JP4116801B2 - Semiconductor memory device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に半導体記憶装置に関し、詳しくは複数のポートを備えた半導体記憶装置に関する。
【従来の技術】
複数のポートを備えた半導体記憶装置であるマルチポートメモリには、いくつかの種類がある。以下において、マルチポートメモリと言った場合、複数のポートを持ちそれぞれのポートから共通のメモリアレイに対し独立にアクセスできるメモリを指すこととする。そのようなメモリでは、例えば、AポートとBポートを備え、Aポートに接続したCPUとBポートに接続したCPUから共通のメモリアレイに独立に読み書きできる。
【0002】
マルチポートメモリは、アービタと呼ばれる裁定回路を備える。このアービタが、複数のポートから受信したアクセス要求の優先順位を決定し、メモリアレイの制御回路が、この優先順位に従ってアクセスを順次実行する。例えば各ポートへの入力が早いアクセスから順番に、優先的に実行される。
【0003】
従来、マルチポートメモリのメモリアレイとしては、一般的にSRAMが用いられてきた。SRAMはランダムアクセスができ、また非破壊の読み出しが可能だからである。
【0004】
例えば2ポートのマルチポートメモリでは、1つのSRAMメモリセルに対して、ワード線とビット線対が2セットずつ設けられる。一方のポートは、一方のワード線とビット線対のセットを用いて読み書き動作を実行し、他方のポートは、他方のワード線とビット線対のセットを用いて読み書き動作を実行する。これによって、2つのポートから独立に読み書きができることになる。但し、同じセルに両ポートから同時に書き込み指示があった時は、同時に実施することは不可能となるので、片方のポートを優先して実施し、他方のポートにはBUSY信号を発生する。これをBUSY状態という。
【発明が解決しようとする課題】
システムが高性能化するにつれて扱うデータ量も増大し、マルチポートメモリにも大容量が必要とされてきている。しかし上記のようなSRAM型マルチポートメモリには、メモリセルの面積が大きいという問題がある。
【0005】
これを解決するために、DRAMアレイをマルチポートメモリに採用することが考えられる。マルチポートSRAMに対して大幅な高集積度を達成するためには、一般のDRAMセルの場合と同様に、マルチポートメモリに使用するDRAMの1つのメモリセルは、1本のワード線と1本のビット線にだけ接続されることが必要である。このようにDRAMセルを用いてメモリブロックを構成した場合、あるブロックのメモリセルに対してあるポートから読み出し又は書き込み動作を実行すると、その動作中は、そのブロックに対して他のポートからアクセスすることが出来ない。これは、DRAMセルは破壊読み出しであるためである。即ち一旦情報を読み出すと、この情報を増幅してセルに書き戻し更にワード線・ビット線をプリチャージした後でなくては、同一ブロック内の他のワード線を選択することが出来ない。
【0006】
またSRAM型のマルチポートメモリと異なり、DRAM型のマルチポートメモリでは、情報の保持のために定期的にリフレッシュすることが必要となる。従って、リフレッシュのタイミングについて、メモリ装置内部で管理することが必要になる。
【0007】
以上を鑑みて、本発明は、SRAMと同様の仕様を有したDRAM型のマルチポートメモリを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
本発明による半導体記憶装置は、複数の揮発性メモリセル、複数のワード線、及び複数のセンスアンプを含み、同時に活性化するセンスアンプに関連したワード線群からなる部分として各バンクが規定される複数のバンクを含むセルアレイと、該複数のバンクに共通に設けられるコラムデコーダと、該コラムデコーダにより選択されたコラムの該センスアンプに接続されるデータバスと、該データバスを介して該セルアレイに対して各々が独立したアドレスにアクセス可能な複数の外部ポートと、該複数の外部ポート間でのアクセスの順番を決定するアービトレーション回路と、該複数の外部ポートのあるポートから該セルアレイの1つのバンクに対してアクセス要求がなされた時に該1つのバンクがコア動作実行中である場合に該アクセス要求をしたポートにビジー信号を出力する制御回路を含み、該複数の外部ポートから要求された複数のアクセス動作は、該ビジー信号の有無に関わらず該アービトレーション回路が決定する順番で順次実行されることを特徴とする。
【0008】
上記半導体記憶装置においては、コア動作中のバンクと同一のバンクに対してアクセスが要求された場合には、要求を入力したポートに対してビジー信号を出力するよう構成される。このビジー信号の通知機能により、半導体記憶装置の外部においては、アクセスに通常以上の時間がかかることを判断することが出来る。
【0009】
また本発明のある側面によれば上記半導体記憶装置は、セルアレイに対するリフレッシュ動作のタイミングを内部的に指定するリフレッシュタイミング生成回路を更に含むことを特徴とする。
【0010】
これによりマルチポート半導体記憶装置内部で自動的にリフレッシュコマンドを生成し、セルアレイに対して定期的にリフレッシュ動作を実行することが可能となる。
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施例を添付の図面を用いて詳細に説明する。
【0011】
図1は、本発明によるデュアルポート半導体記憶装置の構成の一例を示す図である。
【0012】
図1のデュアルポート半導体記憶装置10は、コマンドバッファ11、アドレスバッファ12、データ入出力バッファ13、データ保持バッファ14、アドレスデコーダ15、コマンドバッファ21、アドレスバッファ22、データ入出力バッファ23、データ保持バッファ24、アドレスデコーダ25、アービトレーションロジック31、タイミングジェネレータ32、コラムデコーダ33、セルアレイ34、ワードデコーダ35、データバスアンプ&ライトアンプ36、スイッチ37、スイッチ38、内部アドレス生成回路39、及びリフレッシュタイミング生成回路40を含む。
