JP4043211B2 - 半導体記憶装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体記憶装置に関し、更に言えば、LSIメモリ製品(例えば、DRAM、SRAM、不揮発性半導体記憶装置としてのフラッシュメモリ及びマスクROM等)におけるデータの高速読み出しを可能にする技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
以下、従来の半導体記憶装置について図面を参照しながら説明する。
【0003】
図3に示すようにカラムデコーダ51に接続されたビットラインBL群52と、ロウデコーダ53に接続されたワードラインWL群54と、各ビットラインBLとワードラインWLとが交差する番地に配置された複数個のメモリセルからメモリセルアレイ55が構成されている。
【0004】
即ち、図3に示すように、例えばワードラインWL[0]と各ビットラインBL群(BL[0]、BL[1]、BL[2]、BL[3]、BL[4]、BL[5]、BL[6]、BL[7]・・・BL[fb]、BL[fc]、BL[fd]、BL[fe]、BL[ff])との交差する各位置(番地もしくはアドレスという。)に対応するメモリセル(図示省略)には、それぞれ「000」、「001」、「002」、「003」、「004」、「005」、「006」、「007」・・・「0FB」、「0FC」、「0FD」、「0FE」、「0FF」の各データが書き込まれている。
【0005】
各外部アドレス「100」、「101」、「102」、「103」、「104」、「105」、「106」、「107」・・・「1FB」、「1FC」、「1FD」、「1FE」、「1FF」に対応するデータは、ワードラインWL[1]と各ビットラインBL群(BL[0]、BL[1]、BL[2]、BL[3]、BL[4]、BL[5]、BL[6]、BL[7]・・・BL[fb]、BL[fc]、BL[fd]、BL[fe]、BL[ff])と交差する各メモリセルに書き込まれている。以下、同様である。
【0006】
そして、前記カラムデコーダ51に接続されたセンスアンプ56を介して所望のデータが出力される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
近年、CPUの高速化に伴い、メモリへのCPUからのアクセスがシステム全体のボトルネックとなってきている。
【0008】
これを解決するために、一度のアドレス入力に対し、そのアドレスから規則性のあるアドレスデータを順次自動的に出力させるメモリ製品(例えば、DRAM、SRAM、不揮発性半導体記憶装置としてのフラッシュメモリ及びマスクROM等)が出現している。
【0009】
LSIメモリ製品においては、外部アドレスを内部的にロウアドレス(ワードライン選択)とカラム(ビットライン選択)に分割し、効率良くメモリセルに対するアクセスを行っている。
【0010】
一般には、下位のアドレスをカラムに、上位のアドレスをロウに割り振っている。このため、カラム内での連続アクセスに対しては、比較的高速読み出しが可能であるが、別のロウアドレス(異なるワードライン)にまたがる場合の、アクセスに対しては、読み出し時間の増加を招いていた。
【0011】
そのため、規則性の連続読み出しが可能なメモリ製品において、「カラムアドレス内でのみ高速読み出し」、「ロウアドレスが異なる場合の待ち時間が発生する」等の制約があった。
【0012】
即ち、図3に示すように、例えばアドレス「000」→「001」→「002」→「003」→・・・「0FC」→「0FD」→「0FE」→「0FF」といった同一ワードラインWL[0]内の連続読み出しは、高速化が可能であった。
【0013】
しかし、例えばアドレス「0FF」→「100」や「1FF」→「200」といった異なるワードライン(WL[0]→WL[1]やWL[1]→WL[2])をまたがる連続読み出しにはワードライン遷移のための時間が必要となり、データの高速読み出しが困難であった。
【0014】
【課題を解決するための手段】
そこで、上記課題に鑑み本発明の半導体記憶装置は、カラムデコーダに接続されたビットライン群と、ロウデコーダに接続されたワードライン群と、各ビットラインとワードラインとが交差する番地に配置された複数個のメモリセルとから成る半導体記憶装置において、前記ビットラインの所定番地に対応するメモリセル内のデータと同じデータが書き込まれるメモリセルが配置されて成るミラービットラインを設け、次回選択されるワードラインの先頭のメモリ情報が、現在選択しているワードライン上の前記ミラービットライン上に書き込まれていることを特徴とするものである。
【0016】
