JP3818863B2 - 不揮発性半導体記憶装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、シンクロナスバースト読み出し(クロックに同期した連続読み出し)機能を持つフラッシュメモリなどの不揮発性半導体記憶装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、あらゆる電子機器は半導体記憶装置(以下メモリという)を内蔵し、その中に記憶されたデータに基づいて各種の処理を行っている。例えば、一般的な例では、パーソナルコンピュータ(以下PCという)においては、中央演算処理装置(以下CPUという)の高速化とメモリ容量の増大化の歴史といっても過言ではない。
【0003】
特に普及が著しい携帯電話においても、CPUとメモリが用いられており、携帯電話のサービスの向上に伴い、大量のデータを扱うためのCPUの高速化とメモリ容量の増加が望まれている。
【0004】
当然、CPUの高速化に伴い、メモリにもアクセスタイムの高速化が要求されている。例えば、PCのCPUにおいては、数年でそのスピード(一般的には動作クロック周波数で表されることが多い)が2倍になり、処理速度の向上が図られている。
【0005】
しかし、メモリの高速化は、CPUのそれほど進んでいないのが現状である。このような状況の中、できるだけメモリのアクセスタイムをCPUのスピードに近づけるために、メモリには種々の変則的なアクセス方法が用いられている。例えば、クロックに同期した連続読み出しを行うシンクロナスバースト読み出しがそれに相当する。
【0006】
このシンクロナスバースト読み出しとは、読み出すべき一連のデータの先頭アドレスのみを指定し、それに続くアドレスは、外部からメモリに入力されるクロックのみでメモリデバイス内部でインクリメント処理されるというものである。
【0007】
したがって、読み出すべき一連のデータは、先頭アドレスに対して、シリーズ(連続)になっているという制約があるが、その分、先頭アドレスで指定したデータの読み出し速度に対し、それに続くデータの読み出し速度を速めたものである。
【0008】
このシンクロナスバースト読み出しについて、図6を用いて説明する。
【0009】
図6において、CE#はデバイスを動作状態にするためのチップイネーブル信号、BAV#はシンクロナス読み出し開始を示す信号、CKはシステムクロック、DOUTはアドレスデータ出力である。T1は先頭アドレスのデータが読み出されるまでの時間、T2はアドレスデータ「1nd」〜「4th」がデータ読み出しされる時間である。
【0010】
まず、チップイネーブル信号CE#がロウレベルに下がり、デバイスが選択された後、シンクロナス読出開始信号BAV#がロウレベルに下がると、シンクロナスバースト読み出しが開始される。
【0011】
通常、この時点で、読み出すべきデータの格納場所を示す先頭アドレスが、デバイスに読み込まれる(ここではアドレスを図示せず)。
【0012】
シンクロナス読出開始信号BAV#がロウレベルになると、システムクロックCKがデバイスに取り込まれ始める(ここでシステムクロックCKは、システムが基準としているクロックのことであり、CPUのそのクロックに合わせて動作を行っている。以後、単にクロックと呼ぶことにする)。
【0013】
その後、ある一定数のクロック数がカウントされた後、先頭アドレスを示すデータ(図6中「1st」)がデータ出力DOUTに読み出される。シンクロナス読出開始信号BAV#がロウレベルに下がった後、先頭アドレスのデータが読み出されるまでの時間T1を通常Latency(レイテンシー)と呼ぶ。先頭アドレスの読み出しに必要な時間は、シンクロナスでないノーマルの読み出し時間と同じであるので、クロックの周波数が早い場合、このように空撃ちのクロック(レイテンシの時間分に相当するクロック)を入れる必要がある。
【0014】
しかし、先頭アドレスのデータが読み出された後は、このような空撃ちのクロックを入れる必要はなく、クロックが1回入る毎に、先頭アドレスからシリーズにつながるアドレスデータ(「2nd」,「3rd」,「4th」)がデータ出力DOUTとして順番に読み出される。
【0015】
このような読み出し手法が可能となる理由は、「2nd」〜「4th」までのアドレスデータが先頭アドレスデータ「1st」の読み出しと同時にデバイス内部でアクセスされ、「1st」の先頭アドレスデータがデータ出力DOUTとして読み出されるときには、既に「2nd」〜「4th」のアドレスデータもデバイス内部で出力待機状態になっているからである。このような読み出しを行うためには、当然、デバイス内部の読み出し動作を実行するためのセンスアンプが複数組用意されている必要がある。
【0016】
ここで、図7を用いて、シンクロナスバースト読み出し機能を持つ不揮発性半導体記憶装置としてのフラッシュメモリの構成について説明する。
【0017】
