JP4015346B2 - Semiconductor memory - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体メモリのアクセス時間を短縮する技術に関する。特に、本発明は、コラムアドレスに対応する回路を、レイテンシに応じて最適に動作させる技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
図11は、一般的なSDRAM(Synchronous DRAM)のセンスアンプおよびその周辺を示している。
図において、相補のビット線BL、/BLには、センスアンプ2、プリチャージ回路4、nMOSトランジスタ(以下、単にnMOSと称する)からなるコラムスイッチ6a、6bが接続されている。
【0003】
センスアンプ2は、2つのCMOSインバータ2aの入力と出力とを互いに接続して形成されている。CMOSインバータ2aのnMOSのソースは、nMOS2bを介して接地線VSSに接続されている。nMOS2bのゲートは、センスアンプイネーブル信号LEZで制御されている。CMOSインバータ2aのpMOSトランジスタ(以下、単にpMOSと称する)のソースは、pMOS2cを介して電源線VDDに接続されている。pMOS2cのゲートは、センスアンプイネーブル信号LEXで制御されている。CMOSインバータ2aの出力は、それぞれビット線/BL、BLに接続されている。
【0004】
プリチャージ回路4は、ビット線BL、/BLをイコライズするnMOS4aと、ビット線BL、/BLをそれぞれプリチャージ線VPRに接続するnMOS4b、4cで構成されている。nMOS4a、4b、4cのゲートは、プリチャージ信号PREを受けている。
コラムスイッチ6a、6bのソース・ドレインの一方は、それぞれビット線BL、/BLに接続され、他方は、データバスDBZ、DBXにそれぞれ接続されている。コラムスイッチ6a、6bのゲートは、コラム線選択信号CLZに接続されている。
【0005】
ビット線BL、/BLは、nMOS8a、8bを介して、センスアンプ2の両側に配置されたメモリアレイに接続されている。nMOS8a、8bのゲートは、アイソレーション信号ISO、/ISOによりそれぞれ制御されている。nMOS8a、8bは、一方が導通するとき、他方が非導通になる。
次に、SDRAMの読み出し動作を説明する。
【0006】
図12は、CASレイテンシが“1”の場合のSDRAMの読み出し動作を示している。CASレイテンシは、読み出しコマンドRDが供給されてから読み出しデータが出力されるまでのクロックサイクル数である。CASレイテンシは、例えば、SDRAMを搭載するシステムのクロック周波数に応じて設定される。この例では、クロック信号CLKの周波数は、100MHz(周期=10ns)にされている。
【0007】
まず、クロック信号CLKに同期してアクティブコマンドACTVを示すコマンド信号CMDおよび図示しない行アドレス信号が供給される(図12(a))。アクティブコマンドACTVの受け付けにより、行アドレスに対応する制御回路が動作し、ワード線選択信号WLが活性化(高レベル)される(図12(b))。ここで、ワード線選択信号WLは、メモリアレイに形成されたメモリセルのトランスファゲートを制御するワード線上に伝達される信号である。ワード線選択信号WLの活性化により、メモリセルがビット線BL(または/BL)に接続され、メモリセルに保持されているデータがビット線にBL(または/BL)上に伝達される(図12(c))。
【0008】
ワード線選択信号WLの活性化から所定の時間後に、センスアンプイネーブル信号LEZ、LEXが、活性化(それぞれ、高レベル、低レベル)される(図12(d))。センスアンプイネーブル信号LEZ、LEXの活性化により、センスアンプ2が活性化され、ビット線BL、/BLに伝達された読み出しデータが増幅される(図12(e))。ここで、アクティブコマンドACTVが供給された後、センスアンプイネーブル信号LEZ、LEXが活性化されるまでの期間T1は、制御回路の動作時間に依存し、クロック信号CLKの周波数に依存しない。
【0009】
センスアンプイネーブル信号LEZ、LEXの活性化からの期間T2は、読み出しデータがセンスアンプ2により十分に増幅され、安定して読み出されるために必要な期間である。この期間T2内にコラム線選択信号CLZが活性化されると、増幅された読み出しデータは、データバスDBZ、DBXの寄生容量等の影響を受け、破壊される場合がある。このため、コラム線選択信号CLZは、後述するように期間T2の後に活性化されなくてはならない。なお、期間T2は、制御回路の動作時間に依存し、クロック信号CLKの周波数に依存しない。すなわち、クロック信号CLKの周波数が変わっても、期間T2は変わらない。
【0010】
アクティブコマンドACTVの受け付け後、次のクロック信号CLKに同期して読み出しコマンドRDを示すコマンド信号CMDおよび図示しないアドレス信号AD(列アドレス)が供給される(図12(f))。読み出しコマンドRDの受け付けにより、列アドレスに対応する制御回路が動作し、コラム線選択信号CLZが活性化(高レベル)される(図12(g))。ここで、読み出しコマンドRDが供給された後、コラム線選択信号CLZが活性化されるまでの期間T3は、制御回路の動作時間に依存し、クロック信号CLKの周波数に依存しない。読み出しデータを正しく読み出すために、コラム線選択信号CLZは、期間T2の後に活性化される。コラム線選択信号CLZの活性化により、ビット線BL、/BL上に増幅された読み出しデータがデータバスDBZ、DBXに伝達される(図12(h))。そして、読み出しコマンドRDの受け付け後の次のクロック信号CLK信号(図中、番号“1”を付したクロック信号CLKの立ち上がり)に同期して読み出しデータが入出力端子DQから出力される(図12(i))。ACTVコマンドが供給されてから読み出しデータが出力されるまでのアクセス時間tRAC(/RAS Access time from Clock)は、17nsである。
【0011】
図13は、CASレイテンシが“2”の場合のSDRAMの読み出し動作を示している。クロック信号CLKの周波数は、図12に比べ高くされている。この例では、クロック信号CLKの周波数は、150MHz(周期=6.7ns)にされている。
アクティブコマンドACTVの受け付けから、ワード線選択信号WLおよびセンスアンプイネーブル信号LEZ、LEXの活性化までの動作(図13(a)〜(e))は、図12と同一であるため、説明を省略する。
【0012】
図中の期間T3’は、アクティブコマンドACTVの受け付け後、次のクロック信号CLKに同期して読み出しコマンドRDが供給された場合におけるクロック信号CLKの立ち上がりからコラム線選択信号CLZの活性化までの期間を示している。この場合、コラム線選択信号CLZの立ち上がりタイミングは、期間T2に含まれてしまう。このため、読み出しコマンドRDは、アクティブコマンドACTVの受け付け後、2番目のクロック信号CLK(図中、番号“0”を付したクロック信号CLKの立ち上がり)に同期して供給されなくてはならない(図13(f))。
【0013】
読み出しコマンドRDの受け付けにより、列アドレスに対応する制御回路が動作し、クロック信号CLKの立ち上がりから期間T3後、コラム線選択信号CLZが活性化(高レベル)される(図13(g))。ビット線BL、/BL上で増幅された読み出しデータは、図12と同様にデータバスDBZ、DBXに伝達される(図13(h))。そして、読み出しコマンドRDの受け付け後、次のクロック信号CLK信号(図中、番号“1”を付したクロック信号CLKの立ち上がり)に同期して読み出しデータが入出力端子DQから出力される(図13(i))。このときのアクセス時間tRACは、23nsであり、図12に比べ長い。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来のSDRAMでは、クロック信号CLKの周波数が高いほうが、アクセス時間tRACが長くなってしまうという問題があった。この結果、クロック信号CLKの周波数が高いほうが、データのバス占有率が低くなると言う問題があった。バス占有率は、所定の期間において有効なデータがシステム上のデータバス上に伝達されている比率である。バス占有率が低いとSDRAMを搭載するシステム全体の性能が低下してしまう。
【0015】
本発明の目的は、半導体メモリのアクセス時間を短縮することにある。
本発明の別の目的は、バス占有率を向上できる半導体メモリを提供することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】
請求項1の半導体メモリは、列制御コマンドの供給からデータの入出力が開始されるまでのクロックサイクル数を示すレイテンシが異なる複数の動作モードを有し、行制御回路と、列制御回路と、入力回路とを備えている。行制御回路は、行制御コマンドの供給に応じて動作し、ワード線を制御する。列制御回路は、列制御コマンドの供給に応じて動作し、ビット線を制御する。入力回路は、行制御コマンドおよび前記列制御コマンドを順次に受ける。行制御コマンドの供給を受けた後(メモリ動作の開始)、列制御回路が動作するまでの時間は、動作モードによらず一定である。また、列制御回路を動作させるコマンドを受けた後、列制御回路が動作するまでの時間は、動作モードに応じて変えられる。このため、行制御回路の動作の開始後に列制御回路が動作を開始する半導体メモリにおいて、動作モードに応じて列制御回路を最適なタイミングで動作でき、それぞれの動作モードにおいて、メモリセルへのアクセス時間を最短にできる。この結果、半導体メモリを搭載するシステムのバス占有率を向上できる。
【0017】
請求項2の半導体メモリでは、列制御回路を動作させるコマンドは、読み出しコマンドおよび書き込みコマンドの少なくともいずれかである。読み出しコマンドの供給により読み出し動作が実行され、書き込みコマンドの供給により書き込み動作が実行される。これ等コマンドは、クロック信号に同期して供給される。また、動作タイミングの変更、すなわち動作モードの切り替えは、レイテンシを所定の値に設定することで行われる。ここで、レイテンシは、読み出しコマンドまたは書き込みコマンドの供給からデータの入出力が開始されるまでのクロックサイクル数を示す値である。このため、データの入出力の開始タイミング(動作モード)に応じて、列制御回路の動作タイミングを最適に設定できる。
【0018】