更に、前記ビットライン群用の第1のセンスアンプと、前記ミラービットライン用の第2のセンスアンプと、所望のセンスアンプを選択する選択回路とを具備したことを特徴とするものである。
【0017】
また、前記選択回路は、連続読み出しの開始情報であるスタート信号に基づいて所望のセンスアンプを選択するパスゲート回路から成ることを特徴とするものである。
【0018】
更に、前記第2のセンスアンプは、ラッチ回路を介して前記選択回路に接続されていることを特徴とするものである。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の半導体記憶装置に係る一実施形態について図面を参照しながら説明する。
【0020】
図1に示すようにカラムデコーダ1に接続されたビットラインBL群2と、ロウデコーダ3に接続されたワードラインWL群4と、各ビットラインBLとワードラインWLとが交差する番地に配置された複数個のメモリセルからメモリセルアレイ5が構成されている。
【0021】
即ち、図1に示すように、例えば外部アドレス「000」、「001」、「002」、「003」、「004」、「005」、「006」、「007」・・・「0FB」、「0FC」、「0FD」、「0FE」、「0FF」に対応するデータは、ワードラインWL[0]と各ビットラインBL群(BL[0]、BL[1]、BL[2]、BL[3]、BL[4]、BL[5]、BL[6]、BL[7]・・・BL[fb]、BL[fc]、BL[fd]、BL[fe]、BL[ff])と交差する各メモリセルに書き込まれている。
【0022】
また、外部アドレス「100」、「101」、「102」、「103」、「104」、「105」、「106」、「107」・・・「1FB」、「1FC」、「1FD」、「1FE」、「1FF」に対応するデータは、ワードラインWL[1]と各ビットラインBL群(BL[0]、BL[1]、BL[2]、BL[3]、BL[4]、BL[5]、BL[6]、BL[7]・・・BL[fb]、BL[fc]、BL[fd]、BL[fe]、BL[ff])と交差する各メモリセルに書き込まれている。以下、同様である。
【0023】
また、前記カラムデコーダ1は(第1の)センスアンプ8に接続されている。
【0024】
ここまでの構成は、従来の回路構成と同様である。
【0025】
そして、本発明の特徴は、図1に示すようにビットラインBL[0](カラムの0番地のアドレス)に対応するミラービットライン(Mirror BL、以下MBL)6を設け、当該ミラービットラインMBL[0]と各ワードラインWL[0]、WL[1]、WL[2]とが交差する位置(番地)に、「100」、「200」、「300」の各データが書き込まれるメモリセル群7が配置されていることである。
【0026】
このミラービットラインMBL[0]に対する各メモリセルには、ロウアドレスを1つインクリメントした異なるワードラインWL前記ビットラインBL[0]とが交差したメモリセル内のデータと同じデータが書き込まれている。従って、図1に示す本実施形態では、「100」、「200」、「300」というアドレスに対応するデータは、ワードラインWLは異なるが、ビットラインBL[0]とミラービットラインMBL[0]上に2つ存在している。
【0027】
即ち、前記「100」のアドレスに対応するデータは、本来あるべきビットラインBL[0]とワードラインWL[1]とが交差したメモリセル上と、前記ミラービットラインMBL[0]とワードラインWL[0]とが交差したメモリセル上とに書き込まれている。
【0028】
また、前記「200」のアドレスに対応するデータは、本来あるべきビットラインBL[0]とワードラインWL[2]とが交差したメモリセル上と、前記ミラービットラインMBL[0]とワードラインWL[1]とが交差したメモリセル上とに書き込まれている。
【0029】
更に、前記「300」のアドレスに対応するデータは、本来あるべきビットラインBL[0]とワードラインWL[3](図示省略)とが交差したメモリセル上と、前記ミラービットラインMBL[0]とワードラインWL[2]とが交差したメモリセル上とに書き込まれているものである。以下、同様である。
【0030】
ここで、ワードラインWL[0]内の連続アクセスを実行する場合、例えば「0FD」→「0FE」→「0FF」と読んだ後に、ワードラインWL[0]上の「100」セルを読み出すことで、「0FF」→「100」への読み出し遅延が発生しなくなる。
【0031】
また、9は前記ミラービットラインMBL[0]用の(第2の)センスアンプで、前記センスアンプ8は直接、後述する選択回路12に接続されるが、当該センスアンプ9はラッチ回路10を介して選択回路12に接続されている。
