JP3926506B2 - 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、メモリセルアレイが複数のセグメントに分割され各セグメントに対してリード/ライト増幅回路が配置された半導体記憶装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体記憶装置では、チップ面積低減による製造コスト低減化や動作の高速化などが要求されている。
【0003】
図5は、従来の同期型DRAMの構成を示す概略ブロック図である。図6は、図5中の一部を示す概略ブロック図である。
【0004】
図5において、ローカルデータバスLDB1、LDB2及びグローバルデータバスGDBはいずれも、リード用とライト用の2対の相補信号線又は共通の1対の相補信号線である。2対の場合、コラム選択線CSLはリード用コラム選択線とライト用コラム選択線とからなる。
【0005】
例えばメモリセルアレイ10内のメモリセル14の内容を読み出す場合、ワード線WLが活性化されてメモリセル14の内容に応じビット線BLの電圧が微小変化し、これがセンスアンプ15で増幅される。次にリード用又はライト用のコラム選択線(CSL)が活性化されてコラムスイッチ11がオンになり、増幅されたビット線BLの電圧がローカルデータバスLDB1を介しローカルデータバスLDB2に伝達される。
【0006】
リードの場合には、リードイネーブル信号RENの活性化に応答してリード増幅回路21が活性化され、ローカルデータバスLDB2の電圧がリード増幅回路21で増幅され、グローバルデータバスGDBを通ってI/Oデータバッファ回路30に供給され、I/Oデータバッファ回路30からデータ信号DATAが外部に出力される。ライトの場合には、ライトイネーブル信号WENの活性化に応答してライト増幅回路22が活性化され、上記と逆方向に電圧が伝達されて、ワード線WL及びライト用コラム選択線(CSL)で選択されたメモリセル14にデータが書き込まれる。
【0007】
図5の同期型DRAMは多バンク構成であり、図6のメモリセルアレイはバンク0〜3の各々に備えられている。各メモリセルアレイは、複数のセル列を有するセグメント0〜7に分割され、各セグメントに対してリード/ライト増幅回路20が備えられている。
【0008】
図6に戻って、内部コラムアドレス生成回路51からの上位3ビットのコラムアドレス信号CA8〜CA6及びその相補信号*CA8〜*CA6により1つのセグメント選択回路40が選択され、R/Wタイミング回路54からのリードタイミング信号RT又はライトタイミング信号WTの活性化に応答してこのセグメント選択回路40のリードイネーブル信号REN又はライトイネーブル信号WENが活性化される。
【0009】
図7は、セグメント選択回路40の論理回路図である。
【0010】
ナンドゲート41には、セグメント選択回路40で選択されるセグメントに応じて、コラムアドレス信号CA8又は*CA8の一方、CA7又は*CA7の一方及びCA6又は*CA6の一方が供給される。例えばセグメント5の場合には、コラムアドレス信号CA8、*CA7及びCA6がナンドゲート41に供給される。インバータ42及び43にはそれぞれリードタイミング信号RT及びライトタイミング信号WTが供給される。ナンドゲート41及びインバータ42の出力はノアゲート44に供給され、ナンドゲート41及びインバータ43の出力はノアゲート45に供給される。ノアゲート44及び45からそれぞれリードイネーブル信号REN及びライトイネーブル信号WENが出力される。
【0011】
ナンドゲート41の3入力がいずれも高レベルである場合、ナンドゲート41の出力が低レベルとなり、この状態でリードタイミング信号RTが高レベルに遷移すると、インバータ42の出力が低レベルとなってリードイネーブル信号RENが高レベルに遷移する。同様に、ナンドゲート41の3入力がいずれも高レベルの状態でライトタイミング信号WTが高レベルに遷移すると、ライトイネーブル信号WENが高レベルに遷移する。
【0012】
図6に戻って、コラムアドレス信号CA8〜CA6のみならずその相補信号もセグメント選択回路40に供給されるので、セグメント選択回路40は各セグメントについて同一構成となる。しかし、該信号の配線数が多いので、セグメント選択回路40はコア回路から離れた周辺回路に配置されている。セグメント選択回路40は、4入力2出力であるので、コア回路内の配線数を少なくするため、コラムアドレス信号CA8〜CA6及び*CA8〜*CA6の配線側に配置されている。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、各リード/ライト増幅回路20に対し信号REN及びWENの配線が接続されているので、例えば図5の場合には4×7×2=56本の比較的長い配線が周辺回路とコア回路との間に引かれ、チップ面積が増加する原因となっている。
