JP4050091B2 - Semiconductor memory device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体メモリ装置に係り、特に省電力化に伴うデータ不良の救済を可能とする半導体メモリ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体メモリの小型化,大容量化,省電力化に伴い、半導体メモリの中でも特に微細構造を持つメモリセルはプロセス的にも、トランジスタ特性においても信頼性確保が難しくなっている。半導体メモリの中でSRAMは、メモリセルが複数のトランジスタ(フルCMOSタイプで6個のトランジスタ)で構成されるため、小型化,大容量化が困難である。これに対し、DRAMのメモリセルは、1個のトランジスタと1個のキャパシタで構成されるため、小型化,大容量化に向いている。
【0003】
この様なSRAMとDRAMの特徴を考慮して、例えば小型の携帯電子機器等において、従来SRAMを用いた構成されていたメモリシステムの一部をDRAMセルを用いた疑似SRAM(Pseudo−SRAM;PSRAM)に置き換えて小型化を図ることが考えられている。通常、DRAMはロウ,カラムのアドレスをマルチプレクスするのに対し、SRAMではアドレスマルチプレクスを行わない。従ってSRAM用のインターフェースをそのまま用いるとすれば、PSRAMは、アドレスマルチプレクスせずに使うことになる。また、DRAMはデータのリフレッシュ動作を必要とするから、PSRAMにおいても内部に自動リフレッシュ回路を内蔵させることが必要になる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、PSRAMはDRAMセルを用いるために、データ保持電流がSRAMに比べて多くなるが、システムの小型化,大容量化に向いている。しかし、更に省電力化を進めようとすると、メモリセルのデータ保持特性が劣化し、自動リフレッシュ回路を内蔵するとしても、データ保持特性劣化により不良データの発生が問題になる。
省電力化によるデータ保持特性の劣化は、PSRAMに特有のものではなく、通常のDRAMや更にはEEPROMでも同様に問題になる。
【0005】
この発明は、好ましいデータ不良の救済態様を有する半導体メモリ装置を提供することを目的としている。
【0006】
【発明を解決するための手段】
この発明の一実施形態に係る半導体メモリ装置は、通常のデータ書き込み、読み出しに用いられるノーマルデータ部及び、ノーマルデータ部からの読み出しデータの誤り検出を行うための検査用データを記憶するパリティデータ部を備えたセルアレイと、前記セルアレイからの読み出しデータ及びセルアレイへの書き込みデータを一時保持するデータバッファと、データ書き込み時に入力された書き込みデータから前記パリティデータ部に記憶すべき検査用データを生成し、データ読み出し時に前記ノーマルデータ部から読み出されたデータと前記パリティデータ部から読み出された検査用データに基づいて読み出されたデータのエラー検知訂正を行うための、前記読み出されたデータと検査用データに基づいてシンドローム信号を生成するシンドローム生成回路及び生成されたシンドローム信号をデコードしてエラービットの訂正を行うシンドロームデコード/エラー訂正回路を有するエラー検知訂正回路と、前記データバッファでの出力データ変化を検出してタイミング信号を生成するタイミング信号生成回路と、前記タイミング信号生成回路で生成されたタイミング信号により制御されて前記シンドロームデコード/エラー訂正回路における前記シンドローム信号のデコードタイミング又は前記エラービットの訂正タイミングを調整する訂正タイミング調整回路とを有することを特徴としている
【0007】
エラー検知訂正回路は、例えば、ハミング符号により単一ビットエラー訂正を行うものであって、パリティデータ部に記憶する検査用データは、読み出しデータのエラー検知訂正に必要最小限のビット数により構成される。より好ましくは、パリティデータ部に記憶する検査用データは、読み出しデータのエラー検知訂正に必要最小限のビット数より1ビット多いビット数で構成される。
【0008】
また、エラー検知訂正回路は、書き換えられるべきmビットデータ部分にエラーがある場合にはエラー訂正を行わず、書き換えられるべきmビットデータ部分以外にエラーがある場合にエラー訂正を行う。
またエラー検知訂正回路は、データ読み出しサイクルにおいては、読み出しデータのエラー訂正があってもノーマルデータ部の対応するセルデータの訂正を行わない。更に、セルアレイが所定周期でデータがリフレッシュされるDRAMセルアレイである場合には、エラー検知訂正回路は、DRAMセルアレイのリフレッシュ動作時は、動作停止するものとする。
【0010】
好ましくは、データバッファとセルアレイのノーマルデータ部との間はnビット並列データの授受が行われ、データバッファと外部入出力端子の間はmビット並列データ(但し、m<n)の授受が行われるものであり、データ書き込みサイクルの前半において、書き換えられるべきmビットデータを含むnビットデータが並列読み出しされて、エラー検知訂正回路でそのnビットデータのエラー検知訂正が行われ、データ書き込みサイクルの後半において、エラー検知訂正回路で訂正されたnビット並列データのうち書き換えられるべきmビットデータ部分が外部入出力端子から供給されたmビット並列データで置き換えられて、ノーマルデータ部に転送されるものとする。
【0011】
エラー検知訂正回路は、外部から前記タイミング信号生成回路の活性、非活性状態を制御することにより、活性、非活性状態の切り換えが可能に構成されていることが好ましい。更に、訂正タイミング調整回路の出力をエラー訂正の有無を外部に知らせるモニター信号として出力するモニター端子を備えることが好ましい。
【0012】
本発明の他の実施形態において、前記シンドロームデコード/エラー訂正回路は、シンドローム信号の“1”データの組み合わせを検出するための第1のNANDゲートと、“0”データの組み合わせを検出するためのNORゲートと、前記第1のNANDゲートの出力の反転信号と前記NORゲート出力の一致検出を行う第2のNANDゲートとを備えたシンドロームデコード回路を有する。
【0013】
本発明の更に他の実施形態において、前記シンドロームデコード/エラー訂正回路は、シンドローム信号の“1”データの組み合わせを検出するためのNANDゲートを配列したNANDゲートアレイにより構成されたシンドロームデコード回路を有する。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態を説明する。
図1は、この発明の実施の形態による半導体メモリの基本構成を示す。この半導体メモリはDRAMセルを用いて構成されたPSRAMである。この実施の形態では、セルアレイ1のデータ不良を救済するために、セルアレイ1とI/Oバッファ6の間に、読み出しデータのエラーチェックを行い、エラー訂正を行うためのエラー検知訂正(error checking and correcting:ECC)回路7を介在させている。ECC回路7は、ハミングコード(Hamming-Code)を利用した単一ビットエラー検出訂正を行うものである。
【0016】
DRAMセルアレイ1は、通常のデータ記憶を行うためのノーマルデータ部1aと、ECCのための検査用データ、具体的にはシンドロームの奇偶判定のためのパリティデータを記憶するためのパリティデータ部1bとにより構成される。ロウデコーダ/ワード線ドライバ2により選択駆動されるワード線WLは、ノーマルデータ部1aからパリティデータ部1bにまで連続するように配設され、ワード線WLとビット線BLの交差部にはDRAMセルMCが設けられている。
【0017】
セルアレイ1のビット線BLにはセンスアンプ3が接続されている。ビット線BLは、カラムゲート4により選択されて、データ線DQとの間でデータ転送が行われる。データ線DQにはDQバッファ5が設けられ、このDQバッファ5とI/Oバッファ6の間にECC回路7が配置されている。
【0018】
ECC回路7は、DQバッファ5とI/Oバッファ6の間で読み出し/書き込みデータを中継するリード/ライトドライバ71を有する。ECC回路7はまた、I/O端子から供給される書き込みデータWDに基づいて、パリティデータ部1bに書き込むための検査データを生成する検査ビット生成回路73を有する。単一ビットエラー訂正(Single−Error−Correction)の場合であれば、検査ビット生成回路73では、データビットNビットから、符号長N+Mの訂正可能な符号語(ハミング符号)を生成するように、Mビットの検査データを生成する。具体的に、ハミング符号語をベクトルVとし、M桁の2進数行列である検査行列Hとして、HVT=0を満たすように、検査用データを生成することになる。
【0019】
ECC回路7はまた、パリティデータ部1bから読み出された検査用データPRWDと、ノーマルデータ部1aから読み出されたデータRDとに基づいてシンドローム信号を生成するシンドローム生成回路75を有する。情報ビット生成回路74は、排他的論理和ゲートアレイにより構成されて、読み出しデータRDと予め定められた検査行列データとに基づいて、シンドローム生成に用いられるMビットの情報ビットを生成して、これがシンドローム生成回路75に送られる。シンドローム生成回路75は、排他的論理和ゲートアレイにより構成されており、情報ビット生成回路74で生成されるMビットの情報ビットとMビットの検査用データPRWDを入力して、Mビットのシンドローム信号を生成する。
【0020】
