JP4034959B2 - 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、半導体記憶装置に関し、特に、論理回路と混載されるDRAMマクロに有効なデータ入出力バス構成に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、1つのチップ上に、DRAMマクロをCPUやASICなどの論理回路と混載させる混載DRAM技術が注目されている。この混載DRAM技術には、高速処理、低消費電力、チップ点数削減などの利点があり、様々な機器の性能アップに効果が大きい。この混載DRAMマクロに要求されるデータビット幅は、チップの使用目的に応じて32〜256ビットと様々である。従来、様々なデータビット幅のDRAMマクロを実現するために、データビット幅を設定するデータビット幅設定信号を作成し、この信号を外部から設定したり、又はメタルマスクを用いて設定する手法が用いられているが、入出力データバスについては、設定されるデータビット幅毎にメタルマスクで切り換える手法が一般的である。
【0003】
図18に、一例として最大256のデータビット幅に対応したDRAMマクロにおけるリードデータ転送回路のブロック図を示す。同図において、191は複数のメモリセルからなるメモリセルアレイ、192はプリアンプ回路、193はデータラッチ回路、194はデータ出力回路、195は制御回路である。
【0004】
また、同図において、GIOはメモリセルアレイ上をグローバルにレイアウト配線され、
プリアンプ回路192に接続されるグローバルデータ線、PAOはプリアンプ回路192の出力信号をデータラッチ回路193に転送するプリアンプ出力信号線、RDBはデータラッチ回路193の出力信号をデータ出力回路194に転送するリードデータ信号線、DOはデータ出力回路194の出力信号を外部の論理回路などに出力する出力データ線である。更に、ADDは最大ビット幅3のアドレス信号、READは読出し動作指定信号、OEは前記アドレス信号ADD及び読出し動作指定信号READに基づいて制御回路195で生成される8ビットの出力バッファイネーブル信号であって、データ出力回路194に入力される。
【0005】
図18のリードデータ転送回路の動作を説明する。読出しサイクル時に、所望のメモリセルから読み出されたデータは、プリアンプ回路192で増幅された後、データラッチ回路193でラッチされ、データ出力回路194に入力される。データ出力回路194では、制御回路195で生成される出力バッファイネーブル信号OEに基づき、データラッチ信号線RDBのラッチデータが出力データ線DOから外部へ出力される。
【0006】
図19は、8ビットのデータを出力するデータ出力回路194のブロック図を示す。同図において、200〜207は出力バッファ回路であり、各出力バッファ回路200〜207は、制御回路195で生成される出力バッファイネーブル信号OE<7:0>によって制御される。出力バッファ回路200〜207に接続された出力データ線DO<7:0>に対しては、設定されるデータビット幅毎に、メタルマスクによる短絡処理が行なわれる。例えば、データビット幅が256の場合、出力バッファ回路200〜207に入力されるリードデータ信号線RDB<7:0>上のリードデータは、そのまま出力データ線DO<7:0>から外部に出力されるが、データビット幅が128の場合は、破線210で示すように隣接2ビットの出力データ線同士をメタルマスクで短絡処理し、1ビットの外部アドレス信号に基づいて選択される4個の出力バッファ回路(例えば200、202、204、206)、及び4本の出力データ線DO<0,2,4,6>から4ビットのリードデータが出力される。同様に、データビット幅が64の場合には、破線211で示すように隣接4ビットの出力データ線をメタルマスクで短絡処理し、2ビットの外部アドレス信号に基づいて選択される2個の出力バッファ回路(例えば200、204)、及び2本の出力データ線DO<0,4>を介して2ビットのリードデータが出力され、データビット幅が32の場合には、破線212で示すように8ビットの出力データ線をメタルマスクで短絡処理し、3ビットの外部アドレス信号に基づいて選択される1個の出力バッファ回路(例えば200)、及び1本の出力データ線DO<0>を介して1ビットのリードデータが外部に出力される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来では、データビット幅の異なるDRAMコアを設計する場合には、データビット構成毎にメタルマスク切換が必要となるため、マスク枚数や設計工数が増加してしまうという問題や、回路及びレイアウト等の設計データ管理が複雑になってしまうという問題があった。
【0008】
また、データビット幅の広いDRAMマクロにおいては、テストデータ用のデータバスを設けて、データビット幅を圧縮して検査するのが一般的であるが、データビット幅毎にメタルマスク切換えが必要な前記従来の構成では、通常データ用の出力バッファ回路と同数のテストデータ用出力バッファ回路を設けなければならず、チップ面積が大きくなってしまうという問題があった。
【0009】
本発明は、前記従来の問題点を解決するものであり、その目的は、データビット幅構成が異なるDRAMマクロを設計する場合でも、外部からデータビット幅を設定するだけで、データ入出力部におけるメタルマスク切換えが不要なDRAMマクロを実現する半導体記憶装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明では、リードデータ転送回路又はライトデータ転送回路において、リード又はライトデータバスを切換えるリード又はライトデータバス切換回路を設け、このデータバスの切換動作を、外部入力するデータビット幅設定信号に基づいて制御し、これにより、外部接続されるデータ線のビット幅に良好に対応した半導体記憶装置を得ることとする。
【0011】
すなわち、請求項1記載の発明の半導体記憶装置は、複数のメモリセルを有するメモリセルアレイを有すると共に、前記メモリセルアレイから読み出されたnビットの並列データが入力され、この並列データのバスを切換えるリードデータバス切換回路と、前記リードデータバス切換回路からの出力データが入力され、入力データの全部又は一部を選択して出力するデータ出力回路と、前記データ出力回路に外部接続されるデータ線のビット幅を設定するデータビット幅設定信号、及び外部アドレス信号に基づいて、前記リードデータバス切換回路のバス切換動作を制御する第1のリード制御回路と、前記データビット幅設定信号に基づいて前記データ出力回路の選択動作を制御する第2のリード制御回路とからなるリードデータ転送回路を有する半導体記憶装置であって、前記リードデータバス切換回路は、隣接する4ビットのリードデータバスを1単位とし、前記単位となる4ビットのリードデータバスのうち、所定の1ビットのリードデータバスと他の3ビットのリードデータバスとを各々接続するバス切換用スイッチ回路と、前記4ビットのリードデータバスの各々に配置され、前記リードデータバス切換回路のデータ入力端と前記バス切換用スイッチ回路の接続位置との間に位置する遮断用スイッチ回路とを備え、前記バス切換用及び遮断用スイッチ回路が前記第1のリード制御回路により制御されて、前記メモリセルから外部に読み出される並列データのビット幅をnビットと(n/4)ビットに切換えることを特徴とする。
【0012】
請求項2記載の発明の半導体記憶装置は、複数のメモリセルを有するメモリセルアレイを有すると共に、前記メモリセルアレイから読み出されたnビットの並列データが入力され、この並列データのバスを切換えるリードデータバス切換回路と、前記リードデータバス切換回路からの出力データが入力され、入力データの全部又は一部を選択して出力するデータ出力回路と、前記データ出力回路に外部接続されるデータ線のビット幅を設定するデータビット幅設定信号、及び外部アドレス信号に基づいて、前記リードデータバス切換回路のバス切換動作を制御する第1のリード制御回路と、前記データビット幅設定信号に基づいて前記データ出力回路の選択動作を制御する第2のリード制御回路とからなるリードデータ転送回路を有する半導体記憶装置であって、前記リードデータバス切換回路は、隣接する8ビットのリードデータバスを1単位とし、前記単位となる8ビットのリードデータバスのうち、4ビットのリードデータバス毎に、所定の1ビットのリードデータバスと他の3ビットのリードデータバスとを各々接続するバス切換用スイッチ回路と、前記8ビットのリードデータバスの各々に配置され、前記リードデータバス切換回路のデータ入力端と前記バス切換用スイッチ回路の接続位置との間に位置する遮断用スイッチ回路と、前記2ビットの所定のリードデータバス同士を接続する追加のバス切換用スイッチ回路とを備え、前記バス切換用、遮断用及び追加のバス切換用スイッチ回路が前記第1のリード制御回路により制御されて、前記メモリセルから外部に読み出される並列データのビット幅をnビット、(n/4)ビットおよび(n/8)ビットに切換えることを特徴とする。
【0013】
請求項3記載の発明の半導体記憶装置は、複数のメモリセルを有するメモリセルアレイを有すると共に、前記メモリセルアレイから読み出されたnビットの並列データが入力され、この並列データのバスを切換えるリードデータバス切換回路と、前記リードデータバス切換回路からの出力データが入力され、入力データの全部又は一部を選択して出力するデータ出力回路と、前記データ出力回路に外部接続されるデータ線のビット幅を設定するデータビット幅設定信号、及び外部アドレス信号に基づいて、前記リードデータバス切換回路のバス切換動作を制御する第1のリード制御回路と、前記データビット幅設定信号に基づいて前記データ出力回路の選択動作を制御する第2のリード制御回路とからなるリードデータ転送回路を有する半導体記憶装置であって、前記リードデータバス切換回路は、隣接する8ビットのリードデータバスを1単位とし、前記単位となる8ビットのリードデータバスのうち、4ビットのリードデータバス毎に、所定の1ビットのリードデータバスと他の3ビットのリードデータバスとを各々接続するバス切換用スイッチ回路と、前記8ビットのリードデータバスの各々に配置され、前記リードデータバス切換回路のデータ入力端と前記バス切換用スイッチ回路の接続位置との間に位置する遮断用スイッチ回路と、9ビット目の新たなリードデータバスと、前記9ビット目のリードデータバスと前記2ビットの所定のリードデータバスとを各々接続する追加のバス切換用スイッチ回路とを備え、前記バス切換用、遮断用及び追加のバス切換用スイッチ回路が前記第1のリード制御回路により制御されて、前記メモリセルから外部に読み出される並列データのビット幅をnビット、(n/4)ビット及び(n/8)ビットに切換えることを特徴とする。
【0014】
請求項4記載の発明は、前記請求項3記載の半導体記憶装置において、前記リードデータバス切換回路は、更に隣接する2ビットのリードデータバスを 1 単位として、前記単位となる2ビットのリードデータバス同士を接続するバス切換用スイッチ回路とを備え、前記バス切換用スイッチ回路が前記第1のリード制御回路により制御されて、前記メモリセルから外部に読み出される並列データのビット幅をnビット、(n/2)ビット、(n/4)ビット及び(n/8)ビットに切換えることを特徴とする。
【0015】
請求項5記載の発明は、前記請求項3又は4記載の半導体記憶装置において、前記リードデータバス切換回路において、単位となる8ビットのデータバスは、隣接する4ビットのリードデータバスと他の隣接する4ビットのデータバスとが線対称に配置され、前記9ビット目のリードデータバス、及び前記9ビット目のリーデータバスに接続される追加のバス切換用スイッチ回路は、共に、前記隣接する4ビットのリードデータバスと他の隣接する4ビットのリードデータバスとの間にレイアウト配置されることを特徴とする。
【0016】
請求項6記載の発明は、前記請求項3又は4記載の半導体記憶装置において、前記データ出力回路はn+(n/8)個の出力バッファ回路を備えたことを特徴とする。
【0017】
請求項7記載の発明は、前記請求項 1 、2、3及び4の何れか1項に記載の半導体記憶装置において、前記データ出力回路は複数の出力バッファ回路を備え、前記複数の出力バッファ回路のうち、データ読出し動作時に活性化する出力バッファ回路は、前記データビット幅設定信号に応じて固定的に決定され、各出力バッファ回路を指定する外部アドレス信号には依存しないことを特徴とする。
【0018】
請求項8記載の発明は、前記請求項3又は4記載の半導体記憶装置において、前記データ出力回路は複数の出力バッファ回路を備え、前記複数の出力バッファ回路のうち、前記データビット幅設定信号の設定ビット幅が最大ビット幅nの(n/8)である場合に活性化する出力バッファ回路は、検査時に活性化する出力バッファ回路を兼用することを特徴とする。
