JP4113711B2 - 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、データを入力した順に出力するFIFO機能を有するメモリに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、データを入力した順に出力する、すなわち、先入れ先出し(First in First out)機能を有するメモリ(以下「FIFOメモリ」という。)がある。従来のFIFOメモリは、外部からアドレスを入力する代わりに、クロック信号によりカウンタをカウントアップし、そのカウント値をアドレス入力として書き込み、読み出し動作を行なっている。
【0003】
図12に従来のFIFOメモリの構成を示す。FIFOメモリは、データを記憶する複数のメモリセルをマトリクス上に配置したメモリアレイ11を備える。このメモリアレイ11に対してデータ入力回路19を介してデータが書き込まれ、書き込まれた順にデータ出力回路21を介してデータが読み出される。
【0004】
FIFOメモリにおいて、メモリアレイ1への書き込みアドレスは、書き込みクロック信号WCKによりアドレスカウンタ15bをカウントアップすることにより得られる。メモリアレイ1への読み出しアドレスは、読み出しクロック信号RCKによりアドレスカウンタ15aをカウントアップすることにより得られる。アドレスカウンタ15a、15bは、制御回路17a、17bから与えられるクロック信号(WCK、AWCK、RCK、ARCK)と、イネーブル信号(REN、WEN)とからアドレス信号を生成する。このアドレス信号は行/列デコーダ13a、13bに与えられ、行/列デコーダ13a、13bがアドレスをデコードし、メモリアレイ11のアクセスされるセルが選択される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、従来のFIFOメモリでは、読み出し/書き込みアドレスは外部から与えられず、メモリ内部で生成される。このため、メモリアレイ11に不良がある場合に、その不良が生じたアドレスを直接的に求めることができず、不良が生じたテストパターンのパターン数等から換算して求めるしかない。半導体チップ内で使用されるFIFOメモリが単独でテストできる場合はそのような方法でも不良箇所を特定することができるが、システムの一部としてFIFOを使用している場合は、そのような方法では不良箇所の特定はきわめて困難となる。
【0006】
アドレスの観測性を向上する方法として、FIFOメモリに対し外部よりアドレスを入力し、アドレスを直接的に制御する方法がある(特開平8−161900号公報参照)。この場合は、外部から入力されたアドレスと内部で生成したアドレスのいずれかを選択する回路が必要となり、回路規模が増大し、処理速度が低下する。また、外部からアドレスを入力するための信号線も別途必要となり、FIFOメモリを使用する半導体チップ全体の回路面積の増大を招く。また、単純にアドレスカウンタの信号を外部に引き出す方法も考えられるが、この場合でも、信号線の増加及びその信号線上での消費電流の増加を招く。
【0007】
本発明は上記課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、FIFO機能を有する半導体記憶装置において、簡単な構成で不良アドレスの特定を容易に可能とする半導体記憶装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る半導体記憶装置は、データが書き込んだ順序で読み出されるFIFO機能を有する半導体記憶装置において、データを格納する複数のメモリセルをマトリクス状に配置したメモリアレイと、所定のクロック信号に同期してカウントアップして、メモリアレイに対する読み出し用アドレスを生成するアドレスカウンタと、外部から制御信号線を介して入力される制御信号に基づいて所定のクロック信号を生成し、アドレスカウンタを制御し、テストモードの間、制御信号線を介して入力した制御信号に基づき選択信号を生成する制御手段と、アドレスカウンタから出力されるアドレスとメモリアレイからのデータのいずれかを外部から入力される選択信号に基づいて選択して、データのビット数に対応するデータ信号線から外部に出力する出力手段と、を有し、読み出し用アドレスを構成する複数ビットを、1グループがデータのビット数以下となるように、所定数のグループに分割しておき、出力手段は、アドレスカウンタから出力されるアドレスを出力する場合に、所定数のグループに分割された読み出し用アドレスのビットを選択信号に基づいてグループ単位で選択して出力する。
