JP4789624B2 - ページモード動作を実行する半導体メモリ装置 - Google Patents

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Description

本発明は半導体メモリ装置に係り、さらに詳細にはページモード動作を実行する半導体メモリ装置に関する。
半導体メモリ装置はデータを貯蔵しておき、必要時に取り出して読み出すことができる記憶装置である。半導体メモリ装置は大きくRAMとROMとに区別することができる。RAMは電源が切れれば、貯蔵されたデータが消滅する揮発性メモリ装置である。ROMは電源が切れても貯蔵されたデータが消滅しない不揮発性メモリである。RAMはDRAM、SRAMなどを含む。ROMはPROM、EPROM、EEPROM、フラッシュメモリ装置などを含む。フラッシュメモリ装置はNANDフラッシュメモリ装置とNORフラッシュメモリ装置などに区別される。
半導体メモリ装置はアクセス時間を短縮するためにページモード動作を使用する。図1は従来のページモード読み出し動作を示すタイミング図である。図1に示したページモード読み出し動作のタイミング図は特許文献1に記載されている。
半導体メモリ装置のメモリセルを選択するために外部から開始アドレス(start address)(例えば、Ax[15:0])が入力される。ページモード動作で開始アドレスはノーマルアドレス(例えば、Ax[15:3])及びページアドレス(例えば、Ax[2:0])で区別される。
ページアドレスはページモード動作を実行するために入力されるアドレスである。ページアドレスが変わる度に同一のページ内のデータが出力される。図1では、ページの長さ(page length)が8ワード(word)であり、ビット数が3であるページアドレスAx[2:0]の場合を例としてあげている。出力イネーブル信号(Output Enable;nOE)はページモード読み出し動作時にデータの出力を制御する外部入力信号である。
従来技術によるページモード動作を実行する半導体メモリ装置はノーマルアドレスの遷移を検出するアドレス遷移検出器(Normal Address Transition Detector;NATD)とページアドレスの遷移を検出するアドレス遷移検出器(Page Address Transition Detector;PATD)とを具備する。アドレス遷移検出器はノーマルアドレスまたはページアドレスが遷移される時パルスを発生させる。従来技術による半導体メモリ装置はアドレス遷移検出器で発生されたパルスを利用してデータ出力のためのクロック信号を作り出す。
しかし、従来技術による半導体メモリ装置はページモード動作時、すべてのページアドレスの変化を検出しなければならない問題点がある。例えば、ページアドレスがAx[2:0]とする時、3ビットのページアドレスを全部印加せず、それの変化を検出しなければならない。これは高速動作を要するページモード動作において、時間を浪費する要因になる。
韓国特許出願公開第1992−18440号明細書
本発明は上述の問題点を解決するために提案されたものであり、本発明の目的はページアドレスを全部印加せず、下位ビットのアドレスのみ遷移してページモード動作を実行することができる半導体メモリ装置及び方法を提供することにある。
本発明によるページモード動作を実行する半導体メモリ装置は第1及び第2アドレス遷移検出器、そしてアドレスコントローラを含む。第1アドレス遷移検出器は開始アドレスの遷移を検出して第1クロック信号を発生する。第2アドレス遷移検出器は第1クロック信号が発生された後に、開始アドレスの下位ビットの遷移を検出して第2クロック信号を発生する。そしてアドレスコントローラは第2クロック信号の遷移に応答して開始アドレスを順次に増加させ、第2クロック信号の遷移に応答して開始アドレス及び増加したアドレスによって選択されたメモリセルを順次にアクセスする。
実施形態として、下位ビットは最下位ビットであることを特徴とする。
他の実施形態として、ページモード動作はページモード読み出し動作であることを特徴とする。この際、半導体メモリ装置は第2クロック信号の遷移に応答してアクセスされたメモリセルに貯蔵されたデータを読み出すデータ出力回路をさらに含む。
他の実施形態として、ページモード動作はページモード書き込み動作であることを特徴とする。この際、半導体メモリ装置は第2クロック信号の遷移に応答してアクセスされたメモリセルにデータを貯蔵するデータ入力回路をさらに含む。
