JP4353324B2 - Semiconductor device - Google Patents

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【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数ビットの情報を並列的に外部とインタフェースするためのインタフェース手段を有する半導体装置、特に、インタフェース手段で並列的にインタフェースされる複数ビットの信号の確定タイミングのずれを抑制する技術に関し、例えば、DDR(Double Data Rate)動作可能なSDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory)に適用して有効な技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
SDRAMのような同期式メモリは、その動作タイミングが外部からのシステムクロック信号のような外部クロック信号に基づいて制御される。この種の同期式メモリは、外部クロック信号の利用によって内部動作タイミングの設定が比較的容易となり、比較的高速動作が可能となる、という特徴を持つ。
【0003】
例えばSDRAMとしては、データの入力及び出力が外部クロック信号の立ち上りエッジに同期して行われる所謂SDR(Single Data Rate)形式のSDRAM(SDR−SDRAM)と、データの入力及び出力が外部クロック信号若しくはデータストローブ信号の立ち上りエッジ及び立ち下がりエッジの双方に同期して行われる所謂DDR形式のSDRAM(DDR−SDRAM)とが知られている。
【0004】
このようなSDRAMについて記載された文献の例として、64 Meg DDR−SDRAM JEDDDRDS.pm65−Rev.7/5/99 JEDEC(Joint Electron Device Engineering Council)のデータシートがある。
【0005】
SDRAMに代表されるようなクロック同期式メモリは、データ出力タイミングを決定するラッチ回路等の出力タイミング制御回路をデータ出力回路に有し、データ入力タイミングを決定するラッチ回路等の入力タイミング制御回路をデータ入力回路に有する。例えば、SDRAMのデータ入力回路は、外部クロック信号若しくはデータストローブ信号に同期して供給されるデータをデータ入力バッファが入力し、入力されたデータを入力データラッチ回路にラッチして、後段に伝達していく。前記入力データラッチ回路のラッチ動作は前記外部クロック信号若しくはデータストローブ信号に同期した内部タイミング信号(入力ラッチタイミング信号)によって制御される。また、SDRAMのデータ出力回路は、外部クロック信号に同期して内部で生成される出力ラッチタイミング信号によって出力すべきデータを出力データラッチ回路にラッチして出力バッファから外部に出力させる。DDR―SDRAMは、データ出力と共に、前記出力ラッチタイミング信号に同期してデータストローブ信号を出力する。
【0006】
データ入力回路やデータ出力回路は、半導体チップにおけるボンディングパッドやバンプ電極などの外部データ端子の配列に沿ってその近傍に配置されるのが一般的である。このようなレイアウトにおいて、外部データ端子に沿って並設されたデータ出力回路の各出力タイミング制御回路には出力タイミング信号が直列的に順次伝播され、また、外部データ端子に沿って並設されたデータ入力回路の各入力タイミング制御回路には入力タイミング信号が直列的に順次伝播される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者は、前記タイミング信号が直列的に伝播されるタイミング制御配線の基端と終端における出力ラッチタイミング及び入力ラッチタイミングのずれについて検討した。
【0008】
先ず、出力タイミング信号が伝播されるタイミング制御配線の基端と終端では出力ラッチタイミングがずれるので、これに応じて各データ端子では出力データが有効若しくは確定される時間範囲が順次ずれていく。このため、並列データ出力を行う全てのデータ端子の出力データが全ビット有効若しくは確定する時間範囲(出力データバリッドウインドウ)は、出力データの夫々の有効時間範囲に対する公約数的な範囲になり、タイミング制御配線の基端と終端との間の出力ラッチタイミングのずれが大きくなるに従って狭くなる。出力データの夫々の有効時間範囲に対して相対的に出力データバリッドウインドウが狭いと、SDRAMの読み出しデータを受け取ることができる時間的な余裕が少なくなり、SDRAMを用いるデータ処理システム上、タイミング設計が難しくなり、動作速度の高速化に対応できなくなる。
【0009】
同様に、入力タイミング信号が伝播されるタイミング制御配線の基端と終端との間でも入力ラッチタイミングがずれるから、各データ端子に並列的に供給される入力データを入力回路がラッチ可能な時間範囲が順次ずれていく。このため、全てのデータ端子に並列的に供給すべき入力データを全ビット有効若しくは確定させる時間範囲(入力データバリッドウインドウ)は、個々の入力回路が入力データをラッチ可能な夫々の有効時間範囲に対する公倍数的な時間範囲になり、タイミング制御配線の基端と終端との間の入力ラッチタイミングのずれが大きくなるに従って広くなる。個々の入力回路が入力データをラッチ可能な有効時間範囲に対して入力データバリッドウインドウが相対的に広いと、入力データのセットアップ・ホールドタイムを相対的に大きく採れなくなり、動作速度の高速化に対応できなくなる。
【0010】
上述の問題点をレイアウト的な観点から考察すると、データ端子の配列に対応させて入力回路と出力回路のペアを交互に配置する場合には、入力タイミング信号が伝播されるタイミング制御配線と出力タイミング信号が伝播されるタイミング制御配線とが入力回路と出力回路の配列に沿って敷設される結果、入力データバリッドウインドウは相対的に広く、出力データバリッドウインドウは相対的に狭くなる傾向が顕著になり易いことが明らかにされた。特にDDR―SDRAMは、動作クロック周波数が同じであってもSDR−SDRAMの2倍のデータレートを有するから、入力データバリッドウインドウ及び出力データバリッドウインドウの点において高速化への対応が必須である。
【0011】
また、入力データバリッドウインドウ及び出力データバリッドウインドウの大きさは前記タイミング制御配線の長さ若しくは時定数に起因するだけでなく、ラッチ回路の構成にも依存することが本発明者によって明らかにされた。即ち、第1のクロックドインバータで成る入力ゲートと、当該第1のクロックドインバータとは逆相で活性化される第2のクロックドインバータを有するスタティックラッチとを含んだラッチ回路を想定すると、双方のクロックドインバータの活性化制御に、クロック信号と当該クロック信号をインバータで反転させたクロック信号とを用いる場合、入力ゲートの第1のクロックドインバータが非活性状態から活性状態に、第2のクロックドインバータが活性状態から非活性状態に遷移するまでの過渡応答状態では、入力の変化が出力に反映されないことがある。そのような過渡応答状態は、入力データバリッドウインドウが不所望に広くなり、また、出力データバリッドウインドウが不所望に狭くなる原因になる。
【0012】
本発明の目的は、並列的にデータが供給される複数個のデータ入力回路におけるデータ入力タイミングのばらつき若しくはずれを小さくすることができる半導体装置を提供することにある。更に、本発明は、入力データバリッドウインドウを狭くすることができる半導体装置を提供しようとするものである。
【0013】
本発明の別の目的は、並列的にデータを出力する複数個のデータ出力回路におけるデータ出力タイミングのばらつき若しくはずれを小さくすることができる半導体装置を提供することにある。更に、本発明は、出力データバリッドウインドウを大きくできる半導体装置を提供しようとするものである。
【0014】
本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
【0015】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記の通りである。
【0016】
〔1〕本発明の第1の観点は、並列動作されるインタフェース回路のインタフェース動作用タイミング信号のタイミング制御配線上でのスキュー低減に着目するものである。
【0017】
すなわち、半導体装置は、複数ビットの情報を並列的に外部とインタフェースするための複数個の第1のインタフェース端子であって、それぞれの前記第1のインタフェース端子を介して対応する前記情報が入出力される複数個の第1のインタフェース端子、複数個の前記第1のインタフェース端子の夫々に対応して設けられる複数個のインタフェース回路であって、それぞれが入力回路と出力回路を有する複数個の第1のインタフェース回路と、を半導体チップに含み、前記複数の第1のインタフェース回路は、それぞれの前記入力回路が纏められた第1の入力回路グループと、それぞれの前記出力回路が纏められた第1の出力回路グループとに分けて配置され、各グループにインタフェース動作を制御するタイミング信号をグループ単位で直列的に供給する第1のタイミング制御配線が接続されて成る。
【0018】
上記によれば、外部との並列インタフェースに用いられる複数個のインタフェース回路をグループ分けせずに纏めて共通のタイミング制御配線でタイミング信号を直列的に供給する場合に比べ、タイミング制御配線の基端と終端におけるタイミング信号の伝播遅延の差(スキュー)を小さくできる。換言すれば、並列的にデータが入力される複数個のデータ入力回路におけるデータ入力タイミングのばらつき、そして、並列的にデータを出力する複数個のデータ出力回路におけるデータ出力タイミングのばらつきを、前記グループ毎に分散できる。要するに、グループ毎に前記タイミング信号のスキューを小さくすることが可能になる。結果として、グループ化しない場合に比べて入力データバリッドウインドウを小さくすることが可能になり、また、出力データバリッドウインドウを大きくすることが可能になる。
【0019】
前記各グループのインタフェース回路をグループ毎に纏めて集中配置するほど、グループ内でのタイミング制御配線の基端と終端におけるタイミング信号の伝播遅延の差が小さくなる。換言すれば、グループ内でタイミング信号のスキューが小さくなる。
【0020】
前記インタフェース端子はデータ端子を含み、前記インタフェース回路は前記データ端子に接続されたデータ出力回路を含む。また、前記インタフェース回路は前記データ端子に接続されるデータ入力回路を含む。例えば、データ端子はデータの入力及び出力に兼用されるデータ入出力端子とされ、各データ端子は、一方においてデータ入力回路の入力端子に結合され、他方においてデータ出力回路の出力端子に結合される。
【0021】
並列インタフェース動作される回路の前記グループのレイアウトは制御配線の基端を中心に左右対称、左右非対称とすることができ、非対称の場合に、グループ間でタイミング信号のスキューを小さくするには、前記グループ毎のタイミング制御配線の基端部にドライバを有し、相対的に大きな駆動能力を有するドライバを相対的に負荷の大きなタイミング制御線に接続すればよい。
【0022】
前記インタフェース回路が、対応するインタフェース端子に接続されたバッファ回路と、対応するバッファ回路に接続されインタフェース対象とされる情報のラッチ動作を行なうラッチ回路と、を含むとき、前記タイミング信号は前記ラッチ回路のラッチ制御信号である。入力回路の場合、例えばデータストローブ信号の変化に同期して供給されるデータはバッファ回路に入力され、前記データストローブ信号の変化に同期する前記ラッチ制御信号に応答してラッチ回路にラッチされ、後段に伝達される。出力回路の場合は、例えば内部動作で得られた出力すべきデータが外部クロック信号に同期するラッチ制御信号によってデータラッチ回路にラッチされ、出力バッファを通して外部に出力される。
【0023】
前記タイミング信号のスキュー低減のための手段に加えて、前記バッファ回路と前記インタフェース端子とを結ぶインタフェース信号配線に、少なくとも前記夫々のグループ内で実質的に等しい遅延成分(時定数)を設定すれば、インタフェース信号配線による遅延のばらつきによって入力データバリッドウインドウや出力データバリッドウインドウが悪影響を受ける事態を容易に低減することが可能になる。ここで、等しい遅延成分を設定するとは、最も大きな遅延時間を要する経路の遅延時間に合わせることを意味する。
【0024】
SDRAMへの適用を想定すると、半導体装置は、前記データ端子から入力されたデータが記憶され、記憶されたデータが前記データ端子から出力可能にされる複数個のメモリセルを更に含む。データ読み出し動作において、前記複数個のメモリセルのうちから選択されたメモリセルから読み出されたデータが前記データ出力回路のラッチ回路にラッチされて前記データ端子に与えられる。そして、データ書込み動作において、前記複数個のデータ端子からデータ入力回路のラッチ回路にラッチされたデータが、複数個のメモリセルのうちから選択されたメモリセルに書き込まれる。
【0025】
特に、DDR形態のSDRAMに適用する場合、半導体装置は、データ読み出し動作に呼応して前記出力回路のラッチ回路をラッチ動作させるタイミング信号に同期してデータストローブ信号を出力し、データ書き込み動作に呼応して前記入力回路のラッチ回路をラッチ動作させるタイミング信号を同期させるデータストローブ信号を入力する外部信号端子を前記インタフェース端子として更に備える。
【0026】
〔2〕本発明の第2の観点は、並列動作されるインタフェース回路上のラッチ回路を構成するクロックドインバータによる過渡応答動作に着目するものである。
【0027】
すなわち、半導体チップに複数個配置された入力回路に着目すると、前記入力回路は、前記第1のインタフェース端子に接続された入力バッファ回路と、前記入力バッファ回路に接続され前記情報のラッチ動作を行なう入力ラッチ回路と、を含み、前記入力ラッチ回路は、前記入力バッファ回路に接続された入力ゲートと当該入力ゲートに接続されたスタティックラッチとを含む。前記入力ゲートは、エッジ変化タイミングが揃えられた相補クロック信号を受けて活性化制御される第1のクロックドインバータから成り、前記スタティックラッチは前記相補クロック信号を受け前記第1のクロックドインバータとは逆相で活性化制御される第2のクロックドインバータを含んで構成される。
【0028】
上記によれば、エッジ変化タイミングが揃えられた相補クロック信号を用いるから、エッジ変化タイミングのずれに起因して第1及び第2クロックドインバータの双方が共に非活性状態にされるような過渡応答期間が短くなり、そのような過渡応答期間に入力の変化が出力に反映されない期間を短縮できる。これにより、入力データバリッドウインドウが不所望に広がる事態を抑制するのに役立つ。
【0029】
半導体チップに複数個配置された出力回路に着目すると、前記出力回路は、前記第1のインタフェース端子に接続された出力バッファ回路と、前記出力バッファ回路に接続されメモリセルからの情報のラッチ動作を行なう入力ラッチ回路と、を含み、前記出力ラッチ回路は、入力ゲートと当該入力ゲートに入力が接続された出力が前記出力バッファ回路に接続されたスタティックラッチとを含む。このとき、前記入力ゲートは、エッジ変化タイミングが揃えられた相補クロック信号を受けて活性化制御されるクロックドインバータから成る。
【0030】
上記によれば、エッジ変化タイミングが揃えられた相補クロック信号を用いるから、クロックドインバータが非活性状態から活性状態にされる過渡応答期間が短くなり、これにより、出力データバリッドウインドウが不所望に狭くなる事態を抑制するのに役立つ。
【0031】
前記エッジ変化タイミングが揃えられた相補クロック信号は半導体チップ上の信号発生回路で形成するようにしてもよい。前記信号発生回路は、一対の差動増幅回路を有し、前記一対の差動増幅回路の相互に極性の異なる一方の差動入力端子にクロック端子が共通接続され、前記一対の差動増幅回路相互に極性の異なる他方の差動入力端子に基準電圧端子が接続され、前記一対の差動増幅回路の同極性の出力ノードから前記エッジ変化タイミングが揃えられた相補クロック信号が出力されるものである。
【0032】
【発明の実施の形態】
《DDR−SDRAMの概要》
図1には本発明に係る半導体装置の一例としてDDR−SDRAMが示される。同図に示されるDDR−SDRAMは、特に制限されないが、公知のMOS半導体集積回路製造技術によって単結晶シリコンのような一つの半導体基板に形成されている。
【0033】
DDR−SDRAM1は、特に制限されないが、4個のメモリバンクBNK0〜BNK3を有する。図示を省略するが、夫々のメモリバンクBNK0〜BNK3は、特に制限されないが、夫々4個のメモリマットを有し、各メモリマットは、2個のメモリアレイによって構成される。一方のメモリアレイはカラムアドレス信号の最下位ビットが論理値“0”に応ずるデータの格納領域に割当てられ、他方のメモリアレイはカラムアドレス信号の最下位ビットが論理値“1”に応ずるデータの格納領域に割当てられる。メモリバンクのメモリマット及びメモリアレイの分割構造は上記には制限されず、それ故、本明細書では、特に注釈をしない限り、個々のメモリバンクは夫々1個のメモリマットから構成されている如く説明する。
【0034】
前記夫々のメモリバンクBNK0〜BNK3のメモリマットは、マトリクス配置されたダイナミック型のメモリセルMCを備え、図に従えば、同一列に配置されたメモリセルMCの選択端子は列毎のワード線WLに結合され、同一行に配置されたメモリセルのデータ入出力端子は行毎に相補ビット線BL,BLの一方のビット線BLに結合される。同図にはワード線WLと相補ビット線BLは一部だけが代表的に示されているが、実際にはマトリクス状に多数配置され、センスアンプを中心とした折り返しビット線構造を有している。