【0013】
コマンドバッファ11、アドレスバッファ12、及びデータ入出力バッファ13が、左側のポートL−portを構成し、データ保持バッファ14及びアドレスデコーダ15がポートL−portに対して設けられる。またコマンドバッファ21、アドレスバッファ22、及びデータ入出力バッファ23が、右側のポートR−portを構成し、データ保持バッファ24及びアドレスデコーダ25がポートR−portに対して設けられる。またセルアレイ34は、メモリキャパシタからなるDRAMタイプのメモリセル(揮発性メモリセル)を含む。
【0014】
ポートL−portにおいて、コマンドバッファ11は外部より制御信号やクロック信号を受け取り、アービトレーションロジック31を介してタイミングジェネレータ32に供給する。アドレスバッファ12は、外部からアドレス信号を受け取り、アドレスデコーダ15に適切なタイミングでアドレスを供給する。アドレスデコーダ15は、受け取ったアドレスをデコードして、デコード結果をタイミングジェネレータ32に供給する。
【0015】
ポートR−portにおいて、コマンドバッファ21は外部より制御信号やクロック信号を受け取り、アービトレーションロジック31を介してタイミングジェネレータ32に供給する。アドレスバッファ22は、外部からアドレス信号を受け取り、アドレスデコーダ25に適切なタイミングでアドレスを供給する。アドレスデコーダ25は、受け取ったアドレスをデコードして、デコード結果をタイミングジェネレータ32に供給する。
【0016】
アービトレーションロジック31は、ポートL−portとポートR−portとから受け取る制御信号に応じて、ポートL−portとポートR−portとの間でアクセス要求の優先順位を決定する。例えばポートへの入力が早いアクセスから順番に、優先的にアクセス要求を選択する。
【0017】
タイミングジェネレータ32は、アービトレーションロジック31を介してポートL−port及びポートR−portから制御信号及びクロック信号を受け取り、種々の動作を制御するタイミング信号を生成して、コラムデコーダ33、セルアレイ34、ワードデコーダ35、データバスアンプ&ライトアンプ36、スイッチ37、スイッチ38等のコア及びコア周辺回路へ供給する。またタイミングジェネレータ32は、供給されたデコードアドレスを保持し、適切なタイミングでコラムデコーダ33及びワードデコーダ35に供給する。
【0018】
ワードデコーダ35は、デコードアドレスが指定するワードのワード線を活性化し、そのワード線に接続されたメモリセルのうちコラム線により選択されたデータを、ビット線を介してセンスアンプに供給する。これらのワード線、ビット線、センスアンプなどはセルアレイ34内部に設けられている。コラムデコーダ33は、デコードアドレスが指定するコラムのコラム選択線を活性化し、そのコラム選択線に接続されたセンスアンプをデータバスに接続する。このデータバスを介して、センスアンプとデータバスアンプ&ライトアンプ36との間でのデータ転送が行われる。
【0019】
データバスアンプ&ライトアンプ36のデータバスアンプは、読み出されたデータを、スイッチ38を介してデータ入出力バッファ13或いはデータ入出力バッファ23に供給する。何れのデータ入出力バッファにデータを供給するかは、当該読み出しデータが何れのポートからのアクセスに対応するものであるかによって制御される。データ入出力バッファ13或いは23は、読み出されたデータをデュアルポート半導体記憶装置10外部に供給する。
【0020】
データ入出力バッファ13或いは23はまた、書き込まれるデータを外部から受け取る。書き込みデータは、データバスアンプ・ライトアンプ36のライトアンプからデータバス、センスアンプ、ビット線等を介して、選択されたワードのメモリセルのうちコラム線により選択されたセルに書き込まれる。書き込み動作時のポートL−port及びポートR−port間の選択は、スイッチ37によって実行される。またポートL−port及びポートR−portのそれぞれに対応して、レイトライト動作を行うために、データ保持バッファ14及び24が設けられる。
【0021】
レイトライト動作においては、装置外部から入力されたデータ及びアドレスをバッファに一旦保持し、次の書き込み動作時にバッファのデータを該当セルに書き込むようにする。即ち、ある書き込み動作時に装置外部から入力されたデータ及びアドレスをバッファに一旦保持しておき、次の書き込み動作時にバッファ内のアドレスが指定するメモリセル位置にバッファ内のデータを書き込み、この2回目の書き込み動作に対して入力されたデータ及びアドレスは同様にバッファに保持して次回の書き込み動作に備える。このようにメモリセルへの実際の書き込み動作を、一連の書き込み動作間で1つずつ後ろにずらして、書き込み動作サイクルの最初からメモリコアへのアクセスを実行可能とすることで、書き込み動作に関してSRAMと同様のインターフェースを実現することが出来る。
【0022】
リフレッシュタイミング生成回路40は、発振器41及び分周器42を含む。発振器41は、発振動作によって、周期的なパルスを生成する。発生された周期的なパルスを分周することによって、分周器42は、一定のリフレッシュ周期毎に、リフレッシュ活性化信号を生成する。
【0023】
内部アドレス生成回路39は、リフレッシュ活性化信号に応答して、リフレッシュ動作を実行するアドレスを生成し、アドレスデコーダ15に供給する。またリフレッシュ活性化信号は、タイミングジェネレータ32に供給される。タイミングジェネレータ32は、リフレッシュ活性化信号に応答して、適切なタイミングでリフレッシュ動作を実行するための各タイミングパルスを生成し、コラムデコーダ33やワードデコーダ35等に生成したタイミングパルスを供給する。
【0024】
これにより、デュアルポート半導体記憶装置10内部で自動的にリフレッシュコマンドを生成し、セルアレイ34に対して定期的にリフレッシュ動作を実行することが可能になる。
【0025】
