JP4282170B2 - 半導体装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体記憶装置に関し、より特定的には内部動作周波数よりも高いデータ入出力周波数を有し、かつデータ入出力回路のテストを効率的に実行することが可能な半導体記憶装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、マイクロプロセッサの動作周波数が高速化され、半導体記憶装置のデータバンド幅を上げることが求められている。そこで、データバンド幅を上げるために、データバス幅を倍増させたり、同期型半導体記憶装置のクロック周波数を上げるといった技術が発表されている。データ周波数を高周波化する技術として、データの入出力を、クロック信号の立上がりと立下がりとの両方に同期して行なう同期型半導体記憶装置が提案されており、さらに、外部との間で入出力データの授受を行なう同期クロックの周波数を同期型半導体記憶装置の内部動作周波数の4倍以上にするような高速インタフェース技術も発表されている。
【0003】
ここでは、内部動作周波数の4倍のデータ入出力周波数を有する半導体記憶装置中のデータ入出力回路の構成について説明する。
【0004】
図15は、内部動作周波数の4倍のデータ入出力周波数を有する半導体記憶装置のデータ入出力回路100の構成を示すブロック図である。
【0005】
図15を参照して、データ入出力回路100は、クロック端子16に与えられる外部クロック信号ext.CLKに同期して、1ビットのデータ端子10を介して4個の連続したデータDQを入出力する。
【0006】
データ入出力回路100は、内部クロック発生回路30の発生する内部クロック信号CLKD,CLKQおよび内部分周クロック信号clkA〜clkDに同期して動作する。
【0007】
データ入出力回路100は、データ入力バッファ115を介して与えられるシリアルな入力データDinを、内部分周クロック信号clkA〜clkDに同期して、パラレルデータに変換し、4本のライトデータ線WDa〜WDdに伝達するS/Pデータ変換回路130と、書込制御信号WEの活性化に応じてライトデータ線WDa〜WDdに伝達された入力データを一括してメモリセルアレイ50に書込む書込回路162とを備える。
【0008】
データ入出力回路100は、さらに、メモリセルアレイ50から4個のデータを一括してパラレルに読出して、リードデータ線RDa〜RDdに伝達する読出回路164と、内部分周クロック信号clkA〜clkDに同期して、4個のパラレルデータをシリアルデータDoutに変換するP/Sデータ変換回路140と、P/Sデータ変換回路140の出力データDoutをデータ端子10に出力するデータ出力バッファ120とを備える。
【0009】
このように、データ入出力回路100は、データ端子より入出力されるシリアルデータを内部でシリアルパラレル変換し、メモリセルアレイへの読出および書込動作をパラレルデータについて一括して実行することによって、内部動作周波数に対するデータ入出力周波数の向上を図るものである。
【0010】
次に、データ入出力回路100の動作についてタイミングチャートを用いて説明する。
【0011】
図16は、データ入出力回路100によるデータ入力動作を説明するためのタイミングチャートである。
【0012】
図16を参照して、データ入力動作時においては、外部クロック信号ext.CLKの立下がりと立上がりとの両方に同期して、1ビットのデータ端子10に対して、4個の連続したデータD0〜D3が与えられる。
【0013】
内部クロック発生回路30は、外部クロック信号ext.CLKに応答して、内部クロック信号CLKDを生成する。内部クロック信号CLKDは、外部クロック信号ext.CLKの立上がりおよび立下がりの両方に応答して活性化され、外部クロック信号の2倍の周波数を有する。内部クロック信号CLKDの活性化に応じて、データ端子に与えられた入力データDQがデータ入力バッファに取込まれる。
【0014】
内部クロック発生回路30は、さらに、内部クロック信号CLKDを分周して得られる内部分周クロック信号clkA〜clkDを生成する。内部分周クロックclkA〜clkDは、内部クロック信号CLKDの1/2の周波数を有し、内部クロック信号CLKDの1クロックサイクル分ずつ位相のずれた信号である。
【0015】
S/Pデータ変換回路130は、内部分周クロック信号clkA〜clkDに応答して動作し、時刻t0〜時刻t3のそれぞれにおいて、入力データD0〜D3のそれぞれを、ライトデータ線WDa〜WDdに伝達する。これにより、1ビットのデータ端子10に連続して与えられた4個の入力データは、シリアルパラレル変換を施され、4本の内部ライトデータ線によって伝達される4ビットのパラレルデータに展開されたことになる。
【0016】
4個目の入力データD3がライトデータ線WDdに伝達された時刻t3より後の時刻t4において、書込制御信号WEが活性化され、書込回路162は、ライトデータ線WDa〜WDdに伝達されたデータを、メモリセルデータ線MIOa〜MIOdのそれぞれに伝達する。これにより、メモリセルアレイに対して、4ビットのパラレルデータが同時に書込まれることとなる。
【0017】
書込制御信号WEの周波数は、同期型半導体記憶装置の内部動作周波数に相当する。データ入力周波数である内部クロック信号CLKDの周波数は、内部動作周波数の4倍となっていることがわかる。
【0018】
次に、データ入出力周波数が高くなった場合における問題点を説明する。
図17は、データ入出力周波数と内部動作周波数とが等しい場合におけるデータ入力タイミングを説明するためのタイミングチャートである。
【0019】
図17を参照して、時刻t0における外部クロック信号ext.CLKの活性化に応じて、データ端子に伝達されたデータD2が入力される。
【0020】
この場合においては、セットアップ時間およびホールド時間は、それぞれTsおよびTh確保され、比較的余裕を持って設定することができる。
【0021】
図18は、データ入力周波数が内部動作周波数の4倍である場合におけるデータ入力タイミングを説明するためのタイミングチャートである。
【0022】
図18を参照して、データ入力周波数は、図17の場合の4倍に設定されるので、データD2が時刻t0における外部クロック信号ext.CLKの活性化によって入力されるときを考えると、セットアップ時間およびホールド時間は、それぞれ図中におけるtsおよびthだけしか確保されない。
【0023】
このように、データ入力周波数が高くなることにより、クロック信号に対するデータのセットアップおよびホールド時間が小さくなり、データの入力タイミングマージンが小さくなってしまう。これに伴って、データ入出力回路での不良発生率が増加するという問題が生じる。これに応じて、データ入出力回路の不良を速やかに検知することによって、動作テストを効率的なものとする必要が生じる。
【0024】
【発明が解決しようとする課題】
従来の同期型半導体記憶装置においては、データ入出力回路も、内部動作の基準となる内部クロック信号と同周期のゆっくりとした周期で動作していたため、入出力回路での不良発生のケースは少なく、入出力回路に対して専用のテスト回路を設ける必要がなかった。
【0025】
しかしながら、データ入出力周波数が高周波化され、データ入出力回路における不良が発生する可能性が高くなった場合においては、データ入出力回路のテストを専用に実行する回路を具備しなければ、不良原因を検知するまでに長時間を要してしまい、効率的な動作テストが実行できなくなるケースが発生する。
【0026】
