストレングスで動作する。
【0038】図4は、U側データストローブ信号UDQ
SとL側データストローブ信号LDQSとの位相差がク
ロック信号の半周期分である例を示している。DDR−
SDRAMは、アドレス1を示す外部アドレスが入力さ
れ、U側のデータA1〜A4、及び、L側のデータB1
〜B4の入力データが入力される。
【0039】データA1とB1、データA2とB2、デ
ータA3とB3、及び、データA4とB4は、夫々16
ビット構成のデータであり、アドレス1、アドレス2、
アドレス3、及び、アドレス4に夫々書き込まれる。
【0040】時刻t11にアドレス1〜4のメモリセル
に対して4バーストレングスのライト動作を開始し、時
刻t12aに2サイクル分のU側データストローブ信号
UDQS、及び、U側入力データUDQの内容として4
bit分のデータA1〜A4を入力する。また、時刻t
12bに2サイクル分のL側データストローブ信号LD
QS、及び、L側入力データLDQの内容として4bi
t分のデータB1〜B4を入力する。ライトバッファ
4、リードアンプ5、メモリセルプレート6、及び、デ
ータラッチ7が夫々2つ同時に動作することで、2系統
(U側及びL側)の入力系が並列処理される。
【0041】U側データストローブ信号UDQSの立上
り及び立下りに同期したラッチ信号USCがU側のデー
タラッチ7に供給され、L側データストローブ信号LD
QSの立上り及び立下りに同期したL側ラッチ信号LS
CがL側のデータラッチ7に供給される。
【0042】図示されないデータストローブ信号選択回
路は、全てのデータストローブ信号とシステムクロック
とのクロック信号位相差時間Tdを夫々検出し、最長の
クロック信号位相差時間Tdを有するデータストローブ
信号を選択して、このデータストローブ信号の立下りに
同期したタイミング信号SDをライトタイミング発生部
3に供給する。
【0043】U側及びL側データラッチ7は、U側内部
データとL側内部データとが並列処理できるようにU側
及びL側内部データRの内容を更にU側及びL側内部デ
ータ2Rとして遅らせてラッチする。これによって、U
側ラッチ信号USCの立上り時刻からL側ラッチ信号L
SCの立上り時刻までの時間は、最大でクロック信号の
1/2周期分の時間があるので、前者の時刻でラッチし
たデータを時間的に遅らせて、後者の時刻でラッチした
データと時間的に近づけている。また、全てのデータラ
ッチ7は、データストローブ信号選択回路が選択したデ
ータストローブ信号の立下りに同期して、全ての内部デ
ータを再ラッチすることにより、DDR−SDRAMの
ライト動作を更に確実にすることもできる。
【0044】U側データラッチ7は、U側ラッチ信号U
SCの第1の信号パルスP1の立上りでU側内部データ
RとしてデータA1をラッチし、U側ラッチ信号USC
の第1の信号パルスP1の立下りでU側内部データ2R
としてデータA1をラッチし、更に、U側内部データF
としてデータA2をラッチする。また、U側ラッチ信号
USCの第2の信号パルスP2の立上りでU側内部デー
タRとしてデータA3をラッチし、U側ラッチ信号US
Cの第2の信号パルスP2の立下りでU側内部データ2
RとしてデータA3をラッチし、更に、U側内部データ
FとしてデータA4をラッチして、U側内部データ2R
及びFをライトバッファ4に出力する。
【0045】L側データラッチ7は、L側ラッチ信号L
SCの第1の信号パルスP1の立上りでL側内部データ
RとしてデータB1をラッチし、L側ラッチ信号LSC
の第1の信号パルスP1の立下りでL側内部データ2R
としてデータB1をラッチし、更に、L側内部データF
としてデータB2をラッチする。また、L側ラッチ信号
LSCの第2の信号パルスP2の立上りでL側内部デー
タRとしてデータB3をラッチし、L側ラッチ信号LS
Cの第2の信号パルスP2の立下りでL側内部データ2
RとしてデータB3をラッチし、更に、L側内部データ
FとしてデータB4をラッチして、L側内部データ2R
及びFをライトバッファ4に出力する。
【0046】ライトバッファ4は、ライト信号SEの第
1の信号パルスP1で、U側及びL側のアドレス1のメ
モリセルに、I/O線9のU側及びL側のI/O線Rを
介してデータA1及びB1を出力し、U側及びL側のア
ドレス2のメモリセルに、I/O線9のU側及びL側の
I/O線Fを介してデータA2及びB2を出力して、U
側及びL側のメモリセルプレート6に対して書込みを行
う。
【0047】また、ライト信号SEの第2の信号パルス
P2で、U側及びL側のアドレス3のメモリセルに、I