【0009】
より好ましくは、制御手段は、テストモードに移行した時に、入力した制御信号の値をラッチすると共に、テストモードの間、制御信号線を介して入力された制御信号の一部を選択信号として出力手段に出力する。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下添付の図面を参照して、本発明に係る半導体記憶装置の実施の形態を詳細に説明する。なお、以下の説明において信号名の最後の「B」の文字は、その信号がアクティブ・ローで動作することを示す。
【0013】
<実施の形態1>
(FIFOメモリの構成)
図1に本発明に係るFIFOメモリの構成例を示す。
FIFOメモリは、データを記憶する複数のメモリセルをマトリクス状に配置したメモリアレイ11と、行/列デコーダ13a、13bと、読み出し/書き込みアドレスを生成するアドレスカウンタ15a、15bと、アドレスカウンタ15a、15bを制御する制御回路17a、17bと、メモリアレイ11にデータを入力するデータ入力回路19と、メモリアレイ11からデータを出力するデータ出力回路21とを備える。メモリアレイ11はデータの書き込み、読み出しを非同期で可能とする2ポートメモリである。
【0014】
行列デコーダ13a、アドレスカウンタ15a及び制御回路17aはデータの読み出し動作を制御するための回路であり、行列デコーダ13b、アドレスカウンタ15b及び制御回路17bはデータの書き込み動作を制御するための回路である。
【0015】
さらに、FIFOメモリは、読み出しアドレスを生成するアドレスカウンタ15aの出力信号線に接続されたパラレル/シリアル変換回路23を備えている。パラレル/シリアル変換回路23は、テストモード時には、クロック信号FADCKを入力し、このクロック信号FADCKに同期して、アドレスカウンタ15aのパラレルデータをシリアルデータFADOUTに変換して外部に出力する(詳細は後述)。
【0016】
図2にアドレスカウンタ15aの構成例を示す。アドレスカウンタ15aはカウンタ部29とバッファ部30とを有する。制御回路17aより、クロック信号RCK、ARCKと、イネーブル信号RENとが与えられる。カウンタ部29はクロック信号ARCK、ARCKBにより、インクリメント動作を行ない、インクリメントされたカウンタ値を出力し、バッファ部30に格納する。バッファ部30はクロック信号RCKに応じて行/列デコーダ13aにアドレス信号を出力する。なお、アドレスカウンタ15bも同様に構成される。
【0017】
図3はパラレル/シリアル変換回路23の回路構成の一例を示した図である。図3は例として4ビットパラレルデータ(AC0〜AC3)をシリアルデータFADOUTに変換する回路の構成を示している。パラレル/シリアル変換回路23は、複数のDフリップフロップ31とセレクタ33を組み合わせて構成できる。セレクタ33は通常動作時において入力I1を、テストモード時において入力I0を選択する。
【0018】
また、図4はパラレル/シリアル変換回路23の別の回路構成を示した図である(4ビットパラレルデータを1ビットシリアルデータに変換する例)。図4のパラレル/シリアル変換回路は2ビットカウンタ35とマルチプレクサ37とからなる。2ビットカウンタ35はクロック信号FADCKに応じてカウントアップし、マルチプレクサ37は2ビットカウンタ35の2ビット出力に応じて入力ビットAC0〜AC3の1つを順次選択して出力する。
【0019】
(FIFOメモリの通常動作時の読み出し/書き込み)
以上のように構成されるFIFOメモリにおいてメモリアレイ11へのデータ書き込み動作について説明する。
【0020】
書き込み動作は制御回路17bにより制御される。制御回路17bには、リセット信号WRESB、ライトイネーブル信号WEB、クロック信号WCKが、FIFOメモリの外部より入力される。制御回路17bは、アドレスカウンタ15bに対し、クロック信号AWCK、AWCKB、WCK、WCKB、リセット信号WRESBを出力する。
【0021】
アドレスカウンタ15bは、制御回路17bからのクロック信号AWCKにしたがいインクリメント動作を行ない、インクリメントされたカウンタ値(書き込みアドレス)をクロック信号WCKに応じて行/列デコーダ13bに出力する。
【0022】
このように、アドレスカウンタ15bは制御回路17bからのクロック信号AWCKに同期してカウントアップし、書き込みアドレスを生成する。行/列デコーダ13bは、アドレスカウンタ15bで生成されたアドレス信号をデコードし、メモリアレイ11のデータが書き込まれるセルを選択する。メモリセル11の選択されたセルに対してデータ入力回路19を介して入力されたデータが書き込まれる。