【0019】
請求項9記載の発明は、前記請求項1、2、3及び4の何れか1項に記載の半導体記憶装置において、前記データ出力回路は、複数の出力バッファ回路と、前記複数の出力バッファ回路のうち、データ読出し動作時に非活性となる出力バッファ回路への電源供給パスを、前記データビット幅設定信号に基づいて切断するパス切断手段とを備えたことを特徴とする。
【0020】
請求項10記載の発明の半導体記憶装置は、複数のメモリセルを有するメモリセルアレイを有すると共に、外部から最大nビット(nは整数)の並列データが入力されるデータ入力回路と、前記データ入力回路からライトデータが入力され、このライトデータのパスを切換えるライトデータバス切換回路と、前記ライトデータバス切換回路からのライトデータを前記メモリセルアレイに書き込むライトバッファ回路と、前記データ入力回路に外部接続されるデータ線のビット幅を設定するデータビット幅設定信号に基づいて、前記データ入力回路の入力動作及び前記ライトデータバス切換回路のバス切換動作を制御するライト制御回路とからなるライトデータ転送回路を有する半導体記憶装置であって、前記ライトデータバス切換回路は、隣接する4ビットのライトデータバスを1単位とし、前記単位となる4ビットのライトデータバスのうち、所定の1ビットのライトデータバスと他の3ビットのライトデータバスとを各々接続するバス切換用スイッチ回路と、前記4ビットのライトデータバスの各々に配置され、前記ライトデータバス切換回路のデータ入力端と前記バス切換用スイッチ回路の接続位置との間に位置する遮断用スイッチ回路とを備え、前記バス切換用及び遮断用スイッチ回路が前記ライト制御回路により制御されて、前記メモリセルアレイに外部から書き込む並列データのビット幅をnビットと(n/4)ビットとに切換えることを特徴とする。
【0021】
請求項11記載の発明の半導体記憶装置は、複数のメモリセルを有するメモリセルアレイを有すると共に、外部から最大nビット(nは整数)の並列データが入力されるデータ入力回路と、前記データ入力回路からライトデータが入力され、このライトデータのパスを切換えるライトデータバス切換回路と、前記ライトデータバス切換回路からのライトデータを前記メモリセルアレイに書き込むライトバッファ回路と、前記データ入力回路に外部接続されるデータ線のビット幅を設定するデータビット幅設定信号に基づいて、前記データ入力回路の入力動作及び前記ライトデータバス切換回路のバス切換動作を制御するライト制御回路とからなるライトデータ転送回路を有する半導体記憶装置であって、前記ライトデータバス切換回路は、隣接する8ビットのライトデータバスを1単位とし、前記単位となる8ビットのライトデータバスのうち、4ビットのライトデータバス毎に、所定の1ビットのライトデータバスと他の3ビットのライトデータバスとを各々接続するバス切換用スイッチ回路と、前記8ビットのライトデータバスの各々に配置され、前記ライトデータバス切換回路のデータ入力端と前記バス切換用スイッチ回路の接続位置との間に位置する遮断用スイッチ回路と、前記2ビットの所定のライトデータバス同士を接続する追加のバス切換用スイッチ回路とを備え、前記バス切換用、遮断用及び追加のバス切換用スイッチ回路が前記ライト制御回路により制御されて、前記メモリセルアレイに外部から書き込む並列データのビット幅をnビット、(n/4)ビット及び(n/8)ビットに切換えることを特徴とする。
【0022】
請求項12記載の発明の半導体記憶装置は、複数のメモリセルを有するメモリセルアレ イを有すると共に、外部から最大nビット(nは整数)の並列データが入力されるデータ入力回路と、前記データ入力回路からライトデータが入力され、このライトデータのパスを切換えるライトデータバス切換回路と、前記ライトデータバス切換回路からのライトデータを前記メモリセルアレイに書き込むライトバッファ回路と、前記データ入力回路に外部接続されるデータ線のビット幅を設定するデータビット幅設定信号に基づいて、前記データ入力回路の入力動作及び前記ライトデータバス切換回路のバス切換動作を制御するライト制御回路とからなるライトデータ転送回路を有する半導体記憶装置であって、前記ライトデータバス切換回路は、隣接する8ビットのライトデータバスを1単位とし、前記単位となる8ビットのライトデータバスのうち、4ビットのライトデータバス毎に、所定の1ビットのライトデータバスと他の3ビットのライトデータバスとを各々接続するバス切換用スイッチ回路と、前記8ビットのライトデータバスの各々に配置され、前記ライトデータバス切換回路のデータ入力端と前記バス切換用スイッチ回路の接続位置との間に位置する遮断用スイッチ回路と、9ビット目の新たなライトデータバスと、前記9ビット目のライトデータバスと前記2ビットの所定のライトデータバスとを各々接続する追加のバス切換用スイッチ回路とを備え、前記バス切換用、遮断用及び追加のバス切換用スイッチ回路が前記ライト制御回路により制御されて、前記メモリセルアレイに外部から書き込む並列データのビット幅をnビット、(n/4)ビット及び(n/8)ビットに切換えることを特徴とする。
【0023】
請求項13記載の発明は、前記請求項12記載の半導体記憶装置において、前記ライトデータバス切換回路は、更に隣接する2ビットのライトデータバスを 1 単位とし、前記単位となる2ビットのライトデータバス同士を接続するバス切換用スイッチ回路とを備え、前記バス切換用スイッチ回路が前記ライト制御回路により制御されて、前記メモリセルアレイに外部から書き込む並列データのビット幅をnビット、(n/2)ビット、(n/4)ビット及び(n/8)ビットに切換えることを特徴とする。
【0024】
請求項14記載の発明は、前記請求項12又は13記載の半導体記憶装置において、前記ライトデータバス切換回路において、単位となる8ビットのライトデータバスは、隣接する4ビットのライトデータバスと他の隣接する4ビットのライトデータバスとが線対称に配置され、前記9ビット目のライトデータバス、及び前記9ビット目のリーデータバスに接続される追加のバス切換用スイッチ回路は、共に、前記隣接する4ビットのライトデータバスと他の隣接する4ビットのライトデータバスとの間にレイアウト配置されることを特徴とする。
【0025】
請求項15記載の発明は、前記請求項12又は13記載の半導体記憶装置において、前記データ入力回路はn+(n/8)個の入力バッファ回路を備え、前記n+(n/8)個の入力バッファ回路のうち、(n/8)個の入力バッファ回路の駆動能力は、他のn個の入力バッファ回路の駆動能力よりも高いことを特徴とする。
【0026】
請求項16記載の発明は、前記請求項10、11、12及び13の何れか1項に記載の半導体記憶装置において、前記データ入力回路は複数の入力バッファ回路を備え、前記複数の入力バッファ回路のうち、データ書込み動作時に活性化する入力バッファ回路は、前記データビット幅設定信号に応じて固定的に決定され、各入力バッファ回路を指定する外部アドレス信号には依存しないことを特徴とする。
【0027】
請求項17記載の発明は、前記請求項12又は13記載の半導体記憶装置において、前記データ入力回路は複数の入力バッファ回路を備え、前記複数の入力バッファ回路のうち、前記データビット幅設定信号の設定ビット幅が最大ビット幅nの(n/8)である場合に活性化する入力バッファ回路は、検査時に活性化する入力バッファ回路を兼用することを特徴とする。
【0028】
請求項18記載の発明は、前記請求項10、11、12及び13の何れか1項に記載の半導体記憶装置において、前記データ入力回路は、複数の入力バッファ回路と、前記複数の入力バッファ回路のうち、データ書込み動作時に非活性となる入力バッファ回路への電源供給パスを、前記データビット幅設定信号に基づいて切断するパス切断手段とを備えたことを特徴とする。
【0029】
請求項19記載の発明の半導体記憶装置は、複数のメモリセルを有するメモリセルアレイと、前記請求項1〜4の何れか1項に記載のリードデータ転送回路と、前記請求項10〜14の何れか1項に記載のライトデータ転送回路と、(n/8)ビットのデータマスク信号が入力されるマスクデータ入力回路と、前記マスクデータ入力回路からのデータマスク信号が入力され、これらのデータマスク信号のバスを切換えるマスクデータバス切換回路と、データビット幅設定信号に基づいて前記マスクデータ入力回路の入力動作及び前記マスクデータバス切換回路のバス切換動作を制御するマスク制御回路とを備え、前記データビット幅設定信号に基づいて、前記リードデータ転送回路のデータ出力回路から出力される並列データ、及び前記ライトデータ制御回路のデータ出力回路から前記メモリセルに書き込むデータの一部をマスクすることを特徴とする。
【0030】
請求項20記載の発明は、前記請求項19記載の半導体記憶装置において、前記マスクデータバス切換回路からのデータマスク信号は、前記リードデータ転送回路の第2のリード制御回路及び前記ライトデータ転送回路のライトバッファ回路に入力され、前記第2のリード制御回路が前記データマスク信号に基づいて前記リードデータ転送回路のデータ出力回路からのリードデータの一部をマスクし、前記ライトバッファ回路が前記データマスク信号に基づいて前記メモリセルアレイへのライトデータの一部をマスクすることを特徴とする。
【0031】
請求項21記載の発明は、前記請求項1〜4及び10〜14の何れか1項に記載の半導体記憶装置において、前記データビット幅設定信号はパッドから供給され、扱う並列データのビット幅を使用目的に応じてボンディングオプションにより外部設定可能としたことを特徴とする。
【0032】
請求項22記載の発明は、前記請求項1〜4及び10〜14の何れか1項に記載の半導体記憶装置において、前記データビット幅設定信号は論理回路から供給され、扱う並列データのビット幅を使用目的に応じて前記論理回路から外部設定可能としたことを特徴とする。
【0033】
以上により、請求項1〜22記載の発明の半導体記憶装置では、リードデータ転送回路及びライトデータ転送回路にデータバス切換回路が設けられ、この切換回路のバス切換動作が、外部から入力されるデータビット幅設定信号に基づいて制御されて、データバス切換処理が電気的に行われる。従って、従来のようにメタルマスクの切り換えによってデータバス切換を行う必要がなく、外部からデータビット幅設定信号入力するだけで、接続するデータ線のビット幅に種々対応可能な半導体記憶装置が得られ、マスク枚数の削減と設計工数の削減とを図ることができる。
【0034】
また、請求項7、16記載の発明では、データビット幅設定信号によりデータビット幅が決定されると、そのデータビット幅に対応して、動作する出力又は入力バッファ回路が一意に固定的に決定されるので、動作しない出力又は入力バッファ回路への電源供給経路をカットできて、スタンバイリーク電流を低減でき、低消費電力化を図ることができる。
【0035】
更に、請求項8、17記載の発明では、データビット幅設定信号の設定ビット幅が最大ビット数nの(n/8)の場合に活性化する出力バッファ回路、すなわちデータ線が外部接続される出力バッファ回路を、検査時に活性化する検査データ出力用のバッファ回路として兼用するので、従来のようにデータバス毎に検査データ用出力バッファ回路を設ける場合に比べて、検査データ用出力バッファ回路の削除が可能であり、チップサイズを縮小して低コスト化を図ることができる。
【0036】
【発明の実施の形態】
(第1の実施の形態)
以下、本発明の第1の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【0037】
図1は、本発明の第1の実施の形態の半導体記憶装置のブロック構成を示す。同図において、1はメモリセルアレイ、Aは前記メモリセルアレイ1から読み出したデータを転送するリードデータ転送回路である。
【0038】
前記リードデータ転送回路Aにおいて、2はプリアンプ回路、3はデータラッチ回路、4はリードデータバス切換回路、5はデータ出力回路、6は第1のリード制御回路、7は第2のリード制御回路である。尚、本実施の形態のDRAMマクロは、最大256ビットのデータビット幅に対応できる構成であるとして説明する。
【0039】
GIOは、メモリセルアレイ上をグローバルにレイアウト配線され、プリアンプ回路2に接続されるグローバルデータ線である。PAOはプリアンプ回路2の出力信号をデータラッチ回路3に転送するプリアンプ出力信号線、RDBはデータラッチ回路3の出力信号であるデータラッチ信号をリードデータバス切換回路4に転送するデータラッチ信号線である。DOUT及びDOUTXはリードデータバス切換回路4から出力されるリードデータをデータ出力回路5に転送するデータ出力線、DO及びDOXはデータ出力回路5の出力信号を外部出力するデータ線(外部接続されるデータ線)であって、外部の論理回路などに接続される。
【0040】
