JP4299848B2 - 半導体記憶装置 - Google Patents
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Description
以下、本発明の第1実施形態について説明する。図1及び図2には、第1実施形態のDRAMのメモリセルアレイを分割した単位ブロックとしてのマット10とその周辺部分を含む2種の構成を示している。第1実施形態では、隣接配置されるマット10がセンスアンプを共有する共有センスアンプ方式の採用を前提としている。共有センスアンプ方式を採用した構成のうち、図1が1/4ピッチセルアレイ方式と呼ばれる構成であり、図2が1/2ピッチセルアレイ方式と呼ばれる構成である。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。第2実施形態のDRAMにおいて、第1実施形態の図1〜図7に示す構成は共通するので、その説明を省略する。一方、図29のブロック図は、第2実施形態のDRAMの概略構成を示している。図29の構成を、第1実施形態の図8と比較すると、メモリセルアレイに付随する専用のキャッシュメモリ70a、70bを設けた点が異なっている。すなわち、図29の左側には、センスアンプ列11aと一方の列デコーダ61aに挟まれたキャッシュメモリ70aが設けられ、図29の右側には、センスアンプ列11eと他方の列デコーダ61bに挟まれたキャッシュメモリ70bが設けられている。よって、第2実施形態においては、5つのセンスアンプ列11a〜11eがセンスアンプキャッシュとして使用されることはない。なお、その他の構成要素については、図8と共通する。
次に、本発明の第3実施形態について説明する。第3実施形態は、第1実施形態又は第2実施形態の構成及び制御を基礎として適用することができるが、センスアンプ列11をセンスアンプキャッシュとして使用せず、異なるマット10のセンスアンプ列11の間でデータ転送を目的として制御を行う点が特徴である。以下では、第1実施形態のDRAMに対し、第3実施形態の制御を適用する場合を説明する。
11、21…センスアンプ列
12、13、14、22…スイッチ部
15a、15b…退避用センスアンプ列
16a、16b…スイッチ部
31、41a、41b、51a、51b…拡散層
32、42、52…配線
33、34、35、43、44、45、53、54、55…コンタクト
60…行デコーダ
61…列デコーダ
62…アレイ制御回路
63…入出力回路
64…リフレッシュアドレスカウンタ
65…センスアンプキャッシュフラグ
70a、70b…キャッシュメモリ
71a、71b…演算回路
WL…ワード線
BL…ビット線
MC…メモリセル
SA…センスアンプ
SLa、SLb、SLc、SLd…選択制御線
TSa、TSb、TSc、TSd…トランジスタスイッチ
W…配線群
Claims (14)
- 複数のワード線と複数のビット線の交点に形成される複数のメモリセルからなるメモリセルアレイを備えた半導体記憶装置であって、
前記メモリセルアレイを分割した複数の単位ブロックと、
前記単位ブロックに含まれる前記複数のビット線の一端側及び他端側にそれぞれ配置され、前記メモリセルのデータをビット線対ごとに増幅する複数のセンスアンプを含む複数のセンスアンプ列と、
それぞれの前記単位ブロックと、当該単位ブロックに付随する前記センスアンプ列との接続状態を切り替えるスイッチ手段と、
所定の前記単位ブロックに付随する前記センスアンプ列がキャッシュメモリとして使用されるように制御した状態で、当該キャッシュメモリから前記所定の単位ブロックに付随しない退避先の前記センスアンプ列に至る転送経路を前記複数のビット線により形成するように前記スイッチ手段を制御し、前記転送経路を経由して前記キャッシュメモリの保持データの前記退避先のセンスアンプ列への退避動作を実行し、前記転送経路を逆方向に経由して前記保持データの前記キャッシュメモリへの書き戻し動作を実行する制御手段と、
を備えることを特徴とする半導体記憶装置。 - 前記制御手段は、リフレッシュ対象の前記単位ブロックに付随する前記センスアンプ列が前記キャッシュメモリとして使用されるように制御した状態で、前記退避動作を実行した後、退避元の前記センスアンプ列を用いて前記リフレッシュ対象の単位ブロックのリフレッシュ動作を実行し、当該リフレッシュ動作の完了後に前記書き戻し動作を実行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。
- 前記センスアンプ列に含まれる各々の前記センスアンプは、1個の前記単位ブロックに対して前記ビット線対を入力する2つの入力端子を有し、任意の前記ワード線上における前記ビット線対の2つの交点のうち一方にのみ前記メモリセルが形成されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体記憶装置。
- 前記メモリセルアレイは、N個の前記単位ブロックが縦続接続されて構成され、隣接する2つの前記単位ブロックに共有されるN−1個の前記センスアンプ列と、前記メモリセルアレイの両端に位置する前記単位ブロックにのみ付随する非共有の2個の前記センスアンプ列とを有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。