【0023】
次に、メモリアレイ11からのデータの読み出しについて説明する。
読み出し動作は制御回路17aにより制御される。制御回路17aには、リセット信号RRESB、リードイネーブル信号REB、クロック信号RCK、チップイネーブル信号CEBがFIFOメモリの外部より入力される。制御回路17aは、アドレスカウンタ15aに対し、クロック信号ARCK、ARCKB、RCK、RCKB、リセット信号RRESBを出力する。
【0024】
アドレスカウンタ15aは、制御回路17aからのクロック信号ARCKにしたがいインクリメント動作を行ない、インクリメントされたカウンタ値(読み出しアドレス)をクロック信号RCKに応じて行/列デコーダ13aに出力する。
【0025】
このように、アドレスカウンタ15aは制御回路17aからのクロック信号ARCKに同期してカウントアップし、読み出しアドレスを生成する。行/列デコーダ13aは、アドレスカウンタ15bで生成されたアドレス信号をデコードし、メモリアレイ11のデータを読み出すセルを選択する。メモリセル11の選択されたセルからデータ出力回路21を介してデータが読み出される。データ出力回路21からのデータバス上へのデータの読み出しは制御回路17aからの出力イネーブル信号OEにより制御される。
【0026】
以上のように、FIFOメモリにおいて、アドレスカウンタ15a、15bによりアドレスを生成して読み出し、書き込み動作を非同期に行なうことによりFIFO機能が実現される。
【0027】
(テストモード時の動作)
FIFOメモリのテストモード時の動作について説明する。
テストモード時には、外部よりテストモード信号TESTがアクティブにされる。これにより、アドレスカウンタ15a、シリアル/パラレル変換回路23はテストモード時の動作を行なう。テストモード時には、アドレスカウンタ15aは制御回路17aに対し、テストモード信号ITESTをアクティブにする。制御回路17aは信号ITESTを受け、アドレスカウンタ15aへのクロック信号ARCK、RCK…の供給を停止する。アドレスカウンタ15aはテストモードに入ると、カウントアップ動作を停止し、その時点のカウント値(ADCA)を出力する。パラレル/シリアル変換回路23は外部より入力するクロック信号FADCKに同期してアドレスカウンタ15aからのパラレルデータをシリアルデータに変換して外部に出力する。
【0028】
このように、本実施形態のFIFOメモリは、テストモード時には、読み出しアドレスを与えるアドレスカウンタ15aの値を外部に出力するため、アクセスしているセルのアドレスをメモリ外部で認識することができる。また、外部出力の際にシリアルデータに変換するため、信号線(端子)数の増加を抑制できる。
【0029】
<実施の形態2>
図5にFIFOメモリの別の構成を示す。
前述の実施形態では、パラレル/シリアル変換回路23はその動作クロック信号として外部より入力するクロック信号FADCKを用いたが、本実施形態では、動作クロック信号として制御回路17aに入力する読み出し用クロック信号RCKを用いる。この場合、テスト信号TESTによりアドレスカウンタ15aでのカウントアップ動作は停止されるが、クロック信号RCKはパラレル/シリアル変換回路23に供給され続ける。このように、元々制御回路17aに入力されるクロック信号(RCK)を用いるため、クロック信号線(FADCK)を別途設ける必要がなく、前述の実施形態のFIFOメモリよりも信号線数を減らすことができる。
【0030】
<実施の形態3>
図6にFIFOメモリのさらに別の構成を示す。
本実施形態のFIFOメモリは、アドレスカウンタ15aからの出力とメモリアレイ11からの出力を選択して外部に出力するようにしている。その構成は、実施の形態1の構成においてパラレル/シリアル変換回路23をとり除き、データ出力回路21の代わりにデータ/アドレス出力回路25を設けたものである。
【0031】
データ/アドレス出力回路25は、アドレスカウンタ15aからのアドレス信号と、メモリアレイ11からのデータとを入力し、いずれか一方を選択的に出力する。データ/アドレス出力回路25は、制御回路17aからの選択信号SELDAに基いてアドレスまたはデータのいずれかを選択して出力する。
【0032】
図7(a)にデータ/アドレス出力回路25の構成の一部を示す。データ/アドレス出力回路25はマルチプレクサ39を含む。マルチプレクサ39はメモリアレイ11の出力側データ信号線のビット毎に設けられている。マルチプレクサ39は選択信号SELDAにしたがい、データビット(DOUTB)またはアドレスビット(ACB)のいずれかを選択して出力する。