また、MSは、DRAMコアのデータビット幅、換言すれば前記データ出力回路5に接続されるデータ出力線D0のビット幅を外部から設定可能な2ビットのデータビット幅設定信号であって、前記第1及び第2のリード制御回路6、7の双方に入力される。また、ADDは最大ビット幅3のアドレス信号、READは読出し動作指定信号であって、第1のリード制御回路6に入力される。RSELは前記第1のリード制御回路6から出力される8ビットの信号であって、リードデータバス切換回路4に入力される。OBENは前記第2のリード制御回路67から出力される4ビットの信号であって、データ出力回路5に入力される。
【0041】
前記データビット幅設定信号MSは、本半導体記憶装置に設ける電極パッドから内部に供給されるようにボンディングオプションとして構成しても良く、また、同一基板に混載された論理回路から供給されるように構成しても良い。このことは、以下に説明する第2及び第3の実施の形態でも同様である。
【0042】
次に、図1の半導体記憶装置の動作を説明する。尚、各信号線GIO、PAO、RDB、DOUT及びDO上のデータに各信号線と同一符号を付して説明する。
【0043】
読出しサイクル時、メモリセルアレイ1内の所望のメモリセルから読み出されたデータGIOは、プリアンプ回路2で増幅された後、データラッチ回路3でラッチされ、リードデータバス切換回路4にデータラッチ信号RDBとして入力される。リードデータバス切換回路4では、第1のリード制御回路6で生成されるリードデータバス切換信号RSELによって、データラッチ信号線RDBが所望のデータ出力線DOUT又はDOUTXと切換接続される。データ出力回路5に入力されたデータDOUT、DOUTXはデータ線DO又はDOXから外部へ出力される。
【0044】
図2(a)は、256ビットのうち、8ビットのデータラッチ信号線RDB<7:0>が接続されるリードデータバス切換回路4、及びデータ出力回路5の構成図を示す。
【0045】
同図のリードデータバス切換回路4において、10〜17はトライステートバッファ回路(以下、TSBと記す)、20〜29はトランスファーゲート(以下、TGと記す)である。また、データ出力回路5において、30〜38は出力バッファ回路である。
【0046】
前記リードデータバス切換回路4において、8個のTSB10〜17は各々対応するデータラッチ信号線RDB<7:0>に配置される。これらのTSB10〜17は全て前記TG20〜29の配置位置よりも読み出しデータの入力端側に配置されていて、データラッチ信号線RDB<7:0>のラッチデータを対応するデータ出力線DOUT<7:0>に転送することを遮断するための遮断用スイッチ回路として機能する。
【0047】
また、TG20〜23は、8ビットのデータ出力線(リードデータバス)DOUT<7:0>のうち、隣接する2本のデータ出力線DOUT同士を接続する4個のパス切換用スイッチ回路であって、TG20は2本のデータ出力線DOUT<0>、DOUT<1>同士を、TG21は2本のデータ出力線DOUT<2>、DOUT<3>同士を、TG22は2本のデータ出力線DOUT<4>、DOUT<5>同士を、TG23は2本のデータ出力線DOUT<6>、DOUT<7>同士を各々接続する。
【0048】
更に、前記TG21、24、25は、4本のデータ出力線DOUT<3:0>を1単位として配置された3個のパス切換用スイッチ回路であって、一端は全て所定の1本のデータ出力線DOUT<3>に接続され、他端は、TG21ではデータ出力線DOUT<2>に、TG24ではデータ出力線DOUT<1>に、TG25ではデータ出力線DOUT<0>に各々接続される。同様に、前記TG22、26、27は、4本のデータ出力線DOUT<7:4>を1単位として配置された3個のパス切換用スイッチ回路であって、一端は全て所定の1本のデータ出力線DOUT<4>に接続され、他端は、TG22ではデータ出力線DOUT<5>に、TG26ではデータ出力線DOUT<6>に、TG27ではデータ出力線DOUT<7>に各々接続される。TG21及びTG22は前記遮断用スイッチ回路としても兼用されている。
【0049】
そして、リードデータバス切換回路4とデータ出力回路5との間には、この両者を結ぶデータ出力線DOUT<7:0>に加えて、9ビット目の新たなデータ出力線(リードデータバス)DOUTXが配置される。リードデータバス切換回路4内において、TG28は前記9ビット目の新たなデータ出力線DOUTXとデータ出力線DOUT<3>とを接続する追加のバス切換用スイッチ回路であり、また、TG29は前記9ビット目の新たなデータ出力線DOUTXとデータ出力線DOUT<4>とを接続する追加のバス切換用スイッチ回路である。
【0050】
前記4ビットのデータ出力線DOUT<3:0>とこれに隣接する他の4ビットのデータ出力線DOUT<7:4>とは、線対称に配置され、この線対称の中心位置、すなわち、データ出力線DOUT<3>とデータ出力線DOUT<4>との間に、前記9ビット目の新たなデータ出力線DOUTXと、2個のTG28、29とがレイアウト配置されている。
【0051】
前記TSB10〜17及びTG20〜29は、それぞれ、第1のリード制御回路6からのリードデータバス切換信号RSEL<7:0>によって制御される。尚、データラッチ信号線RDB<7:0>はTSB10〜17を介してデータ出力線DOUT<7:0>に接続されるが、データラッチ信号線RDB<0,2,5,7>が接続されるTSB10、12、15、17は、データビット幅に拘わらず、常に電源電圧が印加されていて導通状態にある。
【0052】
また、図2(a)において、データ出力回路5は、前記8ビットのデータ出力線DOUT<7:0>に対応する8個の出力バッファ回路30〜37と、前記9ビット目の新たなデータ出力線DOUTXに接続された出力バッファ回路38とを備え、これら出力バッファ回路30〜38は、第2のリード制御回路7からの出力バッファイネーブル信号OBEN<3:0>によって制御される。
【0053】
図3に前記出力バッファ回路30の一構成例を示す。他の出力バッファ回路31〜38も同一構成である。同図において、40はPMOSトランジスタ、41はNMOSトランジスタ、42はNAND回路、43はNOR回路、44はインバータ回路である。電源とGND間に前記PMOSトランジスタ40及びNMOSトランジスタ41が設けられ、PMOSトランジスタ40のゲートにはNAND回路42の出力信号が入力される。前記NAND回路42には、出力データDOUTと出力バッファイネーブル信号OBENとが入力される。前記NMOSトランジスタ41のゲートにはNOR回路43の出力信号が入力され、前記NOR回路43には出力データDOUTと出力バッファイネーブル信号OBENの反転信号とが入力される。前記PMOSトランジスタ40とNMOSトランジスタ41との中間ノードから出力データDOが取り出される構成である。
【0054】
図3に示す出力バッファ回路は、出力バッファイネーブル信号OBENが"H"の期間は、出力データDOUTと同相の出力データDOを出力し、出力バッファイネーブル信号OBENが"L"の期間は、出力データDOUTのステートに拘わらず、データ線DOはハイインピーダンス状態となる。
【0055】
図4にTSB10の回路構成例を、図5にTG20の回路構成例を各々示す。他のTSB11〜17、TG21〜29も同様である。
【0056】
表1は、設定されるデータビット幅、ビット幅設定信号MS、外部アドレス信号ADD<2:0>、リードデータバス切換信号RSEL<7:0>、及び出力バッファイネーブル信号OBEN<3:0>のロジックテーブルを示す。
【0057】
【表1】
【0058】
以下、設定されるデータビット幅が256、128、64、32のそれぞれの場合について、リードデータバス切換回路4及び出力バッファ回路5の動作を前記図2〜図7及び表1を参照しながら説明する。
【0059】
[データビット幅が256の場合]
データビット幅設定信号MS<1:0>を"HH"とすることにより、データビット幅は256に設定される。データビット幅が256の場合、図2(b)に示すように、出力バッファ回路30〜37に各々データ線DO<7:0>が外部接続され、メモリセルアレイ1からのリードデータはこれらの出力バッファ回路30〜37から外部に出力される。尚、この時、出力バッファイネーブル信号OBEN<3>は“L”であり、出力バッファ回路38の出力DOXはハイインピーダンス状態にある。
【0060】
図6に、256データビット構成におけるデータ読出し動作(“H”→“L”)の簡単なタイミングチャートを示す。同図において、PAEはプリアンプ回路2を制御するプリアンプイネーブル信号であり、PAE="H"の期間においてメモリセルから読み出されたデータを増幅する。
【0061】
ACT動作に伴いワード線が活性化し、センス動作によりデータがビット線上に増幅された時点でリードコマンドを入力し、所望のコラム選択線を選択すると、相補なグローバル信号GIO/NGIO間に微小電圧差ΔVが生じる。ここで、プリアンプイネーブル信号PAEをアクティブにすることにより、この微小電位差ΔVが増幅され、ラッチされて、データラッチ信号RDBはリードデータバス切換回路4に入力される。この時、表1より、リードデータバス切換信号RSEL<5:4>及び出力バッファイネーブル信号OBEN<2:0>は"H"であるので、TSB11、13、14、16及び出力バッファ回路30〜37は導通状態となる。すなわち、データラッチ回路3でラッチされたラッチデータRDB<7:0>はTSB10〜17を介してリードデータDOUT<7:0>として出力バッファ回路30〜37に入力され、出力データDO<7:0>として外部へ出力される。
【0062】
[データビット幅が128の場合]
データビット幅設定信号MS<1:0>を"HL"とすることにより、データビット幅は128に設定され、アドレス信号ADD<0>が有効となる。データビット幅が128の場合、図2(c)、(d)に示すように、出力バッファ回路31、33、34、36に各々データ線DO<1>、DO<3>、DO<4>、DO<6>が外部接続される。この時、出力バッファイネーブル信号OBEN<2:1>は"H"となるので、メモリセルアレイ1からのリードデータは前記出力バッファ回路31、33、34、36から外部に出力される。尚、この時、出力バッファ回路30、32、35、37、38の出力はハイインピーダンス状態にある。
【0063】
<ADD<0>="L"の時>
この場合のデータの伝達の様子を図2(c)に示す。表1より、リードデータバス切換信号RSEL<5:4>が"H"となるので、データビット幅が256の場合と同様に、このリードデータバス切換信号RSEL<5:4>で制御されるTSB11、13、14、16は導通状態となる。すなわち、データラッチ回路3でラッチされたラッチデータRDB<7:0>はTSB10〜17を介してそのままリードデータDOUT<7:0>として出力バッファ回路30〜37に入力される。しかし、出力バッファイネーブル信号OBEN<2:1>が"H"であるので、データ線が外部接続された出力バッファ回路31、33、34、36に入力される4ビットのリードデータDOUT<1,3,4,6>、すなわち、ラッチデータRDB<1,3,4,6>のみが外部に出力される。
【0064】
<ADD<0>="H"の時>
この場合のデータの伝達の様子を図2(d)に示す。表1より、リードデータバス切換信号RSEL<1:0>が"H"となり、リードデータバス切換信号RSEL<5:4>が"L"となるので、TG20〜23が導通状態、TSB11、13、14、16が非導通状態となる。すなわち、データラッチ回路3でラッチされたラッチデータRDB<7:0>のうち、データラッチ信号線RDB<1,3,4,6>は非導通状態にあるので、それらのラッチデータRDB<1,3,4,6>は転送されず、これに代わってデータラッチ信号RDB<0,2,5,7>がそれぞれTSB10、12、15、17及びTG20〜23を介して出力データ線DOUT<1,3,4,6>に転送され、データ線が外部接続された出力バッファ回路31、33、34、36から外部に出力される。
【0065】
[データビット幅が64の場合]
データビット幅設定信号MS<1:0>を"LH"とすることにより、データビット幅は64に設定され、アドレス信号はADD<1:0>が有効となる。データビット幅が64の場合、図2(e)〜(h)に示すように、出力バッファ回路33、34に各々データ線DO<3>、DO<4>が外部接続される。この時、出力バッファイネーブル信号OBEN<2>が"H"であるので、メモリセルからのリードデータは前記出力バッファ回路33、34を介して外部データ線に接続される。尚、この時、出力バッファ回路30〜32、35〜38の出力はハイインピーダンス状態にある。
【0066】
<ADD<1:0>="LL"の時>