また本発明によるデュアルポート半導体記憶装置10においては、同一のバンクに対してポートL−port及びポートR−portから同時にアクセスがなされる場合には、Busy信号を生成して外部に供給する構成となっている。
【0026】
図2は、Busy信号生成に関してタイミングジェネレータ32の構成を示す図である。
【0027】
図2に示されるように、タイミングジェネレータ32は、複数のバンク#0〜#n毎に独立に設けられる複数のタイミングジェネレータユニット51を含む。ポートL−port或いはポートR−portの入力アドレスにより生成されたバンク活性化信号が、アドレスデコーダ15或いは25から各バンクに対応したタイミングジェネレータユニット51に入力される。バンク活性化信号が供給されたときにタイミングジェネレータユニット51において既にコア回路が活性化されていれば、タイミングジェネレータユニット51はBusy_intL信号或いはBusy_intR信号を生成する。生成されたBusy_intL信号或いはBusy_intR信号は、アービトレーションロジック31に供給され、アービトレーションロジック31を介して外部に出力される。タイミングジェネレータユニット51は、入力されたアドレスを保持し既に動作中のコア動作が終了後直ちにコアを活性化する。続けて他方のポートからも該バンク活性化信号が入力された場合は、そのアドレスも保持するが、先に保持したアドレスが先に活性化されるようにFIFO52などの機能を有している。タイミングジェネレータユニット51にバンク活性化信号が入力されたとき、該バンクが活性化されていなければ、そのままコア動作を開始する。
【0028】
図3は、タイミングジェネレータユニット51の詳細な構成を示す構成図である。
【0029】
図3のタイミングジェネレータユニット51は、FIFO回路52、R/W保持回路53、ラッチ54、及びタイミング生成回路55を含む。
【0030】
FIFO回路52はアドレス保持回路として機能し、コマンドバッファ11或いは21からアービトレーションロジック31を介して供給されるロウ活性化信号に応答して、アドレスデコーダ15或いは25から供給されるアドレスデコード信号を到着順に格納する。ここでロウ活性化信号は、ロウ(ワード)の活性化、即ちアクセス動作の実行を指示する信号である。FIFO回路52の保持するアドレスデコード信号は、コラムデコーダ33及びワードデコーダ35に供給される。またFIFO回路52は、アクセスが要求されたときに既にコア回路が活性化されている場合、Busy_intL信号或いはBusy_intR信号を生成する。
【0031】
R/W保持回路53は、コマンドバッファ11或いは21からアービトレーションロジック31を介して供給されるRead/Write活性化信号を、ロウ活性化信号に応答して内部に保持する。Read/Write活性化信号は、外部から入力されるコマンド信号によりRead動作或いはWrite動作が指示された場合に活性化される信号である。R/W保持回路53は、Read/Write活性化信号に応じて、入力アドレスに対するアクセス状態(書き込み状態或いは読み出し状態)を保持する。R/W保持回路53が保持するアクセス状態は、アクセス状態を示す信号R/Wとしてタイミング生成回路55に供給される。
【0032】
FIFO回路52及びR/W保持回路53の入力側には、スイッチ61及び62が設けられる。スイッチ61及び62は、アービトレーションロジック31から供給される左右選択信号により制御され、左側が選択されたときにはL−portに対応する信号を選択し、右側が選択されたときにはR−portに対応する信号を選択する。
【0033】
ラッチ54は、リフレッシュタイミング生成回路40からのリフレッシュ活性化信号を保持するラッチ回路である。ラッチ54に保持されるリフレッシュ活性化信号は、タイミング生成回路55に供給される。
【0034】
タイミング生成回路55は、ロウ活性化信号に応答して、R/W保持回路53が示すアクセス状態及びラッチ54が示すリフレッシュ指示に従い、コア活性化に必要な所定のタイミング信号を生成する。このタイミング信号は例えば、csaz、wdz、twlz、wdrz、sbez、及びwbezである。タイミング信号csazは、コラムデコーダ33に供給され、コラム線の活性化及びリセットタイミングを決定する信号である。タイミング信号twlz及びwdrzは、センスアンプ等のセルアレイ34の活性化及びリセットタイミングを決定する信号であり、ワードデコーダ35を介してセルアレイ34を制御する。タイミング信号wdzは、ワード線の活性化及びリセットタイミングを決定する信号であり、ワードデコーダ35に供給される。タイミング信号sbezは、データバスアンプ&ライトアンプ36のデータバスアンプを活性化させる信号であり、タイミング信号wbezは、データバスアンプ&ライトアンプ36のライトアンプを活性化させる信号である。
【0035】
タイミング生成回路55は、コア動作が終了すると、コア動作終了を示す信号をFIFO回路52、R/W保持回路53、及びラッチ54に供給する。このコア動作終了信号に応じて、FIFO回路52及びR/W保持回路53は次の保持内容を出力し、ラッチ54は次のリフレッシュ活性化信号の状態をラッチする。即ち、現在実行中のコア動作が終了すると直ちに次のコア動作を実行するよう制御する。
【0036】
図4は、Busy信号生成に関してアービトレーションロジック31の構成を示す図である。
【0037】
図4のアービトレーションロジック31は、Busyロジック回路71、Busyロジック回路72、インタラプト生成回路73、及びポート選択回路74を含む。
【0038】