【0035】
前記メモリバンクBNK0〜BNK3毎に、ロウデコーダRDEC0〜RDEC3、データ入出力回路DIO0〜DIO3、カラムデコーダCDEC0〜CDEC3が設けられている。
【0036】
上記メモリマットのワード線WLは、メモリバンクBNK0〜BNK3毎に設けられたロウデコーダRDEC0〜RDEC3によるロウアドレス信号のデコード結果に従って選ばれて選択レベルに駆動される。
【0037】
前記データ入出力回路DIO0〜DIO3は、センスアンプ、カラム選択回路、及びライトアンプを有する。センスアンプは、メモリセルMCからのデータ読出しによって夫々の相補ビット線BL,BLに現れる微小電位差を検出して増幅する増幅回路である。前記カラム選択回路は、相補ビット線BL,BLを選択して相補共通データ線のような入出力バス2に導通させるためのスイッチ回路である。カラム選択回路はカラムデコーダCDEC0〜CDEC3のうち対応するものによるカラムアドレス信号のデコード結果に従って選択動作される。ライトアンプは書き込みデータに従って、カラムスイッチ回路を介して相補ビット線BL,BLを差動増幅する回路である。
【0038】
前記入出力バス2にはデータ入力回路3及びデータ出力回路4が接続される。データ入力回路3は書込みモードにおいて外部から供給される書込みデータを入力して前記入出力バス2に伝達する。前記データ出力回路4は、読み出しモードにおいてメモリセルMCから入出力バス2に伝達された読み出しデータを入力して外部に出力する。前記データ入力回路3の入力端子と前記データ出力回路4の出力端子は、特に制限されないが、16ビットのデータ入出力端子DQ0〜DQ15に結合される。便宜上、SDRAM1が外部と入出力するデータにもDQ0〜DQ15の参照符号を付して説明することがある。
【0039】
DDR−SDRAM1は、特に制限されないが、15ビットのアドレス入力端子A0〜A14を有する。アドレス入力端子A0〜A14はアドレスバッファ5に結合される。前記アドレスバッファ5にマルチプレクス形態で供給されるアドレス情報の内、ロウアドレス信号AX0〜AX12はロウアドレスラッチ6に、カラムアドレス信号AY0〜AY11はカラムアドレスラッチ7に、バンク選択信号とみなされるバンクセレクト信号AX13、AX14はバンクセレクタ8に、そして、モードレジスタ設定情報A0〜A14はモードレジスタ9に、供給される。
【0040】
4個のメモリバンクBNK0〜BNK3は2ビットのバンク選択信号AX13,AX14の論理値にしたがってバンクセレクタ8で動作が選択される。即ち、動作が選択されたメモリバンクだけがメモリ動作可能にされる。例えば、センスアンプ、ライトアンプ、及びカラムデコーダ等は動作が非選択のメモリバンクでは活性化されない。
【0041】
ロウアドレスラッチ6にラッチされたロウアドレス信号AX0〜AX12はロウアドレスデコーダRDEC0〜RDEC3に供給される。
【0042】
カラムアドレスラッチ7にラッチされたカラムアドレス信号AY0〜AY11は、カラムアドレスカウンタ10にプリセットされて前記カラムアドレスデコーダCDEC0〜CDEC3に供給される。連続的なメモリアクセスであるバーストアクセスが指示されている場合、その連続回数(バースト数)分だけ、カラムアドレスカウンタ10がインクリメント動作されて、カラムアドレス信号が内部で生成される。
【0043】
リフレッシュカウンタ11は記憶情報のリフレッシュ動作を行なうロウアドレスを自ら生成するアドレスカウンタである。リフレッシュ動作が指示されたとき、リフレッシュカウンタ11から出力されるロウアドレス信号に従ってワード線WLが選択されて記憶情報のリフレッシュが行なわれる。
【0044】
制御回路12は、特に制限されないが、クロック信号CLK,CLKb、クロックイネーブル信号CKE、チップセレクト信号CSb(サフィックスbはそれが付された信号がローイネーブルの信号又はレベル反転信号であることを意味する)、カラムアドレスストローブ信号CASb、ロウアドレスストローブ信号RASb、ライトイネーブル信号WEb、データマスク信号DMU,DML、及びデータストローブ信号DQSなどの外部制御信と共に、モードレジスタ9から所定の情報が入力される。DDR−SDRAM1の動作はそれら入力信号の状態の組み合わせによって規定されるコマンドで決定され、制御回路12は、そのコマンドで指示される動作に応じた内部タイミング信号を形成するための制御ロジックを有する。
【0045】
クロック信号CLK、CLKbはSDRAMのマスタクロックとされ、その他の外部入力信号は当該クロック信号CLKの立ち上がりエッジに同期して有意とされる。
【0046】
チップセレクト信号CSbはそのローレベルによってコマンド入力サイクルの開始を指示する。チップセレクト信号がハイレベルのとき(チップ非選択状態)その他の入力は意味を持たない。但し、後述するメモリバンクの選択状態やバースト動作などの内部動作はチップ非選択状態への変化によって影響されない。
【0047】
RASb,CASb,WEbの各信号は通常のDRAMにおける対応信号とは機能が相違され、後述するコマンドサイクルを定義するときに有意の信号とされる。
【0048】
クロックイネーブル信号CKEはパワーダウンモード及びセルフリフレッシュモードのコントロール信号であり、パワーダウンモード(SDRAMにおいてデータリテンションモードでもある)とする場合にはクロックイネーブル信号CKEはローレベルとされる。
【0049】
データマスク信号DMU,DMLは入力した書込みデータに対するバイト単位のマスクデータであり、データマスク信号DMUのハイレベルは書込みデータの上位バイトによる書込み抑止を指示し、データマスク信号DMLのハイレベルは書込みデータの下位バイトによる書込み抑止を指示する。
【0050】
前記データストローブ信号DQSは書込み動作時にライトストローブ信号として外部から供給される。即ち、クロック信号CLKに同期して書き込み動作が指示されたとき、その指示が行われた前記クロック信号周期の後のクロック信号周期からのデータストローブ信号DQSに同期するデータの供給が規定されている。読み出し動作時には前記データストローブ信号DQSはリードストローブ信号として外部に出力される。即ち、データの読み出し動作では読み出しデータの外部出力に同期してデータストローブ信号が変化する。そのためにDLL(Delayed Lock Loop)回路13及びDQS出力バッファ14が設けられている。DLL回路13は、半導体装置1が受けるクロック信号CLKとデータ出力回路4によるデータの出力タイミングを同期させるために、データ出力動作制御用のクロック信号(リード動作時におけるデータストローブ信号DQSと同相の制御クロック信号)15の位相を整えるものである。DLL回路13は、特に制限されないが、レプリカ回路技術と、位相同期技術とによって、内部回路の信号伝播遅延時間特性を補償し得る内部クロック信号15を再生し、これにより、内部クロック信号15に基づいて出力動作されるデータ出力回路4は、外部クロック信号CLKに確実に同期したタイミングでデータを出力することが可能とされる。DQSバッファ14は前記内部クロック信号15と同相でデータストローブ信号DQSを外部に出力する。
【0051】
前記ロウアドレス信号(AX0〜AX12)は、クロック信号CLKの立ち上がりエッジに同期する後述のロウアドレスストローブ・バンクアクティブコマンド(アクティブコマンド)サイクルにおけるアドレス入力端子A0〜A12のレベルによって定義される。このアクティブコマンドサイクルにおいて、アドレス入力端子A13、A14から入力される信号AX13,AX14はバンク選択信号とみなされ、A13=A14=“0”のときはバンクBNK0、A13=“1”,A14=“0”のときはバンクBNK1、A13=“0”,A14=“1”のときはバンクBNK2、A13=“1”,A14=“1”のときはバンクBNK3が選択される。このようにして選択されたメモリバンクはリードコマンドによるデータ読み出し、ライトコマンドによるデータ書込み、プリチャージコマンドによるプリチャージの対象にされる。
【0052】
前記カラムアドレス信号(AY0〜AY11)は、クロック信号CLKの立ち上がりエッジに同期する後述のカラムアドレス・リードコマンド(リードコマンド)サイクル、カラムアドレス・ライトコマンド(ライトコマンド)サイクルにおける端子A0〜A11のレベルによって定義される。これによって指定されたカラムアドレスはバーストアクセスのスタートアドレスとされる。
【0053】
前記DDR−SDRAM1において、特に制限されないが、上記のクロック信号CLK、反転クロック信号CLKb、クロックイネーブル信号CKE、チップ選択信号CSb、RAS信号RASb、CAS信号CASb、ライトイネーブル信号WEb、アドレス入力信号A0〜A14、データマスク信号DMU、DML、及びデータストローブ信号DQSを受ける入力バッファ、前記データ入力回路3のデータ入力バッファ(入力初段バッファ)、データ出力回路4のデータ出力バッファ(出力最終段バッファ)のインタフェースは例えば公知のSSTL2(クラスII)規格に準拠される。SSTL2規格では、1.25ボルトのような基準電位(VREF)に対して0.35V以上高い1.6ボルト以上のレベルがHレベルとみなされ、かかる基準電位に対して0.35V以下のレベルすなわち0.90ボルト以下のレベルがLレベルとみなされる。外部インタフェース仕様はSSTL2に限定されず、例えばSSTL3規格等であってもよい。
【0054】
DDR−SDRAM1には、特に制限されないが、以下の〔1〕〜〔9〕等のコマンドが予め規定されている。
【0055】
〔1〕モードレジスタセットコマンドは、上記モードレジスタ9をセットするためのコマンドである。このコマンドは、CSb,RASb,CASb,WEb=ローレベルによって指定され、セットすべきデータ(レジスタセットデータ)はA0〜A14を介して与えられる。レジスタセットデータは、特に制限されないが、バーストレングス、CASレイテンシー、バーストタイプなどとされる。設定可能なバーストレングスは、特に制限されないが、2,4,8,とされ、設定可能なCASレイテンシーは、特に制限されないが、2,2.5とされる。
【0056】
上記CASレイテンシーは、後述のカラムアドレス・リードコマンドによって指示されるリード動作においてCASbの立ち下がりからデータ出力回路4の出力動作までにクロック信号CLKの何サイクル分を費やすかを指定するものである。読出しデータが確定するまでにはデータ読出しのための内部動作時間が必要とされ、それをクロック信号CLKの使用周波数に応じて設定するためのものである。換言すれば、周波数の高いクロック信号CLKを用いる場合にはCASレイテンシーを相対的に大きな値に設定し、周波数の低いクロック信号CLKを用いる場合にはCASレイテンシーを相対的に小さな値に設定する。
【0057】
〔2〕ロウアドレスストローブ・バンクアクティブコマンは、ロウアドレスストローブの指示とA13、A14によるメモリバンクの選択を有効にするコマンドであり、CSb,RASb=ローレベル(“0”)、CASb,WEb=ハイレベル(“1”)によって指示され、このときA0〜A12に供給されるアドレスがロウアドレス信号とされ、A13,A14に供給される信号がメモリバンクの選択信号として取り込まれる。取り込み動作は上述のようにクロック信号CLKの立ち上がりエッジに同期して行われる。例えば、当該コマンドが指定されると、それによって指定されるメモリバンクにおけるワード線が選択され、当該ワード線に接続されたメモリセルが夫々対応する相補データ線に導通される。
【0058】
〔3〕カラムアドレス・リードコマンドは、バーストリード動作を開始するために必要なコマンドであると共に、カラムアドレスストローブの指示を与えるコマンドであり、CSb,CASb,=ロウレベル、RASb,WEb=ハイレベルによって指示され、このときA0〜A11に供給されるアドレスがカラムアドレス信号として取り込まれる。これによって取り込まれたカラムアドレス信号はバーストスタートアドレスとしてカラムアドレスカウンタ10にプリセットされる。これによって指示されたバーストリード動作においては、その前にロウアドレスストローブ・バンクアクティブコマンドサイクルでメモリバンクとそれにおけるワード線の選択が行われており、当該選択ワード線のメモリセルは、クロック信号CLKに同期してカラムアドレスカウンタ10から出力されるアドレス信号に従って、例えば32ビット単位で順次メモリバンクで選択され、データストローブ信号DQSの立ち上がり及び立ち下がりに同期して16ビット単位で外部に連続的に出力される。連続的に読出されるデータ数(ワード数)は上記バーストレングスによって指定された個数とされる。また、データ出力回路4からのデータ読出し開始は上記CASレイテンシーで規定されるクロック信号CLKのサイクル数を待って行われる。
【0059】
〔4〕カラムアドレス・ライトコマンドは、ライト動作の態様としてモードレジスタ9にバーストライトが設定されているときに当該バーストライト動作を開始するために必要なコマンドとされる。更に当該コマンドは、バーストライトにおけるカラムアドレスストローブの指示を与える。当該コマンドは、CSb,CASb,WEb,=ロウレベル、RASb=ハイレベルによって指示され、このときA0〜A11に供給されるアドレスがカラムアドレス信号として取り込まれる。これによって取り込まれたカラムアドレス信号はバーストライトにおいてはバーストスタートアドレスとしてカラムアドレスカウンタ10に供給される。これによって指示されたバーストライト動作の手順もバーストリード動作と同様に行われる。但し、ライト動作にはCASレイテンシーの設定はなく、ライトデータの取り込は、当該カラムアドレス・ライトコマンドサイクルからクロック信号CLKの1サイクル遅れてデータストローブ信号DQSに同期して開始される。
【0060】
〔5〕プリチャージコマンドは、A13,A14によって選択されたメモリバンクに対するプリチャージ動作の開始コマンドとされ、CSb,RASb,WEb,=ロウレベル、CASb=ハイレベルによって指示される。
【0061】
〔6〕オートリフレッシュコマンドは、オートリフレッシュを開始するために必要とされるコマンドであり、CSb,RASb,CASb=ロウレベル、WEb,CKE=ハイレベルによって指示される。これによるリフレッシュ動作はCBRリフレッシュと同様である。
【0062】
〔7〕セルフリフレッシュエントリコマンドが設定されると、CKEがローレベルにされている間、セルフリフレッシュ機能が働き、その間、外部からリフレッシュの指示を与えなくても自動的に所定のインターバルでリフレッシュ動作が行なわれる。
【0063】
〔8〕バーストストップコマンドは、バーストリード動作を停止させるために必要なコマンドであり、バーストライト動作では無視される。このコマンドは、CASb,WEb=ローレベル、RASb,CASb=ハイレベルによって指示される。
【0064】
〔9〕ノーオペレーションコマンドは、実質的な動作を行わないことを指示するコマンドであり、CSb=ローレベル、RASb,CASb,WEb=ハイレベルによって指示される。
【0065】
DDR−SDRAM1においては、一つのメモリバンクでバースト動作が行われているとき、その途中で別のメモリバンクを指定して、ロウアドレスストローブ・バンクアクティブコマンドが供給されると、当該実行中の一方のメモリバンクでの動作に何等影響を与えることなく、当該別のメモリバンクにおけるロウアドレス系の動作が可能にされる。即ち、バンクアクティブコマンドなどによって指定されるロウアドレス系動作とカラムアドレス・ライトコマンドなどによって指定されるカラムアドレス系動作とは、相違するメモリバンク間で並列可能になっている。したがって、データ入出力端子DQ0〜DQ15においてデータが衝突しない限り、処理が終了していないコマンドの実行中に、当該実行中のコマンドが処理対象とするメモリバンクとは異なるメモリバンクに対するプリチャージコマンド、ロウアドレスストローブ・バンクアクティブコマンドを発行して、内部動作を予じめ開始させることが可能である。
【0066】
以上の説明より明らかなように、DDR−SDRAM1は、クロック信号CLKに同期するデータストローブ信号DQSの立ち上がり及び立ち下がりの両エッジに同期したデータ入出力が可能にされ、クロック信号CLKに同期してアドレス、制御信号を入出力できるため、DRAMと同様の大容量メモリをSRAMに匹敵する高速で動作させることが可能であり、また、選択された1本のワード線に対して幾つのデータをアクセスするかをバーストレングスによって指定することによって、内蔵カラムアドレスカウンタ10で順次カラム系の選択状態を切換えていって複数個のデータを連続的にリード又はライトできる。
【0067】
《データ入力回路》
図2にはDDR−SDRAM1のデータ入力回路3の一例が示される。初段にはSSTL仕様の入力初段バッファ20が配置される。入力初段バッファ20は、データストローブ信号DQSの立ち上がり及び立ち下がりの各エッジに同期して供給される書込みデータを入力する。入力初段バッファ20は、図示を省略するが、カレントミラー負荷を有し、一方の差動入力MOSトランジスタのゲートにデータ端子が接続され、他方の差動入力MOSトランジスタのゲートに参照電圧が入力され、イネーブル信号DIENによってスイッチ制御されるパワースイッチMOSトランジスタを介して活性・非活性制御される。
【0068】