【0032】
ここで、選択回路12は、選択制御回路11からの選択信号に基づいて、前記センスアンプ8,9のいずれかを選択するものであり、当該選択回路12により選択されたセンスアンプ側から任意のデータが出力される。
【0033】
尚、前記選択回路12として本実施形態では、図2に示すようにパスゲート回路構成を採用し、前記選択信号(連続読み出しを開始するスタート位置情報)が所望のトランスファゲート13,14に入力され、どちらかのトランスファゲートがオンすることで、所望のセンスアンプ出力が選択される。15は、インバータである。
【0034】
即ち、選択信号(スタート信号)が「000」(「100」、「200」等)から始まる連続読み出し時においては、本来のセンスアンプ8側が選択され、通常のビットラインBL[0]を使うことでワードライン遷移は発生しない。また、選択信号(スタート信号)がワードラインWLをまたぐ連続読み出し時においては、ミラービットラインMBL[0]6に接続されたセンスアンプ9側が選択されるように構成されている。
【0035】
そして、予め、前記ミラービットラインMBL[0]用のセンスアンプ9を、前記「100」アドレスの読み出しを必要とする前に、当該「100」アドレスのデータをラッチ回路10に格納しておくことで、実際の「100」読み出しを必要とする段階で前記ワードラインWLの遷移を発生させ(ワードラインWL[0]→WL[1])、その間にラッチ回路10のデータを出力データとして扱い、その後は、ビットラインBL[0]の読み出しを飛ばし、ビットラインBL[1]からまた連続読み出しを行うように内部的に処理することで、ワードラインWLをまたぐ連続読み出しであっても待ち時間が発生しなくなる。
【0036】
尚、本発明は、カラムデコーダに接続されるビットライン群とロウデコーダに接続されるワードライン群と、両ラインが交差する位置に複数個のメモリセルが配置されて成る半導体記憶装置、LSIメモリ製品(例えば、DRAM、SRAM、フラッシュメモリ及びマスクROM等)に適用可能なものであり、データの高速読み出しを可能にするものである。
【0037】
【発明の効果】
本発明によれば、ビットラインの所定番地に対応してミラービットラインを配置し、当該ミラービットライン上のメモリセル内に、ロウアドレスを1つインクリメントした異なるワードラインと当該ビットラインの所定番地とが交差するメモリセル内のデータと同じデータを書き込んでおき、予め、ミラービットラインに対応するメモリセル内のデータをラッチしておき、そこから出力させることで、ワードライン遷移が発生するアドレスのアクセス遅延を見かけ上なくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態の半導体記憶装置の構成を示す回路図である。
【図2】本発明の半導体記憶装置に適用される選択回路の構成を示す回路図である。
【図3】従来の半導体記憶装置の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
1 カラムデコーダ
2 ビットライン群
3 ロウデコーダ
4 ワードライン群
5 メモリセルアレイ
6 ミラービットライン
7 メモリセル
8 センスアンプ
9 センスアンプ
10 ラッチ回路
11 選択制御回路
12 選択回路

Claims (4)

  1. カラムデコーダに接続されたビットライン群と、ロウデコーダに接続されたワードライン群と、各ビットラインとワードラインとが交差する番地に配置された複数個のメモリセルとから成る半導体記憶装置において、
    前記ビットラインの所定番地に対応するメモリセル内のデータと同じデータが書き込まれるメモリセルが配置されて成るミラービットラインを設け、
    次回選択されるワードラインの先頭のメモリ情報が、現在選択しているワードライン上の前記ミラービットライン上に書き込まれていることを特徴とする半導体記憶装置。
  2. 前記ビットライン群用の第1のセンスアンプと、前記ミラービットライン用の第2のセンスアンプと、所望のセンスアンプを選択する選択回路とを具備したことを特徴とする請求項1に記載の半導体記憶装置。
  3. 前記選択回路は、連続読み出しの開始情報であるスタート信号に基づいて所望のセンスアンプを選択するパスゲート回路から成ることを特徴とする請求項2に記載の半導体記憶装置。
  4. 前記第2のセンスアンプは、ラッチ回路を介して前記選択回路に接続されていることを特徴とする請求項2または請求項3に記載の半導体記憶装置。
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