リード/ライトドライバ71内には、シンドロームデコード/エラー訂正回路72が設けられている。このシンドロームデコード/エラー訂正回路72において、シンドローム生成回路75で生成されたシンドローム信号をデコードしてエラー検知を行い、エラービットの訂正を行うことになる。シンドロームデコード回路は、シンドローム信号S(=HVT)が“0”でない検査行列の中のエラービットに対応する列を検出するための、NAND/NORゲートアレイ或いは、NANDゲートアレイにより構成される。
【0021】
図1では、読み出しデータRDと書き込みデータWDが異なるデータ線を転送されるかのように示されているが、実際にはこれらは同じデータバス上を異なるタイミングで転送される。リード/ライトドライバ71とI/Oバッファ6の間のI/Oデータについても同様である。以下の実施の形態においてもまた、同様である。
【0022】
以上のように構成された半導体メモリの動作を説明する。データ読み出し時、ECC回路7は、ノーマルデータ部1aから読み出されたデータRDと、パリティデータ部1bから読み出された検査用データPRWDとをシンドローム生成回路75で比較して、シンドローム信号を生成する。シンドローム信号は、デコードすることにより、ハミングコードの検査行列のエラーのない番地では、“0”となり、エラーが発生した番地では“1”を出力する。リード/ライトドライバ71では、シンドロームデコード/訂正回路72がシンドローム信号をデコードしてエラー検出を行い、エラーが検出された番地のビットデータを反転して、訂正されたデータを外部に出力する。
【0023】
データ書き込み時は、外部からの書き込みデータWDから、ECC回路7内で検査用データを生成する。そして、ノーマルデータ部1aには書き込みデータWDを、パリティデータ部1bには生成された検査用データを同時に書き込む。
【0024】
この様に、ECC回路を内蔵することにより、省電力化によってメモリセルアレイ1のデータ保持特性が多少劣化したとしても、検査用データに基づいて訂正された正しいデータを読み出すことが可能になる。図では示していないが、欠陥セルを置換する冗長回路方式と併用することによって、種々のセル不良を含む場合に高い救済効率が得られる。冗長回路方式は、パッケージング後のセル不良には対応できないが、ECC回路はこれにも対応可能である。
【0025】
なお、以下の各実施の形態でも同様であるが、データ読み出し時、セルデータに誤りがあっても外部的に正しいデータを出力するのがECC回路であるから、読み出し時にはそのエラーに対応するセルデータの訂正は行わない。
また、ECC回路7は、ハミングコードを利用した1ビットエラー訂正の場合、パリティデータ部1bの検査用データのエラービットをも検出することができる。しかし、パリティデータ部1bにエラービットがあるということは、ノーマルデータ部1aのデータは正しいということを意味する。従って、パリティデータ部1bのデータ訂正は必要がない。
【0026】
図2は、図1におけるECC回路7のより具体的な構成例である。ここでは、データバッファ5とセルアレイ1の間では、nビット並列データの転送が行われ、データバッファ5とI/O端子の間では、mビット並列データの転送が行われる場合を扱う。但し、m,nは正の整数(好ましくは、2のべき乗数)であって、m<nである。具体的に図2では、m=16,n=64の例を示している。
【0027】
メモリセルアレイ1のノーマルデータ部1aの並列読み出し/書き込みのデータが、n=64ビットデータである。また、ECC回路7は、ハミングコードを用いた1ビットエラー訂正を行うものとする。一般に、nビットのデータビットに対して、1ビットエラー訂正に必要な検査ビット数kは、2k≧n+k+1で表される。n=64ビットデータの1ビットエラー検出訂正に最小限必要な検査用ビット数kは、k=7である。従って、パリティデータ部1bは、64ビット並列データの領域と同時にアクセスされて、7ビットの検査用データが読み出し/書き込みされる。
【0028】
ECC回路7は、データ読み出し時はノーマルデータ部1aの64bitデータを読み出し、同時にパリティデータ部1bから7bitの検査用データを読み出す。これらのデータに基づいてシンドローム生成回路75でシンドローム演算が行われて、7bitのシンドローム信号が生成される。シンドローム信号は、リード/ライトドライバ71に転送されデコードされる。これにより、1bitのエラーが検知訂正される。
【0029】
I/O端子は、m=16個である。即ち、ECC回路7は、データバッファ5を介してセルアレイ1との間で64ビット並列データの授受を行うが、ECC回路7とI/Oバッファ6(従ってI/O端子)との間は、16ビット並列データの授受となる。これは、ページモードを想定したもので、ECC回路7に読み出された64ビットデータを、16ビットずつシリアルに外部に読み出すことができる。
【0030】
この実施の形態において、データ書き込みサイクルは、前半部と後半部に分かれる。即ちデータ書き込みは、外部端子から16ビット単位で行われるが、書き込みサイクルの前半において、ノーマルデータ部1aの書き換えられるべき16ビットデータを含む64ビットデータがまず並列読み出しされる。ECC回路7では、この読み出しデータについてエラー検出訂正を行う。そして、書き込みサイクル後半において、ECC回路7内でエラー訂正された64ビットデータのうちの16ビット分が、リード/ライトドライバ71内で外部から供給された16ビットの書き込みデータで置き換えられる。こうして一部オーバーライトされた64ビットデータは、ノーマルデータ部1aに転送され書き込まれる。同時に、一部オーバーライトされた64ビットの書き込みデータに基づいて、検査用データが生成され、これがパリティデータ部1bに書き込まれる。
【0031】
この様に、64ビット並列の読み出しデータのうち、16ビット分を外部データでオーバーライトする場合、オーバーライトされる部分については、エラー訂正を行う必要はない。従って、64ビットデータのエラービット位置が検出された場合、それが書き込みデータの番地内にあるか否かを判定し、エラービット位置が書き込みデータの番地内であれば、エラー訂正を行わない。通常書き込みアドレスは、書き込みサイクルの間チップ内部に保持されているから、この様なアドレス判定ができる。そして、エラービットが外部から供給される16ビットデータと同じ番地でない場合にのみ、そのエラービット部分を訂正回路72で訂正し、残りの部分を外部データにより書き換えた後、64ビット分をノーマルデータ部に並列書き込みする。
【0032】
ECC回路7は、読み出しデータに誤りがあったとしてもそのエラー検知訂正を行って外部には正しいデータとして出力するのが機能である。また、新しいデータが書き込まれる場合には、ECC回路7において、その書き込みデータに基づいて検査用データが生成され、パリティデータ部1bが書き換えられる。従って、もしノーマルセル部1aとリード/ライトドライバ71の間のデータ授受及び、リード/ライトドライバ71と外部端子とのデータ授受が同じビット数で行われるとすれば、書き込みサイクルではエラー検知訂正を行う必要はない。ノーマルデータ部1aの書き込むべき番地に保持されているデータに誤りがあっても、書き込みデータによりその誤りあるデータ部分がオーバーライトされて正しいデータに書き換えられ、またパリティデータ部1bの検査用データも更新されるからである。
【0033】
しかし、メモリチップがページモード等を搭載し、外部端子とのデータ授受が16ビット単位で行われるが、チップ内部では64ビット分が並列アクセスされる場合は、問題である。この様なモードでは、書き換えられる16ビット分以外の(64−16)ビット分は、通常はチップ内部で読み出されたまま再書き込みされる。これでは、誤ったビットデータがそのまま再書き込みされるからである。そこで、上述のように、書き込みサイクルの前半で読み出しデータのエラー検知訂正を行うことにより、誤ったデータがそのまま再書き込みされる事態を防止することができる。ECC回路7が1ビットエラー訂正である場合は、この様なデータ書き込みを行うことにより、ECC回路機能を信頼性の高いものとすることができる。
【0034】
図3は、図1のECC回路7の別の構成例である。メモリセルアレイ1は、ノーマルデータ部1aが64bitであり、パリティデータ部1bが図2の場合に比べて1ビット多い8bitとしている。ECC回路7は、ハミングコードを用いた単一ビットエラー訂正の場合である。
【0035】
ECC回路7は、データ読み出し時はノーマルデータ部1aの64bitデータを読み出し、同時にパリティデータ部1bから8bitの検査用データを読み出す。これらのデータに基づいてシンドローム生成回路75でシンドローム演算が行われて、8bitのシンドローム信号が生成される。シンドローム信号は、リード/ライトドライバ71に転送されデコードされる。これにより、1bitのエラーが検知訂正される。
【0036】
データ書き込みサイクルは、この実施の形態でも、図2の実施の形態と同様に、前半部と後半部に分かれる。即ちデータ書き込みは、16ビット単位で行われるが、書き込みサイクルの前半において、その書き込みアドレスを含むノーマルデータ部1aの64ビットデータを、DQバッファ5を介してECC回路7まで読み出してエラー検出訂正を行う。そして、後半部において、1ビット訂正された64ビットデータのうちの16ビット分を、リード/ライトドライバ71内で外部から供給された16ビットデータで置き換えて、ノーマルデータ部1aとパリティデータ部1bへの書き込みを行う。
【0037】