差動入力バッファ20の次段には、ラッチ回路21A〜21Cの直列経路と、ラッチ回路21D,21Eの直列経路とが並列接続され、書込み動作が指示されたとき前記データストローブ信号DQSの半サイクル単位で供給されるデータを半サイクルずらしてラッチ回路21A〜21Cの直列経路と、ラッチ回路21D,21Eの直列経路とに順次ラッチする。これにより、前記データストローブ信号DQSの半サイクル単位で供給される書込みデータが前記データストローブ信号DQSの1サイクル単位で並列されて後段に伝達される。即ち、夫々のラッチ回路20A〜20EはクロックドインバータCIV1、CIV2とインバータIVによって構成され、エッジ変化タイミングが揃えられた相補クロック信号DSCKT,DSCKBによってラッチ制御される。個々のクロックドインバータCIV1、CIV2は図3に例示されるようにpチャンネル型MOSトランジスタMp1,Mp2とnチャンネル型MOSトランジスタMn3,Mn4との直列回路によって構成され、制御端子B,Tにクロック信号DSCKT,DSCKBが供給され、図4に例示されるように、ラッチ回路21A,21C,21Eはクロック信号DSCKBの立ち下がりに同期してラッチ動作を行い、ラッチ回路21B,21Dはクロック信号DSCKTの立ち下がりに同期してラッチ動作を行なう。
【0069】
図5には前記クロック信号DSCKT,DSCKBの生成回路が例示される。この信号生成回路22は、一対の差動増幅回路の異なる極性の入力端子を相互に接続して構成される。即ち、一方の差動増幅回路は、pチャンネル型MOSトランジスタMp11,Mp12から成るのカレントミラー負荷、nチャンネル型差動入力MOSトランジスタMn13,Mn14、及びnチャンネル型パワースイッチMOSトランジスタMn15とから成る。MOSトランジスタMn13のゲートが反転入力端子、MOSトランジスタMn14のゲートが非反転入力端子になる。他方の差動増幅回路は、pチャンネル型MOSトランジスタMp21,Mp22から成るのカレントミラー負荷、nチャンネル型差動入力MOSトランジスタMn23,Mn24、及びnチャンネル型パワースイッチMOSトランジスタMn25とから成る。MOSトランジスタMn23のゲートが反転入力端子、MOSトランジスタMn24のゲートが非反転入力端子になる。
【0070】
前記差動入力MOSトランジスタMn13とMn24のゲートにはデータストローブ信号DQSが入力され、前記差動入力MOSトランジスタMn14とMn23のゲートには基準電圧VREFが入力され、これにより、夫々の差動増幅回路のシングルエンドの出力ノードに接続されたCMOSインバータ51,52から、データストローブ信号DQSに対する相補レベルの内部クロック信号DSCLKT、DSCLKBを得ることができる。
【0071】
DSENは信号生成回路22のイネーブル制御信号であり、前記パワースイッチMOSトランジスタMn15,MN25のゲートに供給される。イネーブル制御信号DSENのハイレベルによって信号生成回路22が活性化される。この活性状態において差動増幅回路には動作電流が流れ、基準電圧VREFを中心に端子DQSの信号レベルとの微小電位差を即座に増幅する。差動増幅故に、端子DQSからの信号入力動作は高速である。
【0072】
上記データ入力回路3の説明から理解されるように、DDR−SDRAM1において、クロック信号CLKに同期するデータストローブ信号DQSの立ち上がり及び立ち下がりの双方に同期して外部から書込みデータが入力される。DDR−SDRAM1の内部における書込み動作はクロック信号CLKの周期を最小単位として行われる。
【0073】
次に、エッジ変化タイミングが揃えられた相補クロック信号によってラッチ制御されるラッチ回路として図6に示された前記ラッチ回路21Aを代表にその詳細を説明する。図7の(A)には図6のラッチ回路21Aが論理値“1”のデータをラッチするとき、図7の(B)には同じくラッチ回路21Aが論理値“0”のデータをラッチするときの動作タイミングが夫々示されている。図7より明らかなように、クロック信号IT=0、IB=1のとき、クロックドインバータCIV1が入力動作可能にされ、クロックドインバータCIV2が入力動作不可能にされることにより、ラッチ回路21Aはスルー状態になる。一方、クロック信号IT=1、IB=0のとき、クロックドインバータCIV1が入力動作不可能にされ、クロックドインバータCIV2が入力動作可能にされることにより、ラッチ回路21Aはラッチ状態になる。
【0074】
図7の(A)、(B)において、ラッチ回路21Aは時刻t3にスルー状態からラッチ状態に遷移される。時刻t0に入力データDが反転されると、その変化が時刻t1に出力Qに伝達され(動作遅延時間td1、td3)、時刻t2にインバータIVの出力に反映される(動作遅延時間td2、td4)。ラッチ回路21Aのクロック信号DSCKB,DSCKT(IT,IB)はクロックエッジが揃えられているから、エッジ変化タイミングのずれに起因して第1及び第2クロックドインバータCIV1,CIV2が共に非活性状態にされるような過渡応答期間は実質的に無視し得るほど短く、次に説明する比較例のようにそのような過渡応答期間に入力の変化が出力に反映されない期間を生ずることが実質的にない。よって、“1”データのラッチ、“0”データのラッチの何れの場合も、同じタイミングでセットアップタイムを考えればよい。
【0075】
これに対し、図8に例示されるようにエッジ変化タイミングの異なるクロック信号IT,IBを用いるラッチ回路の場合、図9の(A)、(B)に示されるように、スルー状態からラッチ状態へ遷移するときIT=1、IB=1の過渡応答期間が発生し、この期間において、(A)の“1”データラッチ動作では当該過渡応答期間でも入力Dの変化が出力Qに反映されるが、(B)の“0”データラッチ動作では前記過渡応答期間における入力Dの変化は出力Qに反映されず、取りこぼしの虞がある。したがって、(A)の場合にはラッチ回路のラッチ状態が達成される時刻tI1を基準にセットアップタイムS1を考え、(B)の場合にはラッチ回路のスルー状態の変化が開始される時刻tI0を基準にセットアップタイムS3を考えなければならない。このような場合、ラッチデータの論理値に応じてセットアップタイムを使い分けることは実質的に不可能であり、時間の長い方のセットアップタイムを統一的に採用せざるを得なくなり、結果として、高速動作への対応が難しくなってしまう。これに対して、図6で説明したようにエッジ変化を揃えた相補クロック信号を用いるラッチ回路を採用すれば、高速動作への対応が容易になる。尚、図2に示されるその他のラッチ回路も同様である。
【0076】
《データ出力回路》
図10にはDDR−SDRAM1のデータ出力回路4の一例が示される。データ読み出し動作でアクティブメモリバンクからデータRDAT,FDATが並列的に読み出される。この読み出し動作はクロック信号CLKに同期してそのサイクル単位で行われる。一方のデータRDATはラッチ回路30A,30Bの直列経路に伝達され、他方のデータFDATはラッチ回路30C,30D,30Eの直列経路に伝達される。一方の終段ラッチ回路30Bはクロックドインバータで成る出力ゲート31Aを介してインバータ32に接続されて出力バッファ33に至り、また、他方の終段ラッチ回路30Eはクロックドインバータで成る出力ゲート31Bを介して前記インバータ32に接続されて出力バッファ33に至る。
【0077】
ラッチ回路30A,30Cはクロック信号L1CKに同期して入力をラッチし、ラッチ回路30Dはクロック信号L2CKに同期して前記ラッチ回路30Cの出力をラッチする。クロック信号L1CK、L2CKはクロック信号CLK,CLKbに基づいて生成された後述の相補クロック信号ICKT,ICKBに同期する内部クロック信号である。クロック信号CLKのサイクルに同期してメモリバンクから並列的に読み出されたデータRDAT,FDATは、クロック信号CLK(ICKT)に同期してラッチ回路30A、30Cにラッチされ、ラッチ回路30CのラッチデータFL1Dはクロック信号CLKb(ICKB)に同期してラッチ回路30Dにラッチされる。
【0078】
前記ラッチ回路30A〜30Dには図11に例示されるマスタ・スレーブ論理を採用することが可能である。マスタ段及びスレーブ段は夫々クロックドインバータCIV1,CIV2及びインバータIVによって構成される。クロックドインバータCIV1、CIV2は図3の回路構成を備えている。
【0079】
前記クロック信号ICKT,ICKBを生成する回路は、図12に例示される通り、図5のデータストローブ信号DQSの入力バッファと同様の構成を有する。但し参照電圧VREFに代えて反転クロック信号CLKbを用いている。図12において、Mp16,Mp17,Mp26,Mp27はpチャンネル型MOSトランジスタである。Mn18,Mn19,Mn20,Mn28,Mn29,Mn30はnチャンネル型MOSトランジスタである。CKENは活性化制御信号である。前記L1CK,L2CKはクロック信号ICKT,ICKBに同期したクロック信号とされる。
【0080】
図10に示される前記ラッチ回路30B、30Eは、クロックドインバータCIV1,CIN2及びインバータIVにより構成され、クロック信号L3CKT,L3CKBに同期して、相互に何れか一方がスルー状態、他方がラッチ状態に制御される。出力ゲート31A,31Bは、クロック信号L3CKT,L3CKBに同期動作され、ラッチ状態のラッチ回路30B又は30Eの後段に接続するものが出力動作可能にされ、スルー状態のラッチ回路30B又は30Eの後段に接続するものが高インピーダンス状態に制御される。
【0081】
前記クロック信号L3CKT,L3CKBは、図12に示されるようにDLL回路13が前記クロック信号ICKT,ICKBに所定の遅延調整を行なって生成したタイミング信号である。この遅延調整は、前記クロック信号ICKT,ICKBに同期して出力ゲート31A,31Bで交互に選択されてインバータ32及び出力バッファ33を介してデータ端子DQjに現れるデータ出力タイミングをデータストローブ信号DQSのエッジ変化タイミングに同期させるために必用な遅延時間を設定する処理である。
【0082】
出力バッファ33は図13に例示されるように、SSTL2インタフェース仕様に適合する電源電圧VDDQを動作電源とするCMOSインバータを最終段に有する。このCMOSインバータはナンドゲートNAND及びノアゲートNORを介して出力イネーブル信号DOENで活性化制御され、出力イネーブル信号DOENがハイレベルのとき、データDATAに従って出力動作可能にされ、出力イネーブル信号DOENがローレベルのとき、高出力インピーダンス状態に制御される。
【0083】
図14には図10の出力回路の出力動作タイミングが例示される。上記データ出力回路4の説明からも理解されるように、DDR−SDRAM1の内部のデータ読み出し動作はクロック信号CLKの周期を最小単位として行われ、これによって読み出されたデータは、クロック信号CLKに同期するデータストローブ信号DQSの立ち上がり及び立ち下がりの双方に同期してデータ端子DQjから出力される。
【0084】
次に、エッジ変化タイミングが揃えられた相補クロック信号によってラッチ制御される出力ラッチ回路として図15の前記ラッチ回路30Bを代表にその詳細を説明する。図15のロックドインバータCIV1,CIV2は図3と同じ回路構成を有する。
【0085】
図16の(A)には図15のラッチ回路30Bが論理値“1”のデータをラッチするとき、図16の(B)には同じくラッチ回路30Bが論理値“0”のデータをラッチするときの動作タイミングが夫々示されている。図16より明らかなように、クロック信号OT=0、OB=1のとき、クロックドインバータCIV1が入力動作不可能にされ、クロックドインバータCIV2が入力動作可能にされ、これにより、ラッチ回路30Bはラッチ状態になる。一方、クロック信号OT=1、OB=0のとき、クロックドインバータCIV1が入力動作可能にされ、クロックドインバータCIV2が入力動作不可能にされ、これにより、ラッチ回路30Bはスルー状態になる。
【0086】
図16の(A)、(B)において、ラッチ回路30Bは時刻t0にラッチ状態からスルー状態に遷移される。時刻t0の前にデータIは確定している。従って、時刻t0にラッチ回路30Bがラッチ状態からスルー状態に変化されると、“1”データ出力の場合には動作遅延時間tdo1の経過後に出力Oが確定し、“0”データ出力の場合には動作遅延時間tdo0の経過後に出力Oが確定する。ラッチ回路30Bのクロック信号L3CKT,L3CKB(OT,OB)はクロックエッジが揃えられているから、エッジ変化タイミングのずれに起因して第1クロックドインバータCIV1が非活性状態にされる過渡応答期間は実質的に無視し得るほど短く、次に説明する比較例のようにそのような過渡応答期間に入力の変化が出力に反映されない期間を生ずることが実質的にない。よって、“1”データの出力、“0”データの出力の何れの場合も、t0から見た出力タイミングは同じになる。
【0087】
これに対し、図17に例示されるようにエッジ変化タイミングの異なるクロック信号OT,OBを用いるラッチ回路の場合、図18の(A)、(B)に示されるように、ラッチ状態からスルー状態へ遷移するときIT=1、IB=1の過渡応答期間が発生し、この期間において、(B)の“0”データ出力動作では当該過渡応答期間でもデータIの変化が出力Oに反映されるが、(A)の“1”データラッチ動作では前記過渡応答期間におけるデータIの変化は出力Oに反映されない。従って時刻t0を基準とした出力タイミングは、“1”データ出力の場合にはtOd0+tdo1になり、“0” データ出力の場合にはtdo0になる。このように、出力データの論理値に応じて出力タイミングが相違すると、その分、並列出力される複数ビットが全ビット有効にされる期間が短くなり、結果として、高速動作への対応が難しくなってしまう。これに対して、図15で説明したようにエッジ変化を揃えた相補クロック信号を用いたラッチ回路を採用すれば、高速動作への対応が容易になる。尚、図10に示されるその他のラッチ回路も同様である。
【0088】
《インタフェース回路のレイアウト》
図19にはDDR−SDRAM1のチップ外観が示される。半導体チップ40の中央部に割当てられた制御系回路エリア41には、多数のボンディングパッド42が配置され、そして、電源系制御回路43、アドレス系制御回路44、コマンド系制御回路45、入出力制御回路46、及び電源系制御回路47が設けられている。制御系回路エリア41の外側には前記メモリバンクBNK0〜BNK3が形成されている。電源系制御回路43、47は電源電圧VDDなどに基づいてワード線駆動電圧や基板バイアス電圧などを形成する回路を含む。アドレス系制御回路44は前記アドレスラッチ6,7やカラムアドレスカウンタ10などを含む。コマンド系制御回路45は前記制御回路12のうちCSb,RASb,CASb,WEbなどのコマンド系信号に基づいて動作モードの制御を行なうロジックを含む。入出力制御回路46はデータ入力回路3及びデータ出力回路4などに代表される信号入出力制御の為の回路を含んでいる。前記多数のボンディングパッド42は、アドレス系、コマンド系、データ系に分類され、夫々纏まって配置されている。
【0089】
図20にはDDR−SDRAM1のパッケージ外観、特にパッケージのリードピンのような外部接続端子の配列が例示されている。図20においてNCで示されるピンは未使用端子である。図においてデータストローブ信号はDQSU,DQSLに分けて示されている。今までの説明はデータストローブ信号DQSで代表させて説明したが、実際には、上位バイトのデータ端子DQ15〜DQ8と、下位バイトのデータ端子DQ7〜DQ0とに、夫々別々のデータストローブ信号が割当てられているからである。データ端子DQ15〜DQ10の参照符号はDQF〜DQAとも記されている。
【0090】
図21には前記入出力制御回路46の具体的なレイアウト構成が示されている。ボンディングパッド42にはDQ0のように対応する外部端子名が付記されている。
【0091】
入出力制御回路46は、インタフェース回路として単位領域L1に形成されたデータストローブ信号出力回路QSU,QSL、単位領域L2に形成されたデータ出力回路O8,O7,O9,O6,OA,O5,OBの列(データ出力回路列OAL)、単位領域L3に形成されたマスクデータ入力回路MU,ML、単位領域L4に形成されたデータ入力回路I8,I7,I9,I6,IA,I5,IBの列(データ入力回路列IAL)、単位領域L5に形成されたデータストローブ信号入力回路DSU,DSL、単位領域L4に形成されたデータ入力回路I4,IC,I3,ID,I2,IE,I1,IF、I0の列(データ入力回路列IAR)、単位領域L2に形成されたデータ出力回路O4,OC,O3,OD,O2,OE,O1,OF、O0の列(データ出力回路列OAR)を有する。
【0092】
前記データ出力回路とデータ入力回路は対応するデータ端子に共通接続される。例えば、データ出力回路O0はこれに対応するデータ端子DQ0にデータ配線W5で接続され、データ入力回路I0はこれに対応するデータ端子DQ0にデータ配線W4で接続される。データストローブ信号出力回路とデータストローブ信号入力回路も対応するデータストローブ端子に接続される。例えば、データストローブ信号出力回路QSUはこれに対応するデータストローブ端子DQSUに配線W2で接続され、データストローブ信号入力回路DSUはこれに対応するデータストローブ端子DQSUに配線W3で接続される。図21においてマスクデータ入力回路MUは配線W1で対応端子DMUに接続されている。配線の図示を省略したその他の回路も同様に対応端子に接続されている。
【0093】
特に図示はしないが、前記データ出力回路、データ入力回路を対応データ端子に接続する前記W5、W4などのインタフェース信号配線に関し、少なくとも夫々のデータ出力回路列、データ入力回路列のようなインタフェース回路のグループ内のインタフェース信号配線には、最も大きな遅延時間を要する経路の遅延時間に合わせた共通の遅延成分(時定数)を設定しておけば、インタフェース信号配線による遅延のばらつきによって入力データバリッドウインドウや出力データバリッドウインドウが悪影響を受ける事態を容易に低減することが可能である。