【0014】
また、この比較的長い配線により、リードイネーブル信号REN及びライトイネーブル信号WENのエッジが鈍るとともに、この鈍りがチップ毎にばらついて該信号のタイミングマージンが減少する。このエッジの鈍りを低減するためにバッファゲートを挿入しても、ゲート遅延時間が新たに加わるので、動作が遅くなる。
【0015】
本発明の目的は、このような問題点に鑑み、周辺回路からコア回路への配線数を少なくしてチップ面積を低減することが可能な半導体記憶装置を提供することにある。
【0016】
本発明の他の目的は、セグメント選択回路とリード/ライト増幅回路との間の信号の鈍りを低減して動作を高速化することが可能な半導体記憶装置を提供することにある。
【0017】
本発明の第1態様の半導体記憶装置では、
ビット線と結合されるローカルデータバスが複数列のセグメント毎に配置されたメモリセルアレイと、
データ入出力バッファ回路と、
各該セグメントに対応して配置され、対応するセグメント内の該ローカルデータバスと該データ入出力バッファ回路に接続されたグローバルデータバスとの間に接続され、リード増幅回路とライト増幅回路とを備えたリード/ライト増幅回路と、
各該リード/ライト増幅回路に隣接して配置され、セグメントアドレス線上、リードタイミング信号線上及びライトタイミング信号線上の信号に応答して対応する該リード増幅回路又は該ライト増幅回路を活性化するセグメント選択回路とを有し、
該セグメントアドレス線、該リードタイミング信号線及び該ライトタイミング信号線が該セグメント選択回路の行に沿って配置されている。
【0018】
この半導体記憶装置によれば、セグメント選択回路が、対応するリード/ライト増幅回路に隣接して配置され、セグメントアドレス線、リードタイミング信号線及びライトタイミング信号線がセグメント選択回路の行に沿って配置されているので、セグメント選択回路に対する周辺回路からコア回路への配線数が低減され、これによりチップ面積を従来よりも狭くすることが可能となる。
【0019】
また、セグメント選択回路がリード/ライト増幅回路に隣接して配置されているので、両者間の距離が従来よりも短縮されて両者間の信号の鈍りが低減し、これにより動作の高速化が達成される。
【0020】
本発明の第2態様の半導体記憶装置では、上記第1態様において、
上記セグメント選択回路は、
上記セグメントアドレス線上の信号をデコードするデコーダと、
該デコーダの出力が活性であるとき、上記リードタイミング信号の活性化に応答して上記リード増幅回路を活性化する信号を出力する第1論理ゲート回路と、
該デコーダの出力が活性であるとき、上記ライトタイミング信号の活性化に応答して上記ライト増幅回路を活性化する信号を出力する第2論理ゲート回路とを有する。
【0021】
本発明の第3態様の同期型DRAMでは、
複数バンクと、該複数バンクに共通のデータ入出力バッファ回路とを備えた同期型DRAMにおいて、各バンクは、
ビット線と結合されるローカルデータバスが複数列のセグメント毎に配置されたメモリセルアレイと、
データ入出力バッファ回路と、
各該セグメントに対応して配置され、対応するセグメント内の該ローカルデータバスと該データ入出力バッファ回路に接続されたグローバルデータバスとの間に接続され、リード増幅回路とライト増幅回路とを備えたリード/ライト増幅回路と、
各該リード/ライト増幅回路に隣接して配置され、セグメントアドレス線上、リードタイミング信号線上及びライトタイミング信号線上の信号に応答して対応する該リード増幅回路又は該ライト増幅回路を活性化するセグメント選択回路とを有し、
該セグメントアドレス線、該リードタイミング信号線及び該ライトタイミング信号線が該セグメント選択回路の行に沿って配置されている。
【0022】
この同期型DRAMによれば、セグメントアドレス線、リードタイミング信号線及びライトタイミング信号線が複数バンクに共通に配置されているので、上記効果が特に大きくなる。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。複数の図における同一又は類似の構成要素には、同一又は類似の符号を付している。
【0024】