この場合のデータの伝達の様子を図2(e)に示す。表1より、リードデータバス切換信号RSEL<5:4>が"H"となるので、リードデータバス切換信号RSEL<5:4>に制御されるTSB11、13、14、16は導通状態となる。すなわち、データラッチ回路3でラッチされたラッチデータRDB<7:0>はTSB10〜17を介してそのまま出力データDOUT<7:0>として出力バッファ回路30〜37に入力されるが、出力バッファ回路33、34に入力される出力データDOUT<3,4>、すなわちラッチデータRDB<3,4>のみがデータ線DO<3,4>から外部に出力される。
【0067】
<ADD<1:0>="LH"の時>
この場合のデータの伝達の様子を図2(f)に示す。表1より、リードデータバス切換信号RSEL<4,1>が"H"となるので、TSB11、16及びTG21、22が導通状態となり、リードデータバス切換信号RSEL<5>に制御されるTSB13、14が非導通状態となる。すなわち、データラッチ回路3でラッチされたラッチデータRDB<7:0>のうち、ラッチデータRDB<3,4>は、非導通状態にあるTSB13、14によってデータ出力線DOUT<3,4>には転送されず、代わってラッチデータRDB<7:5,2:0>のうち、ラッチデータRDB<5,2>がそれぞれTRB12、15とTG21、22を介してデータ出力線DOUT<3,4>に転送され、出力バッファ回路33、34から外部に出力される。
【0068】
<ADD<1:0>="HL"の時>
この場合のデータの伝達の様子を図2(g)に示す。表1より、リードデータバス切換信号RSEL<4,2>が"H"となるので、TSB10〜12、15〜17及びTG24、26が導通状態となり、リードデータバス切換信号RSEL<5>に制御されるTSB13、14は非導通状態となる。すなわち、データラッチ回路3でラッチされたラッチデータRDB<7:0>のうち、ラッチデータRDB<3,4>は、非導通状態にあるTSB13、14によってデータ出力線DOUT<3,4>には転送されず、代わってラッチデータRDB<7:5,2:0>のうちラッチデータRDB<6,1>がそれぞれTSB11、16及びTG24、26を介してデータ出力線DOUT<3,4>に転送され、出力バッファ回路33、34から外部に出力される。
【0069】
<ADD<1:0>="HH"の時>
この場合のデータの伝達の様子を図2(h)に示す。表1より、リードデータバス切換信号RSEL<4,3>が"H"となるので、TSB10〜12、15〜17及びTG25、27が導通状態となり、リードデータバス切換信号RSEL<5>に制御されるTRB13、14は非導通状態となる。すなわち、データラッチ回路3でラッチされたラッチデータRDB<7:0>のうち、ラッチデータRDB<3,4>は、非導通状態にあるTSB13、14によってデータ出力線DOUT<3,4>には転送されず、これ代わってラッチデータRDB<7:5,2:0>のうちラッチデータRDB<7,0>が、それぞれTSB10、17及びTG25、27を介してデータ出力線DOUT<3,4>に転送されて、出力バッファ回路33、34から外部に出力される。
【0070】
[データビット幅が32の場合]
データビット幅設定信号MS<1:0>を"LL"とすることにより、データビット幅は32に設定され、アドレス信号ADD<2:0>が有効となる。データビット幅が32の場合、図2(i)、(j)に示すように、出力バッファ回路38にデータ線DOXが外部接続される。この時、出力バッファイネーブル信号OBEN<3>だけが"H"であるので、図2(i)、(j)に示すように、メモリセルからのリードデータは新規に設けた出力バッファ回路38を介して外部データ線に出力される。この時、出力バッファ回路30〜37の出力DO<7:0>はハイインピーダンス状態にある。
【0071】
<ADD<2:0>="LLL"の時>
この場合のデータの伝達の様子を図2(i)に示す。表1より、アドレス信号ADD<2>が"L"の場合、リードデータバス切換信号RSEL<7:0>は、そのうち切換信号RSEL<6>が"H"になっていることを除くと、データビット幅が64の場合と同じ論理であることが判る。すなわち、データビット幅が32であり且つアドレス信号ADD<2:0>が"LLL"の場合には、図7に示すように、データビット幅が64の場合と同じパスでデータ出力線DOUT<3>に転送されたデータが、更にTG28を介してデータ出力線DOUTXに接続され、出力バッファ回路38から出力データDOXとして外部に出力される。
【0072】
<ADD<2:0>="HHH"の時>
この場合のデータの伝達の様子を図2(j)に示す。表1より、アドレス信号ADD<2>が"H"の場合、リードデータバス切換信号RSEL<7:0>は、そのうちリードデータバス切換信号RSEL<7>が"H"になっていることを除くと、データビット幅が64の場合と同じ論理であることが判る。すなわち、データビット幅が32で且つアドレス信号ADD<2:0>が"HHH"の場合は、図7に示すように、データビット幅が64の場合と同じパスでデータ出力線DOUT<7>に転送されたデータが、更にTG27、29を介してデータ出力線DOUTXに転送され、出力バッファ回路38から出力データDOXとして外部に出力される。
【0073】
アドレス信号ADDが他の場合のデータの伝達は、前記ADD<2:0>="LLL"、"HHH"の時の説明、及び前記データビット幅が64の場合の説明から容易に類推される。すなわち、ADD<2:0>="LLH"の時はデータ出力線DOUT<2>に転送されたデータがデータ出力線DOUTXを経て出力データDOXとして外部に出力され、ADD<2:0>="LHL"の時はデータ出力線DOUT<1>に転送されたデータが出力データDOXとして外部に出力され、ADD<2:0>="LHH"の時はデータ出力線DOUT<0>に転送されたデータが出力データDOXとして外部に出力される。また、ADD<2:0>="HLL"の時はデータ出力線DOUT<4>に転送されたデータが出力データDOXとして外部に出力され、ADD<2:0>="HLH"の時はデータ出力線DOUT<5>に転送されたデータが出力データDOXとして外部に出力され、ADD<2:0>="HHL"の時はデータ出力線DOUT<6>に転送されたデータが出力データDOXとして外部に出力される。
【0074】
以上のように、本実施の形態によれば、データビット幅の異なるDRAMマクロを設計する際、従来必要とされていたリードデータバスのメタルマスク切換処理を電気的に行なうことが可能となるので、外部からデータビット幅を設定するだけで、複数のデータビット幅に対応可能なDRAMマクロを実現することができる。これにより、マスク枚数や設計工数削減による低コスト化を図ることができる。
【0075】
尚、TSB10〜17及びTG20〜29のスイッチ素子を用いて電気的にデータバス切換を行なうので、データ転送に伴う遅延が懸念されるが、図2(a)に示すように、隣接する8ビットのデータ出力線DOUT<7:0>の中央に配置される3ビット目と4ビット目のデータ出力線DOUT<4:3>に、TG21、22、24〜27を介してそれぞれそ他3本のデータ出力線DOUT<2:0>、DOUT<5:7>を接続し、更にデータ出力線DOUT<3>、DOUT<4>間に、データビット幅が32の場合と検査時とで兼用可能なデータ出力線DOUTXを新規に配置する構成とすることにより、データパス長を短く抑え、またデータバスの負荷を分散させることができ、データ転送遅延を小さく抑制することができる。
【0076】
また、図8に示すように、図2(a)のTSB10〜17の出力側とデータ出力線DOUT<7:0>との間に、それぞれTG50〜57を設けた構成にすると、各TSB10〜17が駆動する出力バッファ回路30〜37のゲート容量を切り離すことができるので、素子数は増加するが、データ転送の更なる高速化を図ることができる。
【0077】
更に、本実施の形態によれば、図2(i)、(j)に示したように、データビット幅が32の場合にデータ線DOXが外部接続される出力バッファ回路38を、検査時のテストデータ用出力バッファ回路として兼用することが可能であるので、従来のようにデータビットの個数分配置する必要があったテストデータ出力用バッファ回路を削減でき、その分、チップサイズを縮小して、低コスト化を実現することができる。
【0078】
更に、本実施の形態によれば、データビット幅が256の場合には出力バッファ回路30〜37が動作し(図2(b)参照)、データビット幅が128の場合には出力バッファ回路31、33、34、36が動作し(図2(c)、(d)参照)、データビット幅が64の場合には出力バッファ回路33、34が動作し(図2(e)〜(h)参照)、データビット幅が32の場合には出力バッファ回路38が動作する(図2(i)、(j)参照)。すなわち、データビット幅が設定されれば、そのデータビット幅に対応した出力バッファ回路が一意に固定決定されて、外部アドレス信号ADDには依存しない。
【0079】
従って、図9に示すように、出力バッファ回路30’(他のバッファ回路31〜38も同様)に対し、PMOSトランジスタ40に供給する電源レベルを出力バッファイネーブル信号OBENによって制御可能なスイッチ回路(パス切断手段)49を、電源供給パスに設ける構成とすれば、外部接続されない出力バッファ回路への電源供給パスを完全にカットすることができる。これにより、スタンバイリーク電流を低減することができる。特に幅広いデータビットを備え且つ設定データビット幅の狭いDRAMマクロ、例えば256ビット幅を備えた32ビット幅設定のDRAMマクロにおいて、最も大きなリーク電流低減効果を得ることができる。前記スイッチ回路49を出力バッファ回路30’の外部に配置しても良いのは勿論である。
【0080】
尚、本実施の形態では、図2(a)に示したリードデータバス切り換え回路4は、図4に示すTSB10〜17と、図5に示すTG20〜29とにより構成したが、所望のデータバス切り換え動作を実現する回路であれば良く、データバスの切換構成手段は本実施の形態に限定されない。
【0081】
また、リードデータバス切り換え回路4は、表1のロジックテーブルのステートに基づいて制御したが、所望のデータバス切り換え動作を実現できれば良く、表1のロジックテーブルに限定されない。
【0082】
更に、本実施の形態では、リードデータバス切換回路4の構成を図2(a)の構成として、バス切換えを最大n(=256)ビットとして、256、128、64及び32ビットに切換可能としたが、本発明はこれに限定されず、その他、種々のバス切換えの構成が可能である。例えば、9ビット目の新たなデータ出力線DOUTXを設けず、2本のデータ出力線DOUT<3>、DOUT<4>を1個のTGで接続しても良い。この場合には、256、64、32ビットにバス切換可能である。また、所定の1ビットのデータ出力線(例えばDOUT<0>)と他のデータ出力線DOUT<7:1>とを接続する7個のTGを設けても良い。この場合には、256、32ビットのバス切換えが可能である。
【0083】
(第2の実施の形態)
以下、本発明の第2の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【0084】
図10は、本発明の第2の実施の形態の半導体記憶装置のブロック構成を示す。同図において、81はメモリセルアレイ、Bはライトデータ転送回路である。
【0085】
前記ライトデータ転送回路Bにおいて、82はライトドライバー回路(ライトバッファ回路)、83はデータラッチ回路、84はライトデータバス切換回路、85はデータ入力回路、86は第3の制御回路、87はライト制御回路である。本実施の形態の構成によるDRAMマクロは最大256ビットのデータビット幅に対応できる構成であるとして説明する。
【0086】
また、図10において、GIOはメモリセルアレイ81上をグローバルにレイアウト配線され、ライトドライバー回路82の出力側に接続されるグローバルデータ線である。WDBはデータラッチ回路83の出力信号であるデータラッチ信号をライトドライバー回路82に転送する信号線である。IOWはライトデータバス切換回路84から出力されるデータ信号をデータラッチ回路83に転送するデータ書込線、DIN及びDINXはデータ入力回路85から出力されるライトデータをライトデータバス切換回路84に転送するデータ線、DI及びDIXは外部からデータ入力回路85に入力するライトデータ信号用のデータ線である。
【0087】
また、MSは、DRAMコアのデータビット幅、換言すれば前記データ入力回路85に接続されるデータ線DI、DIXのビット幅を外部から設定可能な2ビットのデータビット幅設定信号である。ADDは最大ビット幅3のアドレス信号、WRITEは書き込み動作指定信号、WEは第3の制御回路86で生成される8ビットの制御信号であってライトドライバー回路82に入力される。WSEL及びIBENはライト制御回路87で生成される6ビットと4ビットの信号であって、それぞれ、ライトデータバス切換回路84及びデータ入力回路85に入力される。