これにより、図2の実施の形態と同様の効果が得られる。またこの実施の形態によると、検査用データを8ビットとすることにより、シンドローム信号をデコードして検査行列の訂正番地を検出するシンドロームデコード回路の構成のバリエーションが増える。具体的に図2の場合と比較して説明する。図2の実施の形態におけるように、検査用データが7ビットの場合、ハミング符号の検査行列を構成する7ビットの各列に、3ビットが“1”、4ビットが“0”の組み合わせを用いるとする。このときその組み合わせは最大35通りである。また4ビットが“1”、3ビットが“0”の組み合わせも最大35通りである。従って、検査ビットが7ビットでは、64ビットのデータビットが全て一次独立となる検査行列ができない。
【0038】
これに対して、図3の実施の形態のように、検査用データを8ビットとすれば、4ビットが“1”、4ビットが“0”の組み合わせが最大70通りある。このため、64ビット全て一次独立である検査行列ができる。またこの場合、シンドロームデコード回路は、4ビットの“1”または“0”のデータパターンを検出するゲートアレイで構成できる。従ってパターンレイアウト上も有利になる。
【0039】
図2の実施の形態のように7ビット検査用データを用いる場合、ハミングコードの検査行列と符号は、0以外の7桁の2進数で与えられる。このときシンドローム信号は、検査行列の1ビット誤りの番地を求めるものであるが、シンドロームデコード回路の好ましい構成は、図7に示すように、NOR/NAND構成になる。これは、2ビット以上のエラーが発生した場合、7ビット全てが“1”というシンドロームが生成されることがあり、このとき、シンドロームの“1”又は“0”のみを検知してデコードする回路では、複数の正しいデータを書き換える事態が生じてしまうためである。
【0040】
即ち、シンドロームデコーダは、7桁のシンドローム信号の“1”のビットが全て“1”であることを検出するための3入力NANDゲートG1と、“0”のビットが全て“0”であることを検出するための4入力NORゲートG2を併設して構成される。NANDゲートG1の出力をインバータゲートG3で反転し、これとNORゲートG2の出力が共に“1”であることを検出するためのNANDゲートG4が配置される。これは具体的に、シンドロームが、3ビットの“1”と4ビットの“0”の組み合わせで構成されたデータビットに対するものである。前述のように検査ビットが7ビットの場合、64ビット全てを一次独立の検査行列とすることができず、64ビット分のデコーダを構成するには、その組み合わせにより、NANDゲートG1とNORゲートG2の入力数を変更する必要がある。これにより、読み出しデータに誤りがない場合デコード出力は全て“0”となり、誤りがある場合検査行列の対応番地の出力が“1”になる。
【0041】
図3の実施の形態のように8ビットの検査用データを用いる場合も、図8に示すように、図7とほぼ同様にNOR/NAND構成のシンドロームデコード回路を用いることも可能である。一方、検査用データが8ビット、従ってシンドローム信号が8ビットのときには、そのうち、4ビットのみの入力によりシンドロームデコード回路を構成することができる。即ち、図9に示すように、4ビットの“1”データの一致検出を行う4入力NANDゲートのみを用いて、デコード回路を構成することができる。これは、検査用データが8ビットの場合、4ビットの“1”と4ビットの“0”の組み合わせでデータビット数64ビット分のシンドロームを生成でき、4ビットの“1”の一致検出のみで、エラー番地の検出ができるためである。
【0042】
図4は、図3のECC回路7を変形した実施の形態である。ECC回路7の基本構成及び動作は、図3と同様であるが、異なる点は、リード/ライトドライバ71内のシンドロームデコード/訂正回路72に対してエラー訂正のタイミングを設定するタイミング信号TCを用いることである。タイミング信号生成回路8は、ノーマルデータ部1aからのデータ読み出しに同期して、内部的にタイミング信号TCを生成する。
【0043】
図5は、タイミング信号生成回路8の構成例を、DQバッファ5との関係で示している。セルアレイ1につながるデータ線DQ,/DQには、書き込みデータWDを相補信号に変換して供給するライト回路51が設けられ、また読み出しデータを増幅する、カレントミラー増幅器等によるバッファアンプ52が設けられる。このバッファアンプ52の出力により駆動されるNMOSトランジスタQN1のドレインに、読み出しデータ線RDが接続される。
【0044】
DQバッファ5からの読み出しデータは通常相補信号ではないが、図5の構成では、カレントミラー型差動アンプであるバッファアンプ52を、差動出力型としている。そしてバッファアンプ52により駆動される出力段のNMOSトランジスタQN1と相補的に駆動されるNMOSトランジスタQN2が付加され、そのドレインにデータ線/RDが接続されている。そして、これらの相補データ線RD,/RDの出力を入力とする排他的論理和ゲート(EXORゲート)81が設けられる。このEXORゲート81の出力は、制御信号CNTと共にNANDゲート82に入力される。これにより、NANDゲート82からは、制御信号CNTが“H”であり且つ、データが読み出されたときのみ“L”となる訂正タイミング信号TCを得ることができる。
【0045】
タイミング信号TCによるシンドロームデコード/訂正回路72の制御は例えば、次のようにすればよい。図6Aに示すように、シンドロームデコード/訂正回路72は、シンドロームデコード回路72aとエラー訂正回路72bを有する。このシンドロームデコード回路72aの前に、シンドローム生成回路75の出力であるシンドローム信号のデコード回路72aへの転送を、タイミング信号TCで制御する訂正タイミング調整回路(転送スイッチ回路)72cを設ける。或いは図6Bに示すように、デコード回路72aとエラー訂正回路72bの間に、デコード信号の転送をタイミング信号TCでオンにする訂正タイミング調整回路72cを設ける。
【0046】
この様にタイミング信号TCを用いて、データ読み出しがなされた場合のみ、シンドロームデコード/訂正回路72を活性化するという制御を行えば、ノイズ等によりシンドロームデコード/訂正回路72が誤動作するといった事態を防止することができる。
【0047】
図10は、図3のECC回路7を基本として、シンドロームデコード/訂正回路72でエラー検知訂正があった場合に、そのことを外部モニター端子に訂正モニター信号MTとして出力するようにしたものである。これにより、ECC回路7の動作を確認することができる。訂正モニター信号MTは、訂正の有無のみを知らせるには1ビットでよい。複数ビットの訂正モニター信号MTを出力して、訂正位置を確認できるようにすることも有効である。
【0048】
具体的にこのようなエラー訂正モニター信号MTは、図6A或いは図6Bにそれぞれ対応して、図11A或いは図11Bに示すように、訂正タイミング調整回路72cの出力をモニター信号MTとすればよい。
【0049】
なお、以上の各実施の形態において、ECC回路7はオン,オフできるようにすることが、ECC回路の機能チェックのために好ましい。これは、図5に示したように、タイミング信号生成回路8の出力段NANDゲート82の制御信号CNTを外部からオンオフできるようにすることで可能である。例えば、ECC回路7をオンとして、先の実施の形態で説明した書き込み動作によりテストデータの書き込みを行う。ついで、ECC回路7をオフにして、先に書き込まれたテストデータを、あるビットのみが異なるデータにより書き換える。これは、パリティデータ部が更新されていないから、強制的にエラー状態を作ったことになる。そして、再度ECC回路7をオンにしてテストデータ読み出しを行う。これにより、ECC回路7が正常に動作するか否かを確認することが可能である。
【0050】
またDRAMセルアレイは、ある周期でリフレッシュ動作が必要である。このためDRAMチップには、例えば自動的にリフレッシュ動作を行うリフレッシュ回路を内蔵するが、リフレッシュ動作の間は、DQバッファ5にはデータは読み出されない。従って、図4の実施の形態において、リフレッシュサイクル時は訂正タイミング信号生成回路8は動作せず、ECC回路7の動作は停止する。これにより、無駄な消費電力を低減することができる。
【0051】
【発明の効果】
以上述べたようにこの発明にる半導体メモリは、ECC回路の内蔵により、特に省電力化に伴うデータ不良を救済することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態による半導体メモリの構成を示す図である。
【図2】他の実施の形態による半導体メモリにおけるECC回路の構成を示す図である。
【図3】他の実施の形態による半導体メモリにおけるECC回路の構成を示す図である。
【図4】他の実施の形態による半導体メモリにおけるECC回路の構成を示す図である。
【図5】同実施の形態の訂正タイミング信号生成回路部の構成を示す図である。
【図6A】同実施の形態のエラー検知訂正回路部の構成を示す図である。
【図6B】同実施の形態のエラー検知訂正回路部の他の構成を示す図である。
【図7】シンドローム信号デコード回路の構成を示す図である。
【図8】シンドローム信号デコード回路の他の構成を示す図である。
【図9】シンドローム信号デコード回路の他の構成を示す図である。
【図10】他の実施の形態による半導体メモリのECC回路の構成を示す図である。
【図11A】同実施の形態の訂正モニター信号生成部の構成を示す図である。
【図11B】同実施の形態の訂正モニター信号生成部の他の構成を示す図である。
【符号の説明】