この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、内部動作周波数よりも高いデータ入出力周波数で動作する半導体記憶装置において、データ入出力回路の動作テストを効率的に実行することが可能な半導体記憶装置の構成を提供することである。
【0030】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の半導体装置は、外部との間で受されるシリアルデータを内部でパラレルデータに変換して読出および書込動作を実行する半導体装置であって、行列状に配置された複数のメモリセルを有するメモリセルアレイと、伝達されるN個のデータ(N:自然数)を各々独立して入出力するための複数のデータ端子と、データ端子ごとに配置され、各々が、メモリセルアレイに対してN個のデータを一括して読出しおよび書込むための複数のデータ入出力回路とを備え、各データ入出力回路は、N個のデータをパラレルに伝達するためのN本の書込データ線およびN本の読出データ線と、データ端子から入力されるシリアルなN個のデータをパラレルなN個のデータに変換して書込データ線に伝える第1のデータ変換回路と、読出データ線により伝達されるパラレルなN個のデータを、データ端子から出力されるシリアルなN個の出力データに変換する第2のデータ変換回路と、N本の書込データ線とメモリセルアレイとの間、およびN本の読出データ線とメモリセルアレイとの間でN個のデータを一括して授受するための読出書込回路とを含み、データ入出力回路のうちの一つとデータ入出力回路のうちの他の一つとの間に配置され、入出力テスト動作時において、一つのデータ入出力回路に含まれるN本の書込データ線が伝達するデータを、他の一つのデータ入出力回路に含まれるN本の読出データ線のそれぞれに転送する第1の入出力テスト回路をさらに備える。
【0031】
請求項2記載の半導体装置は、請求項1記載の半導体装置であって、データ端子は、入出力されるデータの上位ビットと下位ビットとのいずれに対応するかに応じて、2つのグループに分割され、第1の入出力テスト回路は、グループのうちの一つに対応する複数のデータ入出力回路と、グループのうちの他の一つに対応する複数のデータ入出力回路との間にそれぞれ配置される。
【0032】
請求項3記載の半導体装置は、請求項1記載の半導体装置であって、他の一つのデータ入出力回路と一つのデータ入出力回路との間に配置され、入出力テスト動作時において、他の一つのデータ入出力回路に含まれるN本の書込データ線が伝達するデータを、一つのデータ入出力回路に含まれるN本の読出データ線にそれぞれ転送する第2の入出力テスト回路をさらに備え、第2の入出力テスト回路と第1の入出力テスト回路とは相補的に動作する。
【0033】
請求項4記載の半導体装置は、請求項3記載の半導体装置であって、データ端子は、複数のグループに分割され、各グループは、複数のデータ端子を有し、第1の入出力テスト回路は、グループのうちの一つに対応する複数のデータ入出力回路と、グループのうちの他の一つに対応する複数のデータ入出力回路との間にそれぞれ配置され、第2の入出力テスト回路は、他の一つのグループに対応する複数のデータ入出力回路と、一つのグループに対応する複数のデータ入出力回路との間にそれぞれ配置される。
【0034】
請求項5記載の半導体装置は、請求項4記載の半導体装置であって、同一のグループに属する各データ端子は隣接して配置される。
【0035】
請求項6記載の半導体装置は、外部との間で授受されるシリアルデータを内部でパラレルデータに変換して読出動作および書込動作を実行する半導体装置であって、行列状に配置された複数のメモリセルを有するメモリセルアレイと、伝達されるN個のデータ(N:自然数)を各々独立に入出力するための複数のデータ端子と、読出動作および書込動作のタイミングを制御するL個の制御信号(L:自然数)を発生する制御回路と、データ端子ごとに配置され、各々が、メモリセルアレイに対してN個のデータを一括して読出しおよび書込むためのデータ入出力回路とを備え、各データ入出力回路は、N個のデータをパラレルに伝達するためのN本の書込データ線およびN本の読出データ線と、データ端子から入力されるシリアルなN個のデータをパラレルなN個のデータに変換して書込データ線に伝える第1のデータ変換回路と、読出データ線により伝達されるパラレルなN個のデータを、データ端子から出力されるシリアルなN個の出力データに変換する第2のデータ変換回路と、N本の書込データ線とメモリセルアレイとの間、およびN本の読出データ線とメモリセルアレイとの間でN個のデータを一括して授受するための読出書込回路と、入出力テスト動作と読出動作時とのいずれであるかに応じて、第2のデータ変換回路の出力データとテストデータとのいずれか一方の信号レベルを対応するデータ端子に出力する出力バッファ回路とを含み、入出力テスト動作時において、データ入出力回路のうちの一つに含まれるN本の書込データ線によって伝達されるN個のデータと、M個の制御信号(M:L以下の自然数)とを、データ入出力回路のうちの他のN+M個のデータ入出力回路に含まれる出力バッファ回路のそれぞれに対して、テストデータとして伝達する入出力テスト回路をさらに備える。
【0036】
請求項7記載の半導体装置は、請求項6記載の半導体装置であって、出力バッファ回路は、入出力テスト動作の活性化時において、テストデータを内部ノードに伝達する第1の伝達回路と、テスト動作の非活性化時において、出力データを内部ノードに伝達する第2の伝達回路と、読出動作および入出力テスト動作のいずれか一方が指示されている場合に、内部ノードの電圧レベルに応じて、対応するデータ端子の一つに第1および第2の電圧のいずれか一方を供給する電圧切替回路とを有する。
【0037】
請求項8記載の半導体装置は、請求項7記載の半導体装置であって、電圧切替回路は、対応するデータ端子の一つと接続される出力ノードと第1の電圧とを電気的に結合するために配置される第1のトランジスタと、出力ノードと第2の電圧とを電気的に結合するために配置される第2のトランジスタとを有し、電圧切替回路は、読出動作および入出力テスト動作のいずれか一方が指示されている場合において、内部ノードの電圧レベルに応じて、第1および第2のトランジスタのいずれか一方をオンする。
【0038】
【発明の実施の形態】
以下において、本発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中における同一符号は、同一または相当部分を示す。
【0039】
[実施の形態1]
図1は、本発明の実施の形態1の半導体記憶装置1000の全体構成を示す概略ブロック図である。
【0040】
図1を参照して、半導体記憶装置1000は、入出力データDQ0〜DQm(m:自然数)の授受を行なうデータ端子群10と、アドレス信号A0〜Ai(i:自然数)を受けるアドレス信号端子群12と、/RAS,/CASおよび/WE等の制御信号を受ける制御信号端子群14と、外部クロック信号ext.CLKを受けるクロック端子16とを備える。
【0041】
半導体記憶装置1000は、さらに、行列状に配置された複数のメモリセルを有するメモリセルアレイ50を備える。メモリセルアレイ50は、メモリセルの各行ごとに配置されたワード線WLと、メモリセルの各行ごとに配置されたビット線BLとを有する。ワード線WLとビット線BLとの交点にメモリセルMCが配置される。行デコーダ60および列デコーダ70は、アドレスバッファ40を介して伝達されたアドレス信号A0〜Aiに応答して、メモリセルの行および列をそれぞれ選択する。
【0042】
半導体記憶装置1000は、さらに、制御信号入力端子よりロウアドレスストローブ信号/RAS、コラムアドレスストローブ信号/CASおよびライトイネーブル信号/WE等の制御信号を受けて、読出制御信号RE、書込制御信号WEおよび入出力回路テスト信号TST等の内部制御信号を発生する制御回路20と、外部クロック信号ext.CLKを受けて、内部クロック信号CLKD,CLKQおよび内部分周クロック信号clkA〜clkDを発生する内部クロック発生回路30とを備える。