【0088】
次に、図10の半導体記憶装置の動作を説明する。尚、各信号線GIO、WDB、IOW、DIN及びDI上のデータに各信号線と同一符号を付して説明する。
【0089】
書き込みサイクル時に外部から入力されたライトデータDI、DIXは、データ入力回路85においてドライブされた後、ライトデータバス切換回路84に入力される。ライトデータバス切換回路84では、データ入力回路85からのデータDIN、DINXが、ビット幅設定信号MSに基づいてライト制御回路87で生成されるライトデータバス切換信号WSELによって所望のデータ線IOWと選択的に接続される。データ線IOWのデータはデータラッチ回路83でラッチされた後、その出力信号WDBがライトドライバー回路82に入力され、第3の制御回路86で生成されるライトドライバーイネーブル信号WEにより制御されて、グローバルデータ線GIOを介してメモリセルアレイ81内の所望のメモリセルにデータが書き込まれる。
【0090】
図11(a)は、データ入力回路85及びライトデータバス切換回路84のブロック構成を示す。データ入力回路85には、外部から最大9ビットのライトデータDI<7:0>、DIXが入力される。ライトデータバス切換回路84には、データ入力回路85の出力信号DIN<7:0>、DINXが入力される。
【0091】
前記データ入力回路85において、110〜118は入力バッファ回路である。また、前記ライトデータバス切換回路84において、90〜97及び100〜109はTGである。
【0092】
前記TG90〜97は全て他のTG100〜109の配置位置よりもライトデータの入力端側に配置されていて、データ入力線DIN<7:0>のライトデータを対応するデータ書込線IOW<7:0>に転送することを遮断するための遮断用スイッチ回路として機能する。
【0093】
また、TG100〜103は隣接する2本のデータ入力線DIN同士を接続するバス切換用スイッチ回路であって、TG100はデータ入力線(ライトデータバス)DIN<7:0>のうち、隣接する2本のデータ入力線DIN<0>、DIN<1>同士を、TG101は隣接する2本のデータ入力線DIN<2>、DIN<3>同士を、TG102は隣接する2本のデータ入力線DIN<4>、DIN<5>同士を、TG103は2本のデータ入力線DIN<6>、DIN<7>同士を各々接続する。
【0094】
更に、前記TG101、104、105は、4本のデータ入力線DIN<3:0>を1単位として配置された3個のパス切換用スイッチ回路であって、一端は全て所定の1本のデータ入力線DIN<3>に接続され、他端は、TG101ではデータ入力線DIN<2>に、TG104ではデータ入力線DIN<1>に、TG105ではデータ入力線DIN<0>に各々接続される。同様に、前記TG102、106、107は、4本のデータ入力線DIN<7:4>を1単位として配置された3個のパス切換用スイッチ回路であって、一端は全て所定の1本のデータ入力線DIN<4>に接続され、他端は、TG102ではデータ入力線DIN<5>に、TG106ではデータ入力線DIN<6>に、TG107ではデータ入力線DIN<7>に各々接続されている。TG101及びTG102は前記遮断用スイッチ回路としても兼用されている。
【0095】
前記4ビットのデータ入力線DIN<3:0>とこれに隣接する他の4ビットのデータ入力線DIN<7:4>とは、線対称に配置される。この線対称の中心位置、すなわち、データ入力線DIN<3>とデータ入力線DIN<4>との間には、9ビット目の新たなデータ入力線(ライトデータバス)DINXと、2個のTG108、TG109とがレイアウト配置されている。
【0096】
前記9ビット目の新たなデータ入力線DINXは、その一端がこのデータ入力線DINXに対応してデータ入力回路85内に新たに設けた入力バッファ回路118に接続され、その他端は、ライトデータバス切換回路84内に配置したTG108、TG109に接続される。前記TG108は、前記9ビット目の新たなデータ入力線DINXとデータ入力線DIN<3>とを接続する追加のバス切換用スイッチ回路であり、TG109は前記9ビット目の新たなデータ入力線DINXとデータ入力線DIN<4>とを接続する追加のバス切換用スイッチ回路である。
【0097】
また、図11(a)において、既述したように、データ入力回路85は、8ビットのデータ入力線DIN<7:0>に対応する8個の入力バッファ回路110〜117と、9ビット目の新たなデータ入力線DINXに接続された追加の入力バッファ回路118とを備えるが、この追加の入力バッファ回路118の駆動能力は、他の8個の入力バッファ回路110〜117の駆動能力よりも高く設定されている。
【0098】
前記ライトデータバス切換回路84の18個のTG90〜97、TG100〜109は、それぞれ、ライト制御回路87からのライトデータバス切換信号WSEL<6:0>によって制御され、データ入力回路85の入力バッファ回路110〜118は、それぞれ、ライト制御回路87からの入力バッファイネーブル信号IBEN<3:0>によって制御される。
【0099】
次に、図12に入力バッファ回路110の一構成例を示す。他の入力バッファ回路111〜118も同一構成である。同図において、120はNAND回路、121はインバータ回路である。NAND回路120には、ライトデータDIとライト制御回路87からの入力バッファイネーブル信号IBEN<3:0>とが入力され、NAND回路120の出力がインバータ回路121に入力される。同図の入力バッファ回路は、入力バッファイネーブル信号IBENが"H"の場合は、ライトデータDIと同相の出力信号DINを出力し、入力バッファイネーブル信号IBENが"L"の場合には、ライトデータDIのステートに拘わらず、出力信号DINは“L”状態となる。
【0100】
表2に、設定されるデータビット幅、ビット幅設定信号MS、ライトデータバス切換信号WSEL<6:0>、入力バッファイネーブル信号IBEN<3:0>のロジックテーブルを示す。
【0101】
【表2】
【0102】
以下、データビット幅が、256、128、64、32のそれぞれの場合について、ライトデータバス切換回路84の動作を図11〜14及び表2を参照しながら説明する。
【0103】
[データビット幅が256の場合]
データビット幅設定信号MS<1:0>を"HH"とすることにより、データビット幅は256に設定される。データビット幅が256の場合、図11(b)に示すように、入力バッファ回路110〜117にデータ線DI<7:0>が外部接続される。入力データDI<7:0>は、入力バッファイネーブル信号IBEN<2:0>が"H"であるので、前記入力バッファ回路110〜117を経て、ライトデータDIN<7:0>としてライトデータバス切換回路84に入力される。この時、入力バッファイネーブル信号IBEN<3>は"L"であるので、入力バッファ回路118の出力DINXは"L"に固定される。
【0104】
表2より、ライトデータバス切換信号WSEL<6:4>は"H"であるので、ライトデータバス切換信号WSEL<6:4>に制御されるTG90〜97は導通状態となり、図13に示すように、入力バッファ回路110〜117の出力信号DIN<7:0>は、TG90〜97を介してデータIOW<7:0>として出力される。このデータIOW<7:0>は、データラッチ回路83にてラッチされ、データラッチ信号WDB<7:0>としてライトドライバー回路82に入力される。ライトドライバー回路82は、第3の制御回路86のライトドライバーイネーブル信号WE<7:0>により制御されるが、データビット幅が256の場合、256個の全てのライトドライバーが活性化して、所望のメモリセルにデータを書き込む。
【0105】
[データビット幅が128の場合]
データビット幅設定信号MS<1:0>を"HL"とすることにより、データビット幅は128に設定される。データビット幅が128の場合、図11(c)に示すように、入力バッファ回路111、113、114、116にデータ線DI<1,3,4,6>が外部接続される。入力バッファイネーブル信号IBEN(2:1)が"H"であるので、ライトデータDI<1,3,4,6>は前記入力バッファ回路111、113、114、116を経て、データDIN<1,3,4,6>としてライトデータバス切換回路84に入力される。
【0106】
この時、入力バッファイネーブル信号IBEN<3,0>は"L"であるので、入力バッファ回路110、112、115、117、118の出力信号DIN<0,2,5,7>、DINXは"L"に固定される。表2より、ライトデータバス切換信号WSEL<6,5,1,0>が"H"となるので、TG91、93、94、96、100〜103が導通状態となり、入力バッファ回路111の出力DIN<1>はTG91を介してデータIOW<1>として出力されると共に、TG100を介してデータIOW<0>として出力される。入力バッファ回路113の出力DIN<3>は、TG93を介してデータIOW<3>として出力されると共に、TG101を介してデータIOW<2>として出力される。同様に、入力バッファ回路114の出力DIN<4>は、TG94を介してデータIOW<4>として出力されると共に、TG102を介してデータIOW<5>として出力され、入力バッファ回路116の出力DIN<6>はTG96を介してデータIOW<6>として出力されると共に、TG103を介してデータIOW<7>として出力される。この時、外部接続されない入力バッファ回路110、112、115、117、118の出力DIN<0,2,5,7>及びDINXは“L”に固定されているが、TG90、92、95、97、108、109が非導通状態にあるので、元々のデータIOW<0,2,5,7>とデータ衝突を起こすことはない。
【0107】
このように、データビット幅が128の場合には、外部から入力されたライトデータは、ライトデータバス切換回路84にて隣接するデータ書込線IOWに同じデータとして転送されるが、ライトドライバー回路82にて、外部から入力される1ビットの外部アドレス信号に基づいてライトドライバーを選択的に動作させることにより、所望のメモリセルにデータを書き込むことができる。
【0108】
[データビット幅が64の場合]
データビット幅設定信号MS<1:0>を"LH"とすることにより、データビット幅は64に設定される。データビット幅が64の場合、図11(d)に示すように、入力バッファ回路113、114にデータ線DI<3,4>が外部接続される。入力バッファイネーブル信号IBEN(2)が"H"であるので、データDI<3,4>は前記入力バッファ回路113、114を経て、データDIN<3,4>としてライトデータバス切換回路84に入力される。
【0109】
この時、入力バッファ回路110〜112、115〜118の出力DI<0:2,5:7>及びDIXはL"に固定される。表2より、ライトデータバス切換信号WSEL<5,2,0>が"H"となるので、TG93、94、101、102、104〜107が導通状態となり、入力バッファ回路113の出力DIN<3>はTG93を介してデータIOW<3>として転送されると共に、更にTG101、104、105を介してデータIOW<2:0>として転送される。一方、入力バッファ回路114の出力DIN<4>は、TG94を介してデータIOW<4>として転送されると共に、更にTG102、106、107を介してデータIOW<7:5>として転送される。この時、外部接続されない入力バッファ回路110〜112、115〜118の出力DIN<7:5,2:0>及びDINXは“L”に固定されているが、TG90〜92、95〜97、108、109が非導通状態にあるので、元々のデータIOW<7:5,2:0>とデータ衝突を起こすことはない。
【0110】
このように、データビット幅が64の場合、外部入力されたライトデータは、ライトデータバス切換回路84にて隣接する4ビットのデータ書込線IOWに同じデータとして転送されるが、ライトドライバー回路82にて、外部入力される2ビットのアドレス信号に基づいて、ライトドライバーを選択的に動作させることにより、所望のメモリセルにデータを書き込むことができる。
【0111】
[データビット幅が32の場合]
データビット幅設定信号MS<1:0>を"LL"とすることにより、データビット幅は32に設定される。データビット幅が32の場合、図11(e)に示すように、入力バッファ回路118のみにデータ線DIXが外部接続される。入力バッファイネーブル信号IBEN(3)が"H"であるので、ライトデータDIXが前記入力バッファ回路118を経てデータDINXとしてライトデータバス切換回路84に入力される。
【0112】