1…メモリセルアレイ、1a…ノーマルデータ部、1b…パリティデータ部、2…ロウデコーダ/ワード線ドライバ、3…センスアンプ、4…カラムゲート、5…DQバッファ、6…I/Oバッファ、7…ECC回路、8…訂正タイミング調整用信号発生回路、71…リード/ライトドライバ、72…シンドロームデコード/エラー訂正回路、72a…デコード回路、72b…エラー訂正回路、72c…訂正タイミング調整回路、73…検査用データ生成回路、74…情報用データ生成回路、75…シンドローム信号生成回路。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor memory device, and more particularly to a semiconductor memory device capable of repairing a data defect accompanying power saving.
[0002]
[Prior art]
With the miniaturization, large capacity, and power saving of semiconductor memory, it is difficult to ensure reliability of a memory cell having a fine structure, particularly in terms of process and transistor characteristics. Among semiconductor memories, SRAM is difficult to reduce in size and increase in capacity because a memory cell is composed of a plurality of transistors (6 transistors in a full CMOS type). On the other hand, a DRAM memory cell is composed of one transistor and one capacitor, which is suitable for downsizing and large capacity.
[0003]
Considering the characteristics of such SRAM and DRAM, for example, in a small portable electronic device or the like, a part of a memory system conventionally configured using SRAM is replaced with pseudo SRAM (Pseudo-SRAM; PSRAM) using DRAM cells. ) Is considered to be miniaturized. Normally, DRAM multiplexes row and column addresses, whereas SRAM does not multiplex addresses. Therefore, if the SRAM interface is used as it is, the PSRAM is used without address multiplexing. Further, since DRAM requires a data refresh operation, it is necessary to incorporate an automatic refresh circuit inside PSRAM.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, since the PSRAM uses DRAM cells, the data holding current is larger than that of the SRAM, but it is suitable for downsizing and increasing the capacity of the system. However, if the power saving is further promoted, the data retention characteristics of the memory cells deteriorate, and even if an automatic refresh circuit is incorporated, the generation of defective data becomes a problem due to the deterioration of the data retention characteristics.
Deterioration of data retention characteristics due to power saving is not unique to PSRAM, and similarly becomes a problem in ordinary DRAMs and even EEPROMs.
[0005]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a semiconductor memory device having a preferable mode for relieving data failure.
[0006]
[Means for Solving the Invention]
  This inventionOne embodimentA semiconductor memory device according to the present invention includes a normal data portion used for normal data writing and reading, and a cell array including a parity data portion for storing inspection data for performing error detection of read data from the normal data portion, A data buffer for temporarily storing read data from the cell array and write data to the cell array; and generating test data to be stored in the parity data portion from the write data input at the time of data writing, and the normal data at the time of data reading Error detection and correction of data read based on the data read from the data section and the inspection data read from the parity data sectionAnd a syndrome generation circuit for generating a syndrome signal based on the read data and inspection data, and a syndrome decode / error correction circuit for decoding the generated syndrome signal and correcting an error bit.Error detection and correction circuitA timing signal generation circuit for detecting a change in output data in the data buffer and generating a timing signal; and the syndrome signal in the syndrome decode / error correction circuit controlled by the timing signal generated by the timing signal generation circuit And a correction timing adjustment circuit for adjusting the error bit correction timing or the error bit correction timingIt is characterized by
[0007]
The error detection / correction circuit performs, for example, single-bit error correction using a Hamming code, and the inspection data stored in the parity data portion is configured with the minimum number of bits necessary for error detection / correction of read data. The More preferably, the inspection data stored in the parity data portion is configured with a bit number one bit more than the minimum number of bits necessary for error detection and correction of the read data.