[第1実施形態]
図1は、本発明の第1実施形態の同期型DRAMの構成を示す概略ブロック図であり、図5に対応している。図2は、図1中の一部の構成を示す概略ブロック図であり、図6に対応している。
【0025】
図2において、ローカルデータバスLDB1、LDB2及びグローバルデータバスGDBはいずれも、リード用とライト用の2対の相補信号線又は共通の1対の相補信号線である。2対の場合、コラム選択線CSLはリード用コラム選択線とライト用コラム選択線とからなる。
【0026】
メモリセルアレイ10は、メモリセルが行及び列に配置され、各行には複数のメモリセルが結合されたワード線が含まれ、各列には複数のメモリセルが結合されたビット線BL及びこのビット線BLとローカルデータバスLDB1との間に接続されたコラムスイッチ11を選択的にオンにするためのコラム選択線CSLが含まれている。メモリセルアレイ10の周囲には、メモリセルアレイ10の一辺に沿ってワードデコーダ12が配置され、この辺と隣り合う辺に沿ってコラムデコーダ13が配置されている。
【0027】
ワードデコーダ12は、供給される行アドレスの値に応じてワード線WLを選択的に活性化し、コラムデコーダ13は、供給される列アドレスに応じてコラム選択線CSLを選択的に活性化する。例えばメモリセル14の内容を読み出す場合、ワード線WLが活性化されてメモリセル14の内容に応じビット線BLの電圧が微小変化し、これがセンスアンプ15で増幅される。次にリード用コラム選択線(CSL)が活性化されてコラムスイッチ11がオンになり、増幅されたビット線BLの電圧がローカルデータバスLDB1に伝達される。ローカルデータバスLDB1は、これと直角な方向のローカルデータバスLDB2に接続されている。
【0028】
コラムデコーダ13と反対側のメモリセルアレイ10の辺に沿って、リード/ライト増幅回路20が配置されている。リード/ライト増幅回路20は、リード増幅回路21とライト増幅回路22とを備え、リード増幅回路21の入力端及びライト増幅回路22の出力端にローカルデータバスLDB2が接続されている。リード増幅回路21の出力端及びライト増幅回路22の入力端は、グローバルデータバスGDBを介してI/Oデータバッファ回路30に接続されている。リード増幅回路21及びライト増幅回路22はそれぞれ、セグメント選択回路40Aからのリードイネーブル信号REN及びライトイネーブル信号WENの活性化により活性化される。
【0029】
リードの場合には、ライト増幅回路22が不活性を維持した状態でリード増幅回路21が活性化され、ローカルデータバスLDB1の電圧がローカルデータバスLDB2を介してリード増幅回路21で増幅され、グローバルデータバスGDBを通ってI/Oデータバッファ回路30に供給され、I/Oデータバッファ回路30からデータ信号DATAが外部に出力される。ライトの場合には、リード増幅回路21が不活性を維持した状態でライト増幅回路22が活性化され、上記と逆方向に電圧が伝達されて、ワード線WL及びライト用コラム選択線(CSL)で選択されたメモリセル14にデータが書き込まれる。
【0030】
図1に示す如く、同期型DRAMは多バンク構成であり、図2のメモリセルアレイ10はバンク0〜3の各々に備えられている。各メモリセルアレイはセグメント0〜7に分割され、各セグメントは複数のセル列を有する。リード/ライト増幅回路20は、各セグメントに対して備えられ、各リード/ライト増幅回路20に対して、図2のローカルデータバスLDB1及びLDB2が配設されている。また、各リード/ライト増幅回路20の隣にセグメント選択回路40Aが備えられている。すなわち、リード/ライト増幅回路20の列の隣にセグメント選択回路40Aの列がコア回路の一部として備えられている。これにより、リードイネーブル信号REN及びライトイネーブル信号WENの配線が短くなるので、これら信号のエッジの鈍りが低減して、動作速度が向上する。
【0031】
図3(A)はセグメント選択回路40Aの構成例を示す。
【0032】
セグメント選択回路40Aは、ナンドゲート41の前段に反転/非反転回路46が接続され、これにコラムアドレス信号CA8〜CA6が供給される他は、図7のセグメント選択回路40と同一である。
【0033】
反転/非反転回路46は、コラムアドレス信号CA8〜CA6を、図7のナンドゲート41に対する入力と同じものに変換するためのものである。反転/非反転回路46の構成は、セグメント選択回路40Aで選択されるセグメントに応じて定まり、例えば図3(B)〜(E)の反転/非反転回路46B〜46Eのように、インバータを0〜3個含んでいる。反転/非反転回路46B〜46Eはそれぞれ、セグメント7、5、1及び0を選択するセグメント選択回路40Aに用いられる。