この時、その他の入力バッファ回路110〜117の出力DIN<7:0>は“L”に固定される。表2より、ライトデータバス切換信号WSEL<3:2,0>が"H"となるので、TG101、102、104〜109が導通状態となり、入力バッファ回路118の出力DIXはTG108を介してデータIOW<3>として転送されると共に、TG101、104、105を介してデータIOW<2:0>として転送され、また、TG109を介してデータIOW<4>として転送されると共に、TG102、106、107を介してデータIOW<7:5>として転送される。ここで、入力バッファ回路110〜117の出力DIN<7:0>は“Lに”固定されているが、TG90〜97が非導通状態にあるので、元々のデータIOW<7:0>とデータ衝突を起こすことはない。
【0113】
このように、データビット幅が32の場合、図14に示すように、外部から入力されたライトデータDIXは、ライトデータバス切換回路84にて隣接する8本全てのデータ書込線IOWに同じデータとして転送されるが、ライトドライバー回路82にて、外部入力される3ビットのアドレス信号に基づいてライトドライバーを選択的に動作させることにより、所望のメモリセルにデータを書き込むことができる。
【0114】
以上、本実施の形態によれば、データビット幅の異なるDRAMマクロを設計する際、従来必要とされていたライトデータバスのメタルマスク切換処理を電気的に行なうことが可能となるので、外部からデータビット幅を設定するだけで、複数のデータビット幅に対応可能なDRAMマクロを実現することができる。これにより、マスク枚数や設計工数を削減でき、低コスト化を図ることができる。
【0115】
尚、TG90〜97及びTG100〜109のスイッチ素子を用いて電気的にデータバス切換を行なうので、データ転送に伴う遅延が懸念されるが、図11(a)に示したように、隣接する8ビットのデータ入力線DIN<7:0>の中央に配置される3ビット目と4ビット目のデータ入力線DIN<4:3>に、TG101、102、104〜107を介して、他の3ビットのデータ入力線DIN<2:0>、DIN<7:5>をそれぞれ接続し、更にこの2本のデータ入力線DIN<3>、DIN<4>の間に、データビット幅が32の場合と検査時とで兼用可能なデータ入力線DINXを新規に配置する構成としたので、データパス長を短く抑え、またデータバスの負荷を分散させることができ、データ転送遅延を小さく抑制することができる。
【0116】
また、データビット幅が32の場合には、入力バッファ回路118から8ビットのデータ入力線DIN<7:0>の全てにライトデータを展開するので、他のデータビット構成と比較すると、特にデータ転送遅延が生じてしまう懸念があるが、入力バッファ回路118の駆動能力が他の入力バッファ回路110〜117より高いので、データ転送遅延を小さく制限することが可能である。
【0117】
また、本実施の形態によれば、データビット幅が256の場合には入力バッファ回路110〜117が動作し(図11(b)参照)、データビット幅が128の場合には入力バッファ回路111、113、114、116が動作し(図11(c)参照)、データビット幅が64の場合には入力バッファ回路113、114が動作し(図11(d)参照)、データビット幅が32の場合には出力バッファ回路118が動作する(図11(e)参照)。すなわち、データビット幅が設定されれば、そのデータビット幅に対応した入力バッファ回路が一意に固定決定される。
【0118】
従って、図15に示すように、インバータ回路121に供給する電源レベルを入力バッファイネーブル信号IBENによって制御可能なスイッチ回路(パス切断手段)122を、電源供給パスに設ける構成とすれば、外部接続されない入力バッファ回路への電源供給パスを完全にカットすることができる。これにより、スタンバイリーク電流を低減することができる。特に、幅広いデータビットを備え且つ設定データビット幅の狭いDRAMマクロ、例えば256ビット幅を備えた32ビット幅設定のDRAMマクロにおいて、大きなリーク電流低減効果を得ることができる。このスイッチ回路122は、入力バッファ回路の外部に配置しても良い。
【0119】
尚、本実施の形態では、図11(a)に示すライトデータバス切り換え回路84は、TG90〜97及びTG100〜109で構成したが、所望のデータバス切り換え動作を実現する回路であれば良く、データバスの切換構成手段は本実施の形態に限定されないのは勿論である。
【0120】
また、ライトデータバス切換回路84及びデータ入力回路85は、表2のロジックテーブルのステートに基づいて制御したが、所望のデータバス切換動作を実現できれば良く、表2のロジックテーブルに限定されない。
【0121】
更に、本実施の形態では、ライトデータバス切換回路84の構成を図11(a)の構成として、バス切換えを最大n(=256)ビットとして、256、128、64及び32ビットに切換可能としたが、本発明はこれに限定されず、その他、種々のバス切換えの構成が可能である。例えば、9ビット目の新たなデータ入力線DINXを設けず、2本のデータ入力線DIN<3>、DIN<4>を1個のTGで接続しても良い。この場合には、256、64、32ビットに切換可能である。また、所定の1ビットのデータ入力線(例えばDIN<0>)と他のデータ入力線DIN<7:1>とを接続する7個のTGを設けても良い。この場合には、256、32ビットの切換えが可能である。
【0122】
(第3の実施の形態)
以下、本発明の第3の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【0123】
図16は、本発明の第3の実施の形態の半導体記憶装置のブロック構成を示す。同図において、131はメモリセルアレイである。
【0124】
また、132はプリアンプ回路、133はデータラッチ回路、134はリードデータバス切換回路、135はデータ出力回路、136は第1のリード制御回路、137は第2のリード制御回路であって、これらの回路132〜137は図1に示したリードデータ転送回路Aを構成する。142はライトドライバー回路、143はデータラッチ回路、144はライトデータバス切換回路、145はデータ入力回路、146は第3の制御回路、147はライト制御回路であって、これらの回路142〜147は図10に示したライトデータ転送回路Bを構成する。
【0125】
また、図16において、153はデータラッチ回路、154はマスクデータバス切換回路、155はマスクデータ入力回路である。尚、本実施の形態の構成によるDRAMマクロは、最大256ビットのデータビット幅に対応でき、入出力データに対するマスク機能を備えた構成となっている。
【0126】
図16において、前記第1及び第2の実施の形態で説明した回路構成及び信号線と同一部分については、その説明を省略する。図16において、MSKはデータラッチ回路153の出力信号をライトドライバー回路142に転送するデータマスク線である。DQMDはマスクデータバス切換回路154の出力であるデータマスク信号をデータラッチ回路153に転送する信号線、DQMI及びDQMIXはマスクデータ入力回路155の出力信号をマスクデータバス切換回路154に転送する転送線、DQM、DQMXは外部からデータマスク信号をマスクデータ入力回路155に入力するデータマスク信号入力線(データ線)である。
【0127】
また、図16において、MSはDRAMコアのデータビット幅を外部から設定可能な2ビットのデータビット幅設定信号、ADDは最大ビット幅3のアドレス信号、READは読出し動作指定信号、RSELは前記第1のリード制御回路136で生成される8ビットの信号であって、リードデータバス切換回路134に接続される。OBENは、前記データビット設定信号MSとデータマスク線MSKのマスクデータラッチ信号MSKとに基づいて第2のリード制御回路137にて生成される信号であって、データ出力回路135に入力される。更に、WSEL<6:0>及びIBEN<3:0>は、前記データビット設定信号MSに基づいてライト制御回路147で生成される信号であって、それぞれライトデータバス切換回路144及びマスクデータバス切換回路154と、データ入力回路145及びマスクデータ入力回路155に入力される。
【0128】
図17は、前記マスクデータバス切換回路154及びマスクデータ入力回路155の内部構成を示す。前記マスクデータ入力回路155は、8本のマスクデータ線DQM<7:0>に対応する8個の入力バッファ回路180〜187と、追加の1本のマスクデータ線DQMXに対応する1個の入力バッファ回路188とを備える。これらの入力バッファ回路180〜188の内部構成は、図12又は図15に示す回路構成である。
【0129】
更に、前記マスクデータバス切換回路154は、TG160〜167及びTG170〜179を備える。これらのTG160〜167は、図11(a)に示したライトデータバス切換回路84のTG90〜97に相当し、TG170〜179は図11(a)のライトデータバス切換回路84のTG100〜109に相当する。従って、その詳細な説明を省略する。
【0130】
次に、本実施の形態の半導体記憶装置の動作を説明する。
【0131】
[リードデータマスク動作]
読出しサイクル時に所望のメモリセルから読み出されたデータは、プリアンプ回路132で増幅された後、データラッチ回路133でラッチされ、リードデータバス切換回路134に入力される。リードデータバス切換回路134では、データラッチ信号RDBが、データビット幅設定信号MSとアドレス信号ADDと読出し動作指定信号READとに基づいて第1のリード制御回路136で生成されるリードデータバス切換信号RSELによって、所望のデータ出力線DOUT、DOUTXと接続される。これらのデータ出力線DOUT、DOUTXは、データ出力回路135に入力された後、出力データDO、DOXとして外部へ出力される。
【0132】
一方、外部から入力されるデータマスク信号DQM、DQMXは、ライトデータDI、DIXと同様に、表2のロジックテーブルに示す入力バッファイネーブル信号IBENに基づいてマスクデータ入力回路155でドライブされた後、マスクデータバス切換回路154に入力され、ライトデータバス切換信号WSELによって所望のデータバスDQMDと接続される。
【0133】
データラッチ回路153でラッチされたマスクデータMSKは、第2のリード制御回路137に入力され、データ出力回路135を制御する出力バッファイネーブル信号OBENを生成する。データ読出しサイクルで且つデータマスクサイクル時には、出力バッファイネーブル信号OBENは"L"となり、出力バッファ回路の出力をハイインピーダンス状態にすることにより、(8xm)ビット(m=1〜32)の出力データを選択的にマスクする。
【0134】
[ライトデータマスク動作]
書き込みサイクル時に外部入力されたライトデータDI、DIXは、ライト制御回路147からの入力バッファイネーブル信号IBENに基づいてデータ入力回路145でドライブされた後、ライトデータバス切換回路144に入力され、ここでライト制御回路147のライトデータバス切換信号WSELによって所望のデータ書込線IOWと接続される。これ等のデータIOWは、データラッチ回路143でラッチされた後、ライトドライバー回路142に入力される。
【0135】
一方、マスクデータDQM、DQMXは、ライトデータDI、DIXと同様に、入力バッファイネーブル信号IBENに基づいてマスクデータ入力回路155でドライブされた後、マスクデータバス切換回路154に入力され、ライトデータバス切換信号WSELによって所望のマスクデータ線DQMDに転送される。マスクデータDQMDは、データラッチ回路153でラッチされた後、データマスク信号MSKとしてライトドライバー回路142に入力される。
【0136】
ライトドライバー回路142では、前記データマスク信号MSK及びライトドライバーイネーブル信号WEにより制御されて、グローバルデータ線GIOを介して所望のメモリセルへのデータ書き込み動作や、データマスク動作が行われる。データ書き込みサイクルで且つデータマスクサイクルでは、データマスク信号MSKによりマスク対象となるライトドライバー回路を非活性とすることにより、(8xm)ビット(m=1〜32)のメモリセルへのデータ書き込み動作を選択的に禁止している。
【0137】
以上のように、本実施の形態によれば、データビット幅の異なるDRAMマクロを設計する際、従来必要とされていたマスクデータバスのメタルマスク切換処理をマスクデータバス切換回路154により電気的に行なうことが可能となるので、外部からデータビット幅を設定するだけで、入出力データのマスク機能を備え且つ複数のデータビット幅に対応可能なDRAMマクロを実現することができる。これにより、マスク枚数や設計工数を削減でき、低コスト化を図ることができる。
【0138】