【0033】
このように、本実施形態では、パラレル/シリアル変換回路23を用いていないため、回路規模を増大させることがない。また、データ信号線を介してアドレスを出力できるため、アドレスの取り出しのための信号線を別途設ける必要がなく、信号線数の増加を抑制できる。
【0034】
<実施の形態4>
本実施形態では、アドレスのビット数がデータのビット数よりも多い場合でもデータ信号線を介してアドレスの出力を可能とするFIFOメモリの構成を説明する。例えば、データが8ビットでアドレスが16ビットの場合、16ビットのアドレスを一度にデータ信号線を介して出力することはできない。このため、アドレスビットをいくつかのグループに分割し、そのグループ毎に、グループに含まれるアドレスビットを出力するようにする。
【0035】
図8に本実施形態のFIFOメモリの構成を示す。同図に示すように本実施形態のFIFOメモリの構成は実施の形態3の構成とほぼ同様であるが、データ/アドレス出力回路25bが異なっている。データ/アドレス出力回路25bには、分割されたアドレスのグループを選択するための選択信号SELDAnが入力される。ここで、選択信号SELDAnは、分割されたアドレスのグループのそれぞれ及びデータのいずれかを指定できる数のビット数の信号とする。例えば、16ビットのアドレスを8ビット毎に2つのグループに分割する場合、2つのグループ及びデータを指定するために2ビット必要となる。このため、選択信号SELDAnは2ビットとなる。また、16ビットのアドレスを4ビット毎に4つのグループに分割する場合、4つのグループ及びデータを指定するために3ビット必要となり、選択信号SELDAnは3ビットとなる。
【0036】
図7(b)に、アドレスを2つのグループに分割したときのデータ/アドレス出力回路25bの構成の一部を示す。選択信号SELDAnは選択信号SELDA0及び選択信号SELDA1からなる2ビットの信号である。データ/アドレス出力回路25bはデータ信号線のビット毎にマルチプレクサ39bを備える。マルチプレクサ39bは選択信号SELDA0及びSELDA1にしたがい、データビット(DOUTB)またはアドレスビット(AC0B)もしくはアドレスビット(AC1B)のいずれかを選択して出力する。ここで、アドレスビット(AC0B)は第1のグループに属するビットであり、アドレスビット(AC1B)は第2のグループに属するビットである。
【0037】
図7(c)はアドレスをn+1個のグループに分割したときのデータ/アドレス出力回路25bの構成の一部を示した図である。選択信号SELDAnは、データ及びn+1個のグループのそれぞれのうちの一つを選択できるようなビット数となる。データ/アドレス出力回路25bはデータ信号線のビット毎に設けられたマルチプレクサ39cを備える。マルチプレクサ39cは選択信号SELDA0〜SELDAxにしたがい、データビット(DOUTB)またはアドレスビット(AC0B、AC1B…又はACnB)のいずれかを選択して出力する。なお、アドレスビットACiB(i=0,1…n)は第i番目のビットグループに属するビットである。
【0038】
<実施の形態5>
本実施形態のFIFOメモリは実施の形態4のFIFOメモリにおいて、データ/アドレス出力回路に入力する選択信号SELDAnを、制御回路17aに入力する信号線の一部を利用して入力するようにしたものである。図9にその構成を示す。例えば、制御回路17aに入力する制御信号線RCK、CEB等を介して外部より選択信号SELDAnを入力するようにする。このように既存の信号線を使用して選択信号SELDAnを入力することにより、選択信号SELDAnのための信号線を別途設ける必要がない。
【0039】
この場合は、テスト信号TESTによりテストモードにされたときに選択信号SELDAnを入力するために使用する制御信号(RCK、CEB等)の値を内部でラッチし、内部状態を保持しておき、この保持した値を制御信号として用いる。このような動作を実現するための制御回路17cの構成の一部を図10に示す。同図に示すように、制御回路17cにおいてREB、RCK等の制御信号の信号線にラッチ回路51が接続され、また、制御信号とTEST信号がAND回路53に入力される。AND回路53の出力が選択信号SELDAnの一部として使用される。
【0040】
<実施の形態6>