請求項3の半導体メモリでは、読み出し動作および書き込み動作の終了後、ビット線を所定の電圧にするプリチャージ動作がそれぞれ実行される。そして、読み出し動作を実行する読み出しコマンドまたは書き込み動作を実行する書き込みコマンドを受けた後、プリチャージ動作が開始されるまでの時間は、動作モードに応じて変えられる。このため、動作モードに応じてプリチャージ動作を最適なタイミングで実行できる。この結果、次のメモリ動作を早く開始でき、単位時間当たりのデータの入出力回数を増大できる。すなわち、半導体メモリを搭載するシステムのバス占有率を向上できる。特に、読み出し動作および書き込み動作の終了後、プリチャージ動作を自動的に実行する半導体メモリに適用すると顕著な効果が得られる。
【0019】
請求項4の半導体メモリは、ビット線を所定の電圧にするプリチャージ動作を実行するプリチャージコマンドを有している。そして、プリチャージコマンドを受けた後、プリチャージ動作が開始されるまでの時間は、動作モードに応じて変えられる。このため、動作モードに応じてプリチャージ動作を最適なタイミングで実行でき、半導体メモリを搭載するシステムのバス占有率を向上できる。
【0020】
請求項5の半導体メモリでは、ワード線は、プリチャージ動作の開始に同期して非活性化される。このため、ビット線へのデータの読み出しの停止後またはビット線へのデータの書き込みの停止後、プリチャージ動作を、最適なタイミングかつ最小の時間で開始できる。
【0021】
請求項6の半導体メモリでは、読み出し動作および書き込み動作の終了後、ビット線を所定の電圧にするプリチャージ動作がそれぞれ実行される。そして、行制御コマンドの供給を受けた後、プリチャージ動作が開始されるまでの時間は、一定にされる。このため、動作モードに応じてプリチャージ動作を最適なタイミングで実行できる。この結果、次のメモリ動作を早く開始でき、単位時間当たりのデータの入出力回数を増大できる。すなわち、半導体メモリを搭載するシステムのバス占有率を向上できる。
【0022】
請求項7の半導体メモリは、複数の遅延回路を有するタイミング調整回路を備えている。そして、所定の遅延回路を選択されることで、列制御回路を動作させるコマンドを受けた後、列制御回路が動作するまでの時間が変更される。さらに、タイミング調整回路は、動作モードに応じて遅延回路の遅延時間を微調整する。このため、半導体メモリの製造条件の変動等によりばらつく遅延回路の特性を、製造後に調整できる。
【0023】
請求項8の半導体メモリでは、ヒューズの溶断により、遅延回路の遅延時間が微調整される。このため、製造された各半導体メモリに応じて、遅延回路の遅延時間が最適に設定できる。この結果、半導体メモリの製造後に、各動作モードの動作タイミングを最適にできる。
請求項9の半導体メモリでは、まず、試験工程において、試験回路が動作され、遅延回路の遅延時間が微調整される。この後、試験結果に基づいて所定のヒューズが溶断され、遅延回路の遅延時間が設定される。この結果、ホトマスクの変更、製造プロセスの変更を行うことなく、各動作モードの動作タイミングを、常に最適にできる。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。各図面において太線で示した信号線は、複数本で構成されることを示している。また、太線が接続されたブロックの一部は、複数の回路で構成されている。
図1は、本発明の半導体メモリの第1の実施形態を示している。従来技術で説明した回路・信号と同一の回路・信号については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。
【0025】
この半導体メモリは、シリコン基板上にCMOSプロセス技術を使用してSDRAMインタフェースを備えたFCRAM(Fast Cycle RAM)として形成されている。すなわち、このFCRAMは、アドレス信号ADを、行アドレスと列アドレスとに分けて順次に受け(アドレスマルチプレクス方式)、行アドレスに対応してワード線を選択し、列アドレスに対応して読み出し動作または書き込み動作を実行する。
【0026】
FCRAMは、入出力回路10、制御回路12、および複数のメモリアレイ含むメモリコア14を有している。入出力回路10は、クロックバッファ16、コマンドデコーダ18を有している。クロックバッファ16は、外部から供給されるクロック信号CLKを増幅し、内部クロック信号ICLKとして出力している。コマンドデコーダ18は、外部から供給されるコマンド信号CMDの入力回路として動作する。コマンドデコーダ18は、コマンド信号CMDを解読し、内部コマンド信号ICMDとして出力している。入出力回路10は、クロック信号CLK、コマンド信号CMD、アドレス信号ADを受け、制御回路12に内部クロック信号ICLK、内部コマンド信号ICMD、内部アドレス信号IADを出力し、データ入出力信号DQおよび内部データ入出力信号IDQを入出力している。なお、符号DQは、データ入出力端子の名称としても使用する。
【0027】
制御回路12は、モードレジスタ20、CLZ発生回路22、コラムデコーダ24を有している。CLZ発生回路22、コラムデコーダ24は、読み出しコマンドRD、書き込みコマンドWR等(列制御コマンド)の供給に応じてビット線BL、/BLを制御する列制御回路として動作する。制御回路12は、図示した以外に、アクティブコマンドACTV等(行制御コマンド)の供給に応じてワード線を制御する行制御回路として動作する。制御回路12は、内部クロック信号ICLK、内部コマンド信号ICMD、内部アドレス信号IAD(行アドレスまたは列アドレス)を受け、ワード線選択信号WL、センスアンプイネーブル信号LEZ、LEX、プリチャージ信号PRE、コラム線選択信号CLZを出力し、内部データ入出力信号IDQおよびデータ信号DBZ、DBXを入出力している。符号DBZ、DBXは、データバスの名称としても使用する。
【0028】
モードレジスタ20は、外部から設定されるCASレイテンシを保持する機能を有している。モードレジスタ20は、CASレイテンシが“1”に設定されたとき、レイテンシ信号CL1を活性化し、CASレイテンシが“2”に設定されたとき、レイテンシ信号CL2を活性化する。
CLZ発生回路22は、内部コマンド信号ICMDおよびレイテンシ信号CL1、CL2を受けタイミング信号CLZ0を出力している。コラムデコーダ24は、タイミング信号CLZ0および内部アドレス信号IAD(列アドレス)を受け、所定のコラム線選択信号CLZを活性化している。
【0029】
メモリコア14は、メモリセルMC、センスアンプ2、プリチャージ回路4、およびコラムスイッチ6を有している。センスアンプ2、プリチャージ回路4、コラムスイッチ6、およびビット線BL、/BLの構成は、図10と同一であるため、説明を省略する。メモリセルMCは、データを保持するキャパシタと、このキャパシタにデータを伝達するトランスファMOSとで構成されている。キャパシタは、一端がビット線BL(または/BL)に接続され、他端がプレート電極に接続されている。トランスファMOSのゲートは、ワード線選択信号WLを伝達するワード線に接続されている。
【0030】
図2は、CLZ発生回路22の詳細を示している。
CLZ発生回路22は、直列に接続された遅延回路22a、22b、およびパルス発生回路22cの間にスイッチ回路SW1、SW2、SW3を配置して構成されている。遅延回路22aは、内部コマンド信号ICMD(読み出しコマンドRDまたは書き込みコマンドWR)を受け、受けた信号を所定の時間遅延させて出力している。遅延回路22bは、遅延回路22aからの信号をスイッチ回路SW2を介して受け、受けた信号を所定の時間遅延させて出力している。パルス発生回路22cは、遅延回路22aまたは遅延回路22bからの信号を、それぞれスイッチ回路SW1、SW3を介して受け、活性化タイミングの異なるタイミング信号CLZ0を生成している。
【0031】
スイッチ回路SW1は、モードレジスタ20から出力されるレイテンシ信号CL1が活性化されたときにオンする。スイッチ回路SW2、SW3は、モードレジスタ20から出力されるレイテンシ信号CL2が活性化されたときにオンする。このため、CASレイテンシが“1”に設定されているとき、タイミング信号CLZ0は、遅延回路22aのみの遅延時間に依存して生成される。CASレイテンシが“2”に設定されているとき、タイミング信号CLZ0は、両遅延回路22a、22bの遅延時間に依存して生成される。すなわち、CLZ発生回路22は、タイミング信号CLZ0(コラム選択線信号CLZ)の生成タイミングを変えるタイミング調整回路として動作する。読み出しコマンドRDまたは書き込みコマンドWRが供給されてから、タイミング信号CLZ0が活性化されるまでの時間は、可変であり、CASレイテンシが大きいほど長くなる。なお、遅延回路22bの遅延時間は、後述する図4における期間DIFと同一にされている。
【0032】
次に、上述したSDRAMの読み出し動作を説明する。
なお、CASレイテンシが“1”の場合の読み出し動作は、図12(従来)と同一であるため、説明を省略する。このときのアクセス時間tRACは17nsである。
図3は、CASレイテンシが“2”の場合のSDRAMの読み出し動作を示している。クロック信号CLKの周波数は、図13(従来)と同一の150MHz(周期=6.7ns)にされている。
【0033】
アクティブコマンドACTVの受け付けから、ワード線選択信号WLおよびセンスアンプイネーブル信号LEZ、LEXの活性化までの動作(図3(a)〜(e))は、上述した図12と同一であるため、説明を省略する。
アクティブコマンドACTVの受け付け後、次のクロック信号CLKに同期して読み出しコマンドRDを示すコマンド信号CMDおよび図示しないアドレス信号AD(列アドレス)が供給される(図3(f))。すなわち、クロック信号CLKの周波数が高い場合にも、読み出しコマンドRDは、アクティブコマンドACTVの受け付け後、次のクロック信号CLKに同期して供給可能である。読み出しコマンドRDの受け付けにより、列アドレスに対応する制御回路が動作する。ここで、CASレイテンシが“2”の場合、図2に示したCLZ発生回路22は、遅延回路22a、22bを使用してタイミング信号CLZ0を活性化する。このため、コラム線選択信号CLZは、読み出しコマンドRDを受け付けたクロック信号CLKの立ち上がりから期間T4後に活性化される(図3(g))。期間T4と期間T3との差は、遅延回路22bの遅延時間に相当する。期間T4は、コラム線選択信号CLZが、期間T2の後に活性化されるように設定されている。このため、センスアンプ2により十分増幅された読み出しデータが、コラムスイッチ6を介してデータバスDBZ、DBXに伝達される(図3(h))。そして、読み出しコマンドRDの受け付け後、次のクロック信号CLK信号(図中、番号“1”を付したクロック信号CLKの立ち上がり)に同期して読み出しデータが入出力端子DQから出力される(図3(i))。このときのアクセス時間tRACは、クロック信号CLKの周波数が100MHzのときと同じ17nsであり、従来(図13)に比べ、6ns短縮されている。アクセス時間tRACが短縮されるため、FCRAMを搭載するシステムのバス占有率が向上される。