本発明によるページモード動作を実行する半導体メモリ装置の他の一面は、第1及び第2アドレス遷移検出器、内部クロック発生器、及びアドレスコントローラを含む。第1アドレス遷移検出器は開始アドレスの遷移を検出して第1クロック信号を発生する。第2アドレス遷移検出器は第1クロック信号が発生された後に、開始アドレスの下位ビットの遷移を検出して第2クロック信号を発生する。内部クロック発生器は第2クロック信号が発生される前に、内部的に第3クロック信号を発生する。そしてアドレスコントローラは第2及び第3クロック信号の遷移に応答して開始アドレスを順次に増加させ、第2及び第3クロック信号の遷移に応答して開始アドレス及び前記増加したアドレスによって選択されたメモリセルを順次にアクセスする。
実施形態として、下位ビットは最下位ビットであることを特徴とする。
他の実施形態として、ページモード動作はページモード読み出し動作であることを特徴とする。この際、半導体メモリ装置は第2及び第3クロック信号の遷移に応答して、アクセスされたメモリセルに貯蔵されたデータを読み出すデータ出力回路をさらに含む。
他の実施形態として、ページモード動作はページモード書き込み動作であることを特徴とする。この際、半導体メモリ装置は第2及び第3クロック信号の遷移に応答して、アクセスされたメモリセルにデータを貯蔵するデータ入力回路をさらに含む。
一方、本発明による半導体メモリ装置のページモード動作を実行する方法は、a)開始アドレスの遷移を検出して第1クロック信号を発生する段階と、b)第1クロック信号が発生された後に、開始アドレスの下位ビットの遷移を検出して第2クロック信号を発生する段階と、c)第2クロック信号の遷移に同期して、開始アドレスは順次に増加して、開始アドレス及び増加されたアドレスによって選択されたメモリセルを順次にアクセスする段階とを含む。
実施形態として、本発明による半導体メモリ装置のページモード動作を実行する方法は、d)第1クロック信号が発生されて第2クロック信号が発生される前に、内部的に第3クロック信号を発生する段階をさらに含むことを特徴とする。ここで、d)段階は、d1)第3クロック信号の第1遷移に同期して、開始アドレスによって選択されたメモリセルをアクセスして、開始アドレスを増加させる段階と、d2)第3クロック信号の第2遷移に同期して、増加したアドレスによって選択されたメモリセルをアクセスして、増加したアドレスを再び増加させる段階とを含むことを特徴とする。d2)段階で、第3クロック信号の第2遷移に同期して、開始アドレスによって選択されたメモリセルに貯蔵されたデータが出力される。
ここで、b)段階は、b1)第2クロック信号の第1遷移に同期して、d)段階で増加したアドレスによって選択されたメモリセルをアクセスする段階と、b2)第2クロック信号の第1遷移に同期して、d)段階で増加したアドレスを再び増加させる段階とを含む。この際、b)段階は、b3)第2クロック信号の第2遷移に同期して、d)段階で増加したアドレスによって選択されたメモリセルに貯蔵されたデータが出力される段階とを含む。またはb)段階は、b3)第3クロック信号の第2遷移に同期して、d)段階で増加した開始アドレスによって選択されたメモリセルにデータが貯蔵される段階を含む。
他の実施形態として、下位ビットは最下位ビットであることを特徴とする。
本発明による半導体メモリ装置は、ページモード動作時にページアドレスを全部印加せず、下位ビットアドレスのみを遷移してページ単位のデータを順次に出力するか、入力することができる。
以下、本発明が属する技術分野で通常の知識を持つ者が本発明の技術的思想を容易に実施することができる程度に詳細に説明するために、本発明の最も望ましい実施形態を添付の図を参照して説明する。
図2は本発明の望ましい実施形態によるページモード動作を実行する半導体メモリ装置を示すブロック図である。図2を参照すると、半導体メモリ装置200はセルアレイ210、アドレスバッファ220、第1アドレス遷移検出器230、第2アドレス遷移検出器240、内部クロック発生器250、ロジック回路260、アドレスコントローラ270、及びデータ入出力回路280を含む。
セルアレイ210はデータを貯蔵する複数個のメモリセル(図示しない)で構成される。複数個のメモリセルはアドレスコントローラ270から提供されるアドレスAn[15:0]によって選択される。
アドレスバッファ220は外部から提供される開始アドレスが入力され、入力されたアドレスをバッファリングする。例えば、アドレスバッファ220は開始アドレスAx[15:0]をバッファリングして、内部開始アドレスADDR[15:0]を提供する。そしてアドレスバッファ220は開始アドレスAx[15:0]からページアドレスAx[2:0]を除いた第1アドレスADDR[15:3]を提供する。また、アドレスバッファ220はページアドレスAx[2:0]のうちの一つの下位ビットアドレスである第2アドレス(例えば、ADDR[0])を提供する。