インタラプト生成回路73は、アドレス信号Address、ライトイネーブル信号/WE、アウトプットイネーブル信号/OE、及びチップイネーブル信号/CEを左右ポートから受け取り、インタラプト信号/INTL或いはインタラプト信号/INTRを生成して外部に出力する。詳しくは、一方のポートから所定のアドレスに書き込み動作を実行することにより、反対側のポートのインタラプト信号を活性化させる。またインタラプト信号が活性化されたポートから所定のアドレスに対して読み出し動作を実行すると、この活性化されたインタラプト信号がリセットされる。L_portからR_portに割り込みする場合には、例えば最上位アドレスへL_portから書き込むことにより、R_port側にインタラプト信号/INTRを生成する。またR_portからL_portに割り込みする場合には、例えば最上位−1(最上位の1つ手前)のアドレスへR_portから書き込むことにより、L_port側にインタラプト信号/INTLを生成する。
【0039】
ポート選択回路74は、左右ポートからチップイネーブル信号/CEを受け取り、チップイネーブル信号/CEの到着順に従って左右選択信号を生成する。この左右選択信号は、図3のスイッチ61及び62と図1のスイッチ37及び38に供給される。
【0040】
Busyロジック回路71は、NAND回路81、インバータ82、及びOR回路83を含む。またBusyロジック回路72は、NAND回路84、インバータ85、及びOR回路86を含む。
【0041】
左側のポートL−portに対応するBusyロジック回路71において、OR回路83は、複数のバンクに対応する複数のタイミングジェネレータユニット51からのBusy_int信号を纏めて一つのBusy信号とする。左側のポートL−portへのチップイネーブル信号/CELがアサート(LOW)の場合に、このBusy信号が負論理の信号/BusyLとしてNAND回路81から出力される。右側のポートR−portに対応するBusyロジック回路72の動作も同様である。
【0042】
図5は、左右の両ポートから同一バンクにアクセスが行なわれた場合の動作を示すタイミング図である。
【0043】
先着ポート側(R−port側)のアドレスを#1、後着ポート側(L−port側)のアドレスを#2とする。コア動作は図5に「Core動作」として示されるように、#1、#2の順に間隔を空けることなく実行される。ここで「該当BL対」は、該当するビット線の活性化状態を示す。アドレス#1に対するコア動作で読み出されたデータが、DoutRとして先着ポート側(R−port側)に出力される。またアドレス#2に対するコア動作で読み出されたデータが、DoutLとして後着ポート側(L−port側)に出力される。
【0044】
L−portに対するアドレス#2を入力した時点で、既にコアがアドレス#1に対して動作しているので、後着ポートにはビジー信号が出力される(/BusyL=LOW)。先着ポートに関わるコア動作が完了した後、後着ポート側のビジー信号が解除される(/BusyL=HIGH)。
【0045】
図6は、左右の両ポートからの同一バンクへのアクセスとリフレッシュとが略同時に実行される場合の動作を示すタイミング図である。
【0046】
この例では、アドレス#0へのリフレッシュが両ポートからのアクセスに先立って行われる場合を示す。先着ポート側(R−port側)へアドレス#1を入力した時点で、既にコアがリフレッシュアドレス#0に対して動作しているので、先着ポートにビジー信号を出力する(/BusyR=LOW)。さらに反対側のポート(L−port側)にアドレス#2を入力した時点においては、コアがリフレッシュアドレス#0に対して動作していることに応答して、或いは既に待機中のアクセスがあることに応答して、後着ポートにビジー信号を出力する(/BusyL=LOW)。リフレッシュ動作が完了した後、直ちにコアは先着ポートのアクセス(アドレス#1)を開始すると同時に、先着ポート(R−port)のビジー信号を解除する。更に、アドレス#1の動作完了後直ちに後着ポート(アドレス#2)の動作を開始する。後着ポート(L−port)のビジー信号解除のタイミングは、先着ポートのビジー信号を解除した後一定時間後でよい。或いは後着ポートのビジー信号解除のタイミングは、先着ポートのコア動作完了時等としてもよい。
【0047】
図7は、コア動作中にリフレッシュ動作が要求される場合の動作を示すタイミング図である。
【0048】
前述のように、リフレッシュ活性化信号Ref−Actが一定期間毎にリフレッシュタイミング生成回路40により生成され、リフレッシュ動作の対象となるリフレッシュアドレスが内部アドレス生成回路39により生成される。リフレッシュ動作が要求された時点で、リフレッシュ対象のアドレスと同一のバンクにおいてコア動作が行われていなければ、直ちにリフレッシュ動作を開始する。図7の動作例においては、リフレッシュ活性化信号Ref−Actがアドレス#0に対して生成された時点では、同一バンクに対するコア動作がアドレス#1に対して既に実行中である。この場合、リフレッシュ動作は既に行われているコア動作が終了した後に直ちに実行される。
【0049】
この時リフレッシュアドレスは、図1に示すようにL−port側のアドレスデコーダ15から供給される。従ってタイミングジェネレータ32は、L−port側のBusy_intL信号を生成することになる。しかしながらL−port側においてこの時チップイネーブル信号/CEはアサートされていないので、ビジー信号/BusyLが装置外部に出力されることはない。
【0050】
以上説明したように本発明においては、コア動作中のバンクと同一のバンクに対してアクセスが要求された場合には、要求を入力したポートに対してビジー信号を出力するよう構成される。このビジー信号の通知機能により、半導体記憶装置の外部においては、待機状態であることを判断することが出来る。
【0051】
なお本発明においては、同時に活性化するセンスアンプに関連したワード線群に着目し、このワード線群からなるメモリアレイ部分のことをバンクと呼ぶ。
【0052】
図8は、種々のバンクの形態を示す図である。図8において、センスアンプはS/Aで示され、センスアンプS/Aに繋がる水平方向に延びる直線がビット線であり、ビット線と交差する垂直方向に延びる直線がワード線である。ワード線とビット線の交点部分にメモリセルが配置される。なお、ワード線WLは通常4本単位の繰り返しで、128本、256本、512本等と配置されているので、図8では代表して4本ずつで示している。実際にはセンスアンプで挟まれる領域には多数のWLが存在している。