【0034】
図4は、期間T3と期間T4との関係を示している。
図において、期間DIFは、周波数が100MHzと150MHzとにおけるクロック信号CLKの周期の差を示している。そして、クロック信号CLKの周波数が高い場合の期間T4は、期間T3+期間DIFにされている。このため、ACTVコマンドの受け付けからコラム線選択信号CLZの活性化までの期間は、クロック信号CLKの周波数に依存せず、常に一定になる。したがって、コラム線選択信号CLZは、クロック信号CLKの周波数に依存せず、常に期間T2の後に活性化され、その活性化タイミングは同一になる。
【0035】
以上、本実施形態のFCRAMでは、設定されたレイテンシに応じて、コラム選択信号CLZを最適なタイミングで活性化することができ、アクセス時間tRACを最短にできる。この結果、FCRAMを搭載するシステムのバス占有率を向上できる。
図5は、本発明の半導体メモリの第2の実施形態における主要部の詳細を示している。従来技術および第1の実施形態で説明した回路・信号と同一の回路・信号については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。
【0036】
この実施形態では、CLZ発生回路22の遅延回路22a、22bの遅延時間をそれぞれ微調整するヒューズ回路26a、26bが形成されている。ヒューズ回路26a、26b以外構成は、第1の実施形態と同一である。
ヒューズ回路26a、26bは、ポリシリコン等からなる複数のヒューズ(図示せず)を有している。ヒューズ回路26a(または26b)は、これ等ヒューズの溶断に応じて、複数のヒューズ信号FUSa(またはFUSb)のいずれかを活性化する。遅延回路22a、22bの遅延時間は、活性化されたヒューズ信号FUSa、FUSbに応じてそれぞれ微調整される。すなわち、遅延回路22a、22bは、遅延時間がプログラム可能な可変遅延回路として動作する。そして、動作周波数に応じて図1に示したコラム線選択信号CLZが最適なタイミングで活性化されるようにヒューズが溶断される。
【0037】
この実施形態においても、上述した第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、この実施形態では、ヒューズを溶断することで、製造条件の変動等によりばらついた遅延回路22a、22bの特性を、製造後に調整できる。遅延回路22a、22bの特性のばらつきは、製造条件の変動の他、ウエハ上でのチップの位置、製造ロット内でのウエハの位置に依存して発生する。この結果、ホトマスクの変更、製造プロセスの変更を行うことなく、常に最適なタイミングのコラム線選択信号CLZを生成できる。
【0038】
図6は、本発明の半導体メモリの第3の実施形態の主要部を示している。従来技術および第1の実施形態で説明した回路・信号と同一の回路・信号については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。
この実施形態では、図5に示した構成にさらに試験回路28が追加されている。
【0039】
試験回路28は、例えば、プローブ試験時に活性化される試験信号TESTを受けて、複数の活性化信号ACTaのいずれか、および活性化信号ACTbのいずれかを活性化する。活性化信号ACTa、ACTbは、それぞれヒューズ信号FUSa、FUSbに対応する信号である。試験回路28を動作させることで、ヒューズを溶断することなく遅延回路22a、22bの遅延時間が微調整できる。すなわち、遅延回路22a、22bの遅延時間は、ヒューズ信号FUSa、FUSbまたは活性化信号ACTa、ACTbに応じてそれぞれ微調整される。
【0040】
この実施形態では、まず、FCRAMの製造後、複数のFCRAMがつながっているウエハの状態で、動作試験(プローブ試験)が実行される。この際、活性化信号ACTa、ACTbを順次に活性化させ動作試験を実行することで、FCRAMが最適に動作するコラム線選択信号CLZのタイミングが明らかになる。この後、第4の実施形態と同様に、最適な活性化信号ACTa、ACTbに対応するヒューズが溶断される。そして、FCRAMは、パッケージ状態に組み立てられ、最終の動作試験が実行された後、出荷される。
【0041】
この実施形態においても、上述した第1および第2の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、この実施形態では、FCRAMの特性評価の結果に基づいてヒューズを溶断した。このため、製造条件の変動等によりばらついた遅延回路22a、22bの特性を、製造後の試験工程で調整できる。この結果、ホトマスクの変更、製造プロセスの変更を行うことなく、常に最適なタイミングのコラム線選択信号CLZを生成できる。
【0042】
図7は、本発明の半導体メモリの第4の実施形態の主要部を示している。従来技術および第1の実施形態で説明した回路・信号と同一の回路・信号については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。
この実施形態は、行アドレスに対応する制御回路を動作させるための基本信号である行制御信号RASZを生成するRASZ発生回路30に特徴を有している。RASZ発生回路30以外の構成は、第1の実施形態と同一である。
【0043】
RASZ発生回路30は、直列に接続された遅延回路30a、30b、およびパルス発生回路30cの間にスイッチ回路SW4、SW5、SW6を配置して構成されている。遅延回路30a、30b、およびスイッチ回路SW4、SW5、SW6の配置・接続関係は、図2に示した遅延回路22a、22b、スイッチ回路SW1、SW2、SW3と同一である。遅延回路30aは、内部コマンド信号ICMD(読み出しコマンドRDまたは書き込みコマンドWR)を受け、受けた信号を所定の時間遅延させて出力している。遅延回路30bは、遅延回路30aからの信号をスイッチ回路SW5を介して受け、受けた信号を所定の時間遅延させて出力している。パルス発生回路30cは、内部コマンド信号(アクティブコマンドACTV)を受け、行制御信号RASZを活性化し、遅延回路30aまたは遅延回路30bからの信号を、それぞれスイッチ回路SW4、SW6を介して受け、所定のタイミングで行制御信号RASZを非活性化している。行制御信号RASZは、ワード線選択信号WLおよびプリチャージ信号PREを生成するために使用される。
【0044】
次に、この実施形態のFCRAMの読み出し動作を説明する。
図8は、CASレイテンシが“1”の場合のFCRAMの読み出し動作を示している。この例では、クロック信号CLKの周波数は、100MHz(周期=10ns)にされている。
アクティブコマンドACTVの受け付けから、ワード線選択信号WLおよびセンスアンプイネーブル信号LEZ、LEXの活性化までの動作(図8(a)〜(e))は、図12と同一であるため、説明を省略する。なお、ワード線選択信号WLの活性化およびプリチャージ信号PREの非活性化(リセット)は、行制御信号RASZ(図7)に対応して行われる。
【0045】
アクティブコマンドACTVの受け付け後、次のクロック信号CLKに同期して読み出しコマンドRDAを示すコマンド信号CMDおよび図示しないアドレス信号AD(列アドレス)が供給される(図8(f))。読み出しコマンドRDAは、読み出し動作の後、自動的にプリチャージ動作を実行するコマンドである(オートプリチャージコマンド)。読み出しコマンドRDAの受け付けにより、列アドレスに対応する制御回路が動作し、コラム線選択信号CLZが活性化(高レベル)される(図8(g))。コラム線選択信号CLZの活性化により、ビット線BL、/BL上に増幅された読み出しデータがデータバスDBZ、DBXに伝達される(図8(h))。そして、読み出しコマンドRDの受け付けの次のクロック信号CLK信号(図中、番号“1”を付したクロック信号CLKの立ち上がり)に同期して読み出しデータが入出力端子DQから出力される(図8(i))。
【0046】
この後、図示しない行制御信号RASZの非活性化に対応して、ワード線選択信号WLが非活性化され、さらにプリチャージ信号PREが活性化(セット)される(図8(j、k))。プリチャージ信号PREの活性化は、コラム線選択信号CLZの非活性化から期間T5の経過後に行われる。なお、RASZの非活性化タイミングは、図7に示した遅延回路30aのみの遅延時間に依存して生成される。プリチャージ信号PREの活性化により、ビット線BL、/BLがイコライズされる(図8(l))。
【0047】
図9は、CASレイテンシが“2”の場合のFCRAMの読み出し動作を示している。この例では、クロック信号CLKの周波数は、150MHz(周期=6.7ns)にされている。
アクティブコマンドACTVの受け付けから、ワード線選択信号WLおよびセンスアンプイネーブル信号LEZ、LEXの活性化までの動作(図9(a)〜(e))は、図3と同一であるため、説明を省略する。なお、ワード線選択信号WLの活性化およびプリチャージ信号PREの非活性化(リセット)は、行制御信号RASZ(図7)に対応して行われる。
【0048】
アクティブコマンドACTVの受け付け後、次のクロック信号CLKに同期して読み出しコマンドRDAを示すコマンド信号CMDおよび図示しないアドレス信号AD(列アドレス)が供給される(図9(f))。読み出しコマンドRDAの受け付けにより、図3と同様に、列アドレスに対応する制御回路が動作し、コラム線選択信号CLZは、読み出しコマンドRDAを受け付けたクロック信号CLKの立ち上がりから期間T4後に活性化される(図9(g))。コラム線選択信号CLZの活性化により、ビット線BL、/BL上に増幅された読み出しデータがデータバスDBZ、DBXに伝達される(図9(h))。そして、読み出しコマンドRDの受け付け後の次のクロック信号CLK信号(図中、番号“1”を付したクロック信号の立ち上がり)に同期して読み出しデータが入出力端子DQから出力される(図9(i))。
【0049】
この後、図示しない行制御信号RASZの非活性化に対応して、ワード線選択信号WLが非活性化され、さらにプリチャージ信号PREが活性化(セット)される(図9(j、k))。なお、行制御信号RASZの非活性化タイミングは、図7に示した両遅延回路30a、30bの遅延時間に依存して生成される。そして、プリチャージ信号PREの活性化は、図8と同様に、コラム線選択信号CLZの非活性化から期間T5の経過後に行われる。コラム線選択信号CLZの生成タイミングは、第1の実施形態と同様、クロック信号CLKの周波数に依存せず同一である。このため、ワード線選択信号WLおよびコラム線選択信号CLZの非活性化タイミングは、クロック信号CLKの周波数に依存せず、常に同一になる。この後、プリチャージ信号PREの活性化により、ビット線BL、/BLがイコライズされる(図9(l))。