【0034】
反転/非反転回路46の構成がセグメント選択回路40A毎に異なるが、その構成は簡単であり、また、面積が比較的狭くて駆動能力の小さいもので足りるので、反転/非反転回路46を用いることによるセグメント選択回路40Aの面積増加は僅かである。セグメント選択回路40Aに反転/非反転回路46を用いることにより、セグメント選択回路40Aの入力配線には図6に示すようなコラムアドレス信号*CA8〜*CA6の配線が不要となる。
【0035】
このことと、セグメント選択回路40Aがコア回路内に配置されていることから、セグメント選択回路40Aに対する周辺回路からコア回路への配線数は5本でよい。この5本は、図1のバンク0〜3について共通であるので、図5の場合の56本より大幅に少なくなる。これにより、チップ面積を従来よりも狭くすることが可能となる。
【0036】
図2に戻って、周辺回路では、外部からのアドレス信号ADDRがバッファゲート回路50により内部電源電圧に変換され、内部コラムアドレス生成回路51内のレジスタに供給される。内部コラムアドレス生成回路51は、このレジスタと、その出力の駆動能力を増幅するバッファゲートと、信号レベルを反転して相補信号を生成するインバータとを備えている。
【0037】
他方、外部からの制御信号CTRLはバッファゲート回路52に供給されて内部電圧に変換される。制御信号CTRLは、チップセレクト信号*CS、ロウアドレスストローブ信号*RAS、コラムアドレスストローブ信号*CAS、ライトイネーブル信号*WE及びクロックCLKを含んでいる。コマンドデコーダ53は、クロックCLKの立ち上がりでこれら信号*CS、*RAS、*CAS及び*WEの組み合わせをデコードし、その結果をコマンドとして出力する。デコード結果のうち、リードコマンド及びライトコマンドはR/Wタイミング回路54に供給される。R/Wタイミング回路54は、リードコマンド又はライトコマンドの活性化に応答して、内部コラムアドレス生成回路51のレジスタのクロック入力端にストローブパルスを供給することによりバッファゲート回路50の出力を保持させ、さらに、リードコマンドが活性化されたときには所定時間後にリードタイミング信号RTを活性化し、ライトコマンドが活性化されたときには所定時間後にライトタイミング信号WTを活性化する。
【0038】
内部コラムアドレス生成回路51からの上位3ビットのコラムアドレス信号CA8〜CA6により1つのセグメント選択回路40Aが選択され、R/Wタイミング回路54からのリードタイミング信号RT又はライトタイミング信号WTの活性化に応答して、このセグメント選択回路40Aから出力されるリードイネーブル信号REN又はライトイネーブル信号WENが活性化される。これにより、メモリセルアレイ10内のセグメントが選択されたことになる。セグメント内のコラム選択線CSLは、内部コラムアドレス生成回路51からの下位6ビットのコラムアドレス信号CA5〜CA0及びその相補信号*CA5〜*CA0がコラムデコーダ13に供給されて選択される。
【0039】
内部コラムアドレス生成回路51及びR/Wタイミング回路54からセグメント選択回路40Aまでの配線距離は、図5の対応するものよりも長くなるが、これら回路51及び54内の出力段のバッファゲートにより、回路51及び54からセグメント選択回路40Aへの信号の鈍りの増加は無視できる。
【0040】
[第2実施形態]
図3(A)に示すセグメント選択回路40Aは、デコーダを構成している反転/非反転回路46及びナンドゲート41と、その他の回路とに分けられるが、回路構成によってはこのような区分けが出来ない場合がある。図4は、このような構成のセグメント選択回路40Bを本発明の第2実施形態として示す。
【0041】
この回路では、図3のナンドゲート41の替わりに2入力のナンドゲート41Aが用いられ、図3(A)のインバータ42及び43の替わりにそれぞれ2入力のナンドゲート41B及び41Cが用いられている。反転/非反転回路46の3出力のうち、2つはナンドゲート41Aに供給され、残りの1つはナンドゲート41B及び41Cの一方の入力端に供給される。ナンドゲート41B及び41Cの他方の入力端にはそれぞれリードタイミング信号RT及びライトタイミング信号WTが供給される。
【0042】