【0043】
半導体記憶装置1000は、さらに、データ端子ごとに対応して設けられるデータ入出力回路110−0〜110−mを備える。半導体記憶装置1000においては、1回の読出動作および1回の書込動作において、各データ端子によってn個の連続したデータが授受される。
【0044】
データ入出力回路110−0〜110−mのそれぞれは、データの直列/並列変換機能を有し、データ端子から入力されたn個の連続データを、パラレルデータに変換して、メモリセルアレイ50に同時並列に書込むとともに、メモリセルアレイ50から読出されたn個のパラレルな読出データを、シリアルなn個の連続データに変換してデータ端子より出力する。
【0045】
このように、データ端子において連続して入出力されるn個のデータを一括してメモリセルアレイ50から読出およびメモリセルアレイ50に書込することによって、内部動作周波数に対するデータ入出力の周波数をn倍に設定することができる。
【0046】
以下、本発明の実施の形態においては、一例として4個のデータが一括してメモリセルアレイと入出力される構成、すなわちn=4の場合について具体的な回路構成を示して説明する。
【0047】
図2は、実施の形態1のデータ入出力回路110の構成を示すブロック図である。
【0048】
図2を参照して、データ入出力回路110は、クロック端子16に与えられる外部クロック信号ext.CLKの立上りエッジと立下がりエッジとに同期して、1ビットのデータ端子10を介して4個の連続したデータDQを入出力する回路である。
【0049】
データ入出力回路110は、内部クロック発生回路30の発生する内部クロック信号CLKD,CLKQおよび内部分周クロック信号clkA〜clkDに同期して動作する。
【0050】
データ入出力回路110は、データ端子10に与えられた入力データを内部クロック信号CLKDに応じて取込み、4個の連続データを順にデータDinとして出力するデータ入力バッファ115と、内部分周クロック信号clkA〜clkDに同期して、4個の連続データDinを4本のライトデータ線WDa〜WDdにそれぞれ伝達するS/Pデータ変換回路130と、書込制御信号WEの活性化に応じて、ライトデータ線WDa〜WDdに伝達された入力データをメモリセルアレイ50に書込む書込回路162とを備える。書込回路162は、メモリセルデータ線MIOa〜MIOdに入力データを伝達し、メモリセルデータ線MIOa〜MIOdとアドレス信号に応答して選択されるメモリセルとの間でデータの授受が実行される。
【0051】
このように、データ入出力回路110は、データ端子より入力された4個の連続データをS/Pデータ変換回路130でシリアルパラレル変換し、書込回路162によってライトデータ線WDa〜WDdによって伝達される4つのデータを同時にメモリセルアレイに書込ことによって、データ入出力周波数の向上を図るものである。
【0052】
データ入出力回路110は、さらに、メモリセルアレイ50からメモリセルデータ線MIOa〜MIOdを介して読出された4個の並列な読出データを、リードデータ線RDa〜RDdのそれぞれに伝達する読出回路164と、内部分周クロック信号clkA〜clkDに応答して、4個の並列な読出データを順に出力データDoutとして出力するP/Sデータ変換回路140と、内部クロック信号CLKQに同期して、出力データDoutをデータ端子10に出力するデータ出力バッファ120とを備える。
【0053】
データ入出力回路110は、データ出力動作時においては、メモリセルアレイ50から同時に4個のデータを並列に読出し、P/Sデータ変換回路140によってパラレルシリアルデータ変換を実行した後に、1ビットのデータピンであるデータ端子10に出力する。
【0054】
データ入出力回路110は、データ入出力回路100と同様に、S/Pデータ変換回路130およびP/Sデータ変換回路140を有し、データの直列/並列変換を行なうことができる。
【0055】
図3は、S/Pデータ変換回路130の構成を示す回路図である。
図3を参照して、S/Pデータ変換回路130は、ライトデータ線WDa〜WDdのそれぞれに対応して設けられるレジスタ回路135a〜135dを含む。レジスタ回路135a〜135dは、内部分周クロック信号clkA〜clkDのそれぞれに同期して入力データDinを対応するライトデータ線に伝達する。
【0056】
レジスタ回路135aは、入力データDinが伝達されるノードとライトデータ線WDaとの間に直列に接続される、トランスファーゲートTG50とラッチ回路LT50とトランスファーゲートTG52とラッチ回路LT52とを有する。トランスファーゲートTG50およびTG52は、内部分周クロック信号clkAおよびインバータIV50の出力であるclkA信号の反転信号に応答して動作する。
【0057】
これにより、レジスタ回路135aは、内部分周クロック信号clkAが非活性(Lレベル)状態である場合にトランスファーゲートTG50を介してラッチ回路LT50にラッチされたデータを、内部分周クロック信号clkAの立上がりエッジに応答してライトデータ線WDaに出力する。
【0058】
レジスタ回路135b〜135dも同様の構成を有し、対応する内部分周クロック信号の活性化に応じてラッチ回路に取込まれたデータを対応するライトデータ線WDb〜WDdのそれぞれに伝達する。
【0059】
内部分周クロック信号clkA〜clkDのそれぞれを、データ入力バッファの動作同期信号である内部クロック信号CLKDの立上がりタイミングごとに順に活性化することによって、データ入力バッファに取込まれた4個のシリアルデータを、ライトデータ線WDa〜WDdに対してパラレルデータとして展開することが可能となる。また、以下においては、必要に応じて、ライトデータ線WDa〜WDdをライトデータ線WB0と総称する。同様に、リードデータ線RDa〜RDdについても、必要に応じてリードデータ線RB0と総称する。
【0060】
図4は、P/Sデータ変換回路140の構成を示す回路図である。
図4を参照して、S/Pデータ変換回路140は、リードデータ線RDa〜RDdのそれぞれに対応して設けられるレジスタ回路145a〜145dを含む。
【0061】
レジスタ回路145aは、リードデータ線RDaと入力データDoutが出力されるノードとの間に直列に接続される、ラッチ回路LT60とトランスファーゲートTG60とラッチ回路LT62とトランスファーゲートTG62とを有する。トランスファーゲートTG60およびTG62は、内部分周クロック信号clkAおよびインバータIV60の出力であるclkA信号の反転信号に応答して動作する。
【0062】
これにより、レジスタ回路145aは、内部分周クロック信号clkAが非活性(Lレベル)状態である場合にトランスファーゲートTG60を介してラッチ回路LT62にラッチされたデータを、内部分周クロック信号clkAの立上がりエッジに応答してノードn20に出力する。
【0063】
レジスタ回路145b〜145dも同様の構成を有し、対応する内部分周クロック信号の活性化に応じて、ラッチ回路に取込まれたデータをノードn20に順に伝達する。
【0064】
このような構成とすることにより、メモリセルアレイからパラレルに読出され、リードデータ線RDa〜RDdのそれぞれによって伝達されてきた4ビットのパラレルな読出データが、4個のシリアルデータとしてノードn20に出力データDoutとして伝達される。
【0065】
データ入出力回路110は、図15で説明した入出力回路100の構成に加えて、ライトデータ線WDa〜WDdとリードデータ線RBa〜RBdとの間に接続され、入出力回路テスト信号TSTに応じて動作する入出力テスト回路150をさらに備える。