[0008]
The error detection and correction circuit does not perform error correction when there is an error in the m-bit data portion to be rewritten, and performs error correction when there is an error in other than the m-bit data portion to be rewritten.
The error detection / correction circuit does not correct the corresponding cell data in the normal data portion even if there is an error correction of the read data in the data read cycle. Further, when the cell array is a DRAM cell array in which data is refreshed at a predetermined cycle, the error detection / correction circuit is stopped during the refresh operation of the DRAM cell array.
[0010]
  Preferably,N-bit parallel data is exchanged between the data buffer and the normal data portion of the cell array, and m-bit parallel data (where m <n) is exchanged between the data buffer and the external input / output terminal. Yes, n-bit data including m-bit data to be rewritten is read in parallel in the first half of the data write cycle, and error detection and correction of the n-bit data is performed in the error detection and correction circuit. In the second half of the data write cycle, Of the n-bit parallel data corrected by the error detection and correction circuit, the m-bit data portion to be rewritten is replaced with the m-bit parallel data supplied from the external input / output terminal and transferred to the normal data portion.
[0011]
The error detection / correction circuit is preferably configured to be able to switch between the active state and the inactive state by controlling the active state and the inactive state of the timing signal generation circuit from the outside. Furthermore, it is preferable to provide a monitor terminal that outputs the output of the correction timing adjustment circuit as a monitor signal that informs the outside of the presence or absence of error correction.
[0012]
  In another embodiment of the invention, the syndrome decoding / errorThe correction circuit includes a first NAND gate for detecting a combination of “1” data of a syndrome signal, a NOR gate for detecting a combination of “0” data, and an inversion of the output of the first NAND gate. A second NAND gate for detecting coincidence of the signal and the NOR gate outputA syndrome decoding circuit is included.
[0013]
  In still another embodiment of the present invention, the syndrome decoding / errorThe correction circuit includes a NAND gate array in which NAND gates for detecting a combination of “1” data of the syndrome signal are arranged.A syndrome decoding circuit.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a basic configuration of a semiconductor memory according to an embodiment of the present invention. This semiconductor memory is a PSRAM configured using DRAM cells. In this embodiment, in order to relieve a data defect in the cell array 1, an error check of read data is performed between the cell array 1 and the I / O buffer 6 to perform error correction. correcting: ECC) The circuit 7 is interposed. The ECC circuit 7 performs single-bit error detection and correction using a Hamming code.
[0016]
The DRAM cell array 1 includes a normal data portion 1a for performing normal data storage, a parity data portion 1b for storing inspection data for ECC, specifically, parity data for determining odd / even of syndrome. Consists of. The word line WL that is selectively driven by the row decoder / word line driver 2 is arranged so as to continue from the normal data portion 1a to the parity data portion 1b, and a DRAM cell is located at the intersection of the word line WL and the bit line BL. MC is provided.
[0017]
A sense amplifier 3 is connected to the bit line BL of the cell array 1. The bit line BL is selected by the column gate 4 and data transfer is performed with the data line DQ. The data line DQ is provided with a DQ buffer 5, and an ECC circuit 7 is disposed between the DQ buffer 5 and the I / O buffer 6.
[0018]
The ECC circuit 7 includes a read / write driver 71 that relays read / write data between the DQ buffer 5 and the I / O buffer 6. The ECC circuit 7 also includes a check bit generation circuit 73 that generates check data for writing to the parity data portion 1b based on the write data WD supplied from the I / O terminal. In the case of single-bit error correction (single-error-correction), the check bit generation circuit 73 generates a correctable codeword (Hamming code) having a code length of N + M from N bits of data. M-bit inspection data is generated. Specifically, let hamming codeword be vector V, and check matrix H, which is an M-digit binary matrix, HVTInspection data is generated so as to satisfy = 0.
[0019]
The ECC circuit 7 also includes a syndrome generation circuit 75 that generates a syndrome signal based on the inspection data PRWD read from the parity data portion 1b and the data RD read from the normal data portion 1a. The information bit generation circuit 74 is configured by an exclusive OR gate array, and generates M bits of information bits used for syndrome generation based on the read data RD and predetermined check matrix data. It is sent to the syndrome generation circuit 75. The syndrome generation circuit 75 is configured by an exclusive OR gate array, and receives M bits of information bits generated by the information bit generation circuit 74 and M bits of inspection data PRWD, and receives an M bit syndrome signal. Is generated.
[0020]
A syndrome decode / error correction circuit 72 is provided in the read / write driver 71. The syndrome decode / error correction circuit 72 decodes the syndrome signal generated by the syndrome generation circuit 75 to detect an error and correct an error bit. The syndrome decode circuit generates a syndrome signal S (= HVT) Is a NAND / NOR gate array or a NAND gate array for detecting a column corresponding to an error bit in a check matrix that is not “0”.
[0021]
In FIG. 1, the read data RD and the write data WD are shown as if they are transferred through different data lines, but actually they are transferred at different timings on the same data bus. The same applies to I / O data between the read / write driver 71 and the I / O buffer 6. The same applies to the following embodiments.
[0022]
The operation of the semiconductor memory configured as described above will be described. At the time of data reading, the ECC circuit 7 compares the data RD read from the normal data portion 1a with the test data PRWD read from the parity data portion 1b by the syndrome generation circuit 75 to generate a syndrome signal. To do. By decoding, the syndrome signal is “0” at the address where there is no error in the Hamming code check matrix, and “1” is output at the address where the error has occurred. In the read / write driver 71, the syndrome decode / correction circuit 72 decodes the syndrome signal to detect an error, inverts the bit data at the address where the error is detected, and outputs the corrected data to the outside.
[0023]
At the time of data writing, inspection data is generated in the ECC circuit 7 from external write data WD. Then, the write data WD is simultaneously written in the normal data portion 1a, and the generated test data is simultaneously written in the parity data portion 1b.
[0024]
As described above, by incorporating the ECC circuit, correct data corrected based on the inspection data can be read even if the data retention characteristics of the memory cell array 1 are somewhat deteriorated due to power saving. Although not shown in the drawing, by using in combination with a redundant circuit system for replacing defective cells, high relief efficiency can be obtained when various cell defects are included. The redundant circuit method cannot cope with cell defects after packaging, but the ECC circuit can also cope with this.
[0025]
The same applies to the following embodiments. However, when data is read, the ECC circuit outputs correct data externally even if there is an error in the cell data. Data correction is not performed.
Further, the ECC circuit 7 can also detect an error bit of the inspection data in the parity data portion 1b in the case of 1-bit error correction using a Hamming code. However, the fact that there is an error bit in the parity data portion 1b means that the data in the normal data portion 1a is correct. Therefore, it is not necessary to correct the data in the parity data portion 1b.
[0026]
FIG. 2 is a more specific configuration example of the ECC circuit 7 in FIG. Here, a case where n-bit parallel data is transferred between the data buffer 5 and the cell array 1 and an m-bit parallel data is transferred between the data buffer 5 and the I / O terminal is handled. However, m and n are positive integers (preferably a power of 2), and m <n. Specifically, FIG. 2 shows an example in which m = 16 and n = 64.