尚、図17に示すようにTG160〜167及びTG170〜179のスイッチ素子を用いて電気的にマスクデータバス切換を行なうので、マスクデータ転送に伴う遅延が懸念されるが、図17に示すように、隣接する8ビットのマスクデータバスDQMI<7:0>の中央に配置される3ビット目と4ビット目のマスクデータバスDQMI<4:3>に、それぞれ、TG171、172、174〜177を介して他の3本のマスクデータバスDQMI<2:0>、DQMI<7:5>を接続し、更に2本のマスクデータバスDQMIN<3>、DQMIN<4>間に、データビット幅が32の場合と検査時とで兼用可能なデータバスDQMIXを新規に配置する構成とすることにより、データパス長を短く抑え、またデータバスの負荷を分散させることができ、データ転送遅延を小さく抑制することができる。
【0139】
また、データビット幅が32であり且つマスクデータビットが4の場合、入力バッファ回路188から8ビットのマスクデータバスDQMD<7:0>にマスクデータを展開するので、他のデータビット構成と比較すると、特にデータ転送遅延が生じる懸念があるが、入力バッファ回路188の駆動能力を、要求されるタイミング仕様にあわせて、他の入力バッファ回路180〜187の駆動能力よりも高く設定すれば、データ転送遅延は小さく制限される。
【0140】
また、本実施の形態では、データビット幅が設定されれば、マスクデータ入力回路155の入力バッファ回路180〜188のうち、そのデータビット幅に対応した入力バッファ回路が一意に固定決定されるので、図15に示すように、インバータ回路121に供給する電源レベルを入力バッファイネーブル信号IBENによって制御可能なスイッチ回路(パス切断手段)122を、電源供給パスに設ける構成とすれば、外部接続されない入力バッファ回路への電源供給パスを完全にカットすることができる。これにより、スタンバイ時のリーク電流を低減することができる。特に幅広いデータビットを備え、且つ設定データビット幅の狭いDRAMマクロ、例えば256ビット幅を備えた32ビット幅設定のDRAMマクロにおいて、大きなスタンバイ電流低減効果を得ることができる。
【0141】
尚、本実施の形態では、図17に示すマスクデータバス切換回路154は、TG160〜167及びTG170〜179で構成したが、所望のデータバス切換動作を実現する回路であれば良く、データバスの切換構成手段は本実施の形態に限定されないのは言うまでもない。
【0142】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1〜22記載の発明の半導体記憶装置によれば、データビット幅の種類に応じたデータバス切換処理を電気的に行なったので、従来のようにメタルマスクの切り換え処理を行う必要がなく、マスク枚数の削減及び設計工数の削減による低コスト化を図ることができる。
【0143】
また、請求項7、16記載の発明によれば、データビット幅設定信号によりデータビット幅が決定されると、そのデータビット幅に対応して、動作する出力又は入力バッファ回路が一意に固定的に決定されるので、動作しない出力又は入力バッファ回路への電源供給経路をカットできて、スタンバイリーク電流を低減でき、低消費電力化を図ることができる。
【0144】
更に、請求項8、17記載の発明によれば、データ線が外部接続される出力又は入力バッファ回路を検査データ出力又は入力用のバッファ回路として兼用したので、従来のようにデータバス毎に検査データ用出力又は入力バッファ回路を設ける場合に比べて、検査データ用出力又は入力バッファ回路を削除でき、低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施の形態の半導体記憶装置の全体概略構成を示すブロック図である。
【図2(a)】 図1の半導体記憶装置に備えるリードデータバス切換回路及びデータ出力回路のの構成を示す図である。
【図2(b)】 同リードデータバス切換回路及びデータ出力回路においてデータビット幅が256の場合のバス切換えの様子を示す図である。
【図2(c)】 同リードデータバス切換回路及びデータ出力回路においてデータビット幅が128の場合にアドレス信号ADD<0>="L"のときのバス切換えの様子を示す図である。
【図2(d)】 同リードデータバス切換回路及びデータ出力回路においてデータビット幅が128の場合にアドレス信号ADD<0>="H"のときのバス切換えの様子を示す図である。
【図2(e)】 同リードデータバス切換回路及びデータ出力回路においてデータビット幅が64の場合にアドレス信号ADD<1:0>="LL"のときのバス切換えの様子を示す図である。
【図2(f)】 同リードデータバス切換回路及びデータ出力回路においてデータビット幅が64の場合にアドレス信号ADD<1:0>="LH"のときのバス切換えの様子を示す図である。
【図2(g)】 同リードデータバス切換回路及びデータ出力回路においてデータビット幅が64の場合にアドレス信号ADD<1:0>="HL"のときのバス切換えの様子を示す図である。
【図2(h)】 同リードデータバス切換回路及びデータ出力回路においてデータビット幅が64の場合にアドレス信号ADD<1:0>="HH"のときのバス切換えの様子を示す図である。
【図2(i)】 同リードデータバス切換回路及びデータ出力回路においてデータビット幅が32の場合にアドレス信号ADD<2:0>="LLL"のときのバス切換えの様子を示す図である。
【図2(j)】 同リードデータバス切換回路及びデータ出力回路においてデータビット幅が32の場合にアドレス信号ADD<2:0>="HHH"のときのバス切換えの様子を示す図である。
【図3】 同データ出力回路に備える出力バッファ回路の構成を示す図である。
【図4】 同リードデータバス切換回路に備えるトライステートバッファ回路の構成を示す図である。
【図5】 同リードデータバス切換回路に備えるトランスファーゲート回路の構成を示す図である。
【図6】 同半導体記憶装置におけるデータビット幅256でのデータ読出し動作のタイミングチャートを示す図である。
【図7】 同半導体記憶装置におけるデータビット幅32でのデータ読出し動作のタイミングチャートを示す図である。
【図8】 リードデータバス切換回路の構成の変形例を示す図である。
【図9】 出力バッファ回路の構成の変形例を示す図である。
【図10】 本発明の第2の実施の形態の半導体記憶装置の全体概略構成を示すブロック図である。
【図11(a)】 同半導体記憶装置に備えるライトデータバス切換回路及びデータ入力回路の構成を示す図である。
【図11(b)】 同リードデータバス切換回路及びデータ入力回路においてデータビット幅が256の場合のバス切換えの様子を示す図である。
【図11(c)】 同リードデータバス切換回路及びデータ入力回路においてデータビット幅が128の場合のバス切換えの様子を示す図である。
【図11(d)】 同リードデータバス切換回路及びデータ入力回路においてデータビット幅が64の場合のバス切換えの様子を示す図である。
【図11(e)】 同リードデータバス切換回路及びデータ入力回路においてデータビット幅が32の場合のバス切換えの様子を示す図である。
【図12】 同データ入力回路に備える入力バッファ回路の構成を示す図である。
【図13】 同半導体記憶装置のデータビット幅256でのデータ書き込み動作のタイミングチャートを示す図である。
【図14】 同半導体記憶装置のデータビット幅32でのデータ書き込み動作のタイミングチャートを示す図である。
【図15】 同入力バッファ回路の構成の変形例を示す図である。
【図16】 本発明の第3の実施の形態の半導体記憶装置の全体概略構成を示すブロック図である。
【図17】 同半導体記憶装置に備えるマスクデータバス切換回路及びマスクデータ入力回路の構成を示す図である。
【図18】 従来の半導体記憶装置の全体概略構成を示すブロック図である。
【図19】 同従来の半導体記憶装置に備えるデータ出力回路と、データビット幅が異なる場合に必要となる出力データバスのメタルマスク切換処理を説明するための図である。
【符号の説明】
A リードデータバス切換回路
B ライトデータバス切換回路
1、81、131 メモリアレイ
2、132 プリアンプ回路
3、133 データラッチ回路
4、134 リードデータバス切換回路
5、135 データ出力回路
6、136 第1のリード制御回路
7、137 第2のリード制御回路
10〜17 トライステートバッファ回路(遮断用スイッチ回路)
20〜27 トランスファゲート回路(パス切換用スイッチ回路)
28、29 トランスファゲート回路
(追加のパス切換用スイッチ回路)
30〜38 出力バッファ回路
49、122 スイッチ回路(パス切断手段)
82、142 ライトドライバ回路(ライトバッファ回路)
83、143 データラッチ回路
84、144 ライトデータバス切換回路
85、145 データ入力回路
86、146 第3の制御回路
87、147 ライト制御回路
90〜97 トライステートトランスファゲート回路
(遮断用スイッチ回路)
100〜107 トライステートトランスファゲート回路
(バス切換用スイッチ回路)
108、109 トライステートトランスファゲート回路
(追加のバス切換用スイッチ回路)
110〜117 入力バッファ回路
153 データラッチ回路
154 マスクデータバス切換回路
155 マスクデータ入力回路
160〜167
170〜179 トライステートトランスファゲート回路
180〜187 入力バッファ回路
MS データビット幅設定信号
ADD アドレス信号
DOUT、DOUTX データ出力線(リードデータバス)
DO、DOX データ線
DIN データ入力線(ライトデータバス)
DQMI マスクデータ転送線
Claims (22)
- 複数のメモリセルを有するメモリセルアレイを有すると共に、
前記メモリセルアレイから読み出されたnビットの並列データが入力され、この並列データのバスを切換えるリードデータバス切換回路と、
前記リードデータバス切換回路からの出力データが入力され、入力データの全部又は一部を選択して出力するデータ出力回路と、
前記データ出力回路に外部接続されるデータ線のビット幅を設定するデータビット幅設定信号、及び外部アドレス信号に基づいて、前記リードデータバス切換回路のバス切換動作を制御する第1のリード制御回路と、
前記データビット幅設定信号に基づいて前記データ出力回路の選択動作を制御する第2のリード制御回路とからなるリードデータ転送回路を有する半導体記憶装置であって、
前記リードデータバス切換回路は、
隣接する4ビットのリードデータバスを1単位とし、
前記単位となる4ビットのリードデータバスのうち、所定の1ビットのリードデータバスと他の3ビットのリードデータバスとを各々接続するバス切換用スイッチ回路と、
前記4ビットのリードデータバスの各々に配置され、前記リードデータバス切換回路のデータ入力端と前記バス切換用スイッチ回路の接続位置との間に位置する遮断用スイッチ回路とを備え、
前記バス切換用及び遮断用スイッチ回路が前記第1のリード制御回路により制御されて、前記メモリセルから外部に読み出される並列データのビット幅をnビットと(n/4)ビットに切換える
ことを特徴とする半導体記憶装置。 - 複数のメモリセルを有するメモリセルアレイを有すると共に、
前記メモリセルアレイから読み出されたnビットの並列データが入力され、この並列データのバスを切換えるリードデータバス切換回路と、
前記リードデータバス切換回路からの出力データが入力され、入力データの全部又は一部を選択して出力するデータ出力回路と、
前記データ出力回路に外部接続されるデータ線のビット幅を設定するデータビット幅設定信号、及び外部アドレス信号に基づいて、前記リードデータバス切換回路のバス切換動作を制御する第1のリード制御回路と、
前記データビット幅設定信号に基づいて前記データ出力回路の選択動作を制御する第2のリード制御回路とからなるリードデータ転送回路を有する半導体記憶装置であって、
前記リードデータバス切換回路は、
隣接する8ビットのリードデータバスを1単位とし、
前記単位となる8ビットのリードデータバスのうち、4ビットのリードデータバス毎に、所定の1ビットのリードデータバスと他の3ビットのリードデータバスとを各々接続するバス切換用スイッチ回路と、
前記8ビットのリードデータバスの各々に配置され、前記リードデータバス切換回路のデータ入力端と前記バス切換用スイッチ回路の接続位置との間に位置する遮断用スイッチ回路と、
前記2ビットの所定のリードデータバス同士を接続する追加のバス切換用スイッチ回路とを備え、
前記バス切換用、遮断用及び追加のバス切換用スイッチ回路が前記第1のリード制御回路により制御されて、前記メモリセルから外部に読み出される並列データのビット幅をnビット、(n/4)ビットおよび(n/8)ビットに切換える
ことを特徴とする半導体記憶装置。 - 複数のメモリセルを有するメモリセルアレイを有すると共に、