前述の実施形態では、メモリアレイ11が2ポートメモリの場合であったが、本発明に係る思想は1ポートメモリの場合にも適用可能である。以下に1ポートメモリへの適用例を説明する。
【0041】
図11に、実施の形態1のFIFOメモリを1ポートメモリを用いたFIFOメモリに適用した場合の構成例を示す。同図に示すようにFIFOメモリは読み出しアドレス又は書き込みアドレスを選択するセレクタ45を有する。アドレスカウンタ15a、15bは制御回路17dにより制御される。メモリアレイ11bは1ポートメモリである。1ポートメモリを用いた場合、一時に、メモリアレイ11bに対して書き込み及び読み出しのいずれかの動作しか行うことができない。このため、セレクタ45が、読み出しアドレス用アドレスカウンタ15aと書き込みアドレス用アドレスカウンタ15bのいずれかの出力を選択し、行/列デコーダ13cに出力する。セレクタ45は制御信号REB、WEB等の制御信号に基いてかかる選択を行なう。
【0042】
図11に示すFIFOメモリにおいても、実施の形態1の場合と同様に、アドレスカウンタ15a、パラレル/シリアル変換回路23が動作することにより、テストモード時において、読み出しアドレス用アドレスカウンタ15aの出力をパラレル/シリアル変換回路23で外部に取り出しが可能になり、不良セルのアドレスを外部で認識することが可能となる。
【0043】
実施の形態2ないし実施の形態5に示した思想についても、上記と同様にして1ポートメモリの場合に適用できる。
【0044】
【発明の効果】
本発明によれば、簡単な構成でFIFOメモリにおいて内部で生成する読み出し用アドレスをテストモード時において外部に取り出すことができ、メモリにおいて不良箇所がある場合に、容易にその不良箇所(不良アドレス)を特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係るFIFOメモリの構成を示した図(実施の形態1)
【図2】 アドレスカウンタの構成を示した図
【図3】 パラレル/シリアル変換回路の構成例を示した図
【図4】 パラレル/シリアル変換回路の別の構成例を示した図
【図5】 本発明に係るFIFOメモリの構成を示した図(実施の形態2)
【図6】 本発明に係るFIFOメモリの構成を示した図(実施の形態3)
【図7】 データ/アドレス出力回路の構成を示した図
【図8】 本発明に係るFIFOメモリの構成を示した図(実施の形態4)
【図9】 本発明に係るFIFOメモリの構成を示した図(実施の形態5)
【図10】 制御回路の構成の一例を示した図(実施の形態5)
【図11】 本発明に係るFIFOメモリの構成を示した図(実施の形態6)
【図12】 従来のFIFOメモリの構成を示した図
【符号の説明】
11 メモリアレイ(2ポートメモリ)
11b メモリアレイ(1ポートメモリ)
13a、13b、13c 行/列デコーダ
15a、15b アドレスカウンタ
17a、17b、17c、17d 制御回路
23 シリアル/パラレル変換回路
25、25b データ/アドレス出力回路
Claims (2)
- データが書き込んだ順序で読み出されるFIFO機能を有する半導体記憶装置において、
データを格納する複数のメモリセルをマトリクス状に配置したメモリアレイと、
所定のクロック信号に同期してカウントアップして、前記メモリアレイに対する読み出し用アドレスを生成するアドレスカウンタと、
外部から制御信号線を介して入力される制御信号に基づいて前記所定のクロック信号を生成し、前記アドレスカウンタを制御し、テストモードの間、前記制御信号線を介して入力した制御信号に基づき選択信号を生成する制御手段と、
前記アドレスカウンタから出力されるアドレスと前記メモリアレイからのデータのいずれかを前記選択信号に基づいて選択して、データのビット数に対応するデータ信号線から外部に出力する出力手段と、
を有し、
前記読み出し用アドレスを構成する複数ビットを、1グループが前記データのビット数以下となるように、所定数のグループに分割しておき、 前記出力手段は、前記アドレスカウンタから出力されるアドレスを出力する場合に、所定数のグループに分割された前記読み出し用アドレスのビットを前記選択信号に基づいてグループ単位で選択して出力する
ことを特徴とする半導体記憶装置。 - 前記制御手段は、テストモードに移行した時に、入力した前記制御信号の値をラッチすると共に、テストモードの間、前記制御信号線を介して入力された制御信号の一部を前記選択信号として前記出力手段に出力することを特徴とする請求項1に記載の半導体記憶装置。
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