ここで、開始アドレスはページモードで読み出しまたは書き込み動作を実行するために初めてアクセスされるメモリセルを選択するためのアドレスである。第1アドレスはページアドレスを除いた開始アドレスである。しかし第1アドレスはページアドレスを除いたアドレスADDR[15:3]に限られるわけではなく、最下位ビットアドレスADDR[0]を除いたアドレスADDR[15:1]及び内部開始アドレスADDR[15:0]を含む。すなわち、第1アドレスはADDR[15:0]またはADDR[15:1]若しくはADDR[15:3]などとすることができる。そして第2アドレスは下位ビットアドレスである。しかし第2アドレスは最下位ビットアドレス(LSB address)ADDR[0]に限られるわけではなくて、ページアドレスにある下位ビットアドレスを全部含む。すなわち、前記第2アドレスはADDR[0]、ADDR[1]、ADDR[2]などを含む。
第1アドレス遷移検出器230は第1アドレスの遷移を検出して、検出結果として第1クロック信号CLK1を発生する。第2アドレス遷移検出器240は第2アドレスの遷移を検出して、検出結果として第2クロック信号CLK2を発生する。例えば、第1アドレス遷移検出器230は開始アドレスが入力されれば、パルスを発生して、第2アドレス遷移検出器240は最下位ビットアドレスAx[0]が遷移(transition)される度にパルスを発生する。
内部クロック発生器250は第1クロック信号CLK1が発生された後から第2クロック信号CLK2が発生される前まで第3クロック信号CLK3を発生する。内部クロック発生器250は初期アクセス時間と内部ロジックとに応じてあらかじめ設定された回数だけのパルスを発生する。例えば、内部クロック発生器250にあらかじめ設定された値が2とする時、内部クロック発生器250は2回のロー−ハイ遷移を有するパルスを発生する。第3クロック信号CLK3はデータ出力の前に開始アドレスをあらかじめ増加させて、メモリセルをあらかじめアクセスするのに使用される。これは後述の図3でより詳細に説明する。
ロジック回路260は第1乃至第3クロック信号を入力し、第4クロック信号CLK4を発生する。第4クロック信号CLK4は第1乃至第3クロック信号を組み合わせた信号であり、半導体メモリ装置の内部クロック信号として使用される。第4クロック信号CLK4はセルアレイ210、アドレスコントローラ270、及びデータ入出力回路280に提供される。
アドレスコントローラ270は第4クロック信号CLK4の遷移に同期して内部開始アドレスADDR[15:0]が入力される。そして内部開始アドレスを内部的にあらかじめ設定されているページの長さ(Page Length;PL)だけ順次に増加させる。例えば、ページの長さPLが8ワードであり、ページアドレスが3ビット(bits)の場合に、アドレスコントローラ270は第4クロック信号CLK4の遷移に同期してアドレス(An;n=0〜7)を順次に増加させる。ここで、A0は開始アドレスであり、A1〜A7は第4クロック信号CLK4が遷移される度に順次に増加したアドレスである。セルアレイ210にあるメモリセルはアドレスコントローラ270から提供されたアドレスAn[15:0]によって選択される。そして選択されたメモリセルは第4クロック信号CLK4の遷移に同期してアクセスされる。
データ入出力回路280はページモード読み出し動作時にはデータ出力回路として使用され、ページモード書き込み動作時にはデータ入力回路として使用される。データ出力回路は制御信号CTRL(例えば、nOE(OutputEnable))が活性化された状態で第4クロック信号CLK4の遷移に同期してアクセスされたメモリセルからデータを読み込んで入出力ラインDIOを介して出力する。データ入力回路は制御信号CTRL(例えば、nWE(Write Enable)によって制御され、第4クロック信号CLK4の遷移に同期して入出力ラインDIOxを介して入力されたデータをアクセスされたメモリセルに貯蔵する。
図3は図2に示した半導体メモリ装置のページモード読み出し動作を示すためのタイミング図である。図2及び図3を参照して、ページモード読み出し動作を実行する半導体メモリ装置の動作を詳細に説明する。
外部から開始アドレスAx[15:0]が入力されれば、第1アドレス遷移検出器230はノーマルアドレスAx[15:3]の遷移を検出して第1クロック信号CLK1を発生する。内部クロック発生器250はあらかじめ設定された値によって第3クロック信号CLK3を発生する。例えば、あらかじめ設定された値が2とする時、第3クロック信号CLK3は第1及び第2パルスを発生する。そして第2遷移検出器240は第3クロック信号CLK3が全部発生された後に、最下位ビットアドレスAx[0]が遷移される度に第2クロック信号CLK2が発生する。第1乃至第3クロック信号を全部合わせれば、本発明による半導体メモリ装置200の内部クロックとして使用される第4クロック信号CLK4となる。
第4クロック信号CLK4の第1遷移に同期して、開始アドレスADDR[15:0]はアドレスコントローラ270に入力される。この際、アドレスコントローラ270はA0を発生する。ここで、第4クロック信号CLK4の第1遷移は第1クロック信号CLK1によって発生されたものである。