【0066】
実施の形態1の入出力回路110は、入出力テスト回路150によって、効率的に入出力回路の動作テストを実行することを目的とする。
【0067】
図5は、入出力テスト回路150の構成を示す回路図である。
図5を参照して、入出力テスト回路150は、ライトデータ線WDa〜WDdとリードデータ線RDa〜RDdとの間にそれぞれ接続されるデータ伝達回路155a〜155dを含む。データ伝達回路155a〜155dは、入出力回路テスト信号TSTに応答して、ライトデータ線WDa〜WDdのデータを、リードデータ線RDa〜RDdにそれぞれ伝達する。
【0068】
データ伝達回路155aは、ライトデータ線WDaとノードn30との間に接続されるインバータIV10およびトランスファーゲートTG10と、ノードn30とリードデータ線RDaとの間に直列に接続されるインバータIV14およびトランスファーゲートTG15とを有する。
【0069】
データ伝達回路155aは、さらに、インバータIV10とラッチ回路を構成する様に設けられるインバータIV12と、インバータIV14とラッチ回路を構成する様に設けられるインバータIV16とを有する。
【0070】
このような構成とすることにより、入出力回路テスト信号TSTが非活性状態(Lレベル)である場合においては、ライトデータ線WDaのデータはノードn30に伝達されて、インバータIV14およびIV16によってラッチされる。しかし、この状態においては、トランスファーゲートTG15がオフされているため、ライトデータ線WDaのデータは直接リードデータ線RDaに伝達されない。したがって、リードデータ線RDaは、メモリセルアレイから読出されたデータをP/Sデータ変換回路140に伝達し、通常の読出動作を正常に行なうことができる。
【0071】
一方、入出力回路テスト信号TSTが活性化(Hレベル)された場合においては、トランスファーゲートTG15がオンすることにより、ノードn30にラッチされるデータが、リードデータ線RDaに伝達される。これにより、入出力回路テスト信号TSTの非活性状態においては、ライトデータ線WDaによって伝達されているデータを、リードデータ線RDaに読出すことができる。
【0072】
データ伝達回路155b〜155dも、データ伝達回路155aと同様の構成を有し、データ線WDb〜WDdに伝達されるデータを、入出力回路テスト信号TSTの活性化に伴って対応するリードデータ線RDb〜RDdにそれぞれ転送する。
【0073】
なお、以下の説明で明らかになるように、本発明の実施の形態における入出力回路のテスト動作においては、メモリセルにアクセスする必要がないため、入出力回路テスト信号TSTが活性化されている場合には、リードデータ線RDa〜RDdによってメモリセルからの読出データが伝達されている場合を考慮する必要はない。ただし、より動作の確実性を高めるために、入出力回路テスト信号TSTの活性化時において、読出回路164とリードデータ線RDa〜RDdの各々とを切り離す構成とすることも可能である。
【0074】
図6は、入出力テスト回路150によるテスト動作を説明するためのタイミングチャートである。
【0075】
入出力テスト回路150は、各データ端子ごとに設けられ、対応するデータ入出力回路におけるデータ入出力動作が正常に行なわれているかどうかを確認するための回路である。
【0076】
図6を参照して、データ端子より4個の連続データD0〜D3が、外部クロック信号ext.CLKの立上がりおよび立下がりエッジに応答して入力される。入力されたデータD0〜D3は、内部クロック信号CLKDおよび内部分周クロック信号clkAに応答して、データ入力バッファおよびS/Pデータ変換回路によってライトデータ線WDa〜WDdにパラレルに伝達される。
【0077】
内部クロック信号CLKDの活性化タイミングである時刻t0〜t3のそれぞれにおいて、ライトデータ線WDa〜WDdに、データD0〜D3がそれぞれ伝達される。
【0078】
入力データのライトデータ線WDa〜WDdへの伝達が完了した時刻t3より後の時刻t4において、入出力回路テスト信号TSTが活性化(Hレベル)される。これに応じて、入出力テスト回路150によってライトデータ線WDa〜WDdのデータは、それぞれリードデータ線RDa〜RDdに伝達される。リードデータ線RDa〜RDdに伝達された4個のデータD0〜D3は、P/Sデータ変換回路140によって、1個ずつ順にシリアルなデータDoutとして出力され、データ端子に伝達される。
【0079】
すなわち、P/Sデータ変換回路140は時刻t5において、データD0を出力する。出力されたデータD0は、時刻t6において、内部クロック信号CLKQの活性化に応答してデータ出力バッファ120を介してデータ端子10に出力される。
【0080】
同様にP/Sデータ変換回路140は、時刻t7〜t9のそれぞれにおいて、データD1〜D3をそれぞれ出力する。出力されたデータD1〜D3は、内部クロック信号CLKQに同期して、順にデータ端子10より読出される。
【0081】
したがって、入出力テスト回路150は、データ端子から入力され、S/Pデータ変換回路130によってパラレルデータに変換されたD0〜D3を、メモリセルへの入出力を介さずにリードデータ線に伝達し、データ端子より再び読出すことが可能である。
【0082】
これにより、データ入出力動作に関して、データ入出力回路110単独の不良の有無を簡単にテストすることが可能となる。
【0083】
さらに、このテストは、メモリセルにデータを書込むことなく実行するので、テストに際してアドレスの入力が不要である。よって、データ入出力回路のテストを高価なメモリテスタを用いずに実行することが可能である。また、メモリセルへのデータ書込動作を伴うことなく、データ入出力についてのテストを実行するため、テスト時間を短縮することも可能である。
【0084】
このように、本発明の実施の形態1の半導体記憶装置1000においては、入出力回路のみの不良を検出することが可能な動作テストを、低コストかつ短時間に実行することができる。
【0085】
[実施の形態2]
実施の形態1においては、各データ端子ごとにテスト回路を配置し、各データ端子において独立して入出力回路の動作テストを実行する構成としたが、実施の形態2においては、複数のデータ端子を同時に用いて、さらに効率的なデータ入出力回路の動作テストを実行する構成について説明する。
【0086】
図7は、実施の形態2の入出力テスト回路250の配置を説明するためのブロック図である。
【0087】
実施の形態2においては、2個のデータ端子を1組として、入出力回路のテストを実行する。図7では、一例として、データ端子10−0および10−1とを1組として実行するテスト動作について説明する。
【0088】
図7を参照して、データ端子10−0および10−1のそれぞれに対応して、データ入出力回路100−0および100−1が設けられる。データ入出力回路100−0は、テスト回路を具備する構成となっておらず、図15で説明したデータ入出力回路100と同一の構成を有する。
【0089】
データ入出力回路100−0は、メモリセルアレイ50との間で、メモリセルデータ線MIOa〜MIOdを介してデータの入出力を行なう。入出力回路100−0は、4個の並列データを伝達するためのリードデータ線WDa〜WDdと、リードデータ線RDa〜RDdとを有する。
【0090】
データ入出力回路100−1は、メモリセルデータ線MIOe〜MIOhを介してメモリセル50との間でデータの入出力を行なう。データ入出力回路100−1は、4個の並列データを伝達するためのライトデータ線WDe〜WDhと、リードデータ線RDe〜RDhとを有する。また、以下においては、必要に応じて、入出力回路100−1内のライトデータ線WDe〜WDhをライトデータ線WB1と総称する。同様に、リードデータ線RDe〜RDhについても、必要に応じてリードデータ線RB1と総称する。