[0027]
The parallel read / write data in the normal data portion 1a of the memory cell array 1 is n = 64 bit data. The ECC circuit 7 performs 1-bit error correction using a Hamming code. In general, for n data bits, the number of check bits k required for 1-bit error correction is 2kIt is represented by ≧ n + k + 1. The minimum number of inspection bits k required for 1-bit error detection / correction of n = 64-bit data is k = 7. Accordingly, the parity data portion 1b is accessed simultaneously with the 64-bit parallel data area, and 7-bit test data is read / written.
[0028]
The ECC circuit 7 reads 64-bit data of the normal data portion 1a at the time of data reading, and simultaneously reads 7-bit inspection data from the parity data portion 1b. Based on these data, a syndrome calculation is performed by the syndrome generation circuit 75 to generate a 7-bit syndrome signal. The syndrome signal is transferred to the read / write driver 71 and decoded. Thereby, a 1-bit error is detected and corrected.
[0029]
The number of I / O terminals is m = 16. That is, the ECC circuit 7 exchanges 64-bit parallel data with the cell array 1 via the data buffer 5, but between the ECC circuit 7 and the I / O buffer 6 (and thus the I / O terminal), Transfer of 16-bit parallel data. This assumes a page mode, and the 64-bit data read by the ECC circuit 7 can be serially read out 16 bits at a time.
[0030]
In this embodiment, the data write cycle is divided into a first half and a second half. That is, data writing is performed in 16-bit units from the external terminal, but in the first half of the write cycle, 64-bit data including 16-bit data to be rewritten in the normal data portion 1a is first read in parallel. The ECC circuit 7 performs error detection and correction on the read data. In the latter half of the write cycle, 16 bits of the 64-bit data error-corrected in the ECC circuit 7 are replaced with 16-bit write data supplied from outside in the read / write driver 71. The partially overwritten 64-bit data is transferred and written to the normal data portion 1a. At the same time, test data is generated based on the partially overwritten 64-bit write data, and this is written into the parity data portion 1b.
[0031]
In this way, when 16 bits of 64-bit parallel read data are overwritten with external data, it is not necessary to perform error correction on the overwritten portion. Therefore, when an error bit position of 64-bit data is detected, it is determined whether or not it is within the address of the write data. If the error bit position is within the address of the write data, error correction is not performed. Since the normal write address is held in the chip during the write cycle, such an address determination can be performed. Then, only when the error bit is not the same address as the 16-bit data supplied from the outside, the error bit part is corrected by the correction circuit 72, and the remaining part is rewritten by the external data, and then the 64-bit part is converted to normal data. Write to the part in parallel.
[0032]
The ECC circuit 7 has a function of performing error detection and correction even if there is an error in the read data and outputting it to the outside as correct data. When new data is written, the ECC circuit 7 generates test data based on the written data and rewrites the parity data portion 1b. Therefore, if data exchange between the normal cell unit 1a and the read / write driver 71 and data exchange between the read / write driver 71 and the external terminal are performed with the same number of bits, error detection and correction are performed in the write cycle. There is no need to do it. Even if there is an error in the data held at the address to be written in the normal data part 1a, the erroneous data part is overwritten by the write data and rewritten with the correct data, and the inspection data in the parity data part 1b is also It is because it is updated.
[0033]
However, the memory chip has a page mode and the like, and data exchange with an external terminal is performed in units of 16 bits. However, there is a problem when 64 bits are accessed in parallel inside the chip. In such a mode, (64-16) bits other than 16 bits to be rewritten are normally rewritten while being read inside the chip. This is because incorrect bit data is rewritten as it is. Therefore, as described above, by performing error detection correction of read data in the first half of the write cycle, it is possible to prevent a situation where erroneous data is rewritten as it is. When the ECC circuit 7 performs 1-bit error correction, it is possible to make the ECC circuit function highly reliable by performing such data writing.
[0034]
FIG. 3 shows another configuration example of the ECC circuit 7 of FIG. In the memory cell array 1, the normal data portion 1a has 64 bits, and the parity data portion 1b has 8 bits, which is 1 bit more than the case of FIG. The ECC circuit 7 is a case of single bit error correction using a Hamming code.
[0035]
The ECC circuit 7 reads 64-bit data of the normal data portion 1a at the time of data reading, and simultaneously reads 8-bit inspection data from the parity data portion 1b. Based on these data, a syndrome calculation is performed by the syndrome generation circuit 75 to generate an 8-bit syndrome signal. The syndrome signal is transferred to the read / write driver 71 and decoded. Thereby, a 1-bit error is detected and corrected.
[0036]
Also in this embodiment, the data write cycle is divided into a first half and a second half as in the embodiment of FIG. That is, data writing is performed in units of 16 bits, but in the first half of the write cycle, the 64-bit data of the normal data portion 1a including the write address is read to the ECC circuit 7 via the DQ buffer 5 to perform error detection and correction. Do. In the second half, 16 bits of 64-bit data corrected by 1 bit are replaced with 16-bit data supplied from outside in the read / write driver 71, and the normal data portion 1a and parity data portion 1b are replaced. Write to.
[0037]
Thereby, the same effect as the embodiment of FIG. 2 can be obtained. Further, according to this embodiment, by setting the check data to 8 bits, the variation of the configuration of the syndrome decode circuit that decodes the syndrome signal and detects the correction address of the check matrix increases. This will be specifically described in comparison with the case of FIG. As in the embodiment of FIG. 2, when the check data is 7 bits, a combination of “1” for 3 bits and “0” for 4 bits is added to each 7-bit column constituting the check matrix of the Hamming code. Suppose you use it. At this time, there are a maximum of 35 combinations. In addition, there are a maximum of 35 combinations of “1” for 4 bits and “0” for 3 bits. Therefore, when the check bits are 7 bits, a check matrix in which all 64 bits of data are linearly independent cannot be formed.
[0038]
On the other hand, if the inspection data is 8 bits as in the embodiment of FIG. 3, there are a maximum of 70 combinations of “1” for 4 bits and “0” for 4 bits. Therefore, a check matrix that is all linearly independent of 64 bits can be formed. In this case, the syndrome decoding circuit can be constituted by a gate array that detects a 4-bit “1” or “0” data pattern. Therefore, the pattern layout is advantageous.
[0039]
When 7-bit test data is used as in the embodiment of FIG. 2, the check matrix and code of the Hamming code are given as 7-digit binary numbers other than 0. At this time, the syndrome signal is used to obtain the address of the 1-bit error in the check matrix, but the preferred configuration of the syndrome decoding circuit is a NOR / NAND configuration as shown in FIG. In this case, when an error of 2 bits or more occurs, a syndrome in which all 7 bits are “1” may be generated. At this time, only “1” or “0” of the syndrome is detected and decoded. This is because a situation occurs in which a plurality of correct data is rewritten.
[0040]
That is, the syndrome decoder has a 3-input NAND gate G1 for detecting that all “1” bits of the 7-digit syndrome signal are “1”, and all “0” bits are “0”. 4 input NOR gate G2 is also provided. An NAND gate G4 for inverting the output of the NAND gate G1 by the inverter gate G3 and detecting that both the output of the NAND gate G1 and the output of the NOR gate G2 are “1” is arranged. Specifically, this is for a data bit in which the syndrome is composed of a combination of 3-bit “1” and 4-bit “0”. As described above, when the check bits are 7 bits, all 64 bits cannot be a primary independent check matrix, and in order to form a 64-bit decoder, the combination of the NAND gate G1 and the NOR gate G2 It is necessary to change the number of inputs. As a result, when there is no error in the read data, the decode outputs are all “0”, and when there is an error, the output of the corresponding address of the check matrix is “1”.