【0094】
前記単位領域L2には図10に示されるデータ出力回路4の単位ビットの構成が含まれる。このとき、最終出力段バッファ33は対応するボンディングパッド42の近傍に配置してもよい。前記単位記憶領域L4には図2に示される前記データ入力回路3の単位ビットの構成が含まれる。このとき、初段バッファ20は対応するボンディングパッド42の近傍に配置してもよい。前記単位記憶領域L5には図5に示される入力バッファ22の単位ビットの構成が含まれる。
【0095】
図21のインタフェース回路の配置より明らかなように、並列的にデータ出力を行なうデータ出力回路はデータ出力回路列OALとOARとに左右2分割され、並列的にデータ入力を行なうデータ入力回路はデータ入力回路列IALとIARとに左右2分割されている。
【0096】
データ入力回路列IAL、IARに沿って図示されているW7は、それぞれの単位領域L4に形成された入力回路に、順次、直列的に前記タイミング信号DSCKT,DSCKB(図2参照)を伝達するタイミング制御配線である。左右のタイミング制御配線W7にはクロックドライバB2を介して一方からタイミング信号DSCKT,DSCKB(図2参照)が伝播される。図22にはデータ入力回路列IAL、IARの部分が抜き出して示されている。
【0097】
図23にはデータ入力回路列IAL、IARによるデータ入力動作タイミングが示される。タイミング制御信号DSCKT,DSCKBは、クロックドライバB2を通過した後、タイミング制御配線W7上、クロックドライバB2の遠端と近端で伝播遅延が相違する。夫々のデータ入力回路が、それぞれに伝播されてくるタイミング制御信号DSCKT,DSCKBの変化点に対して、必用なセットアップタイムts1とホールドタイムht1を確保できるようにするには、全部の入力回路のセットアップタイムとホールドタイムを包含する時間範囲である入力データバリッドウインドウtiw1の時間範囲で、少なくとも並列入力データが確定していなければならない。このとき、データ入力回路列はIALとIARに2分割されデータ入力回路列IAL、IAR毎にタイミング制御信号DSCKT,DSCKBが伝播され、更にデータ入力回路列IAL、IARには個々のデータ入力回路が隣接して集中配置されているので、データ入力回路列を分割しない場合に比べて、或いはデータ入力回路をデータ出力回路と隣合わせで順次配列した場合に比べ、入力データバリッドウインドウtiw1の時間範囲が狭くなる。
【0098】
図26には比較例として前述のようにデータ入力回路列を分割せずしかも領域L4のデータ入力回路を領域L2のデータ出力回路と隣合わせで順次配列したレイアウトが示されている。この場合、データ入力回路列の部分を抜き出した図27より明らかなように、タイミング制御配線W7が長くなる。したがって、そのデータ入力回路列のデータ入力動作タイミングを示す図28にも示されるように、タイミング制御配線W7上、クロックドライバB2の遠端と近端における伝播遅延が大きくなり、これに応じて入力データバリッドウインドウtiw2の時間範囲も広がってしまう。
【0099】
したがって、図21のレイアウトを採用することにより、入力データバリッドウインドウが小さくなり、DDR−SDRAM1の動作速度の高速化への対応が容易になる。
【0100】
前記図21においてデータ出力回路列OAL、OARに沿って図示されているW6は、それぞれの単位領域L2に形成された出力回路に、順次、直列的に前記タイミング信号L3CKT,L3CKB(図10参照)を伝達するタイミング制御配線である。左右のタイミング制御配線W6にはクロックドライバB1を介して一方からタイミング信号L3CKT,L3CKBが伝播される。図24にはデータ出力回路列OAL、OARの部分が抜き出して示されている。データ出力回路列OALとOARの夫々のクロックドライバB1へタイミング信号L3CKT,L3CKBを伝達する経路長は相違されている。伝播経路の長い配線LN1に割当てられたドライバCD1は伝播経路の短い配線LN2に割当てられたドライバCD2よりも大きな駆動能力が設定され、夫々のクロックドライバB1に供給されるタイミング信号L3CKT,L3CKBに大きなスキューを生じないようになっている。
【0101】
図25にはデータ出力回路列OAL、OARによるデータ出力動作タイミングが示される。タイミング制御信号L3CKT,L3CKBは、前記配線LN1とLN2との間で信号伝播遅延に相違があり、クロックドライバB1を通過した後はタイミング制御配線W6上におけるクロックドライバB1の遠端と近端で信号伝播遅延に相違がある。図25においてそれらの遅延時間の相違はtcd0、tcd1、tcd2、tcd3で代表されている。夫々のデータ出力回路に伝播されてくるタイミング制御信号L3CKT,L3CKBの変化点に対して、時間to2を経過してデータ端子に出力データが現れる。全てのデータ端子でデータ出力回路からの出力データが確定する時間範囲は、出力データバリッドウインドウtow1の時間範囲になる。このとき、データ出力回路列はOALとOARに2分割されデータ出力回路列OAL、OAR毎にタイミング制御信号L3CKT,L3CKBが伝播され、更にデータ出力回路列OAL、OARには個々のデータ出力回路が隣接して集中配置されているので、データ出力回路列を分割しない場合に比べて、或いはデータ出力回路をデータ入力回路と隣合わせで順次配列した場合に比べ、出力データバリッドウインドウtow1の時間範囲が広くなる。
【0102】
前記図26には比較例として前述のようにデータ出力回路列を分割せずしかも領域L4のデータ入力回路を領域L2のデータ出力回路と隣合わせで順次配列したレイアウトが示されている。この場合、データ出力回路列の部分を抜き出した図29より明らかなように、タイミング制御配線W6が長くなる。したがって、そのデータ出力回路列のデータ出力動作タイミングを示す図30より明らかなように、タイミング制御配線W6上、クロックドライバB1の遠端と近端における伝播遅延が大きくなり、これに応じて出力データバリッドウインドウtow2の時間範囲も狭くなってしまう。
【0103】
したがって、図21のレイアウトを採用することにより、出力データバリッドウインドウが広くなり、DDR−SDRAM1の動作速度の高速化への対応が容易になる。
【0104】
図31乃至図38にはデータ入力回路列及びデータ出力回路列等の別のレイアウト構成が例示される。図31のようにデータ出力回路列OAL,OARを入出力制御回路46の領域の中央に配置してもよい。図32のようにデータ出力回路列OAL,OARのクロックドライバB1を中央に寄せて配置してもよい。図33、図34のように、データ入力回路列IAL,IARを相互に隣接させ、データ出力回路列OAL,OARを相互に隣接させてもよい。また、図35、図36に例示されるように、入出力制御回路46の領域において、データ出力回路列100〜104と、データ入力回路列105〜108とを上下に領域を分けて配置することも可能である。更に、図37に例示されるようにデータ出力回路列OALとデータ入力回路列IALとを隣接させ、データ出力回路列OARとデータ入力回路列IARとを隣接させてもよい。同様に、図38に例示されるようにデータ出力回路列OALとデータ入力回路列IALaとを隣接させ、データ出力回路列OARとデータ入力回路列IARaとを隣接させてもよい。
【0105】
以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。
【0106】
例えば、並列出力動作又は並列入力動作されるインタフェース回路に対するグループ分けは以上で説明した2分割に限定されずそれ以上であってもよい。SDRAMのデータ入出力端子の数は16ビットに限定されず、8ビット、4ビット等であってもよい。また、SDRAMのメモリバンクの数、メモリバンクのメモリマット及びメモリアレイの構成も上記に限定されず適宜変更可能である。
【0107】
また、インタフェース回路を構成するデータ出力回路やデータ入力回路は上記構成に限定されない。また、インタフェース回路がバッファ回路とラッチ回路で構成されるとき、バッファ回路とラッチ回路を分離して配置してよい。この場合、少なくともラッチ回路はグループ化の対象になる。
【0108】
以上の説明では主として本発明者によってなされた発明をその背景となった利用分野であるDDR−SDRAMに適用した場合について説明したが、本発明はそれに限定されず、SRAMなどの他の記憶形式のメモリ、DDR−SDRAM等をオンチップしたマイクロコンピュータやシステムLSI若しくはアクセラレータなどと称される半導体装置にも広く適用する事ができる。
【0109】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記の通りである。
【0110】
すなわち、並列的に外部とインタフェースされる複数個のインタフェース回路を複数個のグループに分け、各グループのインタフェース回路にはインタフェース動作を制御するタイミング信号をグループ単位でタイミング制御線から直列的に供給するから、外部との並列インタフェースに用いられる複数個のインタフェース回路をグループ分けせず纏めて共通のタイミング制御配線でタイミング信号を直列的に供給する場合に比べ、タイミング制御配線の基端と終端におけるタイミング信号の伝播遅延の差(スキュー)を小さくできる。これにより、並列的にデータが入力される複数個のデータ入力回路におけるデータ入力タイミングのばらつき、そして、並列的にデータを出力する複数個のデータ出力回路におけるデータ出力タイミングのばらつきを、前記グループ毎に分散できる。要するに、グループ毎に前記タイミング信号のスキューを小さくすることが可能になる。結果として、グループ化しない場合に比べて入力データバリッドウインドウを小さくすることが可能になり、また、出力データバリッドウインドウを大きくすることが可能になる。
【0111】
前記各グループのインタフェース回路をグループ毎に纏めて集中配置するほど、グループ内でのタイミング制御配線の基端と終端におけるタイミング信号の伝播遅延の差が小さくなり、グループ内でタイミング信号のスキューを小さくすることができる。
【0112】
並列動作されるインタフェース回路上のラッチ回路を構成するクロックドインバータをエッジ変化タイミングが揃えられた相補クロック信号を用いて、活性・非活性化制御する。そのようなクロックドインバータをデータ入力ラッチ回路の入力段とラッチ段に採用することにより、エッジ変化タイミングのずれに起因して双方のクロックドインバータが共に非活性状態にされるような過渡応答期間が短くなり、そのような過渡応答期間に入力の変化が出力に反映されない期間を短縮できる。これにより、入力データバリッドウインドウが不所望に広がる事態を抑制することが可能になる。
【0113】
前記クロックドインバータをデータ出力ラッチ回路の入力ゲートに採用すれば、エッジ変化タイミングが揃えられた相補クロック信号が用いられるから、クロックドインバータが非活性状態から活性状態にされる過渡応答期間が短くなり、これにより、出力データバリッドウインドウが不所望に狭くなる事態を抑制することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る半導体装置の一例であるDDR−SDRAMのブロック図である。
【図2】DDR−SDRAMのデータ入力回路の一例を示す回路図である。
【図3】クロックドインバータを例示する回路図である。
【図4】データ入力回路の動作タイミングを例示するタイミングチャートである。
【図5】クロック信号DSCKT,DSCKBを生成する回路を例示する回路図である。
【図6】エッジ変化タイミングが揃えられた相補クロック信号によってラッチ制御される入力ラッチ回路を例示する回路図である。
【図7】図6のラッチ回路が論理値“1”のデータをラッチ場合の動作を(A)に、同じく図6のラッチ回路が論理値“0”のデータをラッチするときの動作を(B)に夫々示すタイミングチャートである。
【図8】エッジ変化タイミングの異なるクロック信号IT,IBを用いるラッチ回路を比較例として示す回路図である。
【図9】図8のラッチ回路が論理値“1”のデータをラッチ場合の動作を(A)に、同じく図8のラッチ回路が論理値“0”のデータをラッチするときの動作を(B)に夫々示すタイミングチャートである。
【図10】DDR−SDRAMのデータ出力回路の一例を示す回路図である。
【図11】データ出力回路に含まれるマスタ・スレーブラッチ回路を例示する回路図である。
【図12】クロック信号ICKT,ICKBを生成する回路を例示する回路図である。
【図13】データ出力回路の出力バッファを例示する論理回路図である。
【図14】データ出力回路の出力動作タイミングを示すタイミングチャートである。
【図15】エッジ変化タイミングが揃えられた相補クロック信号によってラッチ制御される出力ラッチ回路を例示する回路図である。
【図16】図15のラッチ回路が論理値“1”のデータをラッチ場合の動作を(A)に、同じく図15のラッチ回路が論理値“0”のデータをラッチするときの動作を(B)に夫々示すタイミングチャートである。
【図17】エッジ変化タイミングの異なるクロック信号OT,OBを用いるラッチ回路を比較例として示す説明図である。
【図18】図17のラッチ回路が論理値“1”のデータをラッチ場合の動作を(A)に、同じく図17のラッチ回路が論理値“0”のデータをラッチするときの動作を(B)に夫々示すタイミングチャートである。
【図19】DDR−SDRAM1のチップ外観を示す平面図である。
【図20】DDR−SDRAM1のパッケージのリードピンのような外部接続端子の配列を例示する平面図である。
【図21】DDR−SDRAMの入出力制御回路の第1のレイアウト構成を例示する平面図である。
【図22】図21におけるデータ入力回路列の部分を抜き出して示した説明図である。
【図23】図22のデータ入力回路列によるデータ入力動作タイミングを例示するタイミングチャートである。
【図24】図21におけるデータ出力回路列の部分を抜き出して示した説明図である。
【図25】図24のデータ出力回路列によるデータ出力動作タイミングを例示するタイミングチャートである。
【図26】比較例としてデータ入力回路列を分割せずデータ出力回路と隣合わせで順次配列したレイアウトを例示する平面図である。
【図27】図26においてデータ入力回路列の部分を抜き出した説明図である。
【図28】図27のデータ入力回路列のデータ入力動作タイミングを例示するタイミングチャートである。
【図29】図26においてデータ出力回路列の部分を抜き出した説明図である。
【図30】図29のデータ出力回路列のデータ出力動作タイミングを示すタイミングチャートである。
【図31】DDR−SDRAMの入出力制御回路の第2のレイアウト構成を例示する平面図である。
【図32】DDR−SDRAMの入出力制御回路の第3のレイアウト構成を例示する平面図である。
【図33】DDR−SDRAMの入出力制御回路の第4のレイアウト構成を例示する平面図である。
【図34】DDR−SDRAMの入出力制御回路の第5のレイアウト構成を例示する平面図である。
【図35】DDR−SDRAMの入出力制御回路の第6のレイアウト構成を例示する平面図である。
【図36】DDR−SDRAMの入出力制御回路の第7のレイアウト構成を例示する平面図である。
【図37】DDR−SDRAMの入出力制御回路の第8のレイアウト構成を例示する平面図である。
【図38】DDR−SDRAMの入出力制御回路の第9のレイアウト構成を例示する平面図である。
【符号の説明】
1 DDR−SDRAM
BNK0〜BNK3 メモリバンク
MC メモリセル
WL ワード線
BL ビット線
DIO0〜DIO3 データ入出力回路
RDEC0〜RDEC3 ロウデコーダ
CDEC0〜CDEC3 カラムデコーダ
2 入出力バス
3 データ入力回路
4 データ出力回路
DQ0〜DQ15 データ入出力端子
A0〜A14 アドレス入力端子
5 アドレスバッファ
6 ロウアドレスラッチ
7 カラムアドレスラッチ
8 バンクセレクタ
9 モードレジスタ
10 カラムアドレスカウンタ
12 制御回路
20 入力初段バッファ
21A〜21E ラッチ回路
CLK,CLKb クロック信号
DQS データストローブ信号
CIV1,CIV2 クロックドインバータ
IV インバータ
DSCKT,DSCKB 相補クロック信号
30A〜30E ラッチ回路
L3CKT,L3CKB 相補クロック信号
33 出力終段バッファ
41 制御系回路エリア
46 入出力制御回路
OAL,OAR データ出力回路列
IAL,IAR データ入力回路列
W6,W7 タイミング制御線
B1,B2 ドライバ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor device having an interface unit for interfacing multiple bits of information in parallel with the outside, and more particularly to a technique for suppressing a deviation in fixed timing of a multiple bit signal interfaced in parallel by an interface unit. For example, the present invention relates to a technique effective when applied to an SDRAM (Synchronous Dynamic Random Access Memory) capable of DDR (Double Data Rate) operation.