【0091】
実施の形態2においては、入出力テスト回路250は、データ端子10−0に対応するライトデータ線WB0とデータ端子10−1に対応するリードデータ線RB1との間に設けられる。
【0092】
入出力テスト回路250は、図5で説明した入出力テスト回路150と同様の構成を有し、入出力回路テスト信号TSTの活性化に応答して、ライトデータ線WB0が伝達するデータをデータ端子10−1に対応するリードデータ線RB1に転送する。
【0093】
この場合においては、入出力テスト動作時において、データ端子10−0は、入力専用の端子として取扱われ、データ端子10−0から入力されたデータは、メモリセルを介さずに、リードデータ線RB1を経由してデータ端子10−1より出力される。このような構成とすることにより、入出力テスト回路250によって、S/Pデータ変換回路で一度に取扱えるデータの個数すなわちビット数(図7の例においては4ビット)以上の連続したデータを用いてデータ入出力回路の動作テストを実行することができる。
【0094】
なお、図7においては、隣合う2個のデータ端子間に入出力テスト回路を配置する構成について説明したが、本発明の適用は、このような場合に限定されるものではない。すなわち、任意の2個のデータ端子間に、同様の入出力テスト回路を設ける構成としても、同様の効果を奏することが可能である。
【0095】
図8は、入出力テスト回路250によるテスト動作を説明するためのタイミングチャートである。
【0096】
図8を参照して、時刻t0よりデータ端子10−0の入力DQ0としてテスト用の入力データD0〜D8が入力される。まず、時刻t0〜時刻t3において、内部分周クロック信号clkA〜clkDの活性化に応答して、入力データD0〜D3がライトデータ線WDa〜WDdに伝達される。
【0097】
P/Sデータ変換回路によって一度に取扱える4ビット分のデータの処理が完了した時刻t3と次に内部分周クロック信号clkAが活性化される時刻t5との間の時刻t4において、入出力テスト信号TSTが活性化され、ライトデータ線WDa〜WDdのデータは、データ端子10−1に対応して設けられるリードデータ線RDe〜RDhに伝達され、時刻t5から時刻t8の内部クロック信号CLKQの活性化タイミングに応答して、データ端子10−1の出力DQ1として、データ端子10−0に入力されたデータD0〜D3に対応するデータが出力される。
【0098】
一方、時刻t5において、再び内部分周クロック信号clkAが活性化され、データ端子10−0に入力されたデータD4がライトデータ線WDaに伝達される。時刻t6から時刻t8においても、内部分周クロック信号clkB〜clkDの活性化に応答して、データD5〜D7が、ライトデータ線WDb〜WDdにそれぞれ伝達される。
【0099】
データD4〜D7のライトデータ線WDa〜WDdへの伝達が完了する時刻t8においては、入出力回路テスト信号TSTは非活性状態(Lレベル)とされるので、この時点においては、データD4〜D7は、入出力テスト回路250内のラッチ回路に保持されるが、リードデータ線RDe〜RDhまでは転送されない。
【0100】
時刻t8より後に、入出力回路テスト信号TSTを再び活性化(Hレベル)することによって、データD4〜D7はデータ入出力回路100−1中のリードデータ線RDe〜RDhに伝達され、データ端子10−1より出力される。このように、実施の形態2の入出力回路テスト動作においては、2つのデータ端子を対応付けて、一方をデータ入力専用とし、他方をデータ出力専用とするので、S/Pデータ変換回路130の処理ビット数以上の連続したデータを入出力するテストを実行することが可能となる。
【0101】
このような連続した多ビットデータの入力テストを実行することによって、複数の半導体記憶装置(以下、メモリ装置とも称する)を用いて構成したメモリシステムの構築後に発生する信号波形の歪による不良等を有効に解析することができる。
【0102】
図9は、複数のメモリ装置から構成されるメモリシステム2000の構成を示す概略ブロック図である。
【0103】
図9を参照して、メモリシステム2000は、複数のメモリ装置を同期して動作させるためのクロック信号CLKを発生するクロック発生回路510と、クロック信号CLKに基づいて同期動作する複数のメモリ装置520−0〜520−jと、メモリシステム全体を制御するメモリコントローラ540と、各メモリ装置とメモリコントローラ540との間でデータを伝達するためのデータバス530とを備える。
【0104】
一般に、システムにおける伝送路信号は、高周波になるほど分岐点で生じる反射の影響が大きくなってしまい、信号波形の歪が大きくなるという特性を有する。すなわち、メモリシステム2000において、クロック信号CLKの高周波化を図り、データバス530に伝達されるデータ信号の周波数を上げていけば、分岐点に生じる反射の影響が大きくなり、メモリ装置520−0〜520−jの入力地点における信号波形が歪んでしまうという問題が生じる。
【0105】
このため、各メモリ装置とメモリコントローラとの間で正確にデータ信号を伝達することが困難になり、データ入力の不良が生じる可能性がある。実施の形態2における入出力回路の動作テストを実行すれば、連続するテスト入力データの周波数を上げていくことによって、信号の歪による不良との関係を予め知ることができる。
【0106】
したがって、メモリシステム2000について、システム構築後にそのデータバス530がどの程度まで高周波化することが可能かということをテストすることができる。さらに、メモリモジュールごとすなわちメモリ装置520−0〜520−jごとに入出力回路のテストを実行することもできるので、最大動作周波数時の最大モジュール搭載数なども評価することが可能である。
【0107】
また、実施の形態2の入出力回路の動作テストにおいては、連続データのパルス幅を変えることにより、パルス幅の依存性についても評価することができる。
【0108】
図10は、データ信号のパルス幅に依存した不良の発生を説明するための波形図である。
【0109】
図10を参照して、データD0は、図9におけるメモリ装置520−0から出力されるべきデータ信号の論理値を示す。また、Viは、メモリコントローラ540のデータ入力ノードにおける電圧レベルを示す。
【0110】
図10においては、データバス530に多くのメモリ装置が接続されており、データバス配線の負荷容量の増加によって、データバスの信号波形について立上がり/立下がり時間が大きくなってしまったケースを示している。図10においては、メモリ装置の出力データD0の変化に対応する電圧Viの立上がり/立下がり時間は、クロック信号CLKの周波数よりも大きなものとなってしまっている。
【0111】
ここで、時刻t1において、短パルスのHレベルデータ(”1”)を出力しようとすると、時刻t1より電圧Viは変化を始めるが、電圧Viが、Hレベルの認識電圧VIHに達する前に、次のデータ出力(Lレベル)が開始され、Viは、電圧VIHに達することなく、再びLレベルに復帰してしまう。このため、D0のHレベルデータは正しく伝達されずシステム不良が生じてしまう。
【0112】
同様の現象は、時刻t2において短パルスのLレベルデータ(”0”)を出力する場合にも発生する。この場合においても、同様に、時刻t2より電圧Vdbは低下を始めるが、Lレベルの認識電圧VILに達するまでに次のデータ出力(Hレベル)が開始され、D0のLレベルデータはメモリコントローラ540に認識されることなく、Viの電圧レベルは再びHレベルに復帰してしまう。
【0113】