/O線9のU側及びL側のI/O線Rを介してデータA
3及びB3を出力し、アドレス4のメモリセルに、I/
O線9のU側及びL側のI/O線Fを介してデータA4
及びB4を出力して、U側及びL側のメモリセルプレー
ト6に対して夫々書込みを行う。
【0048】上記実施形態例によれば、データストロー
ブ信号DQS及び対応する入力データDQから成る複数
の入力系が並列処理されるので、データ処理能力が向上
する。且つ、最も位相差が遅いデータストローブ信号に
同期してライト動作が開始することで、使用可能なバラ
ンス時間が長くなるので、ライト動作の次のリード動作
が確実に行われる。
【0049】上記実施形態例の変形として、複数の入力
系において、全てのデータストローブ信号及び入力デー
タを同時に入力することができる。この場合、データス
トローブ信号選択回路は省略される。
【0050】上記実施形態例のDDR−SDRAMで
は、ライト動作中にプリチャージ動作のコマンドが要求
されると、一定時間経過後にワード線の電位が下がり、
メモリセルに対する書込みが終了し、ビット線がバラン
スされ、次のアクティブ動作(ライト又はリード)のコ
マンド要求に備える。ここで、ライト動作の終了が速く
使用可能なバランス時間が長いので、プリチャージ動作
のコマンド要求後から次のアクティブ動作のコマンド要
求できるまでの時間TRPが小さくなる。
【0051】以上、本発明をその好適な実施形態例に基
づいて説明したが、本発明の同期型DRAMは、上記実
施形態例の構成にのみ限定されるものでなく、上記実施
形態例の構成から種々の修正及び変更を施した同期型D
RAMも、本発明の範囲に含まれる。
【0052】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の同期型D
RAMでは、ライト動作によるメモリセルへの書込みが
データストローブ信号DQSに同期して開始するため、
システムクロックCLKに同期して開始する場合に比べ
て使用可能なバランス時間が長くなるので、ライト動作
の次のリード動作が確実になる。
【0053】また、最も位相差が遅いデータストローブ
信号のクロック信号位相差時間Tdを小さくすれば、使
用可能なバランス時間が長くなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態例のDDR−SDRAM
のライト動作時の信号の流れを示すブロック図である。
【図2】図1のDDR−SDRAMのライト及びリード
動作のタイミングチャートである。
【図3】図1のDDR−SDRAMのライト動作の詳細
なタイミングチャートである。
【図4】本発明の第2実施形態例のDDR−SDRAM
のライト動作の詳細なタイミングチャートである。
【図5】従来のDDR−SDRAMのライト動作時の信
号の流れを示すブロック図である。
【図6】図5のDDR−SDRAMのライト及びリード
動作の際のタイミングチャートである。
【符号の説明】
1 入力バッファ 2 コマンドデコーダ 3 ライトタイミング発生部 4 ライトバッファ 5 リードアンプ 6 メモリセルプレート 7 データラッチ 8 システム同期用ラッチ 9 I/O線 SA 同期信号 SB デコード信号 SC ラッチ信号 SD タイミング信号 SE ライト信号 CLK システムクロック DQS,UDQS,LDQS データストローブ信号 DQ,UDQ,LDQ 入力データ DI 内部データ Tck クロック信号の周期 Td クロック信号位相差時間

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 システムクロックと、該システムクロッ
    クから所定幅の位相遅れを有する複数のデータストロー
    ブ信号とに基づいて動作する同期型DRAMであって、 前記システムクロックに同期してリード動作を実行し、
    前記複数のデータストローブ信号のそれぞれに同期して
    入力された入力データをメモリセルに書き込むライト動
    作を、前記複数のデータストローブ信号のうち、前記シ
    ステムクロックから最も位相が遅れるデータストローブ
    信号に基づいて実行することを特徴とする同期型DRA
    M。
  2. 【請求項2】 前記複数のデータストローブ信号のそれ
    ぞれは、前記システムクロックの周期の75%ないし1
    25%の位相遅れを有する、請求項1に記載の同期型D
    RAM。
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