【0053】
図8(a)では、太線で示したセンスアンプ列が同時に活性化される。これらのセンスアンプ列に関わるワード線群は、太線で示した2つのセンスアンプ列に挟まれたセルアレイ、及び太線で示したセンスアンプ列の両隣のセルアレイである。従ってこの場合、点線で囲まれた領域がバンクとなる。
【0054】
図8(b)では、隣接セルアレイ間でセンスアンプを共有しないので、同時に活性化されるセンスアンプは太線で示したセンスアンプ列のみである。それに関わるワード線群は、太線で示した2つのセンスアンプ列に挟まれたセルアレイである。従ってこの場合、点線で囲まれた領域がバンクとなる。
【0055】
図8(c)では、隣接セルアレイでセンスアンプを共有する。但し図8(a)の場合とはビット線とワード線との接続が異なるので、太線で示すセンスアンプに関わるワード線群は、このセンスアンプ列を挟む両側のセルアレイの両端2本のワード線である。従ってこの場合、太線で示したワード線群がバンクの単位となる。
【0056】
図8(d)では、ビット線とセンスアンプの接続方法は図8(c)と同様であるが、センスアンプ列を隣接セルアレイ間で共有しない。この場合、同時に活性化する太線で示すセンスアンプ列に対して、太線で示した2本のワード線がバンクの単位となる。
【0057】
このように本発明においては、バンクはセルアレイ上の区画或いは一纏まりの部位として定義されるものではなく、同時に活性化するセンスアンプに関連したワード線群として定義される。
【0058】
なお上記実施例は、ポートがL_portとR_portと2つ設けられている場合について説明したが、本発明においてポートの数は2つに限られるものではない。3つ或いはそれ以上の数のポートの場合について、上記実施例の構成を適用することは僅かな変形を施すだけで可能であり、そのような構成も本発明の範囲内であると意図される。
【0059】
以上、本発明を実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の範囲内で様々な変形が可能である。
【発明の効果】
本発明による半導体記憶装置においては、コア動作中のバンクと同一のバンクに対してアクセスが要求された場合には、要求を入力したポートに対してビジー信号を出力するよう構成される。このビジー信号の通知機能により、半導体記憶装置の外部においては、待機状態であることを判断することが出来る。
【0060】
また本発明による半導体記憶装置は、セルアレイに対するリフレッシュ動作のタイミングを内部的に指定するリフレッシュタイミング生成回路を更に含み、これにより装置内部で自動的にリフレッシュコマンドを生成し、セルアレイに対して定期的にリフレッシュ動作を実行することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるデュアルポート半導体記憶装置の構成の一例を示す図である。
【図2】Busy信号生成に関してタイミングジェネレータの構成を示す図である。
【図3】タイミングジェネレータユニットの詳細な構成を示す構成図である。
【図4】Busy信号生成に関してアービトレーションロジックの構成を示す図である。
【図5】左右の両ポートから同一バンクにアクセスが行なわれた場合の動作を示すタイミング図である。
【図6】左右の両ポートからの同一バンクへのアクセスとリフレッシュとが略同時に実行される場合の動作を示すタイミング図である。
【図7】コア動作中にリフレッシュ動作が要求される場合の動作を示すタイミング図である。
【図8】種々のバンクの形態を示す図である。
【符号の説明】
10 デュアルポート半導体記憶装置
11 コマンドバッファ
12 アドレスバッファ
13 データ入出力バッファ
14 データ保持バッファ
15 アドレスデコーダ
21 コマンドバッファ
22 アドレスバッファ
23 データ入出力バッファ
24 データ保持バッファ
25 アドレスデコーダ
31 アービトレーションロジック
32 タイミングジェネレータ
33 コラムデコーダ
34 セルアレイ
35 ワードデコーダ
36 データバスアンプ&ライトアンプ
37、38 スイッチ
39 内部アドレス生成回路
40 リフレッシュタイミング生成回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention generally relates to semiconductor memory devices, and particularly relates to a semiconductor memory device having a plurality of ports.
[Prior art]
There are several types of multi-port memories, which are semiconductor storage devices having a plurality of ports. In the following, the term “multi-port memory” refers to a memory that has a plurality of ports and can independently access a common memory array from each port. In such a memory, for example, an A port and a B port are provided, and a CPU connected to the A port and a CPU connected to the B port can independently read and write to a common memory array.
[0002]