[0002]
[Prior art]
The operation timing of a synchronous memory such as SDRAM is controlled based on an external clock signal such as an external system clock signal. This type of synchronous memory is characterized in that the internal operation timing can be set relatively easily by using an external clock signal, and a relatively high-speed operation can be achieved.
[0003]
For example, as an SDRAM, a so-called SDR (Single Data Rate) type SDRAM (SDR-SDRAM) in which data input and output are performed in synchronization with a rising edge of an external clock signal, and data input and output are external clock signals or A so-called DDR type SDRAM (DDR-SDRAM) is known which is performed in synchronization with both the rising edge and falling edge of a data strobe signal.
[0004]
Examples of documents describing such SDRAM include 64 Meg DDR-SDRAM JEDDDRDS. pm65-Rev. 7/5/99 JEDEC (Joint Electron Engineering Engineering Council) data sheet.
[0005]
A clock synchronous memory represented by an SDRAM has an output timing control circuit such as a latch circuit for determining data output timing in the data output circuit, and an input timing control circuit such as a latch circuit for determining data input timing. It has in the data input circuit. For example, in a data input circuit of an SDRAM, data supplied in synchronization with an external clock signal or data strobe signal is input to a data input buffer, and the input data is latched in an input data latch circuit and transmitted to a subsequent stage. To go. The latch operation of the input data latch circuit is controlled by an internal timing signal (input latch timing signal) synchronized with the external clock signal or data strobe signal. The data output circuit of the SDRAM latches data to be output by an output latch timing signal generated internally in synchronization with the external clock signal, and outputs the latched data from the output buffer to the outside. The DDR-SDRAM outputs a data strobe signal in synchronization with the output latch timing signal together with the data output.
[0006]
In general, the data input circuit and the data output circuit are arranged in the vicinity of an array of external data terminals such as bonding pads and bump electrodes in the semiconductor chip. In such a layout, output timing signals are sequentially propagated serially to each output timing control circuit of the data output circuit arranged in parallel along the external data terminal, and also arranged in parallel along the external data terminal. Input timing signals are sequentially propagated serially to each input timing control circuit of the data input circuit.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The present inventor has studied the difference between the output latch timing and the input latch timing at the base end and the end of the timing control wiring through which the timing signal is propagated in series.
[0008]
First, since the output latch timing is shifted between the base end and the terminal end of the timing control wiring through which the output timing signal is propagated, the time range in which the output data is valid or determined is sequentially shifted at each data terminal accordingly. Therefore, the time range (output data valid window) in which the output data of all data terminals that perform parallel data output are valid or fixed for all bits is a common divisor range for each valid time range of the output data, and the timing It becomes narrower as the shift of the output latch timing between the base end and the end of the control wiring becomes larger. If the output data valid window is relatively small with respect to each effective time range of the output data, the time margin for receiving the read data of the SDRAM is reduced, and the timing design on the data processing system using the SDRAM is reduced. It becomes difficult and it becomes impossible to cope with the increase in operating speed.
[0009]
Similarly, since the input latch timing is shifted between the base end and the end of the timing control wiring through which the input timing signal is propagated, the time range in which the input circuit can latch input data supplied in parallel to each data terminal Will shift sequentially. For this reason, the time range (input data valid window) in which all bits of input data to be supplied in parallel to all data terminals are valid or determined is for each valid time range in which each input circuit can latch input data. The time range becomes a common multiple and becomes wider as the shift of the input latch timing between the base end and the end of the timing control wiring increases. If the input data valid window is relatively wide with respect to the valid time range in which each input circuit can latch input data, the setup time and hold time of the input data cannot be taken relatively large, and the operation speed can be increased. become unable.
[0010]
Considering the above-mentioned problem from the viewpoint of layout, when the input circuit and output circuit pairs are arranged alternately corresponding to the arrangement of the data terminals, the timing control wiring and output timing through which the input timing signal is propagated As a result of laying the timing control wiring through which the signal is propagated along the arrangement of the input circuit and the output circuit, the tendency that the input data valid window is relatively wide and the output data valid window is relatively narrow becomes remarkable. It was revealed that it was easy. In particular, since the DDR-SDRAM has a data rate twice that of the SDR-SDRAM even when the operation clock frequency is the same, it is indispensable to cope with high speed in terms of the input data valid window and the output data valid window.
[0011]
Further, the present inventors have clarified that the sizes of the input data valid window and the output data valid window are not only due to the length or time constant of the timing control wiring but also depend on the configuration of the latch circuit. . That is, assuming a latch circuit including an input gate composed of a first clocked inverter and a static latch having a second clocked inverter that is activated in the opposite phase to the first clocked inverter, When the clock signal and the clock signal obtained by inverting the clock signal by the inverter are used for activation control of both clocked inverters, the first clocked inverter of the input gate is changed from the inactive state to the active state. In the transient response state until the clocked inverter of the transition from the active state to the inactive state, the input change may not be reflected in the output. Such a transient response condition causes the input data valid window to be undesirably widened and the output data valid window to be undesirably narrowed.
[0012]
An object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of reducing variation or deviation in data input timing in a plurality of data input circuits to which data is supplied in parallel. Furthermore, the present invention intends to provide a semiconductor device capable of narrowing an input data valid window.
[0013]
Another object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of reducing variation or deviation in data output timing in a plurality of data output circuits that output data in parallel. Furthermore, the present invention intends to provide a semiconductor device capable of increasing the output data valid window.
[0014]
The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
The following is a brief description of an outline of typical inventions disclosed in the present application.
[0016]
[1] The first aspect of the present invention focuses on reducing skew on the timing control wiring of interface operation timing signals of interface circuits operated in parallel.
[0017]
That is, the semiconductor device has a plurality of bits for interfacing with a plurality of bits of information in parallel. First Interface terminal A plurality of first interface terminals through which the corresponding information is input / output via each of the first interface terminals When , Double Several The first A plurality of interface circuits provided corresponding to each of the interface terminals A plurality of first interface circuits each having an input circuit and an output circuit; And the semiconductor chip, the plurality of The first of The interface circuit of A first input circuit group in which the respective input circuits are grouped, and a first output circuit group in which the respective output circuits are grouped. Each group is divided into To Is , Timing signals for controlling interface operations are supplied serially in groups. First Timing control wiring is connected.
[0018]
According to the above, compared to the case where a plurality of interface circuits used for parallel interface with the outside are grouped together and the timing signal is supplied in series with a common timing control wiring, the base end of the timing control wiring And the difference (skew) in the propagation delay of the timing signal at the end. In other words, variation in data input timing in a plurality of data input circuits to which data is input in parallel, and variation in data output timing in a plurality of data output circuits that output data in parallel are Can be distributed every time. In short, the skew of the timing signal can be reduced for each group. As a result, the input data valid window can be made smaller and the output data valid window can be made larger than when no grouping is performed.
[0019]
As the interface circuits of each group are concentrated and arranged for each group, the difference in propagation delay of the timing signal between the base end and the end of the timing control wiring in the group becomes smaller. In other words, the skew of the timing signal is reduced within the group.
[0020]
The interface terminal includes a data terminal, and the interface circuit includes a data output circuit connected to the data terminal. The interface circuit includes a data input circuit connected to the data terminal. For example, the data terminal is used as a data input / output terminal that is also used for data input and output. Each data terminal is coupled to the input terminal of the data input circuit on one side and to the output terminal of the data output circuit on the other side. .
[0021]
The layout of the group of the circuits operated in parallel interface can be symmetric with respect to the base end of the control wiring, and can be asymmetric with respect to the left and right. A driver is provided at the base end of the timing control wiring for each group, and a driver having a relatively large driving capability may be connected to a timing control line having a relatively large load.
[0022]
When the interface circuit includes a buffer circuit connected to a corresponding interface terminal and a latch circuit connected to the corresponding buffer circuit and performing a latch operation of information to be interfaced, the timing signal is the latch circuit Latch control signal. In the case of the input circuit, for example, data supplied in synchronization with the change in the data strobe signal is input to the buffer circuit, and latched in the latch circuit in response to the latch control signal in synchronization with the change in the data strobe signal. Is transmitted to. In the case of an output circuit, for example, data to be output obtained by an internal operation is latched in a data latch circuit by a latch control signal synchronized with an external clock signal, and is output to the outside through an output buffer.
[0023]
In addition to the means for reducing the skew of the timing signal, at least a substantially equal delay component (time constant) in each of the groups is set in the interface signal wiring connecting the buffer circuit and the interface terminal. Thus, it is possible to easily reduce the situation in which the input data valid window and the output data valid window are adversely affected by the delay variation caused by the interface signal wiring. Here, setting equal delay components means matching with the delay time of the route requiring the longest delay time.
[0024]
Assuming application to an SDRAM, the semiconductor device further includes a plurality of memory cells in which data input from the data terminal is stored and the stored data can be output from the data terminal. In a data read operation, data read from a memory cell selected from the plurality of memory cells is latched by the latch circuit of the data output circuit and applied to the data terminal. In the data write operation, data latched in the latch circuit of the data input circuit from the plurality of data terminals is written into a memory cell selected from the plurality of memory cells.
[0025]
In particular, when applied to a DDR type SDRAM, the semiconductor device outputs a data strobe signal in synchronization with a timing signal for latching the latch circuit of the output circuit in response to a data read operation, and in response to a data write operation. An external signal terminal for inputting a data strobe signal for synchronizing a timing signal for latching the latch circuit of the input circuit is further provided as the interface terminal.
[0026]
[2] The second aspect of the present invention focuses on the transient response operation by the clocked inverter constituting the latch circuit on the interface circuit operated in parallel.
[0027]
In other words, paying attention to the input circuit arranged on the semiconductor chip, Above The input circuit is An input buffer circuit connected to the first interface terminal; and an input latch circuit connected to the input buffer circuit for performing a latch operation of the information; The input latch circuit is Above Input buffer circuit And an input gate connected to the input gate and a static latch connected to the input gate. The input gate includes a first clocked inverter that is activated and controlled by receiving a complementary clock signal having the same edge change timing, and the static latch receives the complementary clock signal and the first clocked inverter. Is configured to include a second clocked inverter that is activated and controlled in reverse phase.
[0028]
According to the above, since the complementary clock signals having the same edge change timing are used, the transient response in which both the first and second clocked inverters are inactivated due to the shift of the edge change timing. The period is shortened, and the period during which the input change is not reflected in the output during such a transient response period can be shortened. This helps to prevent the input data valid window from undesirably spreading.
[0029]
Paying attention to the output circuit arranged on the semiconductor chip, Above The output circuit is An output buffer circuit connected to the first interface terminal; and an input latch circuit connected to the output buffer circuit and performing a latch operation of information from a memory cell; The output latch circuit includes an input gate and an output having an input connected to the input gate. circuit And a static latch connected to the. At this time, the input gate is composed of a clocked inverter that is activated and controlled by receiving complementary clock signals having the same edge change timing.
[0030]
According to the above, since the complementary clock signal having the same edge change timing is used, the transient response period in which the clocked inverter is changed from the inactive state to the active state is shortened, which makes the output data valid window undesired. Helps reduce the narrowing situation.
[0031]
The complementary clock signal having the same edge change timing may be formed by a signal generation circuit on a semiconductor chip. The signal generation circuit includes a pair of differential amplifier circuits, and a clock terminal is commonly connected to one differential input terminal of the pair of differential amplifier circuits having different polarities, and the pair of differential amplifier circuits A reference voltage terminal is connected to the other differential input terminal having a different polarity from each other, and a complementary clock signal in which the edge change timing is aligned is output from the same polarity output node of the pair of differential amplifier circuits. is there.
[0032]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
<Outline of DDR-SDRAM>
FIG. 1 shows a DDR-SDRAM as an example of a semiconductor device according to the present invention. The DDR-SDRAM shown in the figure is not particularly limited, but is formed on a single semiconductor substrate such as single crystal silicon by a known MOS semiconductor integrated circuit manufacturing technique.
[0033]
The DDR-SDRAM 1 is not particularly limited, and has four memory banks BNK0 to BNK3. Although not shown, each of the memory banks BNK0 to BNK3 is not particularly limited, but each has four memory mats, and each memory mat is constituted by two memory arrays. One memory array is assigned to a data storage area in which the least significant bit of the column address signal corresponds to the logical value “0”, and the other memory array has data of which the least significant bit of the column address signal corresponds to the logical value “1”. Allocated to storage area. The memory bank memory mat and the memory array partition structure are not limited to the above. Therefore, in this specification, unless otherwise noted, each memory bank is composed of one memory mat. explain.
[0034]
The memory mats of the respective memory banks BNK0 to BNK3 include dynamic memory cells MC arranged in a matrix, and according to the figure, the selection terminals of the memory cells MC arranged in the same column are word lines WL for each column. The data input / output terminals of the memory cells arranged in the same row are coupled to one bit line BL of the complementary bit lines BL and BL for each row. Although only a part of the word lines WL and the complementary bit lines BL are representatively shown in the figure, a large number are actually arranged in a matrix and have a folded bit line structure with a sense amplifier as the center. Yes.
[0035]
For each of the memory banks BNK0 to BNK3, row decoders RDEC0 to RDEC3, data input / output circuits DIO0 to DIO3, and column decoders CDEC0 to CDEC3 are provided.
[0036]
The word line WL of the memory mat is selected and driven to the selected level according to the decoding result of the row address signal by the row decoders RDEC0 to RDEC3 provided for the memory banks BNK0 to BNK3.
[0037]
The data input / output circuits DIO0 to DIO3 include a sense amplifier, a column selection circuit, and a write amplifier. The sense amplifier is an amplifying circuit that detects and amplifies a minute potential difference appearing on the complementary bit lines BL and BL by reading data from the memory cell MC. The column selection circuit is a switch circuit for selecting the complementary bit lines BL and BL to conduct to the input / output bus 2 such as a complementary common data line. The column selection circuit is selected according to the decoding result of the column address signal by the corresponding one of the column decoders CDEC0 to CDEC3. The write amplifier is a circuit that differentially amplifies the complementary bit lines BL and BL via the column switch circuit in accordance with write data.
[0038]
A data input circuit 3 and a data output circuit 4 are connected to the input / output bus 2. The data input circuit 3 receives externally supplied write data in the write mode and transmits it to the input / output bus 2. The data output circuit 4 inputs read data transmitted from the memory cell MC to the input / output bus 2 in the read mode and outputs the read data to the outside. Although the input terminal of the data input circuit 3 and the output terminal of the data output circuit 4 are not particularly limited, they are coupled to 16-bit data input / output terminals DQ0 to DQ15. For convenience, reference numerals DQ0 to DQ15 may be attached to the data that the SDRAM 1 inputs and outputs to the outside.
[0039]
Although not particularly limited, the DDR-SDRAM 1 has 15-bit address input terminals A0 to A14. Address input terminals A0-A14 are coupled to address buffer 5. Of the address information supplied to the address buffer 5 in a multiplexed form, the row address signals AX0 to AX12 are regarded as a row address latch 6 and the column address signals AY0 to AY11 are regarded as a bank selection signal as a bank selection signal. The select signals AX13 and AX14 are supplied to the bank selector 8 and the mode register setting information A0 to A14 are supplied to the mode register 9.
[0040]
The operation of the four memory banks BNK0 to BNK3 is selected by the bank selector 8 according to the logical values of the 2-bit bank selection signals AX13 and AX14. That is, only the memory bank whose operation is selected can be operated. For example, sense amplifiers, write amplifiers, column decoders and the like are not activated in memory banks whose operations are not selected.
[0041]
The row address signals AX0 to AX12 latched in the row address latch 6 are supplied to the row address decoders RDEC0 to RDEC3.
[0042]
Column address signals AY0 to AY11 latched in the column address latch 7 are preset in the column address counter 10 and supplied to the column address decoders CDEC0 to CDEC3. When burst access, which is continuous memory access, is instructed, the column address counter 10 is incremented by the number of consecutive times (the number of bursts), and a column address signal is generated internally.
[0043]
The refresh counter 11 is an address counter that itself generates a row address for refreshing stored information. When the refresh operation is instructed, the word line WL is selected according to the row address signal output from the refresh counter 11, and the stored information is refreshed.
[0044]
The control circuit 12 is not particularly limited, but the clock signals CLK and CLKb, the clock enable signal CKE, and the chip select signal CSb (suffix b means that the signal to which it is attached is a low enable signal or a level inverted signal. ), Predetermined information is input from the mode register 9 together with external control signals such as the column address strobe signal CASb, the row address strobe signal RASb, the write enable signal WEb, the data mask signals DMU and DML, and the data strobe signal DQS. The operation of the DDR-SDRAM 1 is determined by a command defined by a combination of the states of these input signals, and the control circuit 12 has control logic for forming an internal timing signal corresponding to the operation designated by the command.