【0050】
行制御信号RASZの非活性化タイミングを図8と同一にした場合のプリチャージ信号PREの立ち上がりタイミングを破線で示している。ビット線BL、/BLは、プリチャージ信号PREの非活性化によりイコライズされる。このため、本発明を適用しない場合、プリチャージ信号PREの非活性化がコラム線選択信号CLZの非活性化より前に行われ、誤った読み出しデータがデータバスDBZ、DBXに伝達される可能性がある。すなわち、誤動作の原因になる。
【0051】
この実施形態においても、上述した第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、この実施形態では、プリチャージ信号PREを、クロック信号CLKの周波数に依存せず、常にコラム線選択信号CLZの非活性化タイミングに合わせて活性化した。このため、誤ったデータが読み出されることを防止できる。
図10は、本発明の半導体メモリの第5の実施形態を示している。従来技術および第1の実施形態で説明した回路・信号と同一の回路・信号については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。
【0052】
この実施形態では、RASZ発生回路32が、上述した第4の実施形態のRASZ発生回路30と相違している。
RASZ発生回路32は、図7に示したRASZ発生回路30から遅延回路30a、30b、およびスイッチ回路SW4、SW5、SW6を除いて構成されている。パルス発生回路30cは、タイミング信号CLZ0をインバータ32aで反転した信号および内部コマンド信号(アクティブコマンドACTV)を受け、行制御信号RASZを生成している。行制御信号RASZは、アクティブコマンドACTVの活性化に基づいて活性化され、タイミング信号CLZ0の非活性化に基づいて非活性化される。すなわち、この実施形態では、行制御信号RASZの非活性化タイミングは、CLZ発生回路22を利用して生成される。
【0053】
この実施形態においても、上述した第1および第4の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、この実施形態では、CLZ発生回路22を利用することで行制御信号RASZを非活性化したので、RASZ発生回路32の構成を簡易にできる。
なお、上述した実施形態では、本発明をFCRAMに適用した例について述べた。本発明はかかる実施形態に限定されるものではない。例えば、本発明をSDRAM、またはシステムLSIのDRAMコアに適用してもよい。
【0054】
上述した実施形態では、読み出し動作時に、動作周波数に応じてコラム線選択信号CLZの生成タイミングを変更した例について説明した。しかしながら、本発明はかかる実施形態に限定されるものではない。例えば、書き込み動作時に、コラム線選択信号CLZの生成タイミングを変更してもよい。
例えば、書き込み動作時に、動作周波数に応じてコラム線選択信号CLZの生成タイミングを変更してもよい。この場合、書き込みコマンドWRの供給タイミングを遅らせなくても、書き込みデータがビット線BL、/BLに十分に伝達された後、コラム線選択信号CLZを非活性化できる。したがって、メモリセルに十分な信号量の書き込みデータを書き込むことができる。
【0055】
また、書き込み動作後に自動的にプリチャージ動作を実行する書き込みコマンドWRAにおいて、動作周波数に応じてコラム線選択信号CLZおよびプリチャージ信号PREの活性化タイミングを変更してもよい。この場合、CASレイテンシに応じて、常に、コラム線選択信号CLZの非活性化後にプリチャージ信号PREを活性化できる。したがって、誤ったデータがメモリセルMCに書き込まれることを防止できる。
【0056】
上述した第4の実施形態では、本発明をオートプリチャージ動作時に適用した例について説明した。しかしながら、本発明はかかる実施形態に限定されるものではない。例えば、本発明を外部から供給されるプリチャージコマンドに基づくプリチャージ動作に適用してもよい(請求項4に対応する)。
さらに、第4の実施形態(または第5の実施形態)に、第2の実施形態のヒューズ回路26a、26bを適用して、遅延回路22a、22b、30a、30b(または遅延回路22a、22b)の微調整を行ってもよい。その際、第3の実施形態の試験回路28を付加してもよい。
【0057】
以上、本発明について詳細に説明してきたが、上記の実施形態およびその変形例は発明の一例に過ぎず、本発明はこれに限定されるものではない。本発明を逸脱しない範囲で変形可能であることは明らかである。
以上の実施形態において説明した発明を整理して、付記として開示する。
(付記1) 動作タイミングが異なる複数の動作モードを有し、
ワード線を制御する行制御回路と、ビット線を制御する列制御回路と、複数のコマンドを順次に受ける入力回路とを備え、
前記列制御回路を動作させる前記コマンドを受けた後、前記列制御回路が動作するまでの時間は、前記動作モードに応じて異なることを特徴とする半導体メモリ。
【0058】
(付記2) 付記1記載の半導体メモリにおいて、
前記列制御回路を動作させる前記コマンドは、読み出し動作を実行する読み出しコマンドおよび書き込み動作を実行する書き込みコマンドの少なくともいずれであり、該コマンドは、クロック信号に同期して供給され、
前記動作モードは、前記読み出しコマンドまたは前記書き込みコマンドの供給からデータの入出力が開始されるまでのクロックサイクル数を示すレイテンシの設定に応じて切り替えられることを特徴とする半導体メモリ。
【0059】
(付記3) 付記2記載の半導体メモリにおいて、
前記列制御回路が動作するまでの前記時間は、前記レイテンシが大きいほど長いことを特徴とする半導体メモリ。
(付記4) 付記1記載の半導体メモリにおいて、
読み出し動作および書き込み動作の終了後、前記ビット線を所定の電圧にするプリチャージ動作がそれぞれ実行され、
前記読み出し動作を実行する読み出しコマンドおよび前記書き込み動作を実行する書き込みコマンドを受けた後、前記プリチャージ動作が開始されるまでの時間は、前記動作モードに応じて異なることを特徴とする半導体メモリ。
【0060】
(付記5) 付記1記載の半導体メモリにおいて、
前記コマンドは、前記ビット線を所定の電圧にするプリチャージ動作を実行するプリチャージコマンドを含み、
前記プリチャージコマンドを受けた後、前記プリチャージ動作が開始されるまでの時間は、前記動作モードに応じて異なることを特徴とする半導体メモリ。
【0061】
(付記6) 付記4または付記5記載の半導体メモリにおいて、
前記ワード線は、前記プリチャージ動作の開始に同期して非活性化されることを特徴とする半導体メモリ。
(付記7) 動作タイミングが異なる複数の動作モードを有し、
行制御コマンドの供給に応じて動作しワード線を制御する行制御回路と、列制御コマンドの供給に応じて動作しビット線を制御する列制御回路と、前記行制御コマンドおよび前記列制御コマンドを順次に受ける入力回路とを備え、
前記行制御コマンドの供給を受けた後、前記列制御回路が動作するまでの時間は、動作モードによらず一定であることを特徴とする半導体メモリ。
【0062】
(付記8) 付記7記載の半導体メモリにおいて、
読み出し動作および書き込み動作の終了後、前記ビット線を所定の電圧にするプリチャージ動作がそれぞれ実行され、
前記行コマンドの供給を受けた後、前記プリチャージ動作が開始されるまでの時間は、動作モードによらず一定であることを特徴とする半導体メモリ。
【0063】
(付記9) 付記1または付記7記載の半導体メモリにおいて、
複数の遅延回路を有し、前記動作モードに応じて所定の該遅延回路を選択し前記時間を変更するタイミング調整回路を備え、
前記遅延回路の遅延時間は、微調整可能であることを特徴とする半導体メモリ。
(付記10) 付記9記載の半導体メモリにおいて、
前記遅延回路の遅延時間を微調整するヒューズを備えたことを特徴とする半導体メモリ。
【0064】
(付記11) 付記10記載の半導体メモリにおいて、
前記遅延回路の遅延時間を微調整する試験回路を備えたことを特徴とする半導体メモリ。
付記3の半導体メモリでは、読み出しコマンドまたは書き込みコマンドの供給を受けた後、列制御回路が動作するまでの時間は、レイテンシが大きいほど長くされている。このため、設定されたレイテンシに応じて、列制御回路の動作タイミングを最適に設定できる。
【0065】
【発明の効果】
請求項1の半導体メモリでは、それぞれの動作モードにおいて、メモリセルへのアクセス時間を最短にできる。この結果、半導体メモリを搭載するシステムのバス占有率を向上できる。
請求項2の半導体メモリでは、データの入出力の開始タイミング(レイテンシ)に応じて、列制御回路の動作タイミングを最適に設定できる。
【0066】
請求項3および請求項4の半導体メモリでは、動作モードに応じてプリチャージ動作を最適なタイミングで実行できる。この結果、次のメモリ動作を早く開始でき、単位時間当たりのデータの入出力回数を増大できる。すなわち、半導体メモリを搭載するシステムのバス占有率を向上できる。
【0067】
請求項5の半導体メモリでは、ビット線へのデータの読み出しの停止後またはビット線へのデータの書き込みの停止後、プリチャージ動作を、最適なタイミングかつ最少の時間で開始できる。
【0068】
請求項6の半導体メモリでは、動作モードに応じてプリチャージ動作を最適なタイミングで実行できる。この結果、次のメモリ動作を早く開始でき、単位時間当たりのデータの入出力回数を増大できる。すなわち、半導体メモリを搭載するシステムのバス占有率を向上できる。
請求項7の半導体メモリでは、半導体メモリの製造条件の変動等によりばらつく遅延回路の特性を、製造後に調整できる。
【0069】
請求項8の半導体メモリでは、製造された各半導体メモリに応じて、遅延回路の遅延時間が最適に設定できる。この結果、半導体メモリの製造後に、各動作モードの動作タイミングを最適にできる。
請求項9の半導体メモリでは、ホトマスクの変更、製造プロセスの変更を行うことなく、各動作モードの動作タイミングを、常に最適にできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体メモリの第1の実施形態を示すブロック図である。
【図2】図1のCLZ発生回路の詳細を示すブロック図である。
【図3】第1の実施形態における読み出し動作を示すタイミング図である。
【図4】期間T3、T4の関係を示すタイミング図である。
【図5】本発明の半導体メモリの第2の実施形態の主要部を示すブロック図である。
【図6】本発明の半導体メモリの第3の実施形態の主要部を示すブロック図である。