次に、第4クロック信号CLK4の第2遷移に同期して、アドレスコントローラ270はA0をA1に増加させる。そして第4クロック信号CLK4の第2遷移に同期して、A0[15:0]によって選択されたメモリセルのデータD0はデータ出力回路280に移される。
次に、第4クロック信号CLK4の第3遷移に同期して、アドレスコントローラ270はA1をA2に増加させる。そして第4クロック信号CLK4の第3遷移に同期して、A1[15:0]によって選択されたメモリセルのデータD1がデータ出力回路280に移される。また、第4クロック信号CLK4の第3遷移に同期して、データ出力回路280はデータD0を外部に出力する。ここで、第4クロック信号CLK4の第2及び第3遷移は内部クロック発生器250の第3クロック信号CLK3によって発生されたものである。
次に、第4クロック信号CLK4の第4遷移に同期して、アドレスコントローラ270はA2をA3に増加させる。そして第4クロック信号CLK4の第4遷移に同期して、A2[15:0]によって選択されたメモリセルのデータD2がデータ出力回路280に移される。また、第4クロック信号CLK4の第4遷移に同期して、データ出力回路280はデータD1を外部に出力する。ここで、第4クロック信号CLK4の第4遷移は最下位ビットアドレスの遷移によって発生されたものである。これと同様に、最下位ビットアドレスが遷移される度にアドレスコントローラ270はアドレスを増加して、メモリセルのデータはデータ出力回路280に移され、データ出力回路280はデータを外部に出力する。すなわち、本発明による半導体メモリ装置のページモード読み出し動作は下位ビットアドレスの遷移に同期してパイプライン方式でデータを出力することができる。
図4は図2に示した半導体メモリ装置のページモード書き込み動作を示すタイミング図である。図4を参照すると、ページモード書き込み動作は図3で説明したページモード読み出し動作と類似している。ただ、ページモード書き込み動作は、内部クロック発生器250で第3クロック信号CLK3が発生されないという点と制御信号nWEのイネーブル方式とに差がある。本発明による半導体メモリ装置のページモード書き込み動作は下位ビットアドレスの遷移に同期してアドレスが順次に増加して、増加したアドレスによってデータが出力される。
以上のように、本発明によるページモード動作を実行する半導体メモリ装置200はページモード読み出しまたは書き込み動作時に開始アドレスを印加して、下位ビットアドレスを遷移してページ単位のデータを順次に出力するか入力する。そして、本発明による半導体メモリ装置200は所定の回数だけの内部クロックを発生してアドレスをあらかじめ増加させて、選択されたメモリセルをあらかじめアクセスしてデータ入出力速度を高めることができる。また、本発明による半導体メモリ装置200は非同期システム(asynchronous system)で外部クロック信号が印加されなくても下位ビットを遷移してクロックのように使用するので、非同期システムの性能を改善することができる。
一方、本発明の詳細な説明では具体的な実施形態に関して説明したが、本発明の範囲から逸脱しない限度内で様々な変形が可能であることは勿論である。したがって、本発明の範囲は上述の実施形態に限定して定められてはならず、特許請求の範囲だけでなく、この発明の特許請求範囲と均等な範囲によって決められなければならない。
従来技術によるページモード動作を示すタイミング図である。 本発明の望ましい実施形態によるページモード動作を実行する半導体メモリ装置を示すブロック図である。 図2に示した半導体メモリ装置のページモード読み出し動作を示すタイミング図ある。 図2に示した半導体メモリ装置のページモード書き込み動作を示すタイミング図である。
符号の説明
200 半導体メモリ装置
210 セルアレイ
220 アドレスバッファ
230 第1アドレス遷移検出器
240 第2アドレス遷移検出器
250 内部クロック発生器
260 ロジック回路
270 アドレスコントローラ
280 データ入出力回路

Claims (20)

  1. ページモード動作を実行する半導体メモリ装置において、
    開始アドレスの遷移を検出して第1クロック信号を発生する第1アドレス遷移検出器と、
    前記第1クロック信号が発生された後に、前記開始アドレスの下位ビットの遷移を検出して第2クロック信号を発生する第2アドレス遷移検出器と、
    前記第2クロック信号の遷移に応答して前記開始アドレスを順次に増加して、前記第2クロック信号の遷移に応答して前記開始アドレス及び前記増加したアドレスによって選択されたメモリセルを順次にアクセスするアドレスコントローラとを含むことを特徴とする半導体メモリ装置。