図7において、メモリセルアレイ101は、1グループ分の例えば128個のメモリセル102が行方向および列方向に配置されている。列方向に配設された各メモリセル102毎にそのドレインはそれぞれビット線Y0〜YFにそれぞれ接続され、行方向に配設された各メモリセル102毎にその各ゲートはそれぞれ、ワード線X0〜X7にそれぞれ共通接続されていると共に、ワード線X0〜X7をそれぞれ介してXデコーダ103に接続されている。
【0018】
ビット線Y0〜YFにはそれぞれ、Yデコーダ・ドライバ104(以下、単にYデコーダという)に各ゲートがそれぞれ接続されたトランジスタがそれぞれ介装されている。複数のトランジスタにより選択トランジスタ群105が構成されている。
【0019】
センスアンプ106〜109は、選択トランジスタ群105で選択されたビット線からの情報を増幅するものである。
【0020】
ラッチ回路110〜113は、センスアンプ106〜109で増幅したデータを一旦保持するものである。
【0021】
マルチプレクサ回路114は、ラッチ回路110〜113からの出力データを、内部アドレス(コラムアドレス)CA0,CA1に応じて選択出力する選択スイッチ手段である。
【0022】
メモリコア115は、メモリアレイ101とトランジスタ群105を含むものであり、また、その出力部116は、センスアンプ106〜109、データラッチ110〜113およびマルチプレクサ114を含むものである。
【0023】
通常、メモリでは、並列に読み出されるデータは8ビットかまたは16ビットが主流である。この例では、メモリコア115と出力部116がデータの0番目を示し、このメモリコア115および出力部116と同等の機能を持つメモリコア117および出力部118がデータの1番目を示し、以下同様に、メモリコア119,121,・・123および出力部120,122,・・124がデータの2番目、3番目、・・n番目を示している。
【0024】
以後の説明では、説明を簡略化するために、データの0番目のみについて、そのシンクロナス読み出し動作を説明する。なお、各メモリセル102をその配設位置に応じて以下のように呼称する。
【0025】
即ち、ワード線X0とビット線Y0の交点部分にあるメモリセル102をX0Y0、ワード線X0とビット線Y1の交点部分にあるメモリセル102をX0Y1というように命名する。したがって、ワード線X7とビット線YFの交点部分にあるメモリセル102はX7YFと呼ぶことになる。さらに、ビット線Y0に接続されるトランジスタをYTR_0と呼び、同様に、ビット線Y1に接続されるトランジスタをYTR_1、・・ビット線YFに接続されるトランジスタをYTR_Fと呼ぶ。
【0026】
今、読み出すべき先頭アドレスがX0Y0のメモリセル102の場合を考える。図6のタイミング図に示すように、まず、チップイネーブル信号CE#がロウレベルになってデバイスがアクティブになり、その後、シンクロナス読出開始信号BAV#がロウレベルになることで、X0Y0のメモリセル102を示す先頭アドレスがデバイスに取り込まれる。
【0027】
デバイス内部では、その先頭アドレスが、Xデコーダ103とYデコーダ104に分配される。まず、Xデコーダ103によって選択されたワード線X0がアクティブになり、ワード線X0上に共通接続されたX0Y0〜X0YFのメモリセル102が同時に選択される。
【0028】
Yデコーダ104に分配されたアドレスは、図8に示したYデコーダ104における動作の真理値表の内部アドレス(コラムアドレス)CA3〜CA0(読み出し先頭アドレスに対応するコラムアドレス)の全てが「0」の場合に相当する。この場合、Yデコーダ104からの出力YD_0がアクティブ「H」になることで、ゲートが共通接続された4個のトランジスタYTR_0〜YTR_3が一括して導通状態となり、X0Y0〜X0Y3の4個のメモリセルからのデータがそれぞれ、各センスアンプ106〜109にそれぞれ同時に伝えられる。これらのメモリセル102のデータが十分にセンスアンプ106〜109に伝えられた時点で、センスアンプ106〜109がアクティブになり、4個のメモリセル102からの一連の各データがセンスされる。
【0029】
その後、センスされたデータはそれぞれ、データラッチ110〜113にそれぞれ伝達されてラッチされる。ラッチされた各データは、マルチプレクサ114を通して、クロックCKから生成された内部クロックCKI(内部クロック生成回路は図示せず)および内部アドレス(コラムアドレス)CA1,CA0によって、X0Y0( X0Y1( X0Y2( X0Y3の順に4個のデータが時系列に順次出力される。
【0030】
X0Y0〜X0Y3までの各データが、一度にデータラッチ110〜113にラッチされているため、X0Y0のデータに続く3個のデータは、切れ目なく内部クロックCKIに従って読み出される。この状態を図6に示している。
【0031】