【図7】本発明の半導体メモリの第4の実施形態の主要部を示すブロック図である。
【図8】第4の実施形態における読み出し動作およびプリチャージ動作を示すタイミング図である。
【図9】第4の実施形態における読み出し動作およびプリチャージ動作を示すタイミング図である。
【図10】本発明の半導体メモリの第5の実施形態の主要部を示すブロック図である。
【図11】従来のSDRAMのセンスアンプおよびその周辺を示す回路図である。
【図12】従来のSDRAMの読み出し動作を示すタイミング図である。
【図13】従来のSDRAMの読み出し動作を示すタイミング図である。
【符号の説明】
2 センスアンプ
4 プリチャージ回路
6 コラムスイッチ
10 入出力回路
12 制御回路
14 メモリコア
16 クロックバッファ
18 コマンドデコーダ
20 モードレジスタ
22 CLZ発生回路
22a、22b 遅延回路
22c パルス発生回路
24 コラムデコーダ
26a、26b ヒューズ回路
28 試験回路
30 RASZ発生回路
30a、30b 遅延回路
30c パルス発生回路
32 RASZ発生回路
32a インバータ
ACTa、ACTb 活性化信号
AD アドレス信号
BL、/BL ビット線
CL1、CL2 レイテンシ信号
CLK クロック信号
CLZ コラム線選択信号
CLZ0 タイミング信号
CMD コマンド信号
DBZ、DBX データ信号
DQ データ入出力信号
FUSa、FUSb ヒューズ信号
IAD 内部アドレス信号
ICLK 内部クロック信号
ICMD 内部コマンド信号
IDQ 内部データ入出力信号
LEZ、LEX センスアンプイネーブル信号
MC メモリセル
PRE プリチャージ信号
RD 読み出しコマンド
SW1、SW2、SW3 スイッチ回路
SW4、SW5、SW6 スイッチ回路
WL ワード線選択信号
WR 書き込みコマンド[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a technique for reducing the access time of a semiconductor memory. In particular, the present invention relates to a technique for optimally operating a circuit corresponding to a column address according to latency.
[0002]
[Prior art]
FIG. 11 shows a general SDRAM (Synchronous DRAM) sense amplifier and its periphery.
In the figure,
[0003]
The
[0004]
The precharge circuit 4 includes an
One of the source / drain of the
[0005]
The bit lines BL and / BL are connected to memory arrays arranged on both sides of the
Next, the SDRAM read operation will be described.
[0006]
FIG. 12 shows the SDRAM read operation when the CAS latency is “1”. CAS latency is the number of clock cycles from when the read command RD is supplied until read data is output. The CAS latency is set according to, for example, the clock frequency of a system equipped with SDRAM. In this example, the frequency of the clock signal CLK is 100 MHz (period = 10 ns).
[0007]
First, a command signal CMD indicating an active command ACTV and a row address signal (not shown) are supplied in synchronization with the clock signal CLK (FIG. 12A). Upon receipt of the active command ACTV, the control circuit corresponding to the row address operates, and the word line selection signal WL is activated (high level) (FIG. 12B). Here, the word line selection signal WL is a signal transmitted onto the word line that controls the transfer gate of the memory cell formed in the memory array. By activation of the word line selection signal WL, the memory cell is connected to the bit line BL (or / BL), and the data held in the memory cell is transmitted to the bit line on BL (or / BL) (see FIG. 12 (c)).
[0008]
After a predetermined time from the activation of the word line selection signal WL, the sense amplifier enable signals LEZ and LEX are activated (high level and low level, respectively) (FIG. 12 (d)). Activation of the sense amplifier enable signals LEZ and LEX activates the
[0009]
A period T2 from the activation of the sense amplifier enable signals LEZ and LEX is a period necessary for the read data to be sufficiently amplified by the
[0010]
After receiving the active command ACTV, a command signal CMD indicating a read command RD and an address signal AD (column address) (not shown) are supplied in synchronization with the next clock signal CLK (FIG. 12 (f)). Upon receipt of the read command RD, the control circuit corresponding to the column address operates, and the column line selection signal CLZ is activated (high level) (FIG. 12 (g)). Here, a period T3 from when the read command RD is supplied to when the column line selection signal CLZ is activated depends on the operation time of the control circuit and does not depend on the frequency of the clock signal CLK. In order to read the read data correctly, the column line selection signal CLZ is activated after the period T2. As the column line selection signal CLZ is activated, read data amplified on the bit lines BL and / BL is transmitted to the data buses DBZ and DBX (FIG. 12 (h)). Then, read data is output from the input / output terminal DQ in synchronization with the next clock signal CLK signal after receiving the read command RD (the rising edge of the clock signal CLK numbered “1” in the figure) (FIG. 12). (I)). The access time tRAC (/ RAS Access time from Clock) from when the ACTV command is supplied to when the read data is output is 17 ns.
[0011]
FIG. 13 shows an SDRAM read operation when the CAS latency is “2”. The frequency of the clock signal CLK is higher than that in FIG. In this example, the frequency of the clock signal CLK is 150 MHz (period = 6.7 ns).
The operations from the reception of the active command ACTV to the activation of the word line selection signal WL and the sense amplifier enable signals LEZ and LEX (FIGS. 13A to 13E) are the same as those in FIG. To do.