さらに、このような現象により、データの出力トリガであるクロック信号の活性化タイミングから、電圧Viが基準電圧Vrefに到達するまでの時間で定義されるクロックアクセスについても、パルス幅に応じてばらつきが生じてしまう。すなわち、パルス幅の広いデータを伝送する場合においては、クロックアクセスは、図中に示すta1となるが、短パルスのデータを伝送する場合においては、メモリバスの振幅が十分変化しきっていない時点から信号変化が始まるので、広いパルス幅のときよりも速くアクセスしてしまう。よって、最小パルス幅のデータ伝送時のクロックアクセスta2は、広いパルス幅を伝送する時のクロクアクセスta1よりも短くなってしまう。このように、出力されるデータの幅により、アクセスのスキューが生じてしまい、メモリコントローラ部における入力のタイミングマージンを低下させることになって、システムの不良を起こす原因となる。
【0114】
実施の形態2のデータ入出力回路の動作テストによって、このような不良を有効に検出することができ、連続して入力されるテストデータのパルス幅を変化させることによって、メモリバスの立上がり/立下がり時間のマージン縮小や、パルス幅に依存したアクセススキューの発生等をチェックすることが可能となる。
【0115】
[実施の形態3]
実施の形態3においては、複数のデータ端子をグループに分割し、1つのグループに入力したテストデータを、他のグループのデータ端子から出力させて、データ端子間に生じるデータ干渉の有無をチェックすることを目的とする。
【0116】
図11は、実施の形態3の入出力テスト回路350の配置を説明するブロック図である。
【0117】
図11を参照して、本発明の実施の形態3の半導体記憶装置は、8個のデータ端子10−0〜10−7を備える。データ端子10−0〜10−7のそれぞれに対応して、データ入出力回路100−0〜100−7がそれぞれ設けられる。データ入出力回路100−0〜100−7の構成は、実施の形態2に説明したデータ入出力回路100と同様であるので説明は繰返さない。
【0118】
実施の形態3の半導体記憶装置は、さらに、入出力テスト回路350を備える。入出力テスト回路350は、入出力回路テスト信号TST1に応答して動作するスイッチ回路351〜354と、入出力回路テスト信号TST2に応答して動作するスイッチ回路355〜358を含む。
【0119】
スイッチ回路351〜354は、下位ビットピンを構成するデータ端子10−0〜10−3に対応するライトデータ線WB0〜WB3と、上位ビットピンを構成するデータ端子10−4〜10−7に対応するリードデータ線RB4〜RB7との間に配置される。
【0120】
スイッチ回路351〜354は、入出力回路テスト信号TST1の活性化に応じて、ライトデータ線WB0〜WB3に伝達されるデータをリードデータ線RB4〜RB7にそれぞれ転送する。
【0121】
スイッチ回路355〜358は、上位ビットピンを構成するデータ端子10−4〜10−7に対応するライトデータ線WB4〜WB7と、下位ビットピンを構成するデータ端子10−0〜10−3に対応するリードデータ線RB0〜RB3との間に配置される。
【0122】
スイッチ回路355〜358は、入出力回路テスト信号TST2の活性化に応じて、ライトデータ線WB4〜WB7に伝達されるデータをリードデータ線RB0〜RB3にそれぞれ転送する。
【0123】
スイッチ回路351〜358の構成は、図5で説明した入出力テスト回路150の構成と同様であるので説明は繰返さない。
【0124】
テスト動作時において、入出力回路テスト信号TST1と入出力回路テスト信号TST2とは、同時に活性化しないように制御され、入出力回路テスト信号TST1の活性化時においては、上位ビットのデータ端子10−0〜10−3は、入力専用端子として使用され、下位ビットのデータ端子10−4〜10−7よりテストデータを読出すことが可能である。一方、入出力回路テスト信号TST2の活性化時においては、上位ビットのデータ端子10−4〜10−7を入力専用のデータ端子としてテストデータが入力され、テスト結果は下位ビットのデータ端子10−0〜10−3より出力される。
【0125】
このような構成とすることにより、注目する1つのデータ端子の両側に位置するデータ端子の出力データ変化を観察することによって、当該注目するデータ端子の出力データに生じる他のデータ端子信号からの干渉現象をチェックすることが可能である。
【0126】
実施の形態3においては、データ端子群を同数のデータ端子を含む複数のグループに分割し、グループ間に入出力テスト回路を配置するが、その適用は、図11に示すように、同一グループに含まれるデータ端子の全てが隣合う構成に限定されるものではない。
【0127】
さらに、実施の形態3の入出力回路テスト動作を行なうことによって、半導体記憶装置を搭載したメモリシステムを構築した後においても、システムバス上における信号線間の干渉テストを実行することができる。これにより、高性能のシステムボードおよびメモリモジュールの開発において有効に信号線間の干渉テストを行なうことができる。
【0128】
なお、図11においては、データ端子が8個の例について示しているが、複数ビットのデータ端子を有する場合であれば、1つのデータ端子と、他の1つのデータ端子との間で、相互にテストデータの入出力が可能な系統を設けることによって、同様なテストを実行することが可能である。
【0129】
[実施の形態4]
実施の形態1から3においては、データ入力バッファおよびS/Pデータ変換回路の動作をテストする構成について示したが、この両者が正常に動作していても、データ入力用のクロック信号と半導体記憶装置の動作制御信号との位相がずれることによって、問題を生じる場合がある。
【0130】
図12は、データ入力用のクロック信号と半導体記憶装置の動作制御信号との位相がずれたために発生する問題点を説明するためのタイミングチャートである。
【0131】
図12を参照して、時刻t0〜時刻t3において、内部クロック信号CLKDの各活性化タイミングにおいて、連続した4個のデータD0〜D3がデータ入力バッファによって取込まれ、S/Pデータ変換回路によって、ライトデータ線WDa〜WDdにそれぞれ伝達される。ここまでのデータ入力バッファおよびS/Pデータ変換回路の動作は正常である。
【0132】
しかしながら、ライトデータ線のデータをメモリセルアレイに書込むタイミング信号である書込制御信号WEの活性化タイミングが、ライトデータ線WDaに次の入力データが伝達される時刻t4よりも遅れてしまった場合には、本来メモリセルアレイに書込まれるべきデータD0をメモリセルデータ線MIOaに伝達することができない。
【0133】
実施の形態4においては、このような不具合をテスト動作によって検出するために、パラレル変換されてライトデータ線に伝達されたデータと、これらのデータをメモリセルアレイへ転送するためのタイミング信号とをテスト動作時において外部から監視できる構成とすることを目的とする。
【0134】
図13は、実施の形態4の入出力テスト回路450の配置を説明するブロック図である。
【0135】
図13を参照して、データ入出力回路101−0〜101−5は、データ端子10−0〜10−5にそれぞれ対応して設けられる。
【0136】
データ入出力回路101−0〜5は、これまで説明したデータ入出力回路100−0と比較して、データ出力バッファ120に代えてデータ出力バッファ420を備える点で異なる。データ出力バッファ420の構成については後ほど詳しく説明する。
【0137】
実施の形態4の入出力テスト回路450は、入出力回路101−0中のライトデータ線WDa〜WDdが伝達するデータと書込制御信号WEとを、データ入出力回路101−1〜101−5を介して、データ端子10−1〜10−5に出力する。