[0045]
The clock signals CLK and CLKb are SDRAM master clocks, and other external input signals are significant in synchronization with the rising edge of the clock signal CLK.
[0046]
The chip select signal CSb instructs the start of the command input cycle by its low level. When the chip select signal is at a high level (chip non-selected state), other inputs have no meaning. However, internal operations such as a memory bank selection state and a burst operation, which will be described later, are not affected by the change to the chip non-selection state.
[0047]
The RASb, CASb, and WEb signals have different functions from the corresponding signals in a normal DRAM, and are significant signals when defining a command cycle to be described later.
[0048]
The clock enable signal CKE is a control signal for the power-down mode and the self-refresh mode. In the power-down mode (which is also a data retention mode in the SDRAM), the clock enable signal CKE is set to a low level.
[0049]
The data mask signals DMU and DML are mask data in units of bytes with respect to the input write data. The high level of the data mask signal DMU instructs to inhibit writing by the upper bytes of the write data, and the high level of the data mask signal DML indicates the write data. Instructs write suppression by the lower byte of.
[0050]
The data strobe signal DQS is supplied from the outside as a write strobe signal during a write operation. That is, when a write operation is instructed in synchronization with the clock signal CLK, the supply of data synchronized with the data strobe signal DQS from the clock signal period after the clock signal period in which the instruction has been issued is defined. . During a read operation, the data strobe signal DQS is output to the outside as a read strobe signal. That is, in the data read operation, the data strobe signal changes in synchronization with the external output of the read data. For this purpose, a DLL (Delayed Lock Loop) circuit 13 and a DQS output buffer 14 are provided. In order to synchronize the clock signal CLK received by the semiconductor device 1 and the data output timing of the data output circuit 4, the DLL circuit 13 controls the data output operation control clock signal (control in phase with the data strobe signal DQS during the read operation). The phase of the clock signal 15 is adjusted. Although not particularly limited, the DLL circuit 13 reproduces the internal clock signal 15 that can compensate the signal propagation delay time characteristic of the internal circuit by the replica circuit technique and the phase synchronization technique. The data output circuit 4 that is operated to output data can output data at a timing that is reliably synchronized with the external clock signal CLK. The DQS buffer 14 outputs the data strobe signal DQS to the outside in phase with the internal clock signal 15.
[0051]
The row address signals (AX0 to AX12) are defined by the levels of address input terminals A0 to A12 in a later-described row address strobe / bank active command (active command) cycle synchronized with the rising edge of the clock signal CLK. In this active command cycle, the signals AX13 and AX14 input from the address input terminals A13 and A14 are regarded as bank selection signals. When A13 = A14 = “0”, the bank BNK0, A13 = “1”, A14 = “ When 0, bank BNK1, A13 = “0”, when A14 = “1”, bank BNK2, and when A13 = “1”, A14 = “1”, bank BNK3 are selected. The memory bank selected in this manner is subjected to data reading by a read command, data writing by a write command, and precharging by a precharge command.
[0052]
The column address signals (AY0 to AY11) are levels of the terminals A0 to A11 in a column address / read command (read command) cycle and a column address / write command (write command) cycle, which will be described later, synchronized with the rising edge of the clock signal CLK. Defined by The column address designated by this is used as the start address of burst access.
[0053]
In the DDR-SDRAM 1, although not particularly limited, the clock signal CLK, the inverted clock signal CLKb, the clock enable signal CKE, the chip selection signal CSb, the RAS signal RASb, the CAS signal CASb, the write enable signal WEb, and the address input signals A0 to A0. A14, an input buffer for receiving the data mask signals DMU and DML and the data strobe signal DQS, an interface for the data input buffer (input first stage buffer) of the data input circuit 3, and the data output buffer (output final stage buffer) of the data output circuit 4 Is based on, for example, the well-known SSTL2 (Class II) standard. In the SSTL2 standard, a level of 1.6 volts or higher which is 0.35 V or higher with respect to a reference potential (VREF) such as 1.25 volts is regarded as H level, and a level of 0.35 V or lower with respect to the reference potential. That is, a level of 0.90 volts or less is regarded as the L level. The external interface specification is not limited to SSTL2, and may be, for example, the SSTL3 standard.
[0054]
The DDR-SDRAM 1 is not particularly limited, but commands such as the following [1] to [9] are defined in advance.
[0055]
[1] The mode register set command is a command for setting the mode register 9. This command is specified by CSb, RASb, CASb, WEb = low level, and data to be set (register set data) is given via A0 to A14. The register set data is not particularly limited, but may be burst length, CAS latency, burst type, or the like. The settable burst length is not particularly limited, but is 2, 4, 8, and the settable CAS latency is not particularly limited, but is 2,2.5.
[0056]
The CAS latency designates how many cycles of the clock signal CLK are spent from the fall of CASb to the output operation of the data output circuit 4 in a read operation instructed by a column address / read command described later. An internal operation time for data reading is required until the read data is determined, and is used for setting it according to the frequency of use of the clock signal CLK. In other words, the CAS latency is set to a relatively large value when the clock signal CLK having a high frequency is used, and the CAS latency is set to a relatively small value when the clock signal CLK having a low frequency is used.
[0057]
[2] The row address strobe / bank active command is a command for validating the instruction of the row address strobe and the selection of the memory bank by A13 and A14. CSb, RASb = low level (“0”), CASb, WEb = Instructed by a high level (“1”), the address supplied to A0 to A12 at this time is used as a row address signal, and the signals supplied to A13 and A14 are taken in as memory bank selection signals. The capturing operation is performed in synchronization with the rising edge of the clock signal CLK as described above. For example, when the command is specified, the word line in the memory bank specified by the command is selected, and the memory cells connected to the word line are respectively conducted to the corresponding complementary data lines.
[0058]
[3] The column address / read command is a command necessary for starting a burst read operation and a command for giving a column address strobe instruction. CSb, CASb, = low level, RASb, WEb = high level At this time, the address supplied to A0 to A11 is taken in as a column address signal. The column address signal thus fetched is preset in the column address counter 10 as a burst start address. In the burst read operation instructed by this, the memory bank and the word line in the row address strobe / bank active command cycle are selected before that, and the memory cell of the selected word line receives the clock signal CLK. In accordance with the address signal output from the column address counter 10 in synchronism with each other, the memory bank sequentially selects, for example, in units of 32 bits, and continuously to the outside in units of 16 bits in synchronization with the rise and fall of the data strobe signal DQS. Is output. The number of data (words) to be read continuously is the number specified by the burst length. Further, data reading from the data output circuit 4 is started after waiting for the number of cycles of the clock signal CLK defined by the CAS latency.
[0059]
[4] The column address / write command is a command necessary for starting the burst write operation when burst write is set in the mode register 9 as a mode of the write operation. Further, this command gives an instruction for column address strobe in burst write. The command is instructed by CSb, CASb, WEb, = low level, and RASb = high level. At this time, the address supplied to A0 to A11 is taken in as a column address signal. The column address signal thus fetched is supplied to the column address counter 10 as a burst start address in burst write. The procedure of the burst write operation instructed thereby is performed in the same manner as the burst read operation. However, there is no CAS latency setting in the write operation, and writing of the write data is started in synchronization with the data strobe signal DQS with a delay of one cycle of the clock signal CLK from the column address / write command cycle.
[0060]
[5] The precharge command is a command for starting a precharge operation for the memory bank selected by A13 and A14, and is designated by CSb, RASb, WEb, = low level, and CASb = high level.
[0061]
[6] The auto-refresh command is a command required to start auto-refresh, and is designated by CSb, RASb, CASb = low level, and WEb, CKE = high level. The refresh operation by this is the same as CBR refresh.
[0062]
[7] When the self-refresh entry command is set, the self-refresh function operates while CKE is at the low level, and during that time, refresh operation is automatically performed at a predetermined interval without giving a refresh instruction from the outside. Is done.
[0063]
[8] The burst stop command is a command necessary for stopping the burst read operation, and is ignored in the burst write operation. This command is indicated by CASb, WEb = low level and RASb, CASb = high level.
[0064]
[9] The no operation command is a command for instructing not to perform a substantial operation, and is designated by CSb = low level, RASb, CASb, WEb = high level.
[0065]
In the DDR-SDRAM 1, when a burst operation is performed in one memory bank, if another memory bank is specified in the middle and a row address strobe / bank active command is supplied, The operation of the row address system in the other memory bank is made possible without affecting the operation in the other memory bank. That is, a row address system operation specified by a bank active command or the like and a column address system operation specified by a column address / write command or the like can be performed in parallel between different memory banks. Therefore, as long as data does not collide at the data input / output terminals DQ0 to DQ15, a precharge command for a memory bank different from the memory bank to be processed during execution of a command that has not been processed, It is possible to start the internal operation in advance by issuing a row address strobe / bank active command.
[0066]
As is clear from the above description, the DDR-SDRAM 1 is capable of data input / output synchronized with both rising and falling edges of the data strobe signal DQS synchronized with the clock signal CLK, and synchronized with the clock signal CLK. Since address and control signals can be input / output, a large-capacity memory similar to DRAM can be operated at a high speed comparable to SRAM, and several data can be accessed for one selected word line. By designating whether or not to be performed by the burst length, the built-in column address counter 10 sequentially switches the column system selection state, and a plurality of data can be read or written continuously.
[0067]
<Data input circuit>
FIG. 2 shows an example of the data input circuit 3 of the DDR-SDRAM 1. In the first stage, an input first stage buffer 20 of SSTL specification is arranged. The input first stage buffer 20 inputs write data supplied in synchronization with the rising and falling edges of the data strobe signal DQS. Although not shown, the input first-stage buffer 20 has a current mirror load, a data terminal is connected to the gate of one differential input MOS transistor, and a reference voltage is input to the gate of the other differential input MOS transistor. The active / inactive control is performed via a power switch MOS transistor that is switch-controlled by an enable signal DIEN.
[0068]
In the next stage of the differential input buffer 20, the serial path of the latch circuits 21A to 21C and the serial path of the latch circuits 21D and 21E are connected in parallel, and when the write operation is instructed, a half cycle of the data strobe signal DQS is performed. Data supplied in units is shifted by half a cycle and sequentially latched in the serial path of the latch circuits 21A to 21C and the serial path of the latch circuits 21D and 21E. As a result, the write data supplied in units of half cycles of the data strobe signal DQS is transmitted in parallel in units of one cycle of the data strobe signal DQS and transmitted to the subsequent stage. That is, each of the latch circuits 20A to 20E is configured by the clocked inverters CIV1 and CIV2 and the inverter IV, and is latch-controlled by the complementary clock signals DSCKT and DSCKB having the same edge change timing. Each of the clocked inverters CIV1 and CIV2 is constituted by a series circuit of p-channel MOS transistors Mp1 and Mp2 and n-channel MOS transistors Mn3 and Mn4 as illustrated in FIG. 3, and clock signals are supplied to the control terminals B and T. DSCKT and DSCKB are supplied, and as illustrated in FIG. 4, the latch circuits 21A, 21C, and 21E perform a latch operation in synchronization with the fall of the clock signal DSCKB, and the latch circuits 21B and 21D perform the rise of the clock signal DSCKT. A latch operation is performed in synchronization with the fall.
[0069]
FIG. 5 illustrates a circuit for generating the clock signals DSCKT and DSCKB. The signal generation circuit 22 is configured by mutually connecting input terminals having different polarities of a pair of differential amplifier circuits. That is, one differential amplifier circuit includes a current mirror load composed of p-channel MOS transistors Mp11 and Mp12, n-channel differential input MOS transistors Mn13 and Mn14, and an n-channel power switch MOS transistor Mn15. The gate of the MOS transistor Mn13 serves as an inverting input terminal, and the gate of the MOS transistor Mn14 serves as a non-inverting input terminal. The other differential amplifier circuit includes a current mirror load composed of p-channel MOS transistors Mp21 and Mp22, n-channel differential input MOS transistors Mn23 and Mn24, and an n-channel power switch MOS transistor Mn25. The gate of the MOS transistor Mn23 is an inverting input terminal, and the gate of the MOS transistor Mn24 is a non-inverting input terminal.
[0070]
A data strobe signal DQS is input to the gates of the differential input MOS transistors Mn13 and Mn24, and a reference voltage VREF is input to the gates of the differential input MOS transistors Mn14 and Mn23. The internal clock signals DSCLKT and DSCLKB at a level complementary to the data strobe signal DQS can be obtained from the CMOS inverters 51 and 52 connected to the single-ended output node.
[0071]
DSEN is an enable control signal for the signal generation circuit 22 and is supplied to the gates of the power switch MOS transistors Mn15 and MN25. The signal generation circuit 22 is activated by the high level of the enable control signal DSEN. In this active state, an operating current flows through the differential amplifier circuit, and immediately a minute potential difference from the signal level of the terminal DQS around the reference voltage VREF is amplified. Due to the differential amplification, the signal input operation from the terminal DQS is fast.
[0072]
As can be understood from the description of the data input circuit 3, in the DDR-SDRAM 1, write data is input from the outside in synchronization with both rising and falling of the data strobe signal DQS synchronized with the clock signal CLK. The write operation inside the DDR-SDRAM 1 is performed with the period of the clock signal CLK as a minimum unit.
[0073]
Next, the latch circuit 21A shown in FIG. 6 will be described in detail as a latch circuit controlled by a complementary clock signal having the same edge change timing. In FIG. 7A, when the latch circuit 21A in FIG. 6 latches data having a logical value “1”, in FIG. 7B, the latch circuit 21A similarly latches data having a logical value “0”. The operation timing is shown respectively. As apparent from FIG. 7, when the clock signals IT = 0 and IB = 1, the clocked inverter CIV1 is enabled for input operation, and the clocked inverter CIV2 is disabled for input operation. It goes through. On the other hand, when the clock signals IT = 1 and IB = 0, the clocked inverter CIV1 is disabled for input operation and the clocked inverter CIV2 is enabled for input operation, whereby the latch circuit 21A is in a latched state.
[0074]
7A and 7B, the latch circuit 21A changes from the through state to the latch state at time t3. When the input data D is inverted at time t0, the change is transmitted to the output Q at time t1 (operation delay times td1, td3), and reflected on the output of the inverter IV at time t2 (operation delay times td2, td4). ). Since the clock signals DSCKB and DSCKT (IT, IB) of the latch circuit 21A have the same clock edge, the first and second clocked inverters CIV1 and CIV2 are both deactivated due to a shift in edge change timing. The transient response period is substantially negligibly short, and there is substantially no period during which the change in input is not reflected in the output as in the comparative example described below. . Therefore, the setup time can be considered at the same timing in both cases of “1” data latch and “0” data latch.
[0075]
On the other hand, in the case of the latch circuit using the clock signals IT and IB having different edge change timings as illustrated in FIG. 8, the latch state is changed from the through state as shown in FIGS. When the transition is made, a transient response period of IT = 1 and IB = 1 occurs, and during this period, in the “1” data latch operation of (A), the change in the input D is reflected in the output Q even during the transient response period. However, in the “0” data latch operation in (B), the change in the input D during the transient response period is not reflected in the output Q, and there is a possibility of being missed. Therefore, in the case of (A), the setup time S1 is considered based on the time tI1 at which the latch state of the latch circuit is achieved, and in the case of (B), the time tI0 at which the change of the through state of the latch circuit is started. The setup time S3 must be considered as a reference. In such a case, it is practically impossible to use different setup times according to the logical value of the latch data, and the longer setup time must be adopted uniformly, resulting in high-speed operation. It becomes difficult to respond to. On the other hand, if a latch circuit using complementary clock signals with uniform edge changes as described with reference to FIG. 6 is adopted, it is easy to cope with high-speed operation. The same applies to the other latch circuits shown in FIG.
[0076]
<Data output circuit>
FIG. 10 shows an example of the data output circuit 4 of the DDR-SDRAM 1. Data RDAT and FDAT are read in parallel from the active memory bank in the data read operation. This read operation is performed in cycle units in synchronization with the clock signal CLK. One data RDAT is transmitted to the serial path of the latch circuits 30A, 30B, and the other data FDAT is transmitted to the serial path of the latch circuits 30C, 30D, 30E. One final stage latch circuit 30B is connected to an inverter 32 via an output gate 31A composed of a clocked inverter and reaches the output buffer 33, and the other final stage latch circuit 30E includes an output gate 31B composed of a clocked inverter. To the output buffer 33 through the inverter 32.