次に、図9に示すように、先頭アドレスがX0Y3のメモリセル102の場合を考える。この場合も、Xデコーダ103からのワード線X0への出力とYデコーダ104からの出力YD_0がアクティブになり、X0Y0〜X0Y3のメモリセル102の情報がセンスアンプ106〜109でセンスされ、さらにデータラッチ110〜113にラッチされる。ここまでは、X0Y0のメモリセル102を先頭アドレスとする場合と同じである。
【0032】
さらに、データラッチ110〜113にラッチされたデータは、マルチプレクサ114によって、まず、第1番目にX0Y3のデータが出力され、その後、順番にX0Y0、X0Y1、X0Y2のメモリセル102からのデータが順次出力される。この状態をタイミングチャートで示したものが、図9である。
【0033】
なお、マルチプレクサ114で選択する順番を変えてX0Y3( X0Y2( X0Y1( X0Y0も可能である。このように図7の回路構成では、X0Y0〜X0Y3の各メモリセル102からのデータを一度にセンスすることが可能であるので、その一塊のデータをクロックCKの周期に合わせて途切れなくデータ読み出しを行うことが可能となる。
【0034】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の構成では、一つ問題がある。先頭アドレスがX0Y3の場合、それに続くメモリセル102を同一グループ内の例えばX0Y0のメモリセル102ではなく、別のグループのX0Y4( X0Y5( X0Y6の各メモリセル102に跨って連続読み出しが要望されることがある。この場合、図7の回路構成では、一連の4個のメモリセル102毎にセンスアンプ106〜109が対応してグループ化されており、連続して読み出そうとするデータが、このグループとこのグループに隣接した別のグループとの間に跨る場合には、即ちX0Y3とX0Y4〜X0Y6のメモリセル102をセンスアンプ106〜109でセンスする場合には、X0Y3とX0Y7とで同じセンスアンプ109を用いなければならず、X0Y3とX0Y4〜X0Y6のメモリセル102を同時にセンスすることができない。このため、まず、X0Y0〜X0Y3の各メモリセル102のデータをセンスして、データラッチ110〜113にラッチした後に、すぐにX0Y4〜X0Y7の各メモリセル102のデータをセンスする必要が生じる。
【0035】
ところが、このセンス動作には、ノーマルのアクセスタイムと同等の時間が必要であるため、図10に示すように、X0Y3のデータを読み出した後、X0Y4を読み出すまでに、クロックの空きサイクル(Wait)が発生し、通常の読み出し時間T2をオーバし、シンクロナス読み出し動作の高速性が阻害されるという問題が生じる。
【0036】
本発明は、上記従来の問題を解決するもので、一連のデータ読み出しが他のグループのメモリセルデータに跨る場合にも、高速シンクロナス読み出しを維持することができる不揮発性半導体記憶装置を提供することを目的とする。
【0037】
【課題を解決する為の手段】
本発明の不揮発性半導体記憶装置は、複数のワード線および複数のビット線と、ワード線とビット線に接続された複数のメモリセルと、任意のワード線に選択的に電圧供給するワード線電圧供給手段と、任意のビット線を選択的に導通させるビット線導通手段と、ワード線電圧供給手段およびビット線導通手段により選択されたメモリセルからのデータを増幅する複数の増幅手段とを有し、このビット線導通手段は、配設順番が連続した複数本のビット線毎に該複数のビット線が分割され、該複数本のビット線毎に導通可能であり、複数の増幅手段はそれぞれ該複数本のビット線にそれぞれ接続された不揮発性半導体記憶装置において、ビット線導通手段は、複数本のビット線の何れかと別の複数本のビット線の何れかとを共通接続した複数の共通ビット線から任意の共通ビット線を導通可能とする共通ビット線導通手段を更に備え、複数本のビット線と別の連続した複数本のビット線との間には、更に別の連続した複数本のビット線が配設されているものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【0038】
さらに、好ましくは、本発明の不揮発性半導体記憶装置において、ビット線導通手段は、前段の第1スイッチング手段群と、後段の第2スイッチング手段群とを有し、複数のビット線の本数をM本(Mは自然数)、増幅手段の個数をN個(Nは自然数)とした場合、M本のビット線をそれぞれ、連続した複数本のビット線群としてN本のビット線からなるM/N個のグループに分け、各グループ毎にビット線に接続されるN個の該第1スイッチング手段の制御端子をそれぞれ前記ワード線に共通接続し、グループのうち、配設順番が奇数番目の各グループ内における同一番目の該第1スイッチング手段の出力端同士をそれぞれ共通接続し、グループのうち、配設順番が偶数番目の各グループ内における同一番目の該第1スイッチング手段の出力端同士をそれぞれ共通接続し、奇数番目のグループ間で共通接続されたN個の共通出力端のそれぞれに各第2スイッチング手段の入力端をそれぞれ接続し、偶数番目のグループ間で共通接続されたN個の共通出力端のそれぞれに該各第2スイッチング手段の入力端をそれぞれ接続し、奇数番目のグループに属する1番目からN番目の該第2スイッチング手段の出力端と、偶数番目のグループに属する1番目からN番目の該第2スイッチング手段の出力端のうち同一番目の出力端同士をそれぞれ共通接続する。