The multi-port memory includes an arbitration circuit called an arbiter. This arbiter determines the priority order of access requests received from a plurality of ports, and the control circuit of the memory array sequentially executes access according to this priority order. For example, the input to each port is executed preferentially in order from the earlier access.
[0003]
Conventionally, SRAM has generally been used as a memory array of a multi-port memory. This is because the SRAM can be randomly accessed and nondestructive reading is possible.
[0004]
For example, in a 2-port multiport memory, two sets of word lines and bit line pairs are provided for one SRAM memory cell. One port performs a read / write operation using a set of one word line and bit line pair, and the other port executes a read / write operation using a set of the other word line and bit line pair. As a result, reading and writing can be performed independently from the two ports. However, when there is a write instruction from the two ports at the same time in the same cell, it is impossible to carry out simultaneously, so one port is given priority and a BUSY signal is generated at the other port. This is called a BUSY state.
[Problems to be solved by the invention]
As the performance of the system increases, the amount of data handled increases, and a large capacity is required for the multiport memory. However, the SRAM type multi-port memory as described above has a problem that the area of the memory cell is large.
[0005]
In order to solve this problem, it is conceivable to employ a DRAM array for a multi-port memory. In order to achieve a large degree of integration for a multi-port SRAM, as in the case of a general DRAM cell, one memory cell of a DRAM used for a multi-port memory has one word line and one It is necessary to be connected only to the bit line. When a memory block is configured using DRAM cells as described above, when a read or write operation is executed from a certain port to a memory cell of a certain block, the block is accessed from another port during the operation. I can't. This is because the DRAM cell is destructive read. That is, once the information is read, it is not possible to select another word line in the same block without amplifying this information and writing it back to the cell and precharging the word lines and bit lines.
[0006]
In addition, unlike an SRAM type multi-port memory, a DRAM type multi-port memory needs to be periodically refreshed to retain information. Therefore, it is necessary to manage the refresh timing inside the memory device.
[0007]
In view of the above, an object of the present invention is to provide a DRAM type multi-port memory having the same specifications as those of an SRAM.