【0138】
入出力テスト回路450は、データ入出力回路101−0より、ライトデータ線WDa〜WDdのデータおよび書込制御信号WEを受けて、ライトデータ線WDa〜WDdのデータを、データ出力バッファ420−1〜420−4にそれぞれ転送するとともに、書込制御信号WEをデータ出力バッファ420−5に伝達する。
【0139】
各データ出力バッファは、入出力テスト回路450から伝達されたテストデータTSTWDと対応するP/Sデータ変換回路からの出力データDoutとを受けて、アウトプットイネーブル信号OEおよび入出力回路テスト信号TSTに応答して、出力データRDをデータ端子に伝達する。
【0140】
図14は、データ出力バッファ420の構成を示す回路図である。
図14を参照して、データ出力バッファ420は、P/Sデータ変換回路からの出力データDoutを伝達するノードとノードNaとの間に接続されるトランスファーゲートTG20、ラッチ回路LT1およびトランスファーゲートTG22を含む。データ出力バッファ420は、さらに、テストデータTSTWDを伝達するノードとノードNaとの間に接続されるインバータIV26およびトランスファーゲートTG24とを含む。
【0141】
トランスファーゲートTG24は、入出力回路テスト信号TSTの活性化に応じてオンし、信号TSTWDの反転信号をノードNaに伝達する。トランスファーゲートTG20およびTG22は、論理ゲートLG20の出力によって制御される。論理ゲートLG20は、インバータIV20の出力であるクロック信号CLKQの反転信号と入出力回路テスト信号TSTとのNOR演算結果に応じて動作する。すなわち、入出力回路テスト信号TSTが活性化(Hレベル)されている場合においては、論理ゲートLG20の出力はLレベルに固定され、トランスファーゲートTG22はオフ状態を維持する。一方、入出力回路テスト信号TSTが非活性状態(Lレベル)である場合においては、トランスファーゲートTG20およびTG22は、内部クロック信号CLKQと同位相でオンオフする。
【0142】
データ出力バッファ420は、さらにノードNaとノードNbとの間に接続されるラッチ回路LT2とインバータIV24とを備える。これにより、ノードNaの電圧レベルはラッチされ、ノードNbには、出力データDoutおよびテスデータTSTWDのいずれか一方の反転状態が伝達される。
【0143】
データ出力バッファ420は、さらに、アウトプットイネーブル信号OEと入出力回路テスト信号TSTとノードNbの電圧レベルとに応じて、読出データRDを出力するノードNcに電源電圧Vcc(Hレベル)および接地電圧Vss(Lレベル)のいずれか一方を供給する電圧切替回路422を含む。
【0144】
電圧切替回路422は、ノードNcと電源電圧Vcc(Hレベル)との間に接続されるトランジスタQP1と、接地電圧Vss(Lレベル)とノードNcとの間に接続されるトランジスタQN1と、アウトプットイネーブル信号OEおよび入出力回路テスト信号TSTを2入力として論理和演算結果を出力する論理ゲートLG24と、論理ゲートLG24の出力を反転するインバータIV28と、ノードNBの電圧レベルおよびインバータIV28の出力を2入力として論理和演算結果を出力する論理ゲートLG22と、論理ゲートLG24の出力と、ノードNbの電圧レベルとを2入力として論理積演算結果を出力する論理ゲートLG26とを有する。
【0145】
論理ゲートLG22の出力はトランジスタQP1のゲートに与えられ、論理ゲートLG26の出力はトランジスタQN1のゲートに与えられる。論理ゲートLG24の出力は、入出力回路テスト信号TSTおよびアウトプットイネーブル信号OEのいずれか一方が活性化(Hレベル)された場合、すなわち、データをデータ端子に読出す必要が生じた場合において、Hレベルに設定される。論理ゲートLG24の出力がHレベルに設定された場合において、ノードNbの電圧レベルがHレベルである場合には、論理ゲートLG26の出力がHレベルに設定されることより、トランジスタQN1がオンして、読出データRDはLレベル(Vss)に設定される。一方、この場合においてノードNbの電圧レベルがLレベルである場合においては、論理ゲートLG22およびLG26の出力はいずれもLレベルに設定されるので、トランジスタQP1のオンにより、読出データRDはHレベル(Vcc)に設定される。
【0146】
このように、データ出力バッファ420は、アウトプットイネーブル信号OEが活性化されている場合には、出力データDoutの信号レベルに応じた読出データRDを出力するとともに、入出力回路テスト信号TSTが活性化されている場合においては、テストデータTSTWDの信号レベルに応じた読出データRDを出力する。
【0147】
このような構成とすることにより、各データ入出力回路中のデータ出力バッファ420−1〜420−5は、アウトプットイネーブル信号OEが活性化されている通常の読出動作時においては、メモリセルアレイから伝達された出力データDoutの信号レベルに応じた読出データRDをデータ端子に出力する。一方、入出力回路テスト信号TSTが活性化されている場合においては、テスト回路450から転送されたテストデータ信号TSTWDの信号レベルに応じた読出データRDをデータ端子に出力する。
【0148】
したがって、入出力テスト回路450は、データ出力バッファ420−1〜420−5のそれぞれを経由して、ライトデータ線WDa〜WDdに伝達された各データ信号および書込制御信号WEを、対応するデータ出力端子10−1〜10−5からそれぞれ出力することが可能となる。
【0149】
したがって、テスト動作時において、入力データ用のクロック信号と半導体装置内部の動作制御信号とのタイミングのずれをチェックすることが可能となる。これにより、入出力回路関連の不具合が発生した場合において、その原因を明確に突き止めることが可能となる。
【0150】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【0152】
【発明の効果】
請求項1および2記載の半導体装置は、N個以上の連続したデータ列を用いて入出力回路のテストが実行できるので、動作周波数に対する評価等の当該半導体装置を用いて構築されたメモリシステムにおけるデータ入力についての試験評価を行なうことが可能である。
【0153】
請求項3記載の半導体装置は、一つのデータ端子および他の一つのデータ両方においてテストデータを入出力することができるので、入出力回路のテストを効率的に実行することが可能である。
【0154】
請求項4および5記載の半導体装置は、隣接する複数のデータ端子群同士の間で入出力回路のテストを実行できるので、請求項3記載の半導体装置が奏する効果に加えて、データ端子間での干渉現象の試験を行なうことが可能である。
【0155】
請求項6、7および8記載の半導体装置は、入出力テスト動作時において、制御信号とデータ信号とをデータ端子から出力することができるので、制御信号のタイミング不良を検知することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態1の半導体記憶装置1000の全体構成を示す概略ブロック図である。
【図2】 実施の形態1のデータ入出力回路110の構成を示すブロック図である。
【図3】 S/Pデータ変換回路130の構成を示す回路図である。
【図4】 P/Sデータ変換回路140の構成を示す回路図である。
【図5】 入出力テスト回路150の構成を示す回路図である。
【図6】 入出力テスト回路150によるテスト動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図7】 実施の形態2の入出力テスト回路250の配置を説明するブロック図である。