【0039】
さらに、好ましくは、本発明の不揮発性半導体記憶装置におけるビット線導通手段は前段の第1アドレスデコーダを有し、第1スイッチング手段は第1トランジスタで構成され、M/N個の各グループに属するN個の第1トランジスタのゲートに接続される同一のワード線は、少なくともM個のビット線を識別可能なアドレス信号に基づいてグループの何れかを選択する選択信号を生成する第1アドレスデコーダの出力端に接続されており、第1アドレスデコーダは、アドレス信号が、ある初期値から順にN回入力される毎に、M/N個のグループから、隣接する奇数番目と偶数番目の2つのグループを順番に、かつ循環的に同時に選択するように制御する。
【0040】
さらに、好ましくは、本発明の不揮発性半導体記憶装置におけるビット線導通手段は後段の第2アドレスデコーダを有し、第2スイッチング手段は第2トランジスタで構成され、計2N個の第2トランジスタの各ゲートは、アドレス信号に基づいて奇数番目のグループからの信号、または偶数番目のグループからの信号の何れかを選択する選択信号を生成し、選択信号を各グループに属する第1トランジスタの数に等しいN組分出力する第2アドレスデコーダの出力端に接続されており、第2アドレスデコーダは、アドレス信号が、ある初期値から順にN回入力される毎に、隣接する奇数番目と偶数番目のグループからの信号の選択を切り替え、かつその一方が選択状態の時は、他方は非選択状態になるように制御する。
【0041】
上記構成による作用について以下に説明する。ビット線配設方向に配設順番が連続した所定数のビット線毎に導通可能とし、所定数のビット線の何れかと別の所定数のビット線の何れかとを共通接続した複数の共通ビット線から任意の共通ビット線を導通可能とし、連続した所定数のビット線と別の連続した所定数のビット線との間に、更に別の連続した所定数のビット線が配設されているので、所定数だけ連続した一連のデータ読み出しが、次のグループのメモリセルに跨って行なわれる場合にも、従来のようにクロックの空きサイクル(Wait)を入れる必要がなく、それに続くアドレスデータが途切れることもなくデータ読み出しを実行することが可能になって、シンクロナス読み出し動作の高速性を維持することが可能となる。
【0042】
さらに、具体的に説明すると、第1トランジスタ群と第2トランジスタ群を前段と後段の2段設け、1段目の第1トランジスタ群で、連続読み出しの対象となるメモリセルに接続されるビット線を全て選択し、2段目の第2トランジスタ群で、1段目のトランジスタ群が同一のセンスアンプに接続される複数のビット線を選択している場合に、その何れかを更に選択するように制御したので、任意の読み出し開始アドレスを指定しても、従来のように、読み出し途中でクロックの空きサイクルが発生することがなく、切れ目なくデータを読み出すことが可能となって高速シンクロナス読み出しが可能となる。
【0043】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の不揮発性半導体記憶装置の各実施形態1〜3について図面を参照しながら説明する。
(実施形態1)
図1は、本発明の実施形態1における不揮発性半導体記憶装置の要部構成を示すグループ図である。なお、図7の従来例と同様の作用効果を奏する部材には同一の符号を付けてその説明を省略する。また、従来例の場合と同様に、Xデコーダ103から出力されるワード線X0とビット線Y0の交点部分に配設されるメモリセル102をX0Y0と呼び、ビット線Y0に接続されるトランジスタをYTR2_0、ビット線Y1に接続されるトランジスタYTR2_1、・・ビット線YFに接続されるトランジスタをYTR2_Fと呼ぶことにする。
【0044】
図1において、不揮発性半導体記憶装置1は、ワード線X0〜X7とビット線Y0〜YFの交差状部分に配設された複数のメモリセル群101と、選択されたメモリセルからのデータを増幅する複数の増幅手段としてのセンスアンプ106〜109との間に、選択されたメモリセルからのデータを、ビット線Y0〜YFのうち任意のビット線(例えばY0〜Y3)に選択的に導通させてセンスアンプ106〜109に同時に出力するビット線導通手段2を設けている。
【0045】
このビット線導通手段2は、ビット線配設方向に配設順番が連続した複数本(ここでは4本)のビット線(1グループを構成)毎に選択して導通可能とする前段ビット線導通手段21と、連続した4本のビット線の何れかと別の連続した4本のビット線の何れかとを共通接続した合計8本の共通ビット線B1〜B8から任意の共通ビット線を選択して導通可能とする後段ビット線導通手段22(共通ビット線導通手段)とを有している。
【0046】