前記メモリセルアレイから読み出されたnビットの並列データが入力され、この並列デ ータのバスを切換えるリードデータバス切換回路と、
前記リードデータバス切換回路からの出力データが入力され、入力データの全部又は一部を選択して出力するデータ出力回路と、
前記データ出力回路に外部接続されるデータ線のビット幅を設定するデータビット幅設定信号、及び外部アドレス信号に基づいて、前記リードデータバス切換回路のバス切換動作を制御する第1のリード制御回路と、
前記データビット幅設定信号に基づいて前記データ出力回路の選択動作を制御する第2のリード制御回路とからなるリードデータ転送回路を有する半導体記憶装置であって、
前記リードデータバス切換回路は、
隣接する8ビットのリードデータバスを1単位とし、
前記単位となる8ビットのリードデータバスのうち、4ビットのリードデータバス毎に、所定の1ビットのリードデータバスと他の3ビットのリードデータバスとを各々接続するバス切換用スイッチ回路と、
前記8ビットのリードデータバスの各々に配置され、前記リードデータバス切換回路のデータ入力端と前記バス切換用スイッチ回路の接続位置との間に位置する遮断用スイッチ回路と、
9ビット目の新たなリードデータバスと、
前記9ビット目のリードデータバスと前記2ビットの所定のリードデータバスとを各々接続する追加のバス切換用スイッチ回路とを備え、
前記バス切換用、遮断用及び追加のバス切換用スイッチ回路が前記第1のリード制御回路により制御されて、前記メモリセルから外部に読み出される並列データのビット幅をnビット、(n/4)ビット及び(n/8)ビットに切換える
ことを特徴とする半導体記憶装置。 - 前記リードデータバス切換回路は、
更に隣接する2ビットのリードデータバスを 1 単位として、
前記単位となる2ビットのリードデータバス同士を接続するバス切換用スイッチ回路とを備え、
前記バス切換用スイッチ回路が前記第1のリード制御回路により制御されて、前記メモリセルから外部に読み出される並列データのビット幅をnビット、(n/2)ビット、(n/4)ビット及び(n/8)ビットに切換える
ことを特徴とする請求項3記載の半導体記憶装置。 - 前記リードデータバス切換回路において、
単位となる8ビットのデータバスは、
隣接する4ビットのリードデータバスと他の隣接する4ビットのデータバスとが線対称に配置され、
前記9ビット目のリードデータバス、及び前記9ビット目のリーデータバスに接続される追加のバス切換用スイッチ回路は、共に、前記隣接する4ビットのリードデータバスと他の隣接する4ビットのリードデータバスとの間にレイアウト配置される
ことを特徴とする請求項3又は4記載の半導体記憶装置。 - 前記データ出力回路はn+(n/8)個の出力バッファ回路を備えた
ことを特徴とする請求項3又は4記載の半導体記憶装置。 - 前記データ出力回路は複数の出力バッファ回路を備え、
前記複数の出力バッファ回路のうち、データ読出し動作時に活性化する出力バッファ回路は、前記データビット幅設定信号に応じて固定的に決定され、各出力バッファ回路を指定する外部アドレス信号には依存しない
ことを特徴とする請求項 1 、2、3及び4の何れか1項に記載の半導体記憶装置。 - 前記データ出力回路は複数の出力バッファ回路を備え、
前記複数の出力バッファ回路のうち、前記データビット幅設定信号の設定ビット幅が最大ビット幅nの(n/8)である場合に活性化する出力バッファ回路は、検査時に活性化する出力バッファ回路を兼用する
ことを特徴とする請求項3又は4記載の半導体記憶装置。 - 前記データ出力回路は、
複数の出力バッファ回路と、
前記複数の出力バッファ回路のうち、データ読出し動作時に非活性となる出力バッファ回路への電源供給パスを、前記データビット幅設定信号に基づいて切断するパス切断手段とを備えた
ことを特徴とする請求項1、2、3及び4の何れか1項に記載の半導体記憶装置。 - 複数のメモリセルを有するメモリセルアレイを有すると共に、
外部から最大nビット(nは整数)の並列データが入力されるデータ入力回路と、
前記データ入力回路からライトデータが入力され、このライトデータのパスを切換えるライトデータバス切換回路と、
前記ライトデータバス切換回路からのライトデータを前記メモリセルアレイに書き込むライトバッファ回路と、
前記データ入力回路に外部接続されるデータ線のビット幅を設定するデータビット幅設定信号に基づいて、前記データ入力回路の入力動作及び前記ライトデータバス切換回路のバス切換動作を制御するライト制御回路とからなるライトデータ転送回路を有する半導体記憶装置であって、
前記ライトデータバス切換回路は、
隣接する4ビットのライトデータバスを1単位とし、
前記単位となる4ビットのライトデータバスのうち、所定の1ビットのライトデータバスと他の3ビットのライトデータバスとを各々接続するバス切換用スイッチ回路と、
前記4ビットのライトデータバスの各々に配置され、前記ライトデータバス切換回路のデータ入力端と前記バス切換用スイッチ回路の接続位置との間に位置する遮断用スイッチ回路とを備え、
前記バス切換用及び遮断用スイッチ回路が前記ライト制御回路により制御されて、前記メモリセルアレイに外部から書き込む並列データのビット幅をnビットと(n/4)ビットとに切換える
ことを特徴とする半導体記憶装置。 - 複数のメモリセルを有するメモリセルアレイを有すると共に、
外部から最大nビット(nは整数)の並列データが入力されるデータ入力回路と、
前記データ入力回路からライトデータが入力され、このライトデータのパスを切換えるライトデータバス切換回路と、
前記ライトデータバス切換回路からのライトデータを前記メモリセルアレイに書き込むライトバッファ回路と、
前記データ入力回路に外部接続されるデータ線のビット幅を設定するデータビット幅設定信号に基づいて、前記データ入力回路の入力動作及び前記ライトデータバス切換回路のバス切換動作を制御するライト制御回路とからなるライトデータ転送回路を有する半導体記憶装置であって、
前記ライトデータバス切換回路は、
隣接する8ビットのライトデータバスを1単位とし、
前記単位となる8ビットのライトデータバスのうち、4ビットのライトデータバス毎に、所定の1ビットのライトデータバスと他の3ビットのライトデータバスとを各々接続するバス切換用スイッチ回路と、
前記8ビットのライトデータバスの各々に配置され、前記ライトデータバス切換回路のデータ入力端と前記バス切換用スイッチ回路の接続位置との間に位置する遮断用スイッチ回路と、
前記2ビットの所定のライトデータバス同士を接続する追加のバス切換用スイッチ回路とを備え、
前記バス切換用、遮断用及び追加のバス切換用スイッチ回路が前記ライト制御回路により制御されて、前記メモリセルアレイに外部から書き込む並列データのビット幅をnビット、(n/4)ビット及び(n/8)ビットに切換える
ことを特徴とする半導体記憶装置。 - 複数のメモリセルを有するメモリセルアレイを有すると共に、
外部から最大nビット(nは整数)の並列データが入力されるデータ入力回路と、
前記データ入力回路からライトデータが入力され、このライトデータのパスを切換えるライトデータバス切換回路と、
前記ライトデータバス切換回路からのライトデータを前記メモリセルアレイに書き込むライトバッファ回路と、
前記データ入力回路に外部接続されるデータ線のビット幅を設定するデータビット幅設定信号に基づいて、前記データ入力回路の入力動作及び前記ライトデータバス切換回路のバス切換動作を制御するライト制御回路とからなるライトデータ転送回路を有する半導体記憶装置であって、
前記ライトデータバス切換回路は、
隣接する8ビットのライトデータバスを1単位とし、
前記単位となる8ビットのライトデータバスのうち、4ビットのライトデータバス毎に、所定の1ビットのライトデータバスと他の3ビットのライトデータバスとを各々接続するバス切換用スイッチ回路と、
前記8ビットのライトデータバスの各々に配置され、前記ライトデータバス切換回路のデータ入力端と前記バス切換用スイッチ回路の接続位置との間に位置する遮断用スイッチ回路と、
9ビット目の新たなライトデータバスと、
前記9ビット目のライトデータバスと前記2ビットの所定のライトデータバスとを各々接続する追加のバス切換用スイッチ回路とを備え、
前記バス切換用、遮断用及び追加のバス切換用スイッチ回路が前記ライト制御回路により制御されて、前記メモリセルアレイに外部から書き込む並列データのビット幅をnビット、(n/4)ビット及び(n/8)ビットに切換える
ことを特徴とする半導体記憶装置。 - 前記ライトデータバス切換回路は、
更に隣接する2ビットのライトデータバスを 1 単位とし、
前記単位となる2ビットのライトデータバス同士を接続するバス切換用スイッチ回路とを備え、
前記バス切換用スイッチ回路が前記ライト制御回路により制御されて、前記メモリセルアレイに外部から書き込む並列データのビット幅をnビット、(n/2)ビット、(n/4)ビット及び(n/8)ビットに切換える
ことを特徴とする請求項12記載の半導体記憶装置。 - 前記ライトデータバス切換回路において、
単位となる8ビットのライトデータバスは、
隣接する4ビットのライトデータバスと他の隣接する4ビットのライトデータバスとが線対称に配置され、
前記9ビット目のライトデータバス、及び前記9ビット目のリーデータバスに接続される追加のバス切換用スイッチ回路は、共に、前記隣接する4ビットのライトデータバスと他の隣接する4ビットのライトデータバスとの間にレイアウト配置される
ことを特徴とする請求項12又は13記載の半導体記憶装置。 - 前記データ入力回路はn+(n/8)個の入力バッファ回路を備え、
前記n+(n/8)個の入力バッファ回路のうち、(n/8)個の入力バッファ回路の駆動能力は、他のn個の入力バッファ回路の駆動能力よりも高い
ことを特徴とする請求項12又は13記載の半導体記憶装置。 - 前記データ入力回路は複数の入力バッファ回路を備え、
前記複数の入力バッファ回路のうち、データ書込み動作時に活性化する入力バッファ回路は、前記データビット幅設定信号に応じて固定的に決定され、各入力バッファ回路を指定する外部アドレス信号には依存しない
ことを特徴とする請求項10、11、12及び13の何れか1項に記載の半導体記憶装置。 - 前記データ入力回路は複数の入力バッファ回路を備え、
前記複数の入力バッファ回路のうち、前記データビット幅設定信号の設定ビット幅が最大ビット幅nの(n/8)である場合に活性化する入力バッファ回路は、検査時に活性化する入力バッファ回路を兼用する
ことを特徴とする請求項12又は13記載の半導体記憶装置。 - 前記データ入力回路は、
複数の入力バッファ回路と、
前記複数の入力バッファ回路のうち、データ書込み動作時に非活性となる入力バッファ回路への電源供給パスを、前記データビット幅設定信号に基づいて切断するパス切断手段とを備えた
ことを特徴とする請求項10、11、12及び13の何れか1項に記載の半導体記憶装置。 - 複数のメモリセルを有するメモリセルアレイと、
前記請求項1〜4の何れか1項に記載のリードデータ転送回路と、
前記請求項10〜14の何れか1項に記載のライトデータ転送回路と、
(n/8)ビットのデータマスク信号が入力されるマスクデータ入力回路と、
前記マスクデータ入力回路からのデータマスク信号が入力され、これらのデータマスク信号のバスを切換えるマスクデータバス切換回路と、
データビット幅設定信号に基づいて前記マスクデータ入力回路の入力動作及び前記マスクデータバス切換回路のバス切換動作を制御するマスク制御回路とを備え、
前記データビット幅設定信号に基づいて、前記リードデータ転送回路のデータ出力回路から出力される並列データ、及び前記ライトデータ制御回路のデータ出力回路から前記メモリセルに書き込むデータの一部をマスクする
ことを特徴とする半導体記憶装置。 - 前記マスクデータバス切換回路からのデータマスク信号は、前記リードデータ転送回路の第2のリード制御回路及び前記ライトデータ転送回路のライトバッファ回路に入力され、
前記第2のリード制御回路が前記データマスク信号に基づいて前記リードデータ転送回路のデータ出力回路からのリードデータの一部をマスクし、
前記ライトバッファ回路が前記データマスク信号に基づいて前記メモリセルアレイへのライトデータの一部をマスクする
ことを特徴とする請求項19記載の半導体記憶装置。 - 前記データビット幅設定信号はパッドから供給され、
扱う並列データのビット幅を使用目的に応じてボンディングオプションにより外部設定可能とした
ことを特徴とする請求項1〜4及び10〜14の何れか1項に記載の半導体記憶装置。 - 前記データビット幅設定信号は論理回路から供給され、
扱う並列データのビット幅を使用目的に応じて前記論理回路から外部設定可能とした
ことを特徴とする請求項1〜4及び10〜14の何れか1項に記載の半導体記憶装置。
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