[0077]
The latch circuits 30A and 30C latch the input in synchronization with the clock signal L1CK, and the latch circuit 30D latches the output of the latch circuit 30C in synchronization with the clock signal L2CK. The clock signals L1CK and L2CK are internal clock signals synchronized with complementary clock signals ICKT and ICKB, which will be described later, generated based on the clock signals CLK and CLKb. Data RDAT and FDAT read in parallel from the memory bank in synchronization with the cycle of the clock signal CLK are latched in the latch circuits 30A and 30C in synchronization with the clock signal CLK (ICKT), and the latch data of the latch circuit 30C. FL1D is latched by the latch circuit 30D in synchronization with the clock signal CLKb (ICKB).
[0078]
The latch circuits 30A to 30D can adopt the master / slave logic illustrated in FIG. The master stage and the slave stage are constituted by clocked inverters CIV1 and CIV2 and an inverter IV, respectively. The clocked inverters CIV1 and CIV2 have the circuit configuration of FIG.
[0079]
The circuit for generating the clock signals ICKT and ICKB has the same configuration as the input buffer for the data strobe signal DQS in FIG. 5, as illustrated in FIG. However, the inverted clock signal CLKb is used instead of the reference voltage VREF. In FIG. 12, Mp16, Mp17, Mp26, and Mp27 are p-channel MOS transistors. Mn18, Mn19, Mn20, Mn28, Mn29, and Mn30 are n-channel MOS transistors. CKEN is an activation control signal. The L1CK and L2CK are clock signals synchronized with the clock signals ICKT and ICKB.
[0080]
The latch circuits 30B and 30E shown in FIG. 10 are constituted by clocked inverters CIV1 and CIN2 and an inverter IV, and one of them is in a through state and the other is in a latched state in synchronization with clock signals L3CKT and L3CKB. Be controlled. The output gates 31A and 31B are operated in synchronization with the clock signals L3CKT and L3CKB, and those connected to the subsequent stage of the latch circuit 30B or 30E in the latched state are enabled to operate, and connected to the subsequent stage of the latch circuit 30B or 30E in the through state. What is to be controlled is in a high impedance state.
[0081]
The clock signals L3CKT and L3CKB are timing signals generated by the DLL circuit 13 performing a predetermined delay adjustment on the clock signals ICKT and ICKB as shown in FIG. In this delay adjustment, the data output timing which is alternately selected by the output gates 31A and 31B and appears at the data terminal DQj via the inverter 32 and the output buffer 33 in synchronization with the clock signals ICKT and ICKB is changed to the edge of the data strobe signal DQS. This is a process for setting a delay time necessary to synchronize with the change timing.
[0082]
As illustrated in FIG. 13, the output buffer 33 has a CMOS inverter at the final stage using a power supply voltage VDDQ that conforms to the SSTL2 interface specification as an operation power supply. The CMOS inverter is activated and controlled by an output enable signal DOEN via a NAND gate NAND and a NOR gate NOR. When the output enable signal DOEN is at a high level, the output operation is enabled according to data DATA, and when the output enable signal DOEN is at a low level. Controlled to a high output impedance state.
[0083]
FIG. 14 illustrates the output operation timing of the output circuit of FIG. As can be understood from the description of the data output circuit 4, the data read operation in the DDR-SDRAM 1 is performed with the cycle of the clock signal CLK as a minimum unit, and the data read by this operation becomes the clock signal CLK. The data is output from the data terminal DQj in synchronization with both rising and falling of the data strobe signal DQS to be synchronized.
[0084]
Next, the details of the latch circuit 30B of FIG. 15 will be described as an output latch circuit that is latch-controlled by complementary clock signals having the same edge change timing. The locked inverters CIV1 and CIV2 in FIG. 15 have the same circuit configuration as that in FIG.
[0085]
In FIG. 16A, when the latch circuit 30B in FIG. 15 latches data having a logical value “1”, in FIG. 16B, the latch circuit 30B similarly latches data having a logical value “0”. The operation timing is shown respectively. As is apparent from FIG. 16, when the clock signals OT = 0 and OB = 1, the clocked inverter CIV1 is disabled for input operation, and the clocked inverter CIV2 is enabled for input operation. Latched. On the other hand, when the clock signals OT = 1 and OB = 0, the clocked inverter CIV1 is enabled for input operation and the clocked inverter CIV2 is disabled for input operation, whereby the latch circuit 30B enters the through state.
[0086]
In FIGS. 16A and 16B, the latch circuit 30B transitions from the latch state to the through state at time t0. Data I is determined before time t0. Therefore, when the latch circuit 30B is changed from the latched state to the through state at time t0, the output O is determined after the operation delay time tdo1 has elapsed in the case of “1” data output, and in the case of “0” data output. The output O is determined after the operation delay time tdo0 has elapsed. Since the clock signals L3CKT and L3CKB (OT, OB) of the latch circuit 30B have the same clock edge, the transient response period during which the first clocked inverter CIV1 is deactivated due to the shift of the edge change timing is It is substantially negligibly short, and there is substantially no period during which the change in the input is not reflected in the output in such a transient response period as in the comparative example described below. Therefore, the output timing as viewed from t0 is the same for both the output of “1” data and the output of “0” data.
[0087]
In contrast, in the case of a latch circuit using clock signals OT and OB having different edge change timings as illustrated in FIG. 17, as shown in FIGS. 18A and 18B, the latch state is changed to the through state. When the transition is made, a transient response period of IT = 1 and IB = 1 occurs, and during this period, in the “0” data output operation of (B), the change in data I is reflected in the output O even during the transient response period. However, in the “1” data latch operation of (A), the change in the data I during the transient response period is not reflected in the output O. Therefore, the output timing with respect to time t0 is tOd0 + tdo1 in the case of “1” data output, and tdo0 in the case of “0” data output. Thus, if the output timing differs according to the logical value of the output data, the period during which all the bits that are output in parallel are valid is shortened, and as a result, it becomes difficult to cope with high-speed operation. End up. On the other hand, if a latch circuit using complementary clock signals with uniform edge changes is employed as described with reference to FIG. 15, it is easy to cope with high-speed operation. The same applies to the other latch circuits shown in FIG.
[0088]
<Interface circuit layout>
FIG. 19 shows a chip appearance of the DDR-SDRAM 1. A large number of bonding pads 42 are arranged in a control system circuit area 41 assigned to the central portion of the semiconductor chip 40, and a power supply system control circuit 43, an address system control circuit 44, a command system control circuit 45, an input / output control. A circuit 46 and a power supply system control circuit 47 are provided. The memory banks BNK0 to BNK3 are formed outside the control system circuit area 41. The power supply system control circuits 43 and 47 include circuits for forming a word line drive voltage, a substrate bias voltage, and the like based on the power supply voltage VDD. The address system control circuit 44 includes the address latches 6 and 7 and the column address counter 10. The command system control circuit 45 includes logic for controlling the operation mode based on command system signals such as CSb, RASb, CASb, WEb in the control circuit 12. The input / output control circuit 46 includes a signal input / output control circuit represented by the data input circuit 3 and the data output circuit 4. The large number of bonding pads 42 are classified into an address system, a command system, and a data system, and are arranged together.
[0089]
FIG. 20 illustrates the package appearance of the DDR-SDRAM 1, particularly the arrangement of external connection terminals such as lead pins of the package. In FIG. 20, pins indicated by NC are unused terminals. In the figure, the data strobe signal is divided into DQSU and DQSL. In the above description, the data strobe signal DQS has been representatively described. However, in practice, different data strobe signals are allocated to the upper byte data terminals DQ15 to DQ8 and the lower byte data terminals DQ7 to DQ0, respectively. Because it is. Reference numerals of the data terminals DQ15 to DQ10 are also indicated as DQF to DQA.
[0090]
FIG. 21 shows a specific layout configuration of the input / output control circuit 46. A corresponding external terminal name is appended to the bonding pad 42, such as DQ0.
[0091]
The input / output control circuit 46 includes data strobe signal output circuits QSU, QSL formed in the unit region L1 as interface circuits, and data output circuits O8, O7, O9, O6, OA, O5, OB formed in the unit region L2. Column (data output circuit column OAL), mask data input circuits MU, ML formed in the unit region L3, columns of data input circuits I8, I7, I9, I6, IA, I5, IB formed in the unit region L4 ( Data input circuit array IAL), data strobe signal input circuits DSU, DSL formed in the unit region L5, data input circuits I4, IC, I3, ID, I2, IE, I1, IF, I0 formed in the unit region L4 (Data input circuit array IAR), data output circuits O4, OC, O3, OD, O2, OE, O1, OF formed in the unit region L2, Having 0 column (data output circuit array OAR).
[0092]
The data output circuit and the data input circuit are commonly connected to corresponding data terminals. For example, the data output circuit O0 is connected to the corresponding data terminal DQ0 by the data line W5, and the data input circuit I0 is connected to the corresponding data terminal DQ0 by the data line W4. A data strobe signal output circuit and a data strobe signal input circuit are also connected to corresponding data strobe terminals. For example, the data strobe signal output circuit QSU is connected to the corresponding data strobe terminal DQSU via a wiring W2, and the data strobe signal input circuit DSU is connected to the corresponding data strobe terminal DQSU via a wiring W3. In FIG. 21, the mask data input circuit MU is connected to the corresponding terminal DMU via a wiring W1. Other circuits whose wiring is not shown are similarly connected to corresponding terminals.
[0093]
Although not shown in particular, the interface signal wiring such as W5 and W4 for connecting the data output circuit and the data input circuit to the corresponding data terminals, at least the interface circuit such as the data output circuit string and the data input circuit string, respectively. If a common delay component (time constant) that matches the delay time of the path that requires the longest delay time is set for the interface signal wiring in the group, the input data valid window and the It is possible to easily reduce the situation where the output data valid window is adversely affected.
[0094]
The unit area L2 includes a unit bit configuration of the data output circuit 4 shown in FIG. At this time, the final output stage buffer 33 may be disposed in the vicinity of the corresponding bonding pad 42. The unit storage area L4 includes the unit bit configuration of the data input circuit 3 shown in FIG. At this time, the first-stage buffer 20 may be disposed in the vicinity of the corresponding bonding pad 42. The unit storage area L5 includes the unit bit structure of the input buffer 22 shown in FIG.
[0095]
As is apparent from the arrangement of the interface circuit in FIG. 21, the data output circuit for outputting data in parallel is divided into left and right data output circuit rows OAL and OAR, and the data input circuit for inputting data in parallel is data The input circuit arrays IAL and IAR are divided into left and right parts.
[0096]
W7 shown along the data input circuit arrays IAL and IAR is a timing at which the timing signals DSCKT and DSCKB (see FIG. 2) are sequentially transmitted in series to the input circuits formed in the respective unit regions L4. Control wiring. Timing signals DSCKT and DSCKB (see FIG. 2) are propagated from one to the left and right timing control wiring W7 via the clock driver B2. FIG. 22 shows the data input circuit rows IAL and IAR extracted.
[0097]
FIG. 23 shows the data input operation timing by the data input circuit arrays IAL and IAR. After passing through the clock driver B2, the timing control signals DSCKT and DSCKB have different propagation delays on the timing control wiring W7 between the far end and the near end of the clock driver B2. In order for each data input circuit to ensure the necessary setup time ts1 and hold time ht1 with respect to the change points of the timing control signals DSCKT and DSCKB transmitted to the respective data input circuits, the setup of all the input circuits is performed. At least parallel input data must be determined in the time range of the input data valid window tiw1, which is a time range including the time and the hold time. At this time, the data input circuit array is divided into IAL and IAR, and timing control signals DSCKT and DSCKB are propagated for each of the data input circuit arrays IAL and IAR. Further, individual data input circuits are provided in the data input circuit arrays IAL and IAR. The time range of the input data valid window tiw1 is narrower than the case where the data input circuit row is not divided or the case where the data input circuit is arranged next to the data output circuit sequentially, because the data input circuit is not divided. Become.
[0098]
As a comparative example, FIG. 26 shows a layout in which the data input circuit array is not divided as described above and the data input circuits in the region L4 are sequentially arranged adjacent to the data output circuits in the region L2. In this case, as apparent from FIG. 27 in which the data input circuit row portion is extracted, the timing control wiring W7 becomes long. Therefore, as shown in FIG. 28 showing the data input operation timing of the data input circuit row, the propagation delay at the far end and the near end of the clock driver B2 on the timing control wiring W7 becomes large, and the input is made accordingly. The time range of the data valid window tiw2 is also expanded.
[0099]
Therefore, by adopting the layout of FIG. 21, the input data valid window becomes small, and it becomes easy to cope with the increase in the operation speed of the DDR-SDRAM 1.
[0100]
In FIG. 21, W6 shown along the data output circuit rows OAL and OAR is sequentially connected to the output circuit formed in each unit region L2 in series with the timing signals L3CKT and L3CKB (see FIG. 10). Is a timing control wiring for transmitting. Timing signals L3CKT and L3CKB are propagated from one side to the left and right timing control wiring W6 via the clock driver B1. In FIG. 24, the data output circuit rows OAL and OAR are extracted and shown. The path lengths for transmitting the timing signals L3CKT and L3CKB to the clock drivers B1 of the data output circuit arrays OAL and OAR are different. The driver CD1 assigned to the wiring LN1 with a long propagation path has a larger driving capability than the driver CD2 assigned to the wiring LN2 with a short propagation path, and the timing signals L3CKT and L3CKB supplied to the respective clock drivers B1 are large. There is no skew.
[0101]
FIG. 25 shows data output operation timings by the data output circuit arrays OAL and OAR. The timing control signals L3CKT and L3CKB are different in signal propagation delay between the wirings LN1 and LN2, and after passing through the clock driver B1, signals are transmitted at the far and near ends of the clock driver B1 on the timing control wiring W6. There is a difference in propagation delay. In FIG. 25, the difference in delay time is represented by tcd0, tcd1, tcd2, and tcd3. Output data appears at the data terminal after a time to2 with respect to the change point of the timing control signals L3CKT and L3CKB propagated to the respective data output circuits. The time range in which the output data from the data output circuit is determined at all data terminals is the time range of the output data valid window tow1. At this time, the data output circuit array is divided into OAL and OAR, and timing control signals L3CKT and L3CKB are propagated for each of the data output circuit arrays OAL and OAR. Further, individual data output circuits are provided in the data output circuit arrays OAL and OAR. Since the data output circuit train is not divided, the time range of the output data valid window tow1 is wider than when the data output circuit array is not divided or when the data output circuit is sequentially arranged adjacent to the data input circuit. Become.
[0102]
FIG. 26 shows, as a comparative example, a layout in which the data output circuit array is not divided as described above and the data input circuits in the region L4 are sequentially arranged adjacent to the data output circuits in the region L2. In this case, as is clear from FIG. 29 in which the portion of the data output circuit row is extracted, the timing control wiring W6 becomes long. Therefore, as apparent from FIG. 30 showing the data output operation timing of the data output circuit array, the propagation delay at the far end and the near end of the clock driver B1 on the timing control wiring W6 becomes large, and the output data is accordingly increased. The time range of the valid window tow2 is also narrowed.
[0103]
Therefore, by adopting the layout of FIG. 21, the output data valid window is widened, and it is easy to cope with the increase in the operation speed of the DDR-SDRAM 1.
[0104]
31 to 38 illustrate other layout configurations such as a data input circuit row and a data output circuit row. As shown in FIG. 31, the data output circuit rows OAL and OAR may be arranged in the center of the area of the input / output control circuit 46. As shown in FIG. 32, the clock drivers B1 of the data output circuit arrays OAL and OAR may be arranged close to the center. As shown in FIGS. 33 and 34, the data input circuit arrays IAL and IAR may be adjacent to each other, and the data output circuit arrays OAL and OAR may be adjacent to each other. Further, as illustrated in FIGS. 35 and 36, in the area of the input / output control circuit 46, the data output circuit arrays 100 to 104 and the data input circuit arrays 105 to 108 are arranged separately in the vertical direction. Is also possible. Furthermore, as illustrated in FIG. 37, the data output circuit array OAL and the data input circuit array IAL may be adjacent to each other, and the data output circuit array OAR and the data input circuit array IAR may be adjacent to each other. Similarly, as illustrated in FIG. 38, the data output circuit array OAL and the data input circuit array IALa may be adjacent to each other, and the data output circuit array OAR and the data input circuit array IARa may be adjacent to each other.
[0105]
Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, it is needless to say that the present invention is not limited thereto and can be variously modified without departing from the gist thereof.
[0106]
For example, the grouping for the interface circuits that are operated in parallel output operation or parallel input operation is not limited to the two divisions described above, and may be more than that. The number of data input / output terminals of the SDRAM is not limited to 16 bits, and may be 8 bits, 4 bits, or the like. Also, the number of memory banks of the SDRAM, the memory mats of the memory banks, and the configuration of the memory array are not limited to the above and can be changed as appropriate.