前段ビット線導通手段21は、前段のYデコーダ・ドライバ211(以下、単にYデコーダ211という)と、Yデコーダ211に対応したスイッチング手段としての前段のトランジスタ群212とを有している。
【0047】
後段ビット線導通手段22は、後段のYデコーダ・ドライバ221(以下、単にYデコーダ221という)と、Yデコーダ221に対応したスイッチング手段としての後段のトランジスタ群222とを有している。前段のトランジスタ群212と後段のトランジスタ群222により選択トランジスタ群23が構成されている。
【0048】
前段のトランジスタ群212は以下のように接続されている。即ち、ビット線Y0〜Y3の4個のトランジスタYTR2_0〜YTR2_3の各ゲートはノードYD2_0を介してYデコーダ211に共通接続され、同様に、ビット線Y4〜Y7のトランジスタYTR2_4〜YTR7はノードYD2_1を介してYデコーダ211に共通接続され、ビット線Y8〜YBのトランジスタYTR2_8〜YTR2_BはノードYD2_2を介してYデコーダ211に共通接続され、ビット線YC〜YFのトランジスタYTR2_C〜YTR2_FはノードYD2_3を介してYデコーダ211に共通接続されている。
【0049】
この場合、4本毎にビット線Y0〜YFを、ビット線Y0〜Y3、ビット線Y4〜Y7、ビット線Y8〜YB、ビット線YC〜YFに分割してグループ化し、この同時読出しするグループ毎に、トランジスタYTR2_0〜YTR2_3のゲート、トランジスタYTR2_4〜YTR7のゲート、トランジスタYTR2_8〜YTR2_Bのゲート、トランジスタYTR2_C〜YTR2_Fのゲートをそれぞれ共通接続している。
【0050】
また、ビット線Y0のトランジスタYTR2_0とビット線Y8のトランジスタYTR2_8は共通ビット線B1によって互いに接続され、以下同様に、ビット線Y1のトランジスタYTR2_1とビット線Y9のトランジスタYTR2_9は共通ビット線B2によって互いに接続され、ビット線Y2のトランジスタYTR2_2とビット線YAのトランジスタYTR2_Aは共通ビット線B3によって互いに接続され、ビット線Y3のトランジスタYTR2_3とビット線YBのトランジスタYTR2_Bは共通ビット線B4によって互いに接続され、ビット線Y4のトランジスタTTR2_4とビット線YCのトランジスタYTR2_Cは共通ビット線B5によって互いに接続され、ビット線Y5のトランジスタYTR2_5とビット線YDのトランジスタYTR2_Dは共通ビット線B6によって互いに接続され、ビット線Y6のトランジスタYTR2_6とビット線YEのトランジスタYTR2_Eは共通ビット線B7によって互いに接続され、ビット線Y7のトランジスタYTR2_7とビット線YFのトランジスタYTR2_Fは共通ビット線B8によってそれぞれ互いに接続されている。
【0051】
この場合、4本の例えばビット線Y0〜Y3の第1グループと別の4本のビット線Y8〜YBの第3グループとの間には、更に別の4本のビット線Y4〜Y7の第2グループが配設され、また、4本の例えばビット線Y4〜Y7の第2グループと別の4本のビット線YC〜YFの第4グループとの間には、更に別の4本のビット線Y8〜YBの第3グループが配設されており、第1グループと第3グループの第1番目のビット線の出力端同士、第2番目のビット線の出力端同士、第3番目のビット線の出力端同士、第4番目のビット線の出力端同士と言うように、同一番目のビット線の出力端同士が共通接続されている。これと同様に、第2グループと第4グループ間でその第1番目〜第4番目の同一番目のビット線の出力端同士が共通接続されている。
【0052】
後段のトランジスタ群222は以下のように接続されている。即ち、トランジスタYTR1_0〜YTR1_7の各ゲートはそれぞれ、ノードYD1_0〜YD1_7を介してYデコーダ222にそれぞれ接続される。
【0053】
また、共通ビット線B1はトランジスタYTR1_0を介してセンスアンプ106に接続され、共通ビット線B2はトランジスタYTR1_2を介してセンスアンプ107に接続され、共通ビット線B3はトランジスタYTR1_4を介してセンスアンプ108に接続され、共通ビット線B4はトランジスタYTR1_6を介してセンスアンプ109に接続され、共通ビット線B5はトランジスタYTR1_1を介してセンスアンプ106に接続され、共通ビット線B6はトランジスタYTR1_3を介してセンスアンプ107に接続され、共通ビット線B7はトランジスタYTR1_5を介してセンスアンプ108に接続され、共通ビット線B8はトランジスタYTR1_7を介してセンスアンプ109に接続されている。
【0054】
図2はYデコーダ222の出力ノードYD1_0〜YD1_7とYデコーダ212の出力ノードYD2_0〜YD2_3の出力状態を説明する論理表である。図1および図2を用いて、以下、不揮発性半導体記憶装置1の動作について説明する。
【0055】