[0041]
Even when 8-bit test data is used as in the embodiment of FIG. 3, a syndrome decode circuit having a NOR / NAND configuration can be used as shown in FIG. On the other hand, when the test data is 8 bits, and therefore the syndrome signal is 8 bits, a syndrome decode circuit can be configured by inputting only 4 bits. That is, as shown in FIG. 9, a decoding circuit can be configured using only a 4-input NAND gate that detects coincidence of 4-bit “1” data. This is because, when the test data is 8 bits, a syndrome of 64 bits of data bits can be generated by a combination of 4 bits “1” and 4 bits “0”, and only 4 bits “1” coincidence detection This is because the error address can be detected.
[0042]
FIG. 4 shows a modified embodiment of the ECC circuit 7 of FIG. The basic configuration and operation of the ECC circuit 7 are the same as those in FIG. 3 except that a timing signal TC for setting the error correction timing to the syndrome decode / correction circuit 72 in the read / write driver 71 is used. That is. The timing signal generation circuit 8 internally generates a timing signal TC in synchronization with data reading from the normal data portion 1a.
[0043]
FIG. 5 shows a configuration example of the timing signal generation circuit 8 in relation to the DQ buffer 5. The data lines DQ and / DQ connected to the cell array 1 are provided with a write circuit 51 that converts and supplies write data WD into a complementary signal, and a buffer amplifier 52 such as a current mirror amplifier that amplifies read data. . A read data line RD is connected to the drain of the NMOS transistor QN1 driven by the output of the buffer amplifier 52.
[0044]
The read data from the DQ buffer 5 is not usually a complementary signal, but in the configuration of FIG. 5, the buffer amplifier 52 which is a current mirror type differential amplifier is a differential output type. An NMOS transistor QN2 driven in a complementary manner to the NMOS transistor QN1 in the output stage driven by the buffer amplifier 52 is added, and the data line / RD is connected to the drain thereof. An exclusive OR gate (EXOR gate) 81 is provided which receives the outputs of these complementary data lines RD and / RD. The output of the EXOR gate 81 is input to the NAND gate 82 together with the control signal CNT. Thereby, the correction timing signal TC that becomes “L” only when the control signal CNT is “H” and data is read can be obtained from the NAND gate 82.
[0045]
For example, the syndrome decode / correction circuit 72 may be controlled by the timing signal TC as follows. As shown in FIG. 6A, the syndrome decode / correction circuit 72 includes a syndrome decode circuit 72a and an error correction circuit 72b. Before this syndrome decode circuit 72a, a correction timing adjustment circuit (transfer switch circuit) 72c for controlling the transfer of the syndrome signal output from the syndrome generation circuit 75 to the decode circuit 72a by the timing signal TC is provided. Alternatively, as shown in FIG. 6B, a correction timing adjustment circuit 72c is provided between the decode circuit 72a and the error correction circuit 72b to turn on transfer of the decode signal with the timing signal TC.
[0046]
In this way, if the control is performed such that the syndrome decode / correction circuit 72 is activated only when data is read using the timing signal TC, a situation in which the syndrome decode / correction circuit 72 malfunctions due to noise or the like is prevented. can do.
[0047]
FIG. 10 is based on the ECC circuit 7 of FIG. 3 and outputs an error monitor signal MT to the external monitor terminal when an error is detected and corrected by the syndrome decode / correction circuit 72. . Thereby, the operation of the ECC circuit 7 can be confirmed. The correction monitor signal MT may be 1 bit in order to notify only the presence or absence of correction. It is also effective to output a correction monitor signal MT of a plurality of bits so that the correction position can be confirmed.
[0048]
Specifically, such an error correction monitor signal MT may correspond to FIG. 6A or 6B, and the output of the correction timing adjustment circuit 72c may be the monitor signal MT as shown in FIG. 11A or FIG. 11B.
[0049]
In each of the above embodiments, it is preferable for the ECC circuit function check to enable the ECC circuit 7 to be turned on and off. As shown in FIG. 5, this is possible by enabling the control signal CNT of the output stage NAND gate 82 of the timing signal generation circuit 8 to be turned on and off from the outside. For example, the ECC circuit 7 is turned on, and test data is written by the write operation described in the previous embodiment. Then, the ECC circuit 7 is turned off, and the previously written test data is rewritten with data different only in certain bits. This means that an error state is forcibly created because the parity data portion has not been updated. Then, the ECC circuit 7 is turned on again to read test data. Thereby, it is possible to confirm whether or not the ECC circuit 7 operates normally.
[0050]
The DRAM cell array needs to be refreshed at a certain cycle. For this reason, the DRAM chip incorporates, for example, a refresh circuit that automatically performs a refresh operation, but data is not read into the DQ buffer 5 during the refresh operation. Therefore, in the embodiment of FIG. 4, the correction timing signal generation circuit 8 does not operate during the refresh cycle, and the operation of the ECC circuit 7 stops. Thereby, useless power consumption can be reduced.
[0051]
【The invention's effect】
As described above, the semiconductor memory according to the present invention can remedy a data defect especially due to power saving by incorporating an ECC circuit.
[Brief description of the drawings]
1 is a diagram showing a configuration of a semiconductor memory according to an embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of an ECC circuit in a semiconductor memory according to another embodiment.
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of an ECC circuit in a semiconductor memory according to another embodiment.
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of an ECC circuit in a semiconductor memory according to another embodiment.
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a correction timing signal generation circuit unit of the same embodiment;
FIG. 6A is a diagram showing a configuration of an error detection / correction circuit unit according to the embodiment;
FIG. 6B is a diagram showing another configuration of the error detection / correction circuit unit according to the embodiment;
FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of a syndrome signal decoding circuit.
FIG. 8 is a diagram showing another configuration of a syndrome signal decoding circuit.
FIG. 9 is a diagram showing another configuration of a syndrome signal decoding circuit.
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of an ECC circuit of a semiconductor memory according to another embodiment.
FIG. 11A is a diagram showing a configuration of a correction monitor signal generation unit of the same embodiment;
FIG. 11B is a diagram showing another configuration of the correction monitor signal generation unit of the same embodiment;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Memory cell array, 1a ... Normal data part, 1b ... Parity data part, 2 ... Row decoder / word line driver, 3 ... Sense amplifier, 4 ... Column gate, 5 ... DQ buffer, 6 ... I / O buffer, 7 ... ECC circuit, 8 ... correction timing adjustment signal generation circuit, 71 ... read / write driver, 72 ... syndrome decode / error correction circuit, 72a ... decode circuit, 72b ... error correction circuit, 72c ... correction timing adjustment circuit, 73 ... inspection Data generation circuit, 74... Information data generation circuit, 75.