[0012]
The period T3 ′ in the figure is the period from the rising edge of the clock signal CLK to the activation of the column line selection signal CLZ when the read command RD is supplied in synchronization with the next clock signal CLK after the active command ACTV is received. Is shown. In this case, the rising timing of the column line selection signal CLZ is included in the period T2. For this reason, the read command RD must be supplied in synchronization with the second clock signal CLK (rising edge of the clock signal CLK numbered “0” in the figure) after receiving the active command ACTV (see FIG. 13 (f)).
[0013]
Upon receipt of the read command RD, the control circuit corresponding to the column address operates, and the column line selection signal CLZ is activated (high level) after a period T3 from the rising edge of the clock signal CLK (FIG. 13 (g)). The read data amplified on the bit lines BL and / BL is transmitted to the data buses DBZ and DBX as in FIG. 12 (FIG. 13 (h)). Then, after receiving the read command RD, read data is output from the input / output terminal DQ in synchronization with the next clock signal CLK signal (rising edge of the clock signal CLK numbered “1” in the figure) (FIG. 13). (I)). The access time tRAC at this time is 23 ns, which is longer than that in FIG.
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the conventional SDRAM has a problem that the access time tRAC becomes longer when the frequency of the clock signal CLK is higher. As a result, there is a problem that the higher the frequency of the clock signal CLK, the lower the data bus occupation ratio. The bus occupation ratio is a ratio at which valid data is transmitted on the data bus in the system in a predetermined period. If the bus occupancy is low, the performance of the entire system with SDRAM will be degraded.
[0015]
An object of the present invention is to shorten the access time of a semiconductor memory.
Another object of the present invention is to provide a semiconductor memory capable of improving the bus occupation ratio.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
The semiconductor memory of
[0017]
According to another aspect of the semiconductor memory of the present invention, the command for operating the column control circuit is at least one of a read command and a write command. A read operation is executed by supplying a read command, and a write operation is executed by supplying a write command. These commands are supplied in synchronization with the clock signal. The operation timing is changed, that is, the operation mode is switched by setting the latency to a predetermined value. Here, the latency is a value indicating the number of clock cycles from the supply of the read command or the write command to the start of data input / output. Therefore, the operation timing of the column control circuit can be set optimally according to the start timing (operation mode) of data input / output.
[0018]
According to another aspect of the semiconductor memory of the present invention, after the read operation and the write operation are completed, a precharge operation for setting the bit line to a predetermined voltage is performed. Then, after receiving the read command for executing the read operation or the write command for executing the write operation, the time until the precharge operation is started is changed according to the operation mode. For this reason, the precharge operation can be executed at an optimal timing according to the operation mode. As a result, the next memory operation can be started quickly, and the number of data inputs / outputs per unit time can be increased. That is, it is possible to improve the bus occupancy rate of a system equipped with a semiconductor memory. In particular, when the present invention is applied to a semiconductor memory that automatically executes a precharge operation after completion of a read operation and a write operation, a remarkable effect can be obtained.
[0019]
According to another aspect of the present invention, there is provided a semiconductor memory having a precharge command for executing a precharge operation for setting a bit line to a predetermined voltage. The time until the precharge operation is started after receiving the precharge command can be changed according to the operation mode. For this reason, the precharge operation can be executed at an optimum timing according to the operation mode, and the bus occupancy rate of the system equipped with the semiconductor memory can be improved.
[0020]
According to another aspect of the semiconductor memory of the present invention, the word line is deactivated in synchronization with the start of the precharge operation. For this reason, after stopping reading data to the bit line or after stopping writing data to the bit line, the precharge operation is performed at the optimum timing and the minimum time.You can start.
[0021]
Claim 6In the semiconductor memory, after the read operation and the write operation are completed, a precharge operation for setting the bit line to a predetermined voltage is performed. And after receiving the row control command, the time until the precharge operation is started isMade constant.For this reason, the precharge operation can be executed at an optimal timing according to the operation mode. As a result, the next memory operation can be started quickly, and the number of data inputs / outputs per unit time can be increased. That is, it is possible to improve the bus occupancy rate of a system equipped with a semiconductor memory.
[0022]
Claim 7The semiconductor memory includes a timing adjustment circuit having a plurality of delay circuits. Then, by selecting a predetermined delay circuit, the time until the column control circuit operates after the command for operating the column control circuit is changed. Further, the timing adjustment circuit finely adjusts the delay time of the delay circuit according to the operation mode. For this reason, the characteristics of the delay circuit that varies due to fluctuations in the manufacturing conditions of the semiconductor memory can be adjusted after manufacturing.
[0023]
Claim 8In this semiconductor memory, the delay time of the delay circuit is finely adjusted by blowing the fuse. For this reason, the delay time of the delay circuit can be set optimally according to each manufactured semiconductor memory. As a result, the operation timing of each operation mode can be optimized after the semiconductor memory is manufactured.
Claim 9In the semiconductor memory, first, in the test process, the test circuit is operated, and the delay time of the delay circuit is finely adjusted. Thereafter, a predetermined fuse is blown based on the test result, and the delay time of the delay circuit is set. As a result, the operation timing of each operation mode can always be optimized without changing the photomask and the manufacturing process.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The signal lines indicated by bold lines in each drawing indicate that they are composed of a plurality of lines. A part of the block to which the thick line is connected is composed of a plurality of circuits.
FIG. 1 shows a first embodiment of a semiconductor memory according to the present invention.Show.The same circuits / signals as those described in the prior art are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
[0025]
This semiconductor memory is formed as an FCRAM (Fast Cycle RAM) having an SDRAM interface on a silicon substrate using a CMOS process technology. In other words, this FCRAM receives the address signal AD separately into a row address and a column address (address multiplexing method), selects a word line corresponding to the row address, and performs a read operation corresponding to the column address. Or perform a write operation.
[0026]
The FCRAM has an input / output circuit 10, a control circuit 12, and a memory core 14 including a plurality of memory arrays. The input / output circuit 10 includes a clock buffer 16 and a command decoder 18. The clock buffer 16 amplifies a clock signal CLK supplied from the outside and outputs it as an internal clock signal ICLK. The command decoder 18 operates as an input circuit for a command signal CMD supplied from the outside. The command decoder 18 decodes the command signal CMD and outputs it as an internal command signal ICMD. The input / output circuit 10 receives the clock signal CLK, the command signal CMD, and the address signal AD, and outputs the internal clock signal ICLK, the internal command signal ICMD, and the internal address signal IAD to the control circuit 12, and the data input / output signal DQ and the internal data I / O signal IDQ is being input / output. The symbol DQ is also used as the name of the data input / output terminal.
[0027]
The control circuit 12 includes a
[0028]
The
The
[0029]
The memory core 14 includes a memory cell MC, a
[0030]
FIG. 2 shows details of the
The
[0031]
The switch circuit SW1 is turned on when the latency signal CL1 output from the
[0032]
Next, the above-described SDRAM read operation will be described.
Note that the read operation when the CAS latency is “1” is the same as that in FIG. At this time, the access time tRAC is 17 ns.
FIG. 3 shows the SDRAM read operation when the CAS latency is “2”. The frequency of the clock signal CLK is set to 150 MHz (period = 6.7 ns), which is the same as in FIG. 13 (conventional).
[0033]
The operations from the acceptance of the active command ACTV to the activation of the word line selection signal WL and the sense amplifier enable signals LEZ and LEX (FIGS. 3A to 3E) are the same as those in FIG. Is omitted.
After receiving the active command ACTV, a command signal CMD indicating a read command RD and an address signal AD (column address) (not shown) are supplied in synchronization with the next clock signal CLK (FIG. 3 (f)). That is, even when the frequency of the clock signal CLK is high, the read command RD can be supplied in synchronization with the next clock signal CLK after receiving the active command ACTV. Upon receipt of the read command RD, the control circuit corresponding to the column address operates. Here, when the CAS latency is “2”, the
[0034]
FIG. 4 shows the relationship between the period T3 and the period T4.
In the figure, a period DIF indicates a difference in the period of the clock signal CLK when the frequency is 100 MHz and 150 MHz. Then, the period T4 when the frequency of the clock signal CLK is high is a period T3 + period DIF. Therefore, the period from acceptance of the ACTV command to activation of the column line selection signal CLZ is always constant regardless of the frequency of the clock signal CLK. Therefore, the column line selection signal CLZ is always activated after the period T2 without depending on the frequency of the clock signal CLK, and the activation timing is the same.
[0035]
As described above, in the FCRAM according to the present embodiment, the column selection signal CLZ can be activated at an optimum timing according to the set latency, and the access time tRAC can be minimized. As a result, the bus occupancy rate of the system equipped with FCRAM can be improved.
FIG. 5 shows the details of the main part in the second embodiment of the semiconductor memory of the present invention.Show.The same circuits and signals as those described in the prior art and the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
[0036]
In this embodiment,
The
[0037]
Also in this embodiment, the same effect as that of the first embodiment described above can be obtained. Furthermore, in this embodiment, by fusing the fuse, the characteristics of the
[0038]
FIG. 6 shows the main part of the third embodiment of the semiconductor memory of the present invention.Show.The same circuits and signals as those described in the prior art and the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
In this embodiment, a
[0039]
For example, the
[0040]
In this embodiment, first, after manufacturing the FCRAM, an operation test (probe test) is performed in a wafer state in which a plurality of FCRAMs are connected. At this time, by sequentially activating the activation signals ACTa and ACTb and executing an operation test, the timing of the column line selection signal CLZ at which the FCRAM operates optimally becomes clear. Thereafter, as in the fourth embodiment, the fuses corresponding to the optimum activation signals ACTa and ACTb are blown. The FCRAM is assembled in a package state and shipped after the final operation test is executed.