まず、X0Y0のメモリセル102を読み出す場合を考える。この場合、Yデコーダ212,222からの出力は、図2の論理表の一番左端のCA3〜CA0が全て「0」になった状態に対応する。出力ノードYD1_0,2,4,6が「H」レベル、出力ノードYD1_1,3,5,7が「L」レベル、出力ノードYD2_0,1が「H」レベル、出力ノードYD2_2,3が「L」レベルとなるようにする。
【0056】
この場合、トランジスタYTR2_0〜3、トランジスタYTR2_4〜7の8個のトランジスタがオンするが、トランジスタYTR1_2,3,5,7がオフしているので、センスアンプ106〜109でセンスされるメモリセル102はそれぞれX0Y0〜X0Y3のメモリセル102となる。
【0057】
センスされたデータはデータラッチ110〜113にラッチされる。ラッチが完了した後、内部クロックCKIに合わせて、マルチプレクサ114によって、ラッチ110(ラッチ111(ラッチ112(ラッチ113のデータを順番に選択して時系列に順次出力することにより、ビット線Y0のX0Y0のメモリセル102(ビット線Y1のX0Y1のメモリセル102(ビット線Y2のX0Y2のメモリセル102(ビット線Y3のX0Y3のメモリセル102の順にデータを出力することができる。これは図6の従来例の場合と同じである。
【0058】
次に、従来では問題であった図10の読み出し(先頭アドレスがX0Y3の場合)の場合について説明する。
【0059】
この場合、図2の表では、読み出し先頭コラムアドレスCA3〜CA0が「0」,「0」,「1」,「1」の場合に相当し、YD1_0,2,4,7がLレベル、YD1_1,3,5,6がHレベル、YD2_0,1がHレベル、YD2_2,3がLレベルとなる。したがって、トランジスタYTR1_1,3,5,6と、トランジスタYTR2_0〜7がオンになり、トランジスタYTR1_0,2,4,7と、トランジスタYTR2_8〜Fがオフとなる。よって、トランジスタYTR2_3とトランジスタYTR1_6によって、X0Y3のメモリセルのデータがセンスアンプ109によってセンスされ、且つトランジスタYTR2_4とトランジスタYTR1_1によって、X0Y4のメモリセルのデータがセンスアンプ106によってセンスされ、且つトランジスタYTR2_5とトランジスタYTR1_3によって、X0Y5のメモリセルのデータがセンスアンプ107によってセンスされ、且つトランジスタYTR2_6とトランジスタYTR1_5によって、X0Y6のメモリセルのデータがセンスアンプ108によってセンスされる。
【0060】
センスされたデータはデータラッチ110〜113にそれぞれラッチされるが、この時点で、ラッチ110〜113にはそれぞれX0Y4、X0Y5、X0Y6、X0Y3のメモリセルのデータがラッチされていることになる。
【0061】
データのラッチが完了した後、内部クロックCKIに同期させて、マルチプレクサ114によって、データラッチ113(データラッチ110(データラッチ111(データラッチ112の順番で出力を行う。データは既にデータラッチに蓄えられているため、図10に示したような空きサイクル(Wait)を入れる必要はなく、図3に示すように切れ目なくデータ読み出しを行うことができる。
【0062】
これと同様に、先頭アドレスがX0YAの場合、CA3〜CA0が「1」,「0」,「1」,「0」となり、図2の表に示すようにビット線YC,YD,YA,YBがセンスアンプ106〜109に接続されるので、センスアンプ106〜109において、メモリセルX0YC,X0YD,X0YA,X0YBのデータがセンスされる。したがって、マルチプレクサ114により、X0YA(X0YB(X0YC(X0YDの順番に、データが切れ目なく読み出される。
【0063】
以上の実施形態1で説明したように、本方式のデコーダ212,222および選択トランジスタ群23を用いると、図5に示すようなシンクロナスバースト読み出しを行うことができ、高速アクセスが可能となる。
(実施形態2)
本実施形態2では、ビット線の本数が図1の本実施形態1に比べて2倍になった場合である。
【0064】
図4は本発明の実施形態2における不揮発性半導体記憶装置の要部構成を示すグループ図である。
【0065】
図4において、Yデコーダ213の出力ノードが8本になり、Y0、Y8、Y10、Y18のビット線につながるトランジスタ群214のトランジスタのソース側が共通ビット線に共通に接続される。同様に、Y1、Y9、Y11、Y19のビット線、Y2、YA、Y12、Y1Aのビット線、Y3、YB、Y13、Y1Bのビット線、Y4、YC、Y14、Y1Cのビット線、Y5、YD、Y15、Y1Dのビット線、Y6、YE、Y16、Y1Eのビット線、Y7、YF、Y17、Y1Fのビット線毎ににつながるトランジスタ群214のトランジスタのソース側が共通ビット線に共通に接続されている。
【0066】
この場合、ビット線Y0〜Y1Fの本数が32本で、上記実施形態1のビット線Y0〜YFの本数16本に比べて2倍の本数になっている。このため、Yデコーダ213からのトランジスタ群214のゲートへの出力ノードの本数も2倍になっている。
(実施形態3)