  2. 前記下位ビットは最下位ビットであることを特徴とする請求項1に記載の半導体メモリ装置。
  3. 前記ページモード動作は、ページモード読み出し動作であることを特徴とする請求項1に記載の半導体メモリ装置。
  4. 前記第2クロック信号の遷移に応答して前記アクセスされたメモリセルに貯蔵されたデータを読み出すデータ出力回路をさらに含むことを特徴とする請求項3に記載の半導体メモリ装置。
  5. 前記ページモード動作は、ページモード書き込み動作であることを特徴とする請求項1に記載の半導体メモリ装置。
  6. 前記第2クロック信号の遷移に応答して前記アクセスされたメモリセルにデータを貯蔵するデータ入力回路をさらに含むことを特徴とする請求項5に記載の半導体メモリ装置。
  7. ページモード動作を実行する半導体メモリ装置において、
    開始アドレスの遷移を検出して第1クロック信号を発生する第1アドレス遷移検出器と、
    前記第1クロック信号が発生された後に、前記開始アドレスの下位ビットの遷移を検出して第2クロック信号を発生する第2アドレス遷移検出器と、
    前記第2クロック信号が発生される前に、内部的に第3クロック信号を発生する内部クロック発生器と、
    前記第2及び第3クロック信号の遷移に応答して前記開始アドレスを順次に増加して、
    前記第2及び第3クロック信号の遷移に応答して前記開始アドレス及び前記増加したアドレスによって選択されたメモリセルをアクセスするアドレスコントローラとを含むことを特徴とする半導体メモリ装置。
  8. 前記下位ビットは最下位ビットであることを特徴とする請求項7に記載の半導体メモリ装置。
  9. 前記ページモード動作は、ページモード読み出し動作であることを特徴とする請求項7に記載の半導体メモリ装置。
  10. 前記第2及び第3クロック信号の遷移に応答して、前記アクセスされたメモリセルに貯蔵されたデータを読み出すデータ出力回路をさらに含むことを特徴とする請求項9に記載の半導体メモリ装置。
  11. 前記ページモード動作は、ページモード書き込み動作であることを特徴とする請求項7に記載の半導体メモリ装置。
  12. 前記第2及び第3クロック信号の遷移に応答して、前記アクセスされたメモリセルにデータを貯蔵するデータ入力回路をさらに含むことを特徴とする請求項11に記載の半導体メモリ装置。
  13. 半導体メモリ装置のページモード動作を実行する方法において、
    a)開始アドレスの遷移を検出して第1クロック信号を発生する段階と、
    b)前記第1クロック信号が発生された後に、前記開始アドレスの下位ビットの遷移を検出して第2クロック信号を発生する段階と、
    c)前記第2クロック信号の遷移に同期して、前記開始アドレスを順次に増加して、前記開始アドレス及び前記増加したアドレスによって選択されたメモリセルを順次にアクセスする段階とを含むことを特徴とする方法。
  14. d)前記第1クロック信号が発生され、前記第2クロック信号が発生される前に、内部的に第3クロック信号を発生する段階をさらに含むことを特徴とする請求項13に記載の方法。
  15. 前記d)段階は、
    d1)前記第3クロック信号の第1遷移に同期して、前記開始アドレスによって選択されたメモリセルをアクセスして、前記開始アドレスを増加させる段階と、
    d2)前記第3クロック信号の第2遷移に同期して、前記増加したアドレスによって選択されたメモリセルをアクセスして、前記増加したアドレスを再び増加させる段階とを含むことを特徴とする請求項14に記載の方法。
  16. 前記d2)段階で、前記第3クロック信号の第2遷移に同期して、前記開始アドレスによって選択されたメモリセルに貯蔵されたデータが出力されることを特徴とする請求項15に記載の方法。
  17. 前記b)段階は、
    b1)前記第2クロック信号の第1遷移に同期して、前記d)段階で増加したアドレスによって選択されたメモリセルをアクセスする段階と、
    b2)前記第2クロック信号の第1遷移に同期して、前記d)段階で増加したアドレスを再び増加させる段階とを含むことを特徴とする請求項15に記載の方法。
  18. b3)前記第2クロック信号の第2遷移に同期して、前記d)段階で増加したアドレスによって選択されたメモリセルに貯蔵されたデータが出力される段階をさらに含むことを特徴とする請求項17に記載の方法。
  19. b3)前記第3クロック信号の第2遷移に同期して、前記d)段階で増加した開始アドレスによって選択されたメモリセルにデータが貯蔵される段階をさらに含むことを特徴とする請求項17に記載の方法。
  20. 前記下位ビットは最下位ビットであることを特徴とする請求項13に記載の方法。
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