[Means for Solving the Problems]
A semiconductor memory device according to the present invention includes: plural Volatile memory cell Each bank is defined as a portion comprising a plurality of word lines and a plurality of sense amplifiers and related to sense amplifiers that are simultaneously activated. A cell array including a plurality of banks; A column decoder provided in common to the plurality of banks, a data bus connected to the sense amplifier of a column selected by the column decoder, and via the data bus A plurality of external ports each capable of accessing an independent address with respect to the cell array; an arbitration circuit for determining an access order between the plurality of external ports; A control circuit is included that outputs a busy signal to the port that requested the access when the access request is made to the bank and the one bank is executing the core operation. Thus, the plurality of access operations requested from the plurality of external ports are sequentially executed in the order determined by the arbitration circuit regardless of the presence or absence of the busy signal. It is characterized by that.
[0008]
The semiconductor memory device is configured to output a busy signal to a port to which a request is input when an access is requested to the same bank as the core operating. With this busy signal notification function, it can be determined that it takes more time than usual to access outside the semiconductor memory device.
[0009]
Further, according to an aspect of the present invention, the semiconductor memory device further includes a refresh timing generation circuit for internally designating a refresh operation timing for the cell array.
[0010]
As a result, a refresh command can be automatically generated inside the multiport semiconductor memory device, and a refresh operation can be periodically performed on the cell array.
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0011]
FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a dual port semiconductor memory device according to the present invention.
[0012]
1 includes a
[0013]
The
[0014]
In the port L-port, the
[0015]
In the port R-port, the
[0016]
The
[0017]
The
[0018]
The
[0019]
The data bus amplifier of the data bus amplifier & write
[0020]
The data input /
[0021]
In the late write operation, the data and address input from the outside of the apparatus are temporarily held in the buffer, and the buffer data is written in the corresponding cell in the next write operation. That is, the data and address input from the outside of the device at a certain write operation are temporarily held in the buffer, and the data in the buffer is written to the memory cell position designated by the address in the buffer at the next write operation. Similarly, the data and address input for the write operation are held in the buffer to prepare for the next write operation. In this way, the actual write operation to the memory cell is shifted backward one by one between a series of write operations to enable access to the memory core from the beginning of the write operation cycle. The same interface can be realized.
[0022]
The refresh
[0023]
The internal
[0024]
As a result, it is possible to automatically generate a refresh command within the dual port
[0025]
In the dual port
[0026]
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the
[0027]
As shown in FIG. 2, the
[0028]
FIG. 3 is a configuration diagram showing a detailed configuration of the
[0029]
The
[0030]
The
[0031]
The R /
[0032]
[0033]
The
[0034]
In response to the row activation signal, the
[0035]
When the core operation ends, the
[0036]
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of the
[0037]
The
[0038]
The interrupt
[0039]
The
[0040]
The
[0041]
In the
[0042]
FIG. 5 is a timing chart showing the operation when the same bank is accessed from both the left and right ports.
[0043]
The address on the first arrival port side (R-port side) is # 1, and the address on the second arrival port side (L-port side) is # 2. As shown in FIG. 5 as “Core operation”, the core operation is executed in the order of # 1, # 2 without any interval. Here, “corresponding BL pair” indicates the activation state of the corresponding bit line. The data read in the core operation for
[0044]
Since the core is already operating for
[0045]
FIG. 6 is a timing chart showing an operation in the case where access to the same bank from both the left and right ports and refresh are executed substantially simultaneously.
[0046]
In this example, a case where refresh to address # 0 is performed prior to access from both ports is shown. When the
[0047]
FIG. 7 is a timing diagram showing an operation when a refresh operation is requested during the core operation.
[0048]
As described above, the refresh activation signal Ref-Act is generated by the refresh
[0049]
At this time, the refresh address is supplied from the
[0050]
As described above, in the present invention, when an access is requested to the same bank as the core in operation, a busy signal is output to the port to which the request is input. By this busy signal notification function, it is possible to determine that the semiconductor memory device is in a standby state.
[0051]
In the present invention, attention is paid to a word line group related to sense amplifiers that are simultaneously activated, and a memory array portion composed of the word line group is referred to as a bank.
[0052]
FIG. 8 is a diagram showing various bank configurations. In FIG. 8, the sense amplifier is indicated by S / A. A straight line extending in the horizontal direction connected to the sense amplifier S / A is a bit line, and a straight line extending in the vertical direction intersecting the bit line is a word line. A memory cell is arranged at the intersection of the word line and the bit line. Note that the word lines WL are usually repeated in units of four, and are arranged as 128, 256, 512, etc., and therefore, in FIG. Actually, a large number of WLs exist in a region sandwiched between sense amplifiers.
[0053]
In FIG. 8A, the sense amplifier rows indicated by bold lines are activated simultaneously. The word line groups related to these sense amplifier columns are a cell array sandwiched between two sense amplifier columns indicated by bold lines, and a cell array adjacent to both sides of the sense amplifier strings indicated by bold lines. Therefore, in this case, a region surrounded by a dotted line is a bank.