本実施形態3では、図4の本実施形態2に比べてセンスアンプの数が2倍になった場合である。
【0067】
図5は本発明の実施形態3における不揮発性半導体記憶装置の要部構成を示すグループ図である。
【0068】
図5において、後段のYデコーダ226の出力ノードの本数が図1および図4の場合に比べて2倍の16本になり、逆に、Yデコーダ214の出力ノードが、図3の場合に比べて半分の4本になっている。ビット線Y0〜Y1Fに接続されるトランジスタYTR2_0〜YTR2_1Fとすると、トランジスタYTR2_0とトランジスタYTR2_10のソースが共通に接続され、以下同様に、トランジスタYTR2_1とトランジスタYTR2_11、・・トランジスタYTR2_FとトランジスタYTR2_1Fのソースが共通に接続されている。
【0069】
即ち、前段のYデコーダ216の出力ノードに接続されるトランジスタ群215をトランジスタYTR2_0〜YTR2_1Fとすると、トランジスタYTR2_0とトランジスタYTR2_10、トランジスタYTR2_8とトランジスタYTR2_18、トランジスタYTR2_1とトランジスタYTR2_11、トランジスタYTR2_9とトランジスタYTR2_19、トランジスタYTR2_2とトランジスタYTR2_12、トランジスタYTR2_AとトランジスタYTR2_1A、トランジスタYTR2_3とトランジスタYTR2_13、トランジスタYTR2_BとトランジスタYTR2_1B、トランジスタYTR2_4とトランジスタYTR2_14、トランジスタYTR2_CとトランジスタYTR2_1C、トランジスタYTR2_5とトランジスタYTR2_15、YTR2_DとYTR2_1D、YTR2_6とYTR2_16、トランジスタYTR2_EとトランジスタYTR2_1E、トランジスタYTR2_7とトランジスタYTR2_17、トランジスタYTR2_FとトランジスタYTR2_1Fのソースが共通に接続されている。
【0070】
後段のYデコーダ226の出力ノードに接続されるトランジスタ群225をトランジスタYTR1_0〜YTR1_Fとすると、トランジスタYTR1_0とトランジスタYTR1_1、トランジスタYTR1_2とトランジスタYTR1_3、トランジスタYTR1_4とトランジスタYTR1_5、トランジスタYTR1_6とトランジスタYTR1_7、トランジスタYTR1_8とトランジスタYTR1_9、トランジスタYTR1_AとトランジスタYTR1_B、トランジスタYTR1_CとトランジスタYTR1_D、トランジスタYTR1_EとトランジスタYTR1_Fのソースはそれぞれ接続され、それぞれセンスアンプ501〜508にそれぞれ入力される。
【0071】
センスされたデータはデータラッチ511〜518にそれぞれラッチされるが、この時点で、ラッチ511〜518にはそれぞれ8つのメモリセルのデータがラッチされていることになる。さらに、データのラッチが完了した後、内部クロックCKIに同期させて、マルチプレクサ520によって、ラッチデータが所定の順序にて時系列に出力されるようになっている。
【0072】
以上により、本実施形態3の場合も図1の場合と同様に、トランジスタYTR1_0とトランジスタYTR1_1、トランジスタYTR1_2とトランジスタYTR1_3、・・トランジスタYTR1_EとトランジスタYTR1_Fの何れか一方のトランジスタのみがオンするようにすれば、図3に示すように、隣接する他のグループのメモリセルに跨って連続読み出しを行う従来例の場合にも、X0Y3のメモリセルのデータを読み出したあと、クロックの空きサイクル(Wait)を入れる必要はなく、それに続くアドレスデータを途切れることなく読み出すことができる。これによって、ビット線の本数が増加しても、また、センスアンプの個数が増加しても、一定の法則をもってデコーダを作ることにより、本発明の高速のシンクロナスバースト読み出しを実現することができる。
【0073】
【発明の効果】
以上により、本発明によれば、第1トランジスタ群と第2トランジスタ群を前後に2段設け、1段目の第1トランジスタ群で、連続読み出しの対象となるメモリセルに接続されるビット線を全て選択し、2段目の第2トランジスタ群で、1段目のトランジスタ群が同一のセンスアンプに接続される複数のビット線を選択している場合に、その何れかをさらに選択するように制御するので、任意の読み出し開始アドレスを指定しても、従来のように、読み出し途中でクロックの空きサイクルが発生することがなく、切れ目なくデータを読み出すことができる。したがって、読み出し動作の高速化を図ったシンクロナスバースト読み出しを維持できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態1における不揮発性半導体記憶装置の要部構成を示すグループ図である。
【図2】図1の不揮発性半導体記憶装置の動作を説明するための真理値表である。
【図3】本発明の効果を説明するための要部信号のタイミング図である。