Claims (11)

通常のデータ書き込み、読み出しに用いられるノーマルデータ部及び、ノーマルデータ部からの読み出しデータの誤り検出を行うための検査用データを記憶するパリティデータ部を備えたセルアレイと、
前記セルアレイからの読み出しデータ及びセルアレイへの書き込みデータを一時保持するデータバッファと、
データ書き込み時に入力された書き込みデータから前記パリティデータ部に記憶すべき検査用データを生成し、データ読み出し時に前記ノーマルデータ部から読み出されたデータと前記パリティデータ部から読み出された検査用データに基づいて読み出されたデータのエラー検知訂正を行うための、前記読み出されたデータと検査用データに基づいてシンドローム信号を生成するシンドローム生成回路及び生成されたシンドローム信号をデコードしてエラービットの訂正を行うシンドロームデコード/エラー訂正回路を有するエラー検知訂正回路と、
前記データバッファでの出力データ変化を検出してタイミング信号を生成するタイミング信号生成回路と、
前記タイミング信号生成回路で生成されたタイミング信号により制御されて前記シンドロームデコード/エラー訂正回路における前記シンドローム信号のデコードタイミング又は前記エラービットの訂正タイミングを調整する訂正タイミング調整回路と、
を有することを特徴とする半導体メモリ装置。
A cell array including a normal data portion used for normal data writing and reading, and a parity data portion for storing inspection data for performing error detection of read data from the normal data portion;
A data buffer for temporarily storing read data from the cell array and write data to the cell array;
Data for inspection to be stored in the parity data portion is generated from write data input at the time of data writing, and data read from the normal data portion and data for inspection read from the parity data portion at the time of data reading A syndrome generation circuit for generating a syndrome signal based on the read data and inspection data and an error bit by decoding the generated syndrome signal for performing error detection and correction of the data read based on An error detection / correction circuit having a syndrome decode / error correction circuit for correcting
A timing signal generation circuit that detects a change in output data in the data buffer and generates a timing signal;
A correction timing adjustment circuit that is controlled by the timing signal generated by the timing signal generation circuit and adjusts the decoding timing of the syndrome signal or the correction timing of the error bit in the syndrome decoding / error correction circuit ;
A semiconductor memory device comprising:
前記エラー検知訂正回路は、外部から前記タイミング信号生成回路の活性、非活性状態を制御することにより、活性、非活性状態の切り換えが可能に構成されている
ことを特徴とする請求項記載の半導体メモリ装置。
Said error checking and correcting circuit, the activity of the timing signal generating circuit from the outside, by controlling the inactive state, activity, according to claim 1, wherein the switching of the non-activated state can be characterized by being composed Semiconductor memory device.
前記訂正タイミング調整回路の出力をエラー訂正の有無を外部に知らせるモニター信号として出力するモニター端子を有する
ことを特徴とする請求項1又は2記載の半導体メモリ装置。
3. The semiconductor memory device according to claim 1, further comprising: a monitor terminal that outputs an output of the correction timing adjustment circuit as a monitor signal that informs the outside of whether or not error correction is performed.
前記シンドロームデコード/エラー訂正回路は、シンドローム信号の“1”データの組み合わせを検出するための第1のNANDゲートと、“0”データの組み合わせを検出するためのNORゲートと、前記第1のNANDゲートの出力の反転信号と前記NORゲート出力の一致検出を行う第2のNANDゲートとを備えたシンドロームデコード回路を有する
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項記載の半導体メモリ装置。
The syndrome decode / error correction circuit includes a first NAND gate for detecting a combination of “1” data of a syndrome signal, a NOR gate for detecting a combination of “0” data, and the first NAND 4. The semiconductor memory device according to claim 1, further comprising: a syndrome decode circuit including a second NAND gate that detects a match between an inverted signal of a gate output and the NOR gate output. 5. .
前記シンドロームデコード/エラー訂正回路は、シンドローム信号の“1”データの組み合わせを検出するためのNANDゲートを配列したNANDゲートアレイにより構成されたシンドロームデコード回路を有する
ことを特徴とする請求項 1 〜3のいずれか1項記載の半導体メモリ装置。
Wherein said syndrome decode / error correction circuit, characterized in <br/> have a syndrome decode circuit constituted by the NAND gate array and the NAND gate are arranged for detecting the combination of "1" data of the syndrome signals Item 4. The semiconductor memory device according to any one of Items 1 to 3 .
前記エラー検知訂正回路は、ハミング符号により単一ビットエラー訂正を行うものであって、前記パリティデータ部に記憶する検査用データは、読み出しデータのエラー検知訂正に必要最小限のビット数により構成されている
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項記載の半導体メモリ装置。
The error detection and correction circuit performs single-bit error correction using a Hamming code, and the inspection data stored in the parity data portion is configured with a minimum number of bits necessary for error detection and correction of read data. and that it semiconductor memory device according to any one of claims 1 to 4, characterized in.
前記エラー検知訂正回路は、ハミング符号により単一ビットエラー訂正を行うものであって、前記パリティデータ部に記憶する検査用データは、読み出しデータのエラー検知訂正に必要最小限のビット数より1ビット多いビット数で構成されている
ことを特徴とする請求項1〜3及び5のいずれか1項記載の半導体メモリ装置。
The error detection / correction circuit performs single-bit error correction using a Hamming code, and the inspection data stored in the parity data portion is 1 bit from the minimum number of bits necessary for error detection / correction of read data. 6. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the semiconductor memory device has a large number of bits.
前記データバッファと前記セルアレイのノーマルデータ部との間はnビット並列データの授受が行われ、前記データバッファと外部入出力端子の間はmビット並列データ(但し、m<n)の授受が行われるものであり、
データ書き込みサイクルの前半において、書き換えられるべきmビットデータを含むnビットデータが並列読み出しされて、前記エラー検知訂正回路でそのnビットデータのエラー検知訂正が行われ、
データ書き込みサイクルの後半において、前記エラー検知訂正回路で訂正されたnビット並列データのうち書き換えられるべきmビットデータ部分が外部入出力端子から供給されたmビット並列データで置き換えられて、前記ノーマルデータ部に転送される
ことを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項記載の半導体メモリ装置。
N-bit parallel data is exchanged between the data buffer and the normal data portion of the cell array, and m-bit parallel data (m <n) is exchanged between the data buffer and the external input / output terminal. And
In the first half of the data write cycle, n-bit data including m-bit data to be rewritten is read in parallel, and the error detection and correction circuit performs error detection and correction of the n-bit data.
In the second half of the data write cycle, the m-bit data portion to be rewritten in the n-bit parallel data corrected by the error detection and correction circuit is replaced with the m-bit parallel data supplied from the external input / output terminal, and the normal data the semiconductor memory device of any one of claims 1 to 7, characterized in that it is transferred to the part.
前記エラー検知訂正回路は、前記書き換えられるべきmビットデータ部分にエラーがある場合にはエラー訂正を行わず、前記書き換えられるべきmビットデータ部分以外にエラーがある場合にエラー訂正を行う
ことを特徴とする請求項記載の半導体メモリ装置。
The error detection and correction circuit does not perform error correction when there is an error in the m-bit data portion to be rewritten, and performs error correction when there is an error in the portion other than the m-bit data portion to be rewritten. A semiconductor memory device according to claim 8 .
前記エラー検知訂正回路は、データ読み出しサイクルにおいては、読み出しデータのエラー訂正があっても前記ノーマルデータ部の対応するセルデータの訂正を行わない
ことを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項記載の半導体メモリ装置。
Said error checking and correcting circuit, in the data read cycle, any one of claims 1 to 9, characterized in that even if error correction of the read data is not performed to correct the corresponding cell data of the normal data area A semiconductor memory device according to item .
前記セルアレイは、所定周期でデータがリフレッシュされるDRAMセルアレイであって、
前記エラー検知訂正回路は、前記DRAMセルアレイのリフレッシュ動作時、動作停止する
ことを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項記載の半導体メモリ装置。
The cell array is a DRAM cell array in which data is refreshed at a predetermined cycle,
The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the error detection / correction circuit is stopped during a refresh operation of the DRAM cell array.
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