【図8】 入出力テスト回路250によるテスト動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図9】 複数のメモリ装置から構成されるメモリシステム2000の全体構成を示す概略ブロック図である。
【図10】 データ信号のパルス幅に依存した不良の発生を説明するための波形図である。
【図11】 実施の形態3の入出力テスト回路350の配置を示すブロック図である。
【図12】 データ入力用のクロック信号と半導体記憶装置の動作制御信号との位相がずれたために起こる問題点を説明するためのタイミングチャートである。
【図13】 実施の形態4の入出力テスト回路450の配置を示すブロック図である。
【図14】 データ出力バッファ420の構成を示す回路図である。
【図15】 内部動作周波数の4倍のデータ入力周波数を有する半導体記憶装置のデータ入出力回路100の構成を示すブロック図である。
【図16】 データ入出力回路100によるデータ入力動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図17】 データ入出力周波数と内部動作周波数とが等しい場合におけるデータ入力タイミングを説明するためのタイミングチャートである。
【図18】 データ入力周波数が内部動作周波数の4倍である場合におけるデータ入力タイミングを説明するためのタイミングチャートである。
【符号の説明】
100,101,110 データ入出力回路、115 データ入力バッファ、120,420 データ出力バッファ、130 S/Pデータ変換回路、140P/Sデータ変換回路、150,250,350,450 入出力テスト回路。
Claims (8)
- 外部との間で授受されるシリアルデータを内部でパラレルデータに変換して読出および書込動作を実行する半導体装置であって、
行列状に配置された複数のメモリセルを有するメモリセルアレイと、
伝達されるN個のデータ(N:自然数)を各々独立して入出力するための複数のデータ端子と、
前記データ端子ごとに配置され、各々が、前記メモリセルアレイに対して前記N個のデータを一括して読出しおよび書込むための複数のデータ入出力回路とを備え、
各前記データ入出力回路は、
前記N個のデータをパラレルに伝達するためのN本の書込データ線およびN本の読出データ線と、
前記データ端子から入力されるシリアルなN個のデータを、パラレルなN個のデータに変換して、前記書込データ線に伝える第1のデータ変換回路と、
前記読出データ線により伝達されるパラレルなN個のデータを、前記データ端子から出力されるシリアルなN個の出力データに変換する第2のデータ変換回路と、
前記N本の書込データ線と前記メモリセルアレイとの間、および前記N本の読出データ線と前記メモリセルアレイとの間で前記N個のデータを一括して授受するための読出書込回路とを含み、
前記データ入出力回路のうちの一つと前記データ入出力回路のうちの他の一つとの間に配置され、入出力テスト動作時において、前記一つのデータ入出力回路に含まれる前記N本の書込データ線が伝達するデータを、前記他の一つのデータ入出力回路に含まれる前記N本の読出データ線のそれぞれに転送する第1の入出力テスト回路をさらに備える、半導体装置。 - 前記データ端子は、入出力されるデータの上位ビットと下位ビットとのいずれに対応するかに応じて、2つのグループに分割され、
前記第1の入出力テスト回路は、前記グループのうちの一つに対応する複数のデータ入出力回路と、前記グループのうちの他の一つに対応する複数のデータ入出力回路との間にそれぞれ配置される、請求項1記載の半導体装置。 - 前記他の一つのデータ入出力回路と前記一つのデータ入出力回路との間に配置され、前記入出力テスト動作時において、前記他の一つのデータ入出力回路に含まれる前記N本の書込データ線が伝達するデータを、前記一つのデータ入出力回路に含まれる前記N本の読出データ線にそれぞれ転送する第2の入出力テスト回路をさらに備え、
前記第2の入出力テスト回路と前記第1の入出力テスト回路とは相補的に動作する、請求項1記載の半導体装置。 - 前記データ端子は、複数のグループに分割され、
各前記グループは、複数の前記データ端子を有し、
前記第1の入出力テスト回路は、前記グループのうちの一つに対応する複数のデータ入出力回路と、前記グループのうちの他の一つに対応する複数のデータ入出力回路との間にそれぞれ配置され、
前記第2の入出力テスト回路は、前記他の一つのグループに対応する前記複数のデータ入出力回路と、前記一つのグループに対応する前記複数のデータ入出力回路との間にそれぞれ配置される、請求項3記載の半導体装置。 - 同一の前記グループに属する各前記データ端子は隣接して配置される、請求項4記載の半導体装置。
- 外部との間で授受されるシリアルデータを内部でパラレルデータに変換して読出動作および書込動作を実行する半導体装置であって、
行列状に配置された複数のメモリセルを有するメモリセルアレイと、
伝達されるN個のデータ(N:自然数)を各々独立に入出力するための複数のデータ端子と、
前記読出動作および前記書込動作のタイミングを制御するL個の制御信号(L:自然数)を発生する制御回路と、
前記データ端子ごとに配置され、各々が、前記メモリセルアレイに対して前記N個のデータを一括して読出しおよび書込むためのデータ入出力回路とを備え、
各前記データ入出力回路は、
前記N個のデータをパラレルに伝達するためのN本の書込データ線およびN本の読出データ線と、
前記データ端子から入力されるシリアルなN個のデータを、パラレルなN個のデータに変換して、前記書込データ線に伝える第1のデータ変換回路と、
前記読出データ線により伝達されるパラレルなN個のデータを、前記データ端子から出力されるシリアルなN個の出力データに変換する第2のデータ変換回路と、
前記N本の書込データ線と前記メモリセルアレイとの間、および前記N本の読出データ線と前記メモリセルアレイとの間で前記N個のデータを一括して授受するための読出書込回路と、
入出力テスト動作と前記読出動作時とのいずれであるかに応じて、前記第2のデータ変換回路の出力データとテストデータとのいずれか一方の信号レベルを前記対応するデータ端子に出力する出力バッファ回路とを含み、
前記入出力テスト動作時において、前記データ入出力回路のうちの一つに含まれる前記N本の書込データ線によって伝達されるN個のデータと、M個の前記制御信号(M:L以下の自然数)とを、前記データ入出力回路のうちの他のN+M個のデータ入出力回路に含まれる前記出力バッファ回路のそれぞれに対して、前記テストデータとして伝達する入出力テスト回路をさらに備える、半導体装置。 - 前記出力バッファ回路は、
前記入出力テスト動作の活性化時において、前記テストデータを内部ノードに伝達する第1の伝達回路と、
前記テスト動作の非活性化時において、前記出力データを前記内部ノードに伝達する第2の伝達回路と、
前記読出動作および前記入出力テスト動作のいずれか一方が指示されている場合に、前記内部ノードの電圧レベルに応じて、前記対応するデータ端子の一つに第1および第2の電圧のいずれか一方を供給する電圧切替回路とを有する、請求項6記載の半導体装置。 - 前記電圧切替回路は、
前記対応するデータ端子の一つと接続される出力ノードと前記第1の電圧とを電気的に結合するために配置される第1のトランジスタと、
前記出力ノードと前記第2の電圧とを電気的に結合するために配置される第2のトランジスタとを有し、
前記電圧切替回路は、前記読出動作および前記入出力テスト動作のいずれか一方が指示されている場合において、前記内部ノードの電圧レベルに応じて、前記第1および前記第2のトランジスタのいずれか一方をオンする、請求項7記載の半導体装置。
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