[0041]
Also in this embodiment, the same effects as those of the first and second embodiments described above can be obtained. Further, in this embodiment, the fuse is blown based on the result of the characteristic evaluation of FCRAM. For this reason, the characteristics of the
[0042]
FIG. 7 shows the main part of the fourth embodiment of the semiconductor memory of the present invention.Show.The same circuits and signals as those described in the prior art and the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
This embodiment is characterized by a RASZ generation circuit 30 that generates a row control signal RASZ, which is a basic signal for operating a control circuit corresponding to a row address. The configuration other than the RASZ generation circuit 30 is the same as that of the first embodiment.
[0043]
The RASZ generation circuit 30 is configured by arranging switch circuits SW4, SW5, and SW6 between
[0044]
Next, the read operation of the FCRAM of this embodiment will be described.
FIG. 8 shows the FCRAM read operation when the CAS latency is “1”. In this example, the frequency of the clock signal CLK is 100 MHz (period = 10 ns).
The operations from the reception of the active command ACTV to the activation of the word line selection signal WL and the sense amplifier enable signals LEZ and LEX (FIGS. 8A to 8E) are the same as those in FIG. To do. The activation of the word line selection signal WL and the deactivation (reset) of the precharge signal PRE are performed in response to the row control signal RASZ (FIG. 7).
[0045]
After receiving the active command ACTV, a command signal CMD indicating a read command RDA and an address signal AD (column address) (not shown) are supplied in synchronization with the next clock signal CLK (FIG. 8 (f)). The read command RDA is a command for automatically executing a precharge operation after the read operation (auto precharge command). Upon receipt of the read command RDA, the control circuit corresponding to the column address operates, and the column line selection signal CLZ is activated (high level) (FIG. 8 (g)). As the column line selection signal CLZ is activated, the read data amplified on the bit lines BL and / BL is transmitted to the data buses DBZ and DBX (FIG. 8 (h)). Then, the read data is output from the input / output terminal DQ in synchronization with the clock signal CLK signal (the rising edge of the clock signal CLK numbered “1” in the figure) next to the reception of the read command RD (FIG. 8 ( i)).
[0046]
Thereafter, in response to the inactivation of the row control signal RASZ (not shown), the word line selection signal WL is inactivated and the precharge signal PRE is activated (set) (FIG. 8 (j, k)). ). Precharge signal PREactivationIs performed after the elapse of the period T5 from the deactivation of the column line selection signal CLZ. Note that the RASZ inactivation timing is generated depending on the delay time of only the
[0047]
FIG. 9 shows the read operation of the FCRAM when the CAS latency is “2”. In this example, the frequency of the clock signal CLK is 150 MHz (period = 6.7 ns).
The operations from the reception of the active command ACTV to the activation of the word line selection signal WL and the sense amplifier enable signals LEZ and LEX (FIGS. 9A to 9E) are the same as those in FIG. To do. The activation of the word line selection signal WL and the deactivation (reset) of the precharge signal PRE are performed in response to the row control signal RASZ (FIG. 7).
[0048]
After receiving the active command ACTV, a command signal CMD indicating a read command RDA and an address signal AD (column address) (not shown) are supplied in synchronization with the next clock signal CLK (FIG. 9 (f)). When the read command RDA is received, the control circuit corresponding to the column address operates as in FIG. 3, and the column line selection signal CLZ is activated after a period T4 from the rising edge of the clock signal CLK that has received the read command RDA. (FIG. 9 (g)). By activation of the column line selection signal CLZ, read data amplified on the bit lines BL and / BL is transmitted to the data buses DBZ and DBX (FIG. 9 (h)). Then, read data is output from the input / output terminal DQ in synchronization with the next clock signal CLK signal (the rising edge of the clock signal numbered “1” in the figure) after acceptance of the read command RD (FIG. 9 ( i)).
[0049]
Thereafter, in response to the deactivation of the row control signal RASZ (not shown), the word line selection signal WL is deactivated and the precharge signal PRE is activated (set) (FIG. 9 (j, k)). ). Note that the deactivation timing of the row control signal RASZ is generated depending on the delay times of both
[0050]
The rising timing of the precharge signal PRE when the deactivation timing of the row control signal RASZ is the same as that in FIG. 8 is indicated by a broken line. The bit lines BL and / BL are equalized by deactivation of the precharge signal PRE. Therefore, if the present invention is not applied, the decharge signal PRE may be deactivated before the column line selection signal CLZ is deactivated, and erroneous read data may be transmitted to the data buses DBZ and DBX. There is. That is, it causes a malfunction.
[0051]
Also in this embodiment, the same effect as that of the first embodiment described above can be obtained. Furthermore, in this embodiment, the precharge signal PRE is not dependent on the frequency of the clock signal CLK, and is always in synchronization with the deactivation timing of the column line selection signal CLZ.activationdid. For this reason, it is possible to prevent erroneous data from being read.
FIG. 10 shows a fifth embodiment of the semiconductor memory of the present invention.Show.The same circuits and signals as those described in the prior art and the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
[0052]
In this embodiment, the RASZ generation circuit 32 is different from the RASZ generation circuit 30 of the fourth embodiment described above.
The RASZ generation circuit 32 is configured by removing the
[0053]
Also in this embodiment, the same effects as those in the first and fourth embodiments described above can be obtained. Furthermore, in this embodiment, since the row control signal RASZ is deactivated by using the
In the above-described embodiment, the example in which the present invention is applied to the FCRAM has been described. The present invention is not limited to such an embodiment. For example, the present invention may be applied to SDRAM or a DRAM core of a system LSI.
[0054]
In the above-described embodiment, the example in which the generation timing of the column line selection signal CLZ is changed according to the operation frequency during the read operation has been described. However, the present invention is not limited to such an embodiment. For example, the generation timing of the column line selection signal CLZ may be changed during the write operation.
For example, during the write operation, the generation timing of the column line selection signal CLZ may be changed according to the operating frequency. In this case, the column line selection signal CLZ can be deactivated after the write data is sufficiently transmitted to the bit lines BL and / BL without delaying the supply timing of the write command WR. Therefore, write data having a sufficient signal amount can be written in the memory cell.
[0055]
In addition, in the write command WRA that automatically executes the precharge operation after the write operation, the column line selection signal CLZ and the precharge signal PRE are changed according to the operation frequency.activationThe timing may be changed. In this case, the precharge signal PRE is always applied after the column line selection signal CLZ is deactivated according to the CAS latency.activationit can. Therefore, erroneous data can be prevented from being written into the memory cell MC.
[0056]
In the above-described fourth embodiment, the example in which the present invention is applied during the auto precharge operation has been described. However, the present invention is not limited to such an embodiment. For example, the present invention may be applied to a precharge operation based on a precharge command supplied from the outside (corresponding to claim 4).
Further, by applying the
[0057]
As mentioned above, although this invention was demonstrated in detail, said embodiment and its modification are only examples of this invention, and this invention is not limited to this. Obviously, modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
The invention described in the above embodiments is organized and disclosed as an appendix.
(Supplementary note 1) Having multiple operation modes with different operation timings,
A row control circuit for controlling a word line; a column control circuit for controlling a bit line; and an input circuit for sequentially receiving a plurality of commands.
2. The semiconductor memory according to
[0058]
(Appendix 2) In the semiconductor memory described in
The command for operating the column control circuit is at least one of a read command for executing a read operation and a write command for executing a write operation, and the command is supplied in synchronization with a clock signal,
2. The semiconductor memory according to
[0059]
(Appendix 3) In the semiconductor memory described in
The semiconductor memory according to
(Appendix 4) In the semiconductor memory described in
After completion of the read operation and the write operation, a precharge operation for setting the bit line to a predetermined voltage is performed,
The semiconductor memory according to
[0060]
(Appendix 5) In the semiconductor memory described in
The command includes a precharge command for executing a precharge operation for setting the bit line to a predetermined voltage,
The semiconductor memory according to
[0061]
(Appendix 6)Appendix 4OrAppendix 5In the described semiconductor memory,
The semiconductor memory according to
(Appendix 7) Having multiple operation modes with different operation timings,
A row control circuit that operates in response to supply of a row control command and controls a word line; a column control circuit that operates in response to supply of a column control command and controls a bit line;Line controlCommand and aboveColumn controlAn input circuit for receiving commands sequentially,
SaidLine controlA semiconductor memory characterized in that the time from when a command is supplied until the column control circuit operates is constant regardless of the operation mode.
[0062]
(Appendix 8) In the semiconductor memory described in
After completion of the read operation and the write operation, a precharge operation for setting the bit line to a predetermined voltage is performed,
2. A semiconductor memory according to
[0063]
(Appendix 9) In the semiconductor memory according to
A timing adjustment circuit having a plurality of delay circuits, selecting a predetermined delay circuit according to the operation mode, and changing the time;
A semiconductor memory characterized in that the delay time of the delay circuit can be finely adjusted.