[0054]
In FIG. 8B, since sense amplifiers are not shared between adjacent cell arrays, the sense amplifiers activated at the same time are only the sense amplifier rows indicated by bold lines. A related word line group is a cell array sandwiched between two sense amplifier rows indicated by bold lines. Therefore, in this case, a region surrounded by a dotted line is a bank.
[0055]
In FIG. 8C, the sense amplifier is shared between adjacent cell arrays. However, since the connection between the bit line and the word line is different from the case of FIG. 8A, the word line group related to the sense amplifier indicated by the bold line is the two word lines at both ends of the cell array on both sides sandwiching the sense amplifier row. It is. Therefore, in this case, a word line group indicated by a bold line is a bank unit.
[0056]
In FIG. 8D, the connection method between the bit line and the sense amplifier is the same as in FIG. 8C, but the sense amplifier row is not shared between adjacent cell arrays. In this case, two word lines indicated by bold lines serve as a bank unit for the sense amplifier rows indicated by bold lines that are simultaneously activated.
[0057]
As described above, in the present invention, a bank is not defined as a partition or a group of parts on a cell array, but is defined as a group of word lines related to sense amplifiers that are simultaneously activated.
[0058]
In the above embodiment, the case where two ports L_port and R_port are provided has been described. However, in the present invention, the number of ports is not limited to two. In the case of three or more ports, it is possible to apply the configuration of the above embodiment with a slight modification, and such a configuration is also intended to be within the scope of the present invention. .
[0059]
As mentioned above, although this invention was demonstrated based on the Example, this invention is not limited to the said Example, A various deformation | transformation is possible within the range as described in a claim.
【The invention's effect】
The semiconductor memory device according to the present invention is configured to output a busy signal to the port to which a request has been input when access is requested to the same bank as the bank in which the core is operating. By this busy signal notification function, it is possible to determine that the semiconductor memory device is in a standby state.
[0060]
The semiconductor memory device according to the present invention further includes a refresh timing generation circuit for internally designating the timing of the refresh operation for the cell array, thereby automatically generating a refresh command inside the device and periodically for the cell array. A refresh operation can be executed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an example of a configuration of a dual port semiconductor memory device according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a timing generator with respect to Busy signal generation.
FIG. 3 is a configuration diagram showing a detailed configuration of a timing generator unit.
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of arbitration logic with respect to Busy signal generation.
FIG. 5 is a timing chart showing an operation when the same bank is accessed from both the left and right ports;
FIG. 6 is a timing chart showing an operation when access to the same bank from both the left and right ports and refresh are executed substantially simultaneously.
FIG. 7 is a timing chart showing an operation when a refresh operation is requested during a core operation.
FIG. 8 is a diagram showing various bank configurations;
[Explanation of symbols]
10 Dual port semiconductor memory device
11 Command buffer
12 Address buffer
13 Data input / output buffer
14 Data holding buffer
15 Address decoder
21 Command buffer
22 Address buffer
23 Data input / output buffer
24 Data holding buffer
25 Address decoder
31 Arbitration logic
32 Timing Generator
33 Column decoder
34 Cell array
35 word decoder
36 Data Bus Amplifier & Write Amplifier
37, 38 switches
39 Internal address generation circuit
40 Refresh timing generation circuit
Claims (9)
該複数のバンクに共通に設けられるコラムデコーダと、
該コラムデコーダにより選択されたコラムの該センスアンプに接続されるデータバスと、
該データバスを介して該セルアレイに対して各々が独立したアドレスにアクセス可能な複数の外部ポートと、
該複数の外部ポート間でのアクセスの順番を決定するアービトレーション回路と、
該複数の外部ポートのあるポートから該セルアレイの1つのバンクに対してアクセス要求がなされた時に該1つのバンクがコア動作実行中である場合に該アクセス要求をしたポートにビジー信号を出力する制御回路
を含み、該複数の外部ポートから要求された複数のアクセス動作は、該ビジー信号の有無に関わらず該アービトレーション回路が決定する順番で順次実行されることを特徴とする半導体記憶装置。A cell array including a plurality of banks including a plurality of volatile memory cells , a plurality of word lines, and a plurality of sense amplifiers, each bank being defined as a part of a group of word lines related to sense amplifiers that are activated simultaneously ;
A column decoder provided in common to the plurality of banks;
A data bus connected to the sense amplifier of the column selected by the column decoder;
A plurality of external ports each capable of accessing an independent address to the cell array via the data bus ;
An arbitration circuit for determining an access order between the plurality of external ports;
Control that outputs a busy signal to the port that requested the access when the one bank is executing a core operation when an access request is made from one port of the plurality of external ports to one bank of the cell array A semiconductor memory device including a circuit, wherein a plurality of access operations requested from the plurality of external ports are sequentially executed in an order determined by the arbitration circuit regardless of the presence or absence of the busy signal.
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