[0107]
Further, the data output circuit and the data input circuit constituting the interface circuit are not limited to the above configuration. In addition, when the interface circuit includes a buffer circuit and a latch circuit, the buffer circuit and the latch circuit may be arranged separately. In this case, at least the latch circuit is a target of grouping.
[0108]
In the above description, the case where the invention made mainly by the inventor is applied to the DDR-SDRAM, which is the field of use behind the present invention, has been described. The present invention can be widely applied to a semiconductor device called a microcomputer, a system LSI, an accelerator, or the like on-chip a memory, a DDR-SDRAM or the like.
[0109]
【The invention's effect】
The effects obtained by the representative ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
[0110]
That is, a plurality of interface circuits that are interfaced with the outside in parallel are divided into a plurality of groups, and timing signals for controlling the interface operation are supplied in series from the timing control lines to the interface circuits of each group in units of groups. Compared to the case where a plurality of interface circuits used for parallel interface with the outside are not grouped together and the timing signal is supplied in series with a common timing control wiring, the timing at the base end and end of the timing control wiring The difference (skew) in signal propagation delay can be reduced. As a result, variation in data input timing in a plurality of data input circuits to which data is input in parallel and variation in data output timing in a plurality of data output circuits that output data in parallel are Can be distributed. In short, the skew of the timing signal can be reduced for each group. As a result, the input data valid window can be made smaller and the output data valid window can be made larger than when no grouping is performed.
[0111]
As the interface circuits of each group are concentrated and arranged for each group, the difference in the propagation delay of the timing signal between the base end and the end of the timing control wiring in the group becomes smaller, and the timing signal skew in the group becomes smaller. can do.
[0112]
The clocked inverter constituting the latch circuit on the interface circuit operated in parallel is activated / deactivated using a complementary clock signal having the same edge change timing. By adopting such a clocked inverter in the input stage and latch stage of the data input latch circuit, a transient response period in which both clocked inverters are deactivated due to a shift in edge change timing. And the period during which the input change is not reflected in the output during such a transient response period can be shortened. As a result, it is possible to prevent the input data valid window from undesirably spreading.
[0113]
If the clocked inverter is used as the input gate of the data output latch circuit, a complementary clock signal having the same edge change timing is used, so that the transient response period in which the clocked inverter is changed from the inactive state to the active state is short. Thus, it is possible to suppress the situation where the output data valid window becomes undesirably narrow.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of a DDR-SDRAM which is an example of a semiconductor device according to the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of a data input circuit of a DDR-SDRAM.
FIG. 3 is a circuit diagram illustrating a clocked inverter.
FIG. 4 is a timing chart illustrating the operation timing of the data input circuit.
FIG. 5 is a circuit diagram illustrating a circuit for generating clock signals DSCKT and DSCKB.
FIG. 6 is a circuit diagram illustrating an input latch circuit that is latch-controlled by a complementary clock signal in which edge change timings are aligned.
7A shows an operation when the latch circuit of FIG. 6 latches data having a logical value “1”, and FIG. 7 similarly shows an operation when the latch circuit of FIG. 6 latches data having a logical value “0”. It is a timing chart respectively shown in B).
FIG. 8 is a circuit diagram showing, as a comparative example, a latch circuit using clock signals IT and IB having different edge change timings.
9A shows an operation when the latch circuit of FIG. 8 latches data having a logical value “1”, and FIG. 9 similarly shows an operation when the latch circuit of FIG. 8 latches data having a logical value “0”. It is a timing chart respectively shown in B).
FIG. 10 is a circuit diagram showing an example of a data output circuit of a DDR-SDRAM.
FIG. 11 is a circuit diagram illustrating a master / slave latch circuit included in the data output circuit;
FIG. 12 is a circuit diagram illustrating a circuit for generating clock signals ICKT and ICKB.
FIG. 13 is a logic circuit diagram illustrating an output buffer of a data output circuit.
FIG. 14 is a timing chart showing output operation timing of the data output circuit.
FIG. 15 is a circuit diagram illustrating an output latch circuit that is latch-controlled by a complementary clock signal in which edge change timings are aligned.
16A shows an operation when the latch circuit of FIG. 15 latches data having a logical value “1”, and FIG. 16 similarly shows an operation when the latch circuit of FIG. 15 latches data having a logical value “0”. It is a timing chart respectively shown in B).
FIG. 17 is an explanatory diagram showing a latch circuit using clock signals OT and OB having different edge change timings as a comparative example;
18A shows an operation when the latch circuit of FIG. 17 latches data having a logical value “1”, and FIG. 18 similarly shows an operation when the latch circuit of FIG. 17 latches data having a logical value “0”. It is a timing chart respectively shown in B).
FIG. 19 is a plan view showing a chip appearance of the DDR-SDRAM 1;
20 is a plan view illustrating the arrangement of external connection terminals such as lead pins of a package of DDR-SDRAM 1; FIG.
FIG. 21 is a plan view illustrating a first layout configuration of an input / output control circuit of a DDR-SDRAM;
22 is an explanatory view showing a portion of the data input circuit row extracted from FIG. 21. FIG.
FIG. 23 is a timing chart illustrating the data input operation timing by the data input circuit array in FIG. 22;
24 is an explanatory diagram showing a portion of the data output circuit row extracted from FIG. 21. FIG.
25 is a timing chart illustrating the data output operation timing by the data output circuit array of FIG. 24. FIG.
FIG. 26 is a plan view illustrating a layout in which a data input circuit array is not divided and sequentially arranged adjacent to a data output circuit as a comparative example;
FIG. 27 is an explanatory diagram in which a portion of a data input circuit row is extracted from FIG.
28 is a timing chart illustrating the data input operation timing of the data input circuit array in FIG. 27;
29 is an explanatory diagram in which a portion of a data output circuit array is extracted from FIG.
30 is a timing chart showing data output operation timing of the data output circuit array in FIG. 29;
FIG. 31 is a plan view illustrating a second layout configuration of the input / output control circuit of the DDR-SDRAM;
FIG. 32 is a plan view illustrating a third layout configuration of the input / output control circuit of the DDR-SDRAM;
FIG. 33 is a plan view illustrating a fourth layout configuration of the input / output control circuit of the DDR-SDRAM;
FIG. 34 is a plan view illustrating a fifth layout configuration of an input / output control circuit of a DDR-SDRAM;
FIG. 35 is a plan view illustrating a sixth layout configuration of an input / output control circuit of a DDR-SDRAM;
FIG. 36 is a plan view illustrating a seventh layout configuration of the input / output control circuit of the DDR-SDRAM;
FIG. 37 is a plan view illustrating an eighth layout configuration of an input / output control circuit of a DDR-SDRAM;
FIG. 38 is a plan view illustrating a ninth layout configuration of the input / output control circuit of the DDR-SDRAM;
[Explanation of symbols]
1 DDR-SDRAM
BNK0 to BNK3 memory bank
MC memory cell
WL Word line
BL bit line
DIO0 to DIO3 data input / output circuit
RDEC0 to RDEC3 row decoder
CDEC0 to CDEC3 column decoder
2 I / O bus
3 Data input circuit
4 Data output circuit
DQ0 to DQ15 Data input / output terminals
A0 to A14 Address input terminal
5 Address buffer
6 Row address latch
7 Column address latch
8 Bank selector
9 Mode register
10 column address counter
12 Control circuit
20 input first stage buffer
21A-21E Latch circuit
CLK, CLKb Clock signal
DQS data strobe signal
CIV1, CIV2 clocked inverter
IV inverter
DSCKT, DSCKB Complementary clock signal
30A-30E Latch circuit
L3CKT, L3CKB Complementary clock signal
33 Output final stage buffer
41 Control system circuit area
46 I / O control circuit
OAL, OAR data output circuit line
IAL, IAR data input circuit line
W6, W7 Timing control line
B1, B2 driver

Claims (6)

複数ビットの情報を並列的に外部とインタフェースするための複数個の第1のインタフェース端子であって、それぞれの前記第1のインタフェース端子を介して対応する前記情報が入出力される複数個の第1のインタフェース端子と、
複数個の前記第1のインタフェース端子の夫々に対応して設けられる複数個のインタフェース回路であって、それぞれが入力回路と出力回路を有する複数個の第1のインタフェース回路と、
複数ビットの情報を並列的に外部とインタフェースするための複数個の第2のインタフェース端子であって、それぞれの前記第2のインタフェース端子を介して対応する前記情報が入出力される複数個の第2のインタフェース端子と、
複数個の前記第2のインタフェース端子の夫々に対応して設けられる複数個の第2のインタフェース回路であって、それぞれが入力回路と出力回路を有する複数個の第2のインタフェース回路と、を半導体チップに含み、
前記複数の第1のインタフェース回路は、それぞれの前記入力回路が纏められた第1の入力回路グループと、それぞれの前記出力回路が纏められた第1の出力回路グループとに分けて配置され、各グループには、インタフェース動作を制御するタイミング信号をグループ単位で直列的に供給する第1のタイミング制御配線が接続されて成るものであり、
前記複数の第2のインタフェース回路は、それぞれの前記入力回路が纏められた第2の入力回路グループと、それぞれの前記出力回路が纏められた第2の出力回路グループとに分けて配置され、各グループには、インタフェース動作を制御するタイミング信号をグループ単位で直列的に供給する第2のタイミング制御配線が接続されて成るものであり、
前記第1の入力回路(または出力回路)グループと前記第2の入力回路(または出力回路)グループとの間に、前記第1および第2の出力回路(または入力回路)グループが配置されている、ことを特徴とする半導体装置。
A plurality of first interface terminals for interfacing a plurality of bits of information in parallel with the outside, wherein a plurality of first interface terminals through which the corresponding information is input / output via the first interface terminals 1 interface terminal;
A plurality of interface circuits provided corresponding to each of the plurality of first interface terminals, each having a plurality of first interface circuits each having an input circuit and an output circuit;
A plurality of second interface terminals for interfacing a plurality of bits of information to the outside in parallel, wherein a plurality of second interface terminals through which the corresponding information is input / output via the second interface terminals; Two interface terminals;
A plurality of second interface circuits provided corresponding to each of the plurality of second interface terminals, each including a plurality of second interface circuits each having an input circuit and an output circuit. only contains the chip,
The plurality of first interface circuits are arranged separately in a first input circuit group in which the input circuits are grouped and a first output circuit group in which the output circuits are grouped. A group is connected to a first timing control wiring that supplies a timing signal for controlling an interface operation in series in a group unit.
The plurality of second interface circuits are arranged separately in a second input circuit group in which the respective input circuits are grouped and a second output circuit group in which the respective output circuits are grouped. The group is connected to a second timing control wiring that supplies a timing signal for controlling the interface operation in series in a group unit.
The first and second output circuit (or input circuit) groups are arranged between the first input circuit (or output circuit) group and the second input circuit (or output circuit) group. , semi-conductor device you wherein a.
複数ビットの情報を並列的に外部とインタフェースするための複数個の第1のインタフェース端子であって、それぞれの前記第1のインタフェース端子を介して対応する前記情報が入出力される複数個の第1のインタフェース端子と、
複数個の前記第1のインタフェース端子の夫々に対応して設けられる複数個のインタフェース回路であって、それぞれが入力回路と出力回路を有する複数個の第1のインタフェース回路と、
複数ビットの情報を並列的に外部とインタフェースするための複数個の第2のインタフェース端子であって、それぞれの前記第2のインタフェース端子を介して対応する前記情報が入出力される複数個の第2のインタフェース端子と、
複数個の前記第2のインタフェース端子の夫々に対応して設けられる複数個の第2のインタフェース回路であって、それぞれが入力回路と出力回路を有する複数個の第2のインタフェース回路と、を半導体チップに含み、
前記複数の第1のインタフェース回路は、それぞれの前記入力回路が纏められた第1の入力回路グループと、それぞれの前記出力回路が纏められた第1の出力回路グループとに分けて配置され、各グループには、インタフェース動作を制御するタイミング信号をグループ単位で直列的に供給する第1のタイミング制御配線が接続されて成るものであり、
前記複数の第2のインタフェース回路は、それぞれの前記入力回路が纏められた第2の入力回路グループと、それぞれの前記出力回路が纏められた第2の出力回路グループとに分けて配置され、各グループには、インタフェース動作を制御するタイミング信号をグループ単位で直列的に供給する第2のタイミング制御配線が接続されて成るものであり、
前記第1と第2の入力回路グループとが近接して配置され、その傍に前記第1と第2の出力回路グループとが近接して配置される、ことを特徴とする半導体装置。
A plurality of first interface terminals for interfacing a plurality of bits of information in parallel with the outside, wherein a plurality of first interface terminals through which the corresponding information is input / output via the first interface terminals 1 interface terminal;
A plurality of interface circuits provided corresponding to each of the plurality of first interface terminals, each having a plurality of first interface circuits each having an input circuit and an output circuit;
A plurality of second interface terminals for interfacing a plurality of bits of information to the outside in parallel, wherein a plurality of second interface terminals through which the corresponding information is input / output via the second interface terminals; Two interface terminals;
A plurality of second interface circuits provided corresponding to each of the plurality of second interface terminals, each including a plurality of second interface circuits each having an input circuit and an output circuit. only contains the chip,
The plurality of first interface circuits are arranged separately in a first input circuit group in which the input circuits are grouped and a first output circuit group in which the output circuits are grouped. A group is connected to a first timing control wiring that supplies a timing signal for controlling an interface operation in series in a group unit.
The plurality of second interface circuits are arranged separately in a second input circuit group in which the respective input circuits are grouped and a second output circuit group in which the respective output circuits are grouped. The group is connected to a second timing control wiring that supplies a timing signal for controlling the interface operation in series in a group unit.
The first and the second input circuit group is arranged close, and the first to the near and the second output circuit group are disposed close, semiconductors devices you wherein a.
前記第1のインタフェース回路は、対応する前記第1のインタフェース端子に接続されたバッファ回路と、
対応する前記バッファ回路に接続されインタフェース対象とされる情報のラッチ動作を行なうラッチ回路と、を含み、
前記タイミング信号は前記ラッチ回路のラッチ制御信号である、ことを特徴とする請求項記載の半導体装置。
The first interface circuit includes a buffer circuit connected to the corresponding first interface terminal;
A latch circuit connected to the corresponding buffer circuit and performing a latching operation of information to be interfaced,
3. The semiconductor device according to claim 2, wherein the timing signal is a latch control signal of the latch circuit.
前記バッファ回路と前記インタフェース端子とを結ぶインタフェース信号配線は、少なくとも前記夫々のグループ内で実質的に等しい遅延成分を有して成るものである、ことを特徴とする請求項記載の半導体装置。4. The semiconductor device according to claim 3 , wherein the interface signal wiring connecting the buffer circuit and the interface terminal has a delay component substantially equal in at least each of the groups. 前記第1のインタフェース端子から入力されたデータが記憶され、記憶されたデータが前記第1のインタフェース端子から出力可能にされる複数個のメモリセルを更に含み、
データ読み出し動作において、前記複数個のメモリセルのうちから選択されたメモリセルから読み出されたデータが前記出力回路のラッチ回路にラッチされて前記第1のインタフェース端子に与えられ、
データ書込み動作において、前記複数個の第1のインタフェース端子から入力回路のラッチ回路にラッチされたデータが、複数個のメモリセルのうちから選択されたメモリセルに書き込まれるものである、ことを特徴とする請求項記載の半導体装置。
A plurality of memory cells for storing data input from the first interface terminal and enabling the stored data to be output from the first interface terminal;
In a data read operation, data read from a memory cell selected from the plurality of memory cells is latched by a latch circuit of the output circuit and applied to the first interface terminal,
In the data write operation, data latched in the latch circuit of the input circuit from the plurality of first interface terminals is written into a memory cell selected from the plurality of memory cells. The semiconductor device according to claim 3 .
データ読み出し動作に呼応して前記出力回路のラッチ回路をラッチ動作させるタイミング信号に同期してデータストローブ信号を出力し、
データ書き込み動作に呼応して前記入力回路のラッチ回路をラッチ動作させるタイミング信号を同期させるデータストローブ信号を入力する外部信号端子を前記インタフェース端子として更に備えて成るものである、ことを特徴とする請求項記載の半導体装置。
In response to a data read operation, a data strobe signal is output in synchronization with a timing signal for latching the output circuit.
An external signal terminal for inputting a data strobe signal for synchronizing a timing signal for latching the latch circuit of the input circuit in response to a data write operation is further provided as the interface terminal. Item 6. A semiconductor device according to Item 5 .
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