(Supplementary note 10) In the semiconductor memory according to supplementary note 9,
A semiconductor memory comprising a fuse for finely adjusting a delay time of the delay circuit.
[0064]
(Supplementary note 11) In the semiconductor memory according to supplementary note 10,
A semiconductor memory comprising a test circuit for finely adjusting a delay time of the delay circuit.
In the semiconductor memory of appendix 3, the time until the column control circuit operates after receiving the supply of the read command or the write command is increased as the latency is increased. Therefore, the operation timing of the column control circuit can be optimally set according to the set latency.
[0065]
【The invention's effect】
In the semiconductor memory of the first aspect, the access time to the memory cell can be minimized in each operation mode. As a result, it is possible to improve the bus occupancy rate of a system equipped with a semiconductor memory.
In the semiconductor memory according to the second aspect, the operation timing of the column control circuit can be optimally set according to the start timing (latency) of data input / output.
[0066]
In the semiconductor memory according to the third and fourth aspects, the precharge operation can be executed at an optimum timing according to the operation mode. As a result, the next memory operation can be started quickly, and the number of data inputs / outputs per unit time can be increased. That is, it is possible to improve the bus occupancy rate of a system equipped with a semiconductor memory.
[0067]
According to another aspect of the semiconductor memory of the present invention, after stopping reading data to the bit line or stopping writing data to the bit line, the precharge operation is performed at an optimal timing and at a minimum time.You can start.
[0068]
Claim 6In this semiconductor memory, the precharge operation can be executed at an optimal timing according to the operation mode. As a result, the next memory operation can be started quickly, and the number of data inputs / outputs per unit time can be increased. That is, it is possible to improve the bus occupancy rate of a system equipped with a semiconductor memory.
Claim 7In this semiconductor memory, the characteristics of the delay circuit, which varies due to variations in the manufacturing conditions of the semiconductor memory, can be adjusted after manufacturing.
[0069]
Claim 8In this semiconductor memory, the delay time of the delay circuit can be set optimally according to each manufactured semiconductor memory. As a result, the operation timing of each operation mode can be optimized after the semiconductor memory is manufactured.
Claim 9In this semiconductor memory, the operation timing of each operation mode can always be optimized without changing the photomask and the manufacturing process.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of a semiconductor memory of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing details of the CLZ generation circuit of FIG. 1;
FIG. 3 is a timing chart showing a read operation in the first embodiment.
FIG. 4 is a timing chart showing a relationship between periods T3 and T4.
FIG. 5 is a block diagram showing a main part of a second embodiment of a semiconductor memory of the present invention.
FIG. 6 is a block diagram showing a main part of a third embodiment of the semiconductor memory of the present invention.
FIG. 7 is a block diagram showing a main part of a fourth embodiment of the semiconductor memory of the present invention.
FIG. 8 is a timing chart showing a read operation and a precharge operation in the fourth embodiment.
FIG. 9 is a timing chart showing a read operation and a precharge operation in the fourth embodiment.
FIG. 10 is a block diagram showing main parts of a semiconductor memory according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a circuit diagram illustrating a conventional SDRAM sense amplifier and its periphery.
FIG. 12 is a timing chart showing a conventional SDRAM read operation.
FIG. 13 is a timing chart showing a conventional SDRAM read operation.
[Explanation of symbols]
2 sense amplifiers
4 Precharge circuit
6 Column switch
10 I / O circuit
12 Control circuit
14 Memory core
16 clock buffers
18 Command decoder
20 Mode register
22 CLZ generator
22a, 22b delay circuit
22c Pulse generation circuit
24 column decoder
26a, 26b Fuse circuit
28 Test circuit
30 RASZ generation circuit
30a, 30b delay circuit
30c pulse generation circuit
32 RASZ generator
32a inverter
ACTa, ACTb activation signal
AD address signal
BL, / BL bit line
CL1, CL2 latency signal
CLK clock signal
CLZ Column line selection signal
CLZ0 timing signal
CMD command signal
DBZ, DBX data signal
DQ data input / output signal
FUSa, FUSb Fuse signal
IAD internal address signal
ICLK Internal clock signal
ICMD internal command signal
IDQ internal data input / output signal
LEZ, LEX Sense amplifier enable signal
MC memory cell
PRE Precharge signal
RD read command
SW1, SW2, SW3 Switch circuit
SW4, SW5, SW6 Switch circuit
WL Word line selection signal
WR write command
Claims (9)
行制御コマンドの供給に応じて動作しワード線を制御する行制御回路と、前記列制御コマンドの供給に応じて動作しビット線を制御する列制御回路と、前記行制御コマンドおよび前記列制御コマンドを順次に受ける入力回路とを備え、
前記行制御コマンドの供給を受けた後、前記列制御回路が動作するまでの時間は、前記動作モードによらず一定であり、前記列制御回路を動作させる前記列制御コマンドを受けた後、前記列制御回路が動作するまでの時間は、前記動作モードに応じて異なることを特徴とする半導体メモリ。 A plurality of operation modes having different latencies indicating the number of clock cycles from the supply of the column control command to the start of data input / output ,
A row control circuit for controlling the operation and the word lines in response to the supply line control command, a column control circuit for controlling the operation and the bit lines in response to the supply of the column control command, the line control command and the column control commands And an input circuit for sequentially receiving
After receiving the supply of the line control command, time to the column control circuit is operated is constant regardless of the said operating mode, after receiving the train control command for operating the column control circuit, wherein A semiconductor memory characterized in that the time until the column control circuit operates varies depending on the operation mode.
前記列制御回路を動作させる前記列制御コマンドは、読み出し動作を実行する読み出しコマンドおよび書き込み動作を実行する書き込みコマンドの少なくともいずれかであり、該コマンドは、クロック信号に同期して供給され、
前記動作モードは、前記レイテンシの設定に応じて切り替えられることを特徴とする半導体メモリ。The semiconductor memory according to claim 1.
The column control command for operating the column control circuit is at least one of a read command for executing a read operation and a write command for executing a write operation, and the command is supplied in synchronization with a clock signal,
The semiconductor memory according to claim 1, wherein the operation mode is switched according to the setting of the latency .
読み出し動作または書き込み動作の終了後、前記ビット線を所定の電圧にするプリチャージ動作がそれぞれ実行され、
前記読み出し動作を実行する読み出しコマンドまたは前記書き込み動作を実行する書き込みコマンドを受けた後、前記プリチャージ動作が開始されるまでの時間は、前記動作モードに応じて異なることを特徴とする半導体メモリ。The semiconductor memory according to claim 1.
After completion of the read operation or the write operation, a precharge operation for setting the bit line to a predetermined voltage is performed,
2. A semiconductor memory according to claim 1, wherein a time until the precharge operation is started after receiving a read command for executing the read operation or a write command for executing the write operation differs according to the operation mode.
前記コマンドは、前記ビット線を所定の電圧にするプリチャージ動作を実行するプリチャージコマンドを含み、
前記プリチャージコマンドを受けた後、前記プリチャージ動作が開始されるまでの時間は、前記動作モードに応じて異なることを特徴とする半導体メモリ。The semiconductor memory according to claim 1.
The command includes a precharge command for executing a precharge operation for setting the bit line to a predetermined voltage,
The semiconductor memory according to claim 1, wherein the time from when the precharge command is received until the precharge operation is started varies depending on the operation mode.
前記ワード線は、前記プリチャージ動作の開始に同期して非活性化されることを特徴とする半導体メモリ。The semiconductor memory according to claim 3 or 4 ,
The semiconductor memory according to claim 1, wherein the word line is deactivated in synchronization with the start of the precharge operation.
読み出し動作または書き込み動作の終了後、前記ビット線を所定の電圧にするプリチャージ動作がそれぞれ実行され、
前記行制御コマンドの供給を受けた後、前記プリチャージ動作が開始されるまでの時間は、前記動作モードによらず一定であることを特徴とする半導体メモリ。The semiconductor memory according to claim 1.
After completion of the read operation or the write operation, a precharge operation for setting the bit line to a predetermined voltage is performed,
2. A semiconductor memory according to claim 1, wherein the time from when the row control command is supplied to when the precharge operation is started is constant regardless of the operation mode.
複数の遅延回路を有し、前記動作モードに応じて所定の該遅延回路を選択し前記時間を変更するタイミング調整回路を備え、
前記遅延回路の遅延時間は、微調整可能であることを特徴とする半導体メモリ。 The semiconductor memory according to claim 1.
A timing adjustment circuit having a plurality of delay circuits, selecting a predetermined delay circuit according to the operation mode, and changing the time;
A semiconductor memory characterized in that the delay time of the delay circuit can be finely adjusted .
前記遅延回路の遅延時間を微調整するヒューズを備えたことを特徴とする半導体メモリ。 The semiconductor memory according to claim 7.
A semiconductor memory comprising a fuse for finely adjusting a delay time of the delay circuit .
前記遅延回路の遅延時間を微調整する試験回路を備えたことを特徴とする半導体メモリ。 The semiconductor memory according to claim 8.
A semiconductor memory comprising a test circuit for finely adjusting a delay time of the delay circuit .
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