【図4】本発明の実施形態2における不揮発性半導体記憶装置の要部構成を示すグループ図である。
【図5】本発明の実施形態3における不揮発性半導体記憶装置の要部構成を示すグループ図である。
【図6】従来例の効果を説明するための要部信号のタイミング図である。
【図7】従来の不揮発性半導体記憶装置の要部構成を示すグループ図である。
【図8】図7の不揮発性半導体記憶装置の動作を説明するための真理値表である。
【図9】別の従来例の効果を説明するためのタイミング図である。
【図10】更に別の従来例の効果を説明するためのタイミング図である。
【符号の説明】
1 不揮発性半導体記憶装置
2 ビット線導通手段
21 前段ビット線導通手段
211,214,216 前段のYデコーダ・ドライバ
212,213,215 前段のトランジスタ群
22 後段ビット線導通手段(共通ビット線導通手段)
221,226 後段のYデコーダ・ドライバ
222,225 後段のトランジスタ群
101 メモリセル群(メモリアレイ)
106〜109,501〜508 センスアンプ
X0〜X7 ワード線
Y0〜YF ビット線
Claims (4)
- 複数のワード線および複数のビット線と、該ワード線とビット線に接続された複数のメモリセルと、任意のワード線に選択的に電圧供給するワード線電圧供給手段と、任意のビット線を選択的に導通させるビット線導通手段と、該ワード線電圧供給手段およびビット線導通手段により選択されたメモリセルからのデータを増幅する複数の増幅手段とを有し、該ビット線導通手段は、配設順番が連続した複数本のビット線毎に該複数のビット線が分割され、該複数本のビット線毎に導通可能であり、該複数の増幅手段はそれぞれ該複数本のビット線にそれぞれ接続された不揮発性半導体記憶装置において、
該ビット線導通手段は、該複数本のビット線の何れかと別の複数本のビット線の何れかとを共通接続した複数の共通ビット線から任意の共通ビット線を導通可能とする共通ビット線導通手段を更に備え、該複数本のビット線と該別の連続した複数本のビット線との間には、更に別の連続した複数本のビット線が配設されている不揮発性半導体記憶装置。 - 前記ビット線導通手段は、前段の第1スイッチング手段群と、後段の第2スイッチング手段群とを有し、
前記複数のビット線の本数をM本(Mは自然数)、前記増幅手段の個数をN個(Nは自然数)とした場合、M本のビット線をそれぞれ、前記連続した複数本のビット線群としてN本のビット線からなるM/N個のグループに分け、各グループ毎にビット線に接続されるN個の該第1スイッチング手段の制御端子をそれぞれ前記ワード線に共通接続し、
該グループのうち、配設順番が奇数番目の各グループ内における同一番目の該第1スイッチング手段の出力端同士をそれぞれ共通接続し、該グループのうち、配設順番が偶数番目の各グループ内における同一番目の該第1スイッチング手段の出力端同士をそれぞれ共通接続し、
該奇数番目のグループ間で共通接続されたN個の共通出力端のそれぞれに各第2スイッチング手段の入力端をそれぞれ接続し、該偶数番目のグループ間で共通接続されたN個の共通出力端のそれぞれに該各第2スイッチング手段の入力端をそれぞれ接続し、
該奇数番目のグループに属する1番目からN番目の該第2スイッチング手段の出力端と、該偶数番目のグループに属する1番目からN番目の該第2スイッチング手段の出力端のうち同一番目の出力端同士をそれぞれ共通接続して構成した請求項1記載の不揮発性半導体記憶装置。 - 前記ビット線導通手段は前段の第1アドレスデコーダを有し、前記第1スイッチング手段は第1トランジスタで構成され、前記M/N個の各グループに属するN個の第1トランジスタのゲートに接続される同一のワード線は、少なくともM個のビット線を識別可能なアドレス信号に基づいて該グループの何れかを選択する選択信号を生成する該第1アドレスデコーダの出力端に接続されており、該第1アドレスデコーダは、該アドレス信号が、ある初期値から順にN回入力される毎に、該M/N個のグループから、隣接する奇数番目と偶数番目の2つのグループを順番に、かつ循環的に同時に選択するように制御する構成とした請求項2記載の不揮発性半導体記憶装置。
- 前記ビット線導通手段は後段の第2アドレスデコーダを有し、前記第2スイッチング手段は第2トランジスタで構成され、計2N個の第2トランジスタの各ゲートは、アドレス信号に基づいて前記奇数番目のグループからの信号、または前記偶数番目のグループからの信号の何れかを選択する選択信号を生成し、該選択信号を各グループに属する前記第1トランジスタの数に等しいN組分出力する該第2アドレスデコーダの出力端に接続されており、該第2アドレスデコーダは、アドレス信号が、ある初期値から順にN回入力される毎に、隣接する奇数番目と偶数番目のグループからの信号の選択を切り替え、かつその一方が選択状態の時は、他方は非選択状態になるように制御する構成とした請求項2または3記載の不揮発性半導体記憶装置。
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