- 前記制御手段は、前記所定の単位ブロックが前記メモリセルアレイの両端に位置しない場合、前記所定の単位ブロックに付随する一方の前記センスアンプ列から隣接する一方の前記単位ブロックを挟んだ退避先の前記センスアンプ列に至る一方の転送経路と、前記所定の単位ブロックに付随する他方の前記センスアンプ列から隣接する他方の前記単位ブロックを挟んだ退避先の前記センスアンプ列に至る他方の転送経路と、を形成するように前記スイッチ手段を制御することを特徴とする請求項4に記載の半導体記憶装置。
- 前記制御手段は、前記所定の単位ブロックが前記メモリセルアレイの一端又は他端に位置する場合、隣接する前記単位ブロックとの間で共有される前記センスアンプ列から2つの前記単位ブロックを挟んだ第1の前記センスアンプ列に至る第1の転送経路と、非共有の前記センスアンプ列から前記所定の単位ブロック及び隣接する前記単位ブロックを挟んだ第2のセンスアンプ列に至る第2の転送経路とを形成し、前記第1の転送経路を経由する前記退避動作の実行後に前記第2の転送経路を経由する前記退避動作を実行するとともに、前記第2の転送経路を経由する前記書き戻し動作の実行後に前記第1の転送経路を経由する前記書き戻し動作を実行するように制御することを特徴とする請求項4に記載の半導体記憶装置。
- 前記メモリセルアレイの一端の前記センスアンプ列と、前記メモリセルアレイの他端の前記センスアンプ列とを、対応する前記センスアンプの前記ビット線ごとに接続する複数の配線を含む接続手段をさらに備えたことを特徴とする請求項4に記載の半導体記憶装置。
- 前記接続手段に含まれる前記複数の配線は、前記各単位ブロックの前記複数のビット線が形成される配線層とは異なる配線層に形成されることを特徴とする請求項7に記載の半導体記憶装置。
- 前記制御手段は、前記所定の単位ブロックが前記メモリセルアレイの一端又は他端に位置する場合、隣接する前記単位ブロックとの間で共有される前記センスアンプ列から当該隣接する単位ブロックを挟んだ第1の前記センスアンプ列に至る第1の転送経路と、前記単位ブロックに付随する非共有の前記センスアンプ列から前記複数の配線を経由して他方の非共有の前記センスアンプ列に至る第2の転送経路と、を形成することを特徴とする請求項7又は8に記載の半導体記憶装置。
- 前記メモリセルアレイの一端の端に位置する前記単位ブロックにのみ付随する非共有のセンスアンプ列のデータを退避するための退避用センスアンプ列と、前記非共有のセンスアンプ列と前記退避用センスアンプ列との接続状態を切り替える退避用スイッチ手段とをさらに備え、
前記制御手段は、前記所定の単位ブロックが前記メモリセルアレイの一端又は他端に位置する場合、当該単位ブロックに付随する前記非共有のセンスアンプ列から前記退避用センスアンプ列に至る転送経路を形成するように前記退避用スイッチ手段を制御し、前記退避動作及び前記書き戻し動作を実行することを特徴とする請求項4に記載の半導体記憶装置。 - 複数のワード線と複数のビット線の交点に形成される複数のメモリセルからなるメモリセルアレイを備えた半導体記憶装置であって、
前記メモリセルアレイを分割して縦続接続される複数の単位ブロックと、
前記単位ブロックに含まれる前記複数のビット線の一端側及び他端側にそれぞれ配置され、前記メモリセルのデータをビット線対ごとに増幅する複数のセンスアンプを含む複数のセンスアンプ列と、
それぞれの前記単位ブロックと、当該単位ブロックに付随する前記センスアンプ列との接続状態を切り替える第1のスイッチ手段と、
いずれかの前記単位ブロックに付随する2つの前記センスアンプ列のデータを保持する2つのキャッシュメモリと、
前記メモリセルアレイの両端に位置する前記単位ブロックにのみ付随する非共有のセンスアンプ列と、前記キャッシュメモリとの接続状態を切り替える第2のスイッチ手段と、
所定の前記単位ブロックにアクセスする際、当該単位ブロックに付随する前記センスアンプ列から前記キャッシュメモリに至る転送経路を前記複数のビット線により形成するように前記第1スイッチ手段及び前記第2のスイッチ手段を制御し、前記転送経路を経由して前記センスアンプ列のデータの前記キャッシュメモリへの転送動作を実行する制御手段と、
を備えることを特徴とする半導体記憶装置。 - 前記制御手段は、リフレッシュ対象の前記単位ブロックに付随する前記センスアンプ列のデータの転送を行った後、転送元の前記センスアンプ列を用いて前記リフレッシュ対象の単位ブロックのリフレッシュ動作を実行することを特徴とする請求項11に記載の半導体記憶装置。
- 前記メモリセルアレイは、N個の前記単位ブロックが縦続接続されて構成され、隣接する2つの前記単位ブロックに共有されるN−1個の前記センスアンプ列と、前記メモリセルアレイの両端に位置する前記単位ブロックにのみ付随する非共有の2個の前記センスアンプ列とを有し、
一方の前記キャッシュメモリは前記メモリセルアレイの一端側に配置され、他方の前記キャッシュメモリは前記メモリセルアレイの他端側に配置されていることを特徴とする請求項11に記載の半導体記憶装置。 - 前記キャッシュメモリの各々には、前記キャッシュメモリの保持データを用いて演算を行う演算回路が付随することを特徴とする請求項11から13のいずれかに記載の半導体記憶装置。
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