反転/非反転回路46の3出力が全て‘1’のとき、リードタイミング信号RTが高レベルに遷移するとリードイネーブル信号RENが高レベルに遷移し、ライトタイミング信号WTが高レベルに遷移するとライトイネーブル信号WENが高レベルに遷移する。
【0043】
なお、本発明の適用対象は多バンクの同期型DRAMに限定されず、本発明は、メモリセルアレイ10がセグメントに分割され各セグメントに対してリード/ライト増幅回路20が配置された半導体記憶装置に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態の同期型DRAMの構成を示す概略ブロック図である。
【図2】図1中の一部の構成を示す概略ブロック図である。
【図3】図2中のセグメント選択回路の論理回路図である。
【図4】本発明の第2実施形態のセグメント選択回路の論理回路図である。
【図5】従来の同期型DRAMの構成を示す概略ブロック図である。
【図6】図5中の一部の構成を示す概略ブロック図である。
【図7】図6中のセグメント選択回路の論理回路図である。
【符号の説明】
10 メモリセルアレイ
11 コラムスイッチ
14 メモリセル
12 ワードデコーダ
13 コラムデコーダ
15 センスアンプ
20 リード/ライト増幅回路
21 リード増幅回路
22 ライト増幅回路
30 I/Oデータバッファ回路
40、40A、40B セグメント選択回路
41、41A〜41C ナンドゲート
42、43 インバータ
44、45 ノアゲート
46、46B〜46E 反転/非反転回路
51 内部コラムアドレス生成回路
54 R/Wタイミング回路
50、52 バッファゲート回路
53 コマンドデコーダ
WL ワード線
BL ビット線
CSL コラム選択線
LDB1、LDB2 ローカルデータバス
GDB グローバルデータバス
REN リードイネーブル信号
WEN ライトイネーブル信号
ADDR アドレス信号
CTRL 制御信号
DATA データ信号
CA8〜CA6、 セグメントアドレス信号
RT リードタイミング信号
WT ライトタイミング信号
Claims (4)
- 複数のセグメントに分割されるメモリセルアレイを有するコア回路と、データ信号を外部から入力及びデータ信号を外部へ出力するデータ入出力バッファ回路を有する周辺回路とを備えた半導体記憶装置であって、
該周辺回路上に配置され、リードコマンド及びライトコマンドを受け、該リードコマンドに応答して活性化されるリードタイミング信号と該ライトコマンドに応答して活性化されるライトタイミング信号とを出力し、出力段にバッファゲートを有するR/Wタイミング回路と、
該周辺回路上に配置され、アドレス信号に基づいて生成されるセグメントアドレス信号を出力し、出力段にバッファゲートを有する内部コラムアドレス生成回路と、
該コア回路上で該セグメントに対応してそれぞれ配置され、該セグメント内のビット線に接続されるローカルデータバスと、該データ入出力バッファ回路に接続されたグローバルデータバスとの間に接続されたリード/ライト増幅回路と、
該コア回路上で該リード/ライト増幅回路に対応してそれぞれ配置され、該リードタイミング信号、該ライトタイミング信号及び該セグメントアドレス信号に応答して、対応する該リード/ライト増幅回路を活性化するセグメント選択回路と、
を有することを特徴とする半導体記憶装置。 - 上記リード/ライト増幅回路は、それぞれ、リード増幅回路及びライト増幅回路を備え、
上記セグメント選択回路は、上記リードタイミング信号、上記ライトタイミング信号及び上記セグメントアドレス信号に応答して、対応する該リード増幅回路又は該ライト増幅回路を活性化する、
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体記憶装置。 - 上記リードタイミング信号の配線、上記ライトタイミング信号の配線及び上記セグメントアドレス信号の配線が、上記複数のセグメント選択回路の配列方向に沿って配置されていることを特徴とする請求項2に記載の半導体記憶装置。
- 上記セグメント選択回路は、
上記セグメントアドレス信号をデコードするデコーダと、
該デコーダの出力が活性のときに、上記リードタイミング信号の活性化に応答して上記リード増幅回路を活性化する信号を出力する第1論理ゲート回路と、
該デコーダの出力が活性のときに、上記ライトタイミング信号の活性化に応答して上記ライト増幅回路を活性化する信号を出力する第2論理ゲート回路と、
を有することを特徴とする請求項2又は3に記載